基于微流控芯片的細胞培養(yǎng)系統(tǒng)初步研究.pdf

1、細胞培養(yǎng)技術是細胞生物學研究的基礎,在生物技術研究領域占有十分重要的位置。常規(guī)的細胞培養(yǎng)使用細胞培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)板等裝置來培養(yǎng)細胞,不能精確重現(xiàn)體內的微環(huán)境。九十年代以年來微流控技術的發(fā)展為細胞培養(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,和細胞的尺寸大致相當,能夠從空間和時間上對流體進行精確地控制,節(jié)省大量的試劑和細胞,具有傳統(tǒng)細胞培養(yǎng)技術無可比擬的優(yōu)勢。微流控芯片上的細胞培養(yǎng)技術已經(jīng)在細胞遷移、藥物篩選、細胞分化等

2、領域得到廣泛應用。
　　本文在對常規(guī)細胞培養(yǎng)技術探索研究的基礎上,利用實驗室自主設計加工制作的微流控芯片,進行微流控芯片上自動化的細胞培養(yǎng)研究,為微流控芯片上進行基底包被、細胞加樣、細胞換液、細胞傳代的方法奠定基礎。
　　在初步實驗中,通過手動操作實現(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小時的換液也給實驗人員帶來諸多不便。在基于手動操作的微流控芯片細胞研究的基礎上,我們利用實驗室現(xiàn)有的儀器設備,設計了一套

3、基于微流控芯片的自動化細胞培養(yǎng)系統(tǒng),開展了微流控芯片設計、加工制作、溫度控制、多步進樣控制、觀察記錄分析等相關研究。
　　首先,設計了細胞培養(yǎng)微流控芯片,并以 ITO透明導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材料聚甲基丙烯酸甲酯作為材料,設計制作微型的微流控芯片細胞培養(yǎng)裝置。利用 ITO玻璃通電產(chǎn)熱的特性實現(xiàn)細胞培養(yǎng)芯片的加熱及溫度控制。采用多物理場仿真軟件 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芯片上溫度分布的影響,探索能夠滿足細胞生長的溫度條件的控制。利用微流控芯片具有體積小、熱傳導效率高等特點,通過XMT61智能PID溫度控制儀,實現(xiàn)溫度的精確顯示和控制。
　　通過連續(xù)的培養(yǎng)基輸送實現(xiàn)系統(tǒng)中細胞的灌流培養(yǎng)。其中,上位機給單片機和注射泵發(fā)送命令,單片機和注射泵接到相應命令后,分別控制電磁閥轉換和注射泵的流量流速,實現(xiàn)對流體的精確控制。
　　在搭建完成的基于微流控芯