用于細(xì)胞內(nèi)鈣離子檢測(cè)的微流控芯片關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、　　微流控芯片可以完成化學(xué)和生物等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等功能。由于它有樣品消耗量小,處理時(shí)間短和成本低的優(yōu)點(diǎn),在化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等方面得到了廣泛的應(yīng)用,用以取代常規(guī)化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室的各種功能。鈣離子作為一種非常重要的細(xì)胞內(nèi)第二信使,廣泛參與了信號(hào)的傳導(dǎo)過程,在肌肉收縮、神經(jīng)傳遞、酶和激素分泌等多種生物活動(dòng)中發(fā)揮重要作用。近年來,大量研究表明,TRP通道也是Ca2+攝入的途徑,它具有介導(dǎo)感覺信號(hào)的傳遞、調(diào)節(jié)細(xì)胞鈣平衡

2、和影響發(fā)育等功能。TRPV4屬于非選擇性陽離子通道,對(duì)鈣離子有通透性,參與維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定,對(duì)機(jī)體許多生理功能的正常完成具有重要意義。通過對(duì)它在調(diào)節(jié)胞內(nèi)Ca2+平衡,傳遞細(xì)胞外信號(hào)方面的機(jī)制做詳細(xì)的研究,為臨床上諸如病理性疼痛、觸壓覺障礙、體液平衡失調(diào)等功能障礙的研究提供了新的思路。
　　本論文來源于天津市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“用于活體細(xì)胞內(nèi)鈣離子測(cè)量的微流控芯片及檢測(cè)系統(tǒng)研究”(批號(hào)為：08JCYBJC03100)的資助

3、。
　　論文的主要內(nèi)容包括：
　　1. 闡述了流體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論,討論了連續(xù)性方程、歐拉方程和N-S方程等控制方程。研究了CFD求解復(fù)雜流體流動(dòng)問題的思路和基本工作過程。介紹了微流體力學(xué)理論,并對(duì)微流體的連續(xù)方程、動(dòng)量方程和微通道內(nèi)物質(zhì)擴(kuò)散控制方程進(jìn)行了研究。建立了微流控芯片混合模型,介紹了微通道流場(chǎng)的數(shù)值模擬方法。
　　2. 對(duì)微流控芯片的混合特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。首先設(shè)定了以流體擴(kuò)散為主的微流控芯片的模

4、型結(jié)構(gòu),并研究了在該模型下的控制方程和混合原理。通過采用不同的流體參數(shù),對(duì)微流控芯片內(nèi)通道流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,模擬了微通道中混合溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布,詳細(xì)研究了入口角度、雷諾數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)等幾種主要流體參數(shù)對(duì)混合的影響。通過對(duì)不同參數(shù)下混合性能的比較,對(duì)導(dǎo)致流場(chǎng)混合性能的差異進(jìn)行了分析和總結(jié)。
　　3. 介紹了激光誘導(dǎo)熒光法檢測(cè)鈣離子濃度的原理,在此基礎(chǔ)上,將微流控芯片應(yīng)用到檢測(cè)方案中,研究了微流控細(xì)胞熒光檢測(cè)系統(tǒng)。基于對(duì)微流控芯

5、片混合性能的分析,以PDMS材料作為芯片的基片,設(shè)計(jì)并制作了鈣離子濃度檢測(cè)的微流控芯片。
　　4. 利用微流控細(xì)胞熒光檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行鈣離子濃度檢測(cè),設(shè)計(jì)了多組實(shí)驗(yàn),結(jié)合熒光比值計(jì)算方法,進(jìn)行了細(xì)胞內(nèi)受激發(fā)鈣離子熒光強(qiáng)度比值的測(cè)量。通過動(dòng)態(tài)獲取不同波長(zhǎng)的熒光比值,研究了TRPV4通道對(duì)胞內(nèi)鈣離子濃度的影響。
　　本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：
　　1. 對(duì)以流體擴(kuò)散為主的微流控芯片進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了幾種主要流體參數(shù)

6、對(duì)混合的影響,為設(shè)計(jì)鈣離子檢測(cè)的微流控芯片提供了基礎(chǔ),對(duì)于微流控芯片中樣本的快速反應(yīng)和檢測(cè)具有重要的意義和參考價(jià)值
　　2. 進(jìn)行了多組檢測(cè)實(shí)驗(yàn),利用微流控細(xì)胞熒光檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度變化和分布進(jìn)行了檢測(cè)。得到了在溫度升高、低滲透壓、剪切力、佛波醇酯衍生物等多種理化刺激下,胞內(nèi)鈣離子濃度升高的重要結(jié)論。
　　3. 進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn),通過分析熒光比值變化的測(cè)量結(jié)果,研究了TRPV4通道的機(jī)械敏感性和溫度敏感性,各