基于動電微流控技術的微粒操控研究.pdf

1、本研究提出用混合動電微流控技術分離捕獲微粒，它是通過加工在芯片通道內的微電極在高電導率流體中產生多種動電力，同時基于微粒內在結構和電性質差異，從而將目標微粒富集并捕獲或將它們與溶液中其它微粒分離的微流控芯片技術。
　　本文制作了一種以玻璃為基片的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)微流控芯片，該芯片使用的是 Ti-Au-Ti三層夾心式、三個電極相平行的微電極設計，通過混合動電交流電對在玻璃微流控芯片

2、中的電導率較高的溶液施加一個交流電場，實現微粒高效率分離的目的。并探討了微粒定向運動的動電學原理。目前，還未見針對高電導率溶液中分離不同尺寸微粒的系統(tǒng)研究。由于單分散聚苯乙烯(Polystyrene，PS)微球的密度以及多種尺寸規(guī)格均與細胞接近，可作為不同種類、大小細胞的替代物或模擬物，我們首先對不同尺寸，不同電性的PS微球進行了分離。以羧基修飾的聚苯乙烯微球為例，結果表明，在電壓為14V，頻率為100kHz時，直徑為10μm和25μm

3、的PS微球分離效率最好；在電壓為10V，頻率為2MHz時，直徑為5μm和25μm的PS微球分離效率最好；對于直徑分別為5μm、10μm和25μm的三種PS微球分離，在電壓為11V，頻率為1MHz時，可以達到大球和另外兩種尺寸較小微球的快速有效分離。并且不同電性的聚苯乙烯微球也可以實現分離，分離效率均可達90％以上。同時發(fā)現，相鄰電極中間位置層流區(qū)域的形成，對微球分離起到關鍵作用。在高電導率介質中研究多種動電力對不同尺寸微目標的作用規(guī)律，

4、對于最終實現實際生物樣品的高效動電操縱具有重要意義。惡性腫瘤導致人死亡的主要原因是少量循環(huán)腫瘤細胞入侵進入血液，隨血液而循環(huán)造成腫瘤細胞遠處位置的變化和重新發(fā)作。因此，在血液中捕獲并檢測惡性腫瘤細胞擁有關鍵的臨床應用價值。本文在PS微球分離電場條件基礎上，對血細胞和乳腺癌細胞進行了分離，結果表明，細胞分離和微球分離現象一致，證明微球可用于細胞模擬。研究了適合細胞分離的電場條件，得出了癌細胞和血細胞分離的最佳電場條件，電壓是15V，頻率3