基于微流體數(shù)字化噴射的細(xì)胞微膠囊制備技術(shù)研究.pdf

1、細(xì)胞微膠囊在疾病治療、組織培養(yǎng)、三維藥物篩選、細(xì)胞新陳代謝分析等方面有著廣闊應(yīng)用前景。以“節(jié)拍化”方式制備細(xì)胞微膠囊對(duì)單細(xì)胞微膠囊的制備以及后續(xù)細(xì)胞的高效集成化、自動(dòng)化操作都具有重要意義，現(xiàn)有微流控芯片液滴生成技術(shù)存在成本高、通用性差，對(duì)細(xì)胞活性影響較大等不足。
　　 將高黏度細(xì)胞懸浮液分割為微小均勻液滴是細(xì)胞微膠囊制備技術(shù)的核心。本文以微流體數(shù)字化技術(shù)為起點(diǎn)，對(duì)微流體數(shù)字化驅(qū)動(dòng)細(xì)胞懸浮液的原理、理論及微流體數(shù)字化驅(qū)動(dòng)下細(xì)胞懸浮

2、液微流動(dòng)特性進(jìn)行了分析，建立了微流體數(shù)字化驅(qū)動(dòng)下圓管中細(xì)胞懸浮液脈沖運(yùn)動(dòng)流量理論模型，定性確定了影響微流體脈沖流動(dòng)的各種系統(tǒng)參量。
　　 基于微流體數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)制作了電磁鐵為作動(dòng)器，電磁吸合撞擊振動(dòng)梁產(chǎn)生交替脈沖慣性力的撞擊式微流體數(shù)字化噴射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了微尺度、低雷諾數(shù)微管內(nèi)高黏度液體以及高黏度固-液兩相流體的穩(wěn)定脈沖噴射。實(shí)現(xiàn)了海藻酸鈉微膠囊的“節(jié)拍化”制備和對(duì)固體顆?！肮?jié)拍化”的包囊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有良好的微結(jié)構(gòu)特性

3、，對(duì)液體的極性沒(méi)有要求。
　　 進(jìn)行了細(xì)胞懸浮液穩(wěn)定脈沖噴射和“節(jié)拍化”包囊細(xì)胞研究。以微流體數(shù)字化脈沖噴射實(shí)現(xiàn)了尺度量級(jí)10～103μm細(xì)胞的“節(jié)拍化”包囊，對(duì)不同粒徑以及粒徑不均勻的細(xì)胞都具有良好的適應(yīng)性。制備的細(xì)胞微膠囊平均粒徑可小至30μm，相應(yīng)的粒徑標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5μm，具有較好單分散性。可通過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓和微噴嘴內(nèi)徑參數(shù)控制細(xì)胞微膠囊的粒徑大小和分布。在細(xì)胞的活性影響和粒徑的控制等方面優(yōu)于微流控芯片技術(shù)。
　　 進(jìn)

4、行了微流體數(shù)字化噴射制備單細(xì)胞微膠囊研究。通過(guò)控制管徑不大于2倍細(xì)胞粒徑，將細(xì)胞序列整列為單列排列，控制脈沖噴射步長(zhǎng)控制噴射的細(xì)胞數(shù)量，當(dāng)脈沖噴射步長(zhǎng)不大于2倍細(xì)胞粒徑時(shí)，以微流體數(shù)字化脈沖噴射可實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞的脈沖噴射和對(duì)單細(xì)胞“節(jié)拍化”包囊。調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓及細(xì)胞與噴嘴內(nèi)徑比，可控制單細(xì)胞微膠囊的粒徑大小和分布。
　　 設(shè)計(jì)制作了脈沖噴射用同軸微噴嘴，進(jìn)行了低雷諾數(shù)微流體同軸脈沖噴射特性和穩(wěn)定噴射實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)行了微流體同軸脈沖噴射“