資源描述：
《介電泳和空間效應(yīng)耦合的微流控循環(huán)腫瘤細胞分選芯片》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文介電泳和空間效應(yīng)耦合的微流控循環(huán)腫瘤細胞分選芯片作者姓名姚潔學(xué)科專業(yè)生物醫(yī)學(xué)工程指導(dǎo)教師董華教授所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018.4.23CouplingofdielectrophoresisandspatialeffectsinmicrofluidicchipforcirculatingtumorcellsortingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YaoJieSupervisor：Prof.Don
2、gHuaSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號：Q503;TN492學(xué)校代號：10561學(xué)號：201520113830華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文介電泳和空間效應(yīng)耦合的微流控循環(huán)腫瘤細胞分選芯片作者姓名：姚潔指導(dǎo)教師姓名、職稱：董華教授申請學(xué)位級別：理學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：生物醫(yī)學(xué)工程研究方向：微流控細胞分選芯片論文提交日期：2018年4月23日論文答辯日期：2018年5月31日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會成員：主
3、席：葉建東委員：寧成云鄧春林董華趙娜如摘要細胞分選在生物學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)中有著非常廣泛的應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的流式細胞分選方法，微流控細胞分選具有快速、簡便、可多功能單元自由組合等諸多優(yōu)點，現(xiàn)已成為細胞分選領(lǐng)域的研究熱點。其中，作為典型的主動細胞分選方式，微流控介電泳分選不需要標記細胞，只單純依靠細胞的大小和介電特性等物理性質(zhì)實現(xiàn)細胞分選，操作簡便，分選效率高，然而該方法僅限于分選介電特性差異較大的細胞。本論文延續(xù)了課題組在微流控介電泳細胞分選方面的研究工作，針對之前設(shè)計的介電泳芯片（或者說單純的介電泳方
4、法）無法較好地分離介電差異不明顯的兩種細胞的問題，設(shè)計了一類新型的微流控芯片，依據(jù)復(fù)雜微通道內(nèi)的空間效應(yīng)通過在微通道中引入流體動力單元，將介電泳分選和流體動力分選耦合以實現(xiàn)兩種分選的協(xié)同作用，進而達到從血細胞中分離癌細胞的目的。首先，本工作采用軟光刻法構(gòu)建了多種具有空間分選效應(yīng)的PDMS微通道，比較其細胞分選效果，結(jié)果顯示收縮/膨脹結(jié)構(gòu)的分選效果最佳。與此同時，采用絲網(wǎng)印刷法制備了3D側(cè)壁電極（厚約25μm），對絲網(wǎng)印刷過程中出現(xiàn)的問題，進行了詳細的研究并提出了相應(yīng)的解決方案。根據(jù)3D側(cè)壁電極和收
5、縮/膨脹結(jié)構(gòu)的相對位置，我們構(gòu)建了三種微芯片（全耦合，半耦合和非耦合），為確保三種芯片具有相同的流體動力分選時間和相同的介電泳分選時間，三種芯片都設(shè)計了12個收縮膨脹微單元和相同的電極長度。其次，作為從血液中分選循環(huán)腫瘤細胞等稀有細胞的應(yīng)用實例，我們選取了兔血紅細胞（直徑8μm）和肺癌細胞PC-9（直徑16μm）并按1000:1的比例混合。利用Comsol軟件模擬三種結(jié)構(gòu)的芯片對該細胞體系的分選性能，通過多物理場模塊進行有限元仿真分析了芯片內(nèi)的電場分布和流體場分布，在此計算基礎(chǔ)上借助粒子追蹤模塊預(yù)
6、測了分選過程中細胞的運動軌跡。仿真結(jié)果表明全耦合芯片具有最好的分選性能。再次，利用靜態(tài)介電特性實驗繪制了PC-9細胞和紅細胞的介電圖譜，成功搭建了細胞分選平臺，在三種芯片上分別進行實際分選實驗，實驗結(jié)果也表明全耦合微芯片可以實現(xiàn)較高細胞分選效率（PC-9細胞回收率：90.21%，RBC回收率：94.35%）。為了探究全耦合芯片的分選機理，比較了單純的收縮/膨脹芯片、平行電極芯片、全耦合芯片的分選過程，提出了一種新的分選機理：全耦合芯片的高細胞分選效率源自介電泳分選和流體動力分選的協(xié)同作用。換言之，
7、由3D側(cè)壁電極產(chǎn)生的正介電力可以同時充當附I加的剪切梯度升力，從而在低流速下引發(fā)二次流。最后，優(yōu)化了全耦合芯片的細胞分選條件，探究了溶液電導(dǎo)率、流速、輸入電壓、輸入頻率等對分選效率的影響。結(jié)果表明在流速為15μL/h，溶液電導(dǎo)率為80μS/??，輸入電壓為13V，輸入頻率為900kHZ的條件下分選效率最好。通過一系列的細胞活死染色、溶血率的測定、CCK-8檢測，評估了分選過程對細胞活性、形貌和增殖的影響，結(jié)果顯示，分選前后血紅細胞和PC-9細胞的生物學(xué)行為無明顯差異。綜上所述，我們的實驗結(jié)果表明，
8、耦合了介電泳單元和流體動力單元的微流控芯片可以實現(xiàn)血液中循環(huán)腫瘤細胞的分選，本工作也為構(gòu)建多種細胞分選方法集成的微流控芯片提供了新思路和新途徑。關(guān)鍵詞：細胞分選；介電泳；流體動力；3D側(cè)壁電極；PC-9癌細胞；血紅細胞IIAbstractCellsortingiswidelyappliedinthefieldofbiologyorclinicalmedicine.Comparedwiththetraditionalflowcytometricsortingmethod,microf
