基于表面微結(jié)構(gòu)的細胞培養(yǎng)芯片設(shè)計及實驗研究.pdf

1、生物體內(nèi)存在多種高度有序排布的微結(jié)構(gòu)，細胞、組織和器官所特有的生物功能與微結(jié)構(gòu)的形貌密不可分，因此模擬人體微環(huán)境開展細胞離體培養(yǎng)是藥物篩選和體外病理研究等的重要基礎(chǔ)。目前，細胞離體培養(yǎng)主要的培養(yǎng)方式分為二維培養(yǎng)和三維培養(yǎng)兩種。二維培養(yǎng)方式操作簡單，但無法真實體現(xiàn)細胞在體內(nèi)的生物學(xué)特性和功能。三維培養(yǎng)細胞技術(shù)是指利用細胞外基質(zhì)形成的細胞生長支架，使得細胞在三維結(jié)構(gòu)中遷移、生長，并分化產(chǎn)生一定的三維組織結(jié)構(gòu)，可以很大程度地模擬細胞在體內(nèi)的微

2、環(huán)境。基于此，本論文結(jié)合國家重點實驗室開放基金項目“生物功能材料微結(jié)構(gòu)的三維打印技術(shù)研究”(項目編號GZKF-201513)，開展了基于生物功能材料的表面微結(jié)構(gòu)新型制造方法、基于表面微結(jié)構(gòu)的細胞培養(yǎng)芯片設(shè)計及相關(guān)實驗研究，實現(xiàn)了細胞動態(tài)培養(yǎng)的同時對細胞進行排布。論文研究工作將為仿生離體細胞培養(yǎng)芯片的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供全新的設(shè)計思路，對生物功能材料基仿生表面微結(jié)構(gòu)的制造與實驗研究均具有指導(dǎo)意義，為個性化藥物篩選和體外病理研究等組織工程和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

3、提供技術(shù)支撐。
　　第1章，闡述了本論文研究的背景與意義，綜述了當(dāng)前國內(nèi)外在細胞培養(yǎng)芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計、表面微結(jié)構(gòu)制造方法等相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，提出了本論文的研究內(nèi)容以及框架結(jié)構(gòu)。
　　第2章，提出了基于表面微結(jié)構(gòu)的新型細胞培養(yǎng)芯片的設(shè)計方案，對細胞芯片的整體結(jié)構(gòu)等進行了設(shè)計，基于此分析了該細胞培養(yǎng)芯片的工作原理，選擇合適的通液流速，并進行了細胞培養(yǎng)芯片的流體動力學(xué)分析。
　　第3章，提出了基于聲表面波和紫外光固化

4、相結(jié)合的表面微結(jié)構(gòu)制造方法。通過分析其成形制造原理，采用Matlab對換能器不同工作狀態(tài)下激發(fā)的聲壓場分布進行仿真分析，進而開展聲表面波換能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并完成了叉指換能器的制造和成形系統(tǒng)的搭建。
　　第4章，配制了生物功能材料，采用搭建的成形制造系統(tǒng)完成了表面微結(jié)構(gòu)的成形制造;此外，研究了工藝參數(shù)對表面微結(jié)構(gòu)成形制造的影響規(guī)律，在此基礎(chǔ)上對生物功能材料基表面微結(jié)構(gòu)在液體環(huán)境中的穩(wěn)定性進行了測試。
　　第5章，采用分層制造再