用于細(xì)胞培養(yǎng)的微流體設(shè)計及在生物傳感檢測中的應(yīng)用.pdf

1、基于微流體技術(shù)的系統(tǒng)芯片對于細(xì)胞的培養(yǎng)、檢測及分析具有重要的意義。微流體系統(tǒng)不僅可以為細(xì)胞提供適宜的培養(yǎng)環(huán)境，實現(xiàn)細(xì)胞的培養(yǎng)與操控，而且結(jié)合已設(shè)計的生物傳感器，可以搭建靈敏度高、精度高、生物兼容性好、便于攜帶的細(xì)胞濃度和狀態(tài)檢測平臺，這都為細(xì)胞的培養(yǎng)、檢測、分析和生物芯片的集成化提供了實驗測試平臺。
　　本文以微流體技術(shù)為核心，設(shè)計了一種用于細(xì)胞培養(yǎng)的微流體系統(tǒng)，對其進行了仿真對比優(yōu)化，構(gòu)建細(xì)胞培養(yǎng)微流體系統(tǒng)。然后結(jié)合生物傳感技術(shù)

2、，搭建細(xì)胞傳感檢測平臺，驗證了其在生物傳感檢測中的應(yīng)用，分別完成了細(xì)胞培養(yǎng)實驗、細(xì)胞濃度檢測實驗和細(xì)胞狀態(tài)測試實驗。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　1.論文在微流體理論分析的基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計，然后結(jié)合幾種典型微流體結(jié)構(gòu)，完成了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的對比優(yōu)化設(shè)計，確定了微流體系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)尺寸和初始條件。通過有限元仿真對微流體結(jié)構(gòu)的合理性進行了驗證，結(jié)果表明在設(shè)定的結(jié)構(gòu)尺寸和初始條件下，該結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)和檢測環(huán)境相對獨立，中心

3、流速很小，流體剪切力也很小，是一個穩(wěn)定獨立無干擾的微環(huán)境，可以用于細(xì)胞培養(yǎng)與生物傳感檢測領(lǐng)域，提高生物傳感檢測的準(zhǔn)確率和分辨率。
　　2.本論文設(shè)計了微流體系統(tǒng)的加工工藝，基于微加工技術(shù)完成了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制備，并搭建了細(xì)胞培養(yǎng)實驗平臺和細(xì)胞傳感檢測實驗平臺（電容式表面應(yīng)力生物傳感器）。主要加工過程分為:準(zhǔn)備階段、陽膜加工階段、蓋片加工階段、平臺搭建階段。其中陽膜加工包括旋涂、前烘、曝光、后烘、顯影、堅膜六個工序，蓋片加工包括硅烷化、

4、澆注、脫氣、固化、脫模、打孔六個工序，平臺搭建包括鍵合和結(jié)構(gòu)封裝工序。
　　3.最后，選取了具有完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)的單細(xì)胞生物金黃色葡萄球菌作為前期實驗對象，基于搭建的細(xì)胞培養(yǎng)實驗平臺和細(xì)胞傳感檢測平臺進行了細(xì)胞培養(yǎng)實驗、細(xì)胞濃度檢測實驗和細(xì)胞狀態(tài)檢測實驗。結(jié)果表明設(shè)計的微流體系統(tǒng)可以提供一個近似零流動零剪切力的微環(huán)境，不僅可以進行模擬體內(nèi)環(huán)境的細(xì)胞長期培養(yǎng)，而且為生物傳感檢測提供一個穩(wěn)定無干擾檢測環(huán)境，大大提高生物傳感的檢測范圍和精確