24108.一種可生成穩(wěn)定生化梯度的新型十字微通道的制作及評(píng)價(jià)

1、一種可生成穩(wěn)定生化梯度的新型十字微通道的制作及評(píng)價(jià)重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名：肖成茂指導(dǎo)教師：蔡紹皙教授專業(yè)：生物力學(xué)工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)生物工程學(xué)院二O一一年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要細(xì)胞遷移、趨化在胚胎發(fā)育、組織修復(fù)、腫瘤發(fā)生等生理、病理過(guò)程中起著重要作用。細(xì)胞與其微環(huán)境在多種理化參數(shù)下相互作用引起了趨化、遷移的發(fā)生。近年來(lái)，細(xì)胞與其微環(huán)境之間相互作用的研究日益成為細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。細(xì)胞與胞外微環(huán)

2、境的一些可溶性因子交互作用，可以控制細(xì)胞的增殖、運(yùn)動(dòng)和分化能力。這些可溶因子在胞外基質(zhì)中的分布并非均勻不變，其生化分子濃度及分布梯度隨時(shí)空改變而改變。如何更好的模擬在體微環(huán)境中包括濃度梯度和壓力梯度在內(nèi)的可溶因子不均勻分布，成為研究多種生理、病理發(fā)生機(jī)理的關(guān)鍵前提條件。傳統(tǒng)研究使用的模型，如Transwell小室、Boyden小室和瓊脂糖平板等只能提供一種靜態(tài)的、二維的細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境，不能產(chǎn)生時(shí)空可調(diào)的、較為精確的生化因子梯度，因此其所提

3、供微環(huán)境與細(xì)胞真實(shí)在體的生長(zhǎng)環(huán)境相差很大。從而導(dǎo)致許多模擬結(jié)果常常與在體情況不相一致。二十多年來(lái)，基于聚二甲基硅氧烷的微流控技術(shù)的梯度產(chǎn)生方法迅速發(fā)展起來(lái)，不但能產(chǎn)生穩(wěn)定可控的可溶因子梯度，并能長(zhǎng)時(shí)期地維持其梯度并保持不變。但微芯片制作多用光刻法，制作工藝復(fù)雜、成本昂貴、制作周期長(zhǎng)，不便于實(shí)驗(yàn)的及時(shí)開展。本文在“生物流變科學(xué)與技術(shù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)微流控芯片制作的研究基礎(chǔ)上，提出了一種新型十字微通道的設(shè)計(jì)制作方法。通過(guò)在PDMS液中

4、包埋微絲，待PDMS固化后，再抽去微絲，從而構(gòu)成適于培養(yǎng)細(xì)胞并開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)的微通道芯片。在數(shù)值仿真軟件COMSOLMultiphysics3.5a中分別對(duì)濃度梯度和壓力梯度進(jìn)行定性模擬。在該方法制作而成的高的微通道中，可生成較恒定的持續(xù)120小時(shí)以上的濃度梯度和壓力梯度。結(jié)果表明微芯片中所形成的生化因子梯度是持續(xù)、穩(wěn)定的。最后將該通道應(yīng)用于血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移試驗(yàn)，觀察通道中形成的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子濃度梯度對(duì)細(xì)胞的趨化誘導(dǎo)作用。與無(wú)濃度梯度