單細胞捕獲微流控芯片的結(jié)構(gòu)設計及其流場研究.pdf

1、單細胞捕獲微流控芯片具有成本低、高通量、易于制造、集成度高、無毒、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，正日益成為研究生命科學和藥物分析的重要載體，利用微流控芯片對單個細胞進行捕獲，是實現(xiàn)單細胞分析、配對、融合、裂解和胞內(nèi)成分分析的重要前提。基于流體動力學方法的流場捕獲，是實現(xiàn)單細胞捕獲的重要手段和方法。
　　在本文中，基于微尺度下的斯托克斯流動理論、微阱擾流理論和微尺度下的二維穩(wěn)態(tài)層流模型，對流場捕獲單細胞的過程進行了階段分析，建立了細胞與細胞之間、

2、細胞與流體之間、細胞與壁面之間的多耦合力學模型，對單細胞的受力狀態(tài)進行了分析，這為進一步研究單細胞捕獲過程中力和速度的關系，實現(xiàn)對單細胞的可控性奠定了基礎;以統(tǒng)計學理論為基礎，本文提出了一種研究微流控芯片內(nèi)部流場速度的方法;利用現(xiàn)有設備和條件，對單細胞捕獲實驗進行了初步的探索，了解和熟悉了PDMS微流控芯片的制作工藝;在現(xiàn)有細胞捕獲微阱結(jié)構(gòu)的基礎上，提出了支柱式、單縫式、雙縫式單細胞微阱結(jié)構(gòu)，每一種微阱結(jié)構(gòu)的尺寸與捕獲細胞的尺寸接近一致

3、，原則上僅能夠容納一個細胞;結(jié)合有限元分析軟件，對入口速度、微阱單元結(jié)構(gòu)尺寸和微阱陣列布置等參數(shù)進行了數(shù)值模擬計算，對微阱單元流場速度和芯片內(nèi)部捕獲區(qū)域的流場速度、壓力分布進行了討論。
　　通過模擬實驗對三種類型、六種結(jié)構(gòu)的單細胞捕獲裝置進行對比分析，確定了最合適單細胞捕獲的微流控芯片裝置為矩形支柱式單細胞捕獲裝置;通過不同位置截面的流場速度分析，驗證了單細胞捕獲陣列單元的流場具有一致性;通過對不同位置微阱質(zhì)量流量的分析，得出了不