基于細(xì)胞機(jī)械特性的自動化測量及其分選系統(tǒng)研究.pdf

1、細(xì)胞作為生命的基本單位，對其結(jié)構(gòu)功能的研究具有重要的生物學(xué)意義。伴隨著細(xì)胞生物學(xué)研究的不斷深入，對細(xì)胞的提純與分離提出了更高的要求。盡管研究人員已經(jīng)發(fā)展出了多種細(xì)胞分離與提純的方法，但這些方法往往建立在帶標(biāo)簽生物標(biāo)記(Labeled Biomarker)的基礎(chǔ)上，即需要對細(xì)胞進(jìn)行熒光染色或磁珠標(biāo)記等等，這種方式無疑是正確的和有效的，然而同時會對細(xì)胞的生物學(xué)特性造成影響，為分離提純后的相關(guān)科學(xué)實驗帶來困擾。基于無標(biāo)簽生物標(biāo)記(Label-

2、free Biomarker)的細(xì)胞分離和提純正在成為生物學(xué)新的研究熱點。
　　細(xì)胞機(jī)械特性作為一種新發(fā)現(xiàn)的無標(biāo)簽生物標(biāo)記正在越來越受到人們的重視，然而現(xiàn)有針對細(xì)胞硬度的測量多為手工測量，效率低下，不能滿足生物學(xué)研究對于大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的需求。同時，由于采用了新的生物標(biāo)記，使得現(xiàn)有對于細(xì)胞的分離方法不能適用，阻礙著細(xì)胞機(jī)械特性作為無標(biāo)簽生物標(biāo)記在細(xì)胞生物學(xué)中的應(yīng)用。為了克服上述問題，本文研究搭建出一套以細(xì)胞硬度為生物標(biāo)記的自動化測量與

3、分選系統(tǒng)，通過發(fā)展相應(yīng)的軟件和硬件，實現(xiàn)了原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM)對細(xì)胞機(jī)械特性的快速測量，隨后通過自行搭建的細(xì)胞微操作平臺，利用細(xì)胞機(jī)械特性作為細(xì)胞分選的依據(jù)對細(xì)胞進(jìn)行自動化分選，實現(xiàn)細(xì)胞的高速自動化細(xì)胞硬度測量與分選，具體包括以下幾方面工作：
　?。?）無法精確快速控制探針相對于細(xì)胞中心的位置是導(dǎo)致AFM進(jìn)行細(xì)胞機(jī)械特性測量效率低下的主要原因，針對該問題，本文提出了視覺圖像化處理

4、與基于局部掃描的探針定位方法相結(jié)合的方法，用于實現(xiàn)探針針尖與細(xì)胞中心的快速精確定位，從而極大提高了AFM細(xì)胞機(jī)械特性測量的效率。
　　（2）實現(xiàn)細(xì)胞機(jī)械特性的測量后，需要對目的細(xì)胞進(jìn)行拾取與放置以達(dá)到細(xì)胞分選的目的。本文研究了基于玻璃管微電極的細(xì)胞拾取技術(shù)，提出了基于電壓反饋的液流控制策略進(jìn)而實現(xiàn)細(xì)胞的無損自動化拾取，并對多種拾取方式的適用情況進(jìn)行了分析。
　?。?）研究了基于細(xì)胞機(jī)械特性的自動化測量及其分選系統(tǒng)的構(gòu)建技術(shù)，