基于介電電泳的連續(xù)流細(xì)胞分離生物芯片研究.pdf

1、生物芯片技術(shù)由于具有分析快速、樣品用量少、靈敏度高、易于集成和自動化等優(yōu)點，自問世以來，就得到了人們的普遍關(guān)注?；诮殡婋娪驹淼纳镄酒鳛橐环N重要的生物芯片，它利用在外加電場下生物粒子之間及生物粒子與分離溶液間不同的介電響應(yīng)對它們進(jìn)行分離、操控、輸運等操作。介電電泳生物芯片技術(shù)具有高效、高分辨率、低污染以及提取的樣本信息多等優(yōu)點，在生命科學(xué)、分析化學(xué)等諸多領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用，在生化樣品分析，尤其是細(xì)胞分離、分析中具有相當(dāng)重要的研

2、究意義和實用價值。
　　本課題來源于國家“863”計劃“生命科學(xué)微量樣品自動化設(shè)備”項目，研究用于樣品制備的介電電泳生物芯片，要求該芯片具有處理速度快，易于實現(xiàn)自動化、微型化等特點。
　　首先對介電電泳現(xiàn)象的機(jī)理進(jìn)行研究，根據(jù)偶極距理論推導(dǎo)了介電電泳力的表達(dá)式，并由此總結(jié)出介電電泳力的調(diào)控參數(shù)特性。對聚苯乙烯小球和活、死酵母細(xì)胞進(jìn)行了介電電泳頻譜分析，并以此為基礎(chǔ)，對多重頻率介電電泳理論進(jìn)行了研究，得出利用多重頻率介電電泳進(jìn)

3、行細(xì)胞分離的原理。
　　根據(jù)理論分析得出的結(jié)論，設(shè)計了適合介電電泳生物芯片的主要結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行仿真分析，分析研究了芯片內(nèi)部電勢、場強(qiáng)和介電電泳力的分布情況，并以提高分離效率為原則，對芯片內(nèi)部支線隧道壁形狀進(jìn)行優(yōu)化，探討了平板電極代替立體電極的可行性。根據(jù)仿真分析的結(jié)果最終確定芯片的結(jié)構(gòu)并對芯片內(nèi)部的電熱流場、熱場、流場和介電電泳力的分布進(jìn)行分析以確保芯片能夠完成指定功能。
　　根據(jù)芯片的結(jié)構(gòu)和功能，選擇 PDMS作為制作芯

4、片微隧道的材料，采用光刻法加工 SU-8制作出PDMS隧道的模具，再用PDMS快速成型技術(shù)制作出微隧道，用ITO玻璃作為芯片的基底材料并在其上通過刻蝕技術(shù)將 ITO加工成所需的電極陣列，最后利用氧等離子鍵合技術(shù)實現(xiàn)對芯片蓋片材料和基片的鍵合，完成芯片的制作。
　　利用制備出的芯片進(jìn)行了實驗研究，搭建實驗所需的電源控制系統(tǒng)和流體控制系統(tǒng)，并組成實驗平臺，利用此平臺進(jìn)行了聚苯乙烯小球的聚焦、偏移實驗，研究并分析了電壓對實驗效果的影響，