基于微流控芯片的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)初步研究.pdf

1、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是細(xì)胞生物學(xué)研究的基礎(chǔ),在生物技術(shù)研究領(lǐng)域占有十分重要的位置。常規(guī)的細(xì)胞培養(yǎng)使用細(xì)胞培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)板等裝置來(lái)培養(yǎng)細(xì)胞,不能精確重現(xiàn)體內(nèi)的微環(huán)境。九十年代以年來(lái)微流控技術(shù)的發(fā)展為細(xì)胞培養(yǎng)提供了新的思路和方法。微流控芯片的通道尺寸一般在幾十至幾百微米,和細(xì)胞的尺寸大致相當(dāng),能夠從空間和時(shí)間上對(duì)流體進(jìn)行精確地控制,節(jié)省大量的試劑和細(xì)胞,具有傳統(tǒng)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。微流控芯片上的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)在細(xì)胞遷移、藥物篩選、細(xì)胞分化等

2、領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
　　本文在對(duì)常規(guī)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)探索研究的基礎(chǔ)上,利用實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)加工制作的微流控芯片,進(jìn)行微流控芯片上自動(dòng)化的細(xì)胞培養(yǎng)研究,為微流控芯片上進(jìn)行基底包被、細(xì)胞加樣、細(xì)胞換液、細(xì)胞傳代的方法奠定基礎(chǔ)。
　　在初步實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)換液、培養(yǎng)。該方法由于頻繁操作,增加了污染的可能,每隔8小時(shí)的換液也給實(shí)驗(yàn)人員帶來(lái)諸多不便。在基于手動(dòng)操作的微流控芯片細(xì)胞研究的基礎(chǔ)上,我們利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器設(shè)備,設(shè)計(jì)了一套

3、基于微流控芯片的自動(dòng)化細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng),開展了微流控芯片設(shè)計(jì)、加工制作、溫度控制、多步進(jìn)樣控制、觀察記錄分析等相關(guān)研究。
　　首先,設(shè)計(jì)了細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片,并以 ITO透明導(dǎo)電玻璃作為基底材料,加工制作出所需的微流控芯片。用高度透明的高分子有機(jī)材料聚甲基丙烯酸甲酯作為材料,設(shè)計(jì)制作微型的微流控芯片細(xì)胞培養(yǎng)裝置。利用 ITO玻璃通電產(chǎn)熱的特性實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)芯片的加熱及溫度控制。采用多物理場(chǎng)仿真軟件 COMSOL Multinhvsics

4、4.3b仿真模擬微流控芯片上施加電壓的大小和位置對(duì)芯片上溫度分布的影響,探索能夠滿足細(xì)胞生長(zhǎng)的溫度條件的控制。利用微流控芯片具有體積小、熱傳導(dǎo)效率高等特點(diǎn),通過(guò)XMT61智能PID溫度控制儀,實(shí)現(xiàn)溫度的精確顯示和控制。
　　通過(guò)連續(xù)的培養(yǎng)基輸送實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中細(xì)胞的灌流培養(yǎng)。其中,上位機(jī)給單片機(jī)和注射泵發(fā)送命令,單片機(jī)和注射泵接到相應(yīng)命令后,分別控制電磁閥轉(zhuǎn)換和注射泵的流量流速,實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的精確控制。
　　在搭建完成的基于微流控芯