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文檔簡介
1、化學(xué)濃度梯度在生命活動中發(fā)揮著極為重要的作用,模擬生物體內(nèi)濃度梯度的微環(huán)境對生物醫(yī)學(xué)研究具有重要的科學(xué)意義;濃度梯度技術(shù)還是科學(xué)研究中優(yōu)化實驗條件的常用手段,常被用于藥物篩選、免疫分析、細胞刺激等領(lǐng)域。微流控芯片具有微型化、自動化、高通量等優(yōu)點,而且易于調(diào)整和精確控制,因此在濃度梯度研究上發(fā)揮著得天獨厚的優(yōu)勢。
本文以微流控芯片為平臺,針對多數(shù)芯片只能形成單一濃度梯度、濃度梯度生成過程產(chǎn)生較大剪切力、濃度梯度生成需要較復(fù)雜的外
2、接裝置等問題,設(shè)計了三種新型微流控濃度梯度芯片,并將其用于酶反應(yīng)和細胞研究。本文的主要研究內(nèi)容如下:
?。?)設(shè)計了一種平移型的微流控滑移芯片裝置并用于雙濃度梯度研究。該裝置包含上下兩塊相同的PDMS-玻璃雜合芯片和一個芯片夾,兩塊芯片在芯片夾的固定下共同組成該雙濃度梯度平臺。兩種樣品分別通過上下層芯片進樣,能同時在不同平面上各自形成濃度梯度;然后再將兩塊芯片在芯片夾的滑道中進行滑動,使得兩塊芯片上不同類別的試劑得以接觸、混合并
3、反應(yīng),從而實現(xiàn)多路雙濃度梯度反應(yīng)。我們在用計算流體力學(xué)模擬濃度梯度形成效果的基礎(chǔ)上,用色素和熒光素對系統(tǒng)進行了表征,確認了該方法的可靠性,并進一步實現(xiàn)了β-半乳糖苷酶反應(yīng)條件的優(yōu)化分析。實驗結(jié)果表明,該裝置能有效生成穩(wěn)定可靠的雙濃度梯度,并具有結(jié)構(gòu)簡單、低消耗等優(yōu)點,特別適用于多因素的復(fù)雜反應(yīng)分析。
?。?)建立了一種旋轉(zhuǎn)型的微流控滑移芯片并用于雙濃度梯度研究。該滑移芯片通過中心螺絲將兩塊不同的PDMS-玻璃雜合芯片連接起來,而
4、無需借助芯片夾。該芯片可以同時在不同平面上穩(wěn)定且獨立地生成不同樣品的濃度梯度,并能通過簡單的旋轉(zhuǎn)操作將兩種濃度梯度樣品混合反應(yīng),從而便捷地實現(xiàn)雙濃度梯度研究。我們用色素、熒光素和磺酰羅丹明B對該雙濃度梯度發(fā)生器進行了表征,確認了該方法的可靠性,并進一步實現(xiàn)了β-半乳糖苷酶反應(yīng)條件的優(yōu)化測定。實驗結(jié)果表明,該芯片能穩(wěn)定地生成雙濃度梯度,且操作更加簡單方便,適用于各種多因素多水平的復(fù)雜反應(yīng)。
?。?)發(fā)展了一種無剪切力無泵的微流控芯
5、片并用于濃度梯度研究。這種芯片無需借助外圍設(shè)備如流體泵,通過液體靜壓力驅(qū)動流體便可形成濃度梯度;通過調(diào)節(jié)相應(yīng)芯片通道的長度比例可生成任意濃度梯度以滿足特定研究需要;靜壓驅(qū)動的低流速可以確保芯片內(nèi)極低的剪切力,有效保護細胞不受剪切力損傷害。我們在該芯片中對NIH-3T3細胞進行了5天的長時間培養(yǎng),并將芯片應(yīng)用于基于細胞的高通量適應(yīng)性細胞保護作用分析。結(jié)果表明,該無泵微流控梯度芯片可以產(chǎn)生任何滿意的具有穩(wěn)定和超低剪切力特性的濃度梯度,既能用
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