基于表面微結構的細胞培養(yǎng)芯片設計及實驗研究.pdf

1、生物體內存在多種高度有序排布的微結構，細胞、組織和器官所特有的生物功能與微結構的形貌密不可分，因此模擬人體微環(huán)境開展細胞離體培養(yǎng)是藥物篩選和體外病理研究等的重要基礎。目前，細胞離體培養(yǎng)主要的培養(yǎng)方式分為二維培養(yǎng)和三維培養(yǎng)兩種。二維培養(yǎng)方式操作簡單，但無法真實體現(xiàn)細胞在體內的生物學特性和功能。三維培養(yǎng)細胞技術是指利用細胞外基質形成的細胞生長支架，使得細胞在三維結構中遷移、生長，并分化產生一定的三維組織結構，可以很大程度地模擬細胞在體內的微

2、環(huán)境。基于此，本論文結合國家重點實驗室開放基金項目“生物功能材料微結構的三維打印技術研究”(項目編號GZKF-201513)，開展了基于生物功能材料的表面微結構新型制造方法、基于表面微結構的細胞培養(yǎng)芯片設計及相關實驗研究，實現(xiàn)了細胞動態(tài)培養(yǎng)的同時對細胞進行排布。論文研究工作將為仿生離體細胞培養(yǎng)芯片的結構設計提供全新的設計思路，對生物功能材料基仿生表面微結構的制造與實驗研究均具有指導意義，為個性化藥物篩選和體外病理研究等組織工程和醫(yī)學領域

3、提供技術支撐。
　　第1章，闡述了本論文研究的背景與意義，綜述了當前國內外在細胞培養(yǎng)芯片結構設計、表面微結構制造方法等相關技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，提出了本論文的研究內容以及框架結構。
　　第2章，提出了基于表面微結構的新型細胞培養(yǎng)芯片的設計方案，對細胞芯片的整體結構等進行了設計，基于此分析了該細胞培養(yǎng)芯片的工作原理，選擇合適的通液流速，并進行了細胞培養(yǎng)芯片的流體動力學分析。
　　第3章，提出了基于聲表面波和紫外光固化

4、相結合的表面微結構制造方法。通過分析其成形制造原理，采用Matlab對換能器不同工作狀態(tài)下激發(fā)的聲壓場分布進行仿真分析，進而開展聲表面波換能器的結構設計，并完成了叉指換能器的制造和成形系統(tǒng)的搭建。
　　第4章，配制了生物功能材料，采用搭建的成形制造系統(tǒng)完成了表面微結構的成形制造;此外，研究了工藝參數(shù)對表面微結構成形制造的影響規(guī)律，在此基礎上對生物功能材料基表面微結構在液體環(huán)境中的穩(wěn)定性進行了測試。
　　第5章，采用分層制造再