生物細胞介電電泳運動控制機理及細胞排列生物芯片的研究.pdf

1、細胞操作技術對細胞的研究起到了重要的推動作用，介電電泳具有非接觸、易控制優(yōu)點，為細胞研究提供了一種無損操作方法。本文以介電電泳技術和微流控芯片為基礎，分析了生物細胞介電電泳運動控制機理，設計了細胞陣列化排列生物芯片，并在實驗上實現(xiàn)了細胞陣列化排列，對細胞的高通量檢測和細胞間相互作用的研究具有一定的理論意義和應用價值。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，對介電電泳的基本理論和細胞的介電電泳運動控制機理進行了分析。分析推導了交流電場中粒

2、子的介電電泳力的公式，并研究了電場頻率、溶液的電導率和介電常數(shù)對介電電泳的影響；然后根據(jù)細胞的特點，分析了多層式結構球體的介電電泳響應；最后分析了流體中的粒子受力情況，為細胞的介電電泳運動控制奠定了理論基礎。
　　其次，根據(jù)介電電泳的原理，設計了細胞排列介電電泳芯片的整體結構，芯片為三層結構，頂部和底部均為電極層，中間為微通道。采用COMSOL Mutiphysics仿真分析了芯片中的電勢、電場強度及介電電泳的分布，并優(yōu)化了芯片的

3、結構參數(shù)，確定了電極的寬度為20μm，間距為40μm，頂部和底部電極的間距為50μm。
　　結合微流控芯片的特點，加工與封裝介電電泳細胞排列芯片。介紹了ITO電極和PDMS通道的加工工藝過程，最后給出介電電泳細胞排列芯片的封裝方法。
　　再次，結合介電電泳芯片的特殊需求，搭建了介電電泳實驗系統(tǒng)；然后對酵母菌細胞進行了正、負介電電泳操控實驗，并討論了交流電壓的幅值、頻率以及溶液電導率等因素對酵母菌細胞介電電泳的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，