微流控細(xì)胞芯片內(nèi)置氣體交換技術(shù)及細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)初步研究.pdf

1、微流控芯片，是一種以在微米尺度空間內(nèi)對(duì)流體進(jìn)行操控為主要特征的科學(xué)技術(shù)，將生物、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室的基本功能微縮到一個(gè)幾平方厘米的芯片上。微流控芯片上的灌注培養(yǎng)及3D培養(yǎng)模式通過模擬體內(nèi)生理?xiàng)l件進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，對(duì)于細(xì)胞的研究具有重要意義。集成不同功能的微流細(xì)胞芯片實(shí)驗(yàn)室是微流控芯片和細(xì)胞生物學(xué)交叉研究的主要方向。
　　 通過幾何設(shè)計(jì)，在微流控芯片上形成微米級(jí)新月形氣泡(MISTA)。利用氣液界面表面張力的原理，MISTA控制微米級(jí)尺度內(nèi)

2、氣體快速交換和氣體濃度梯度的形成。MISTA理論和技術(shù)可應(yīng)用于無膜微型表面張力泵及細(xì)胞的培養(yǎng)。玻璃芯片上MISTA及微型表面張力泵等技術(shù)進(jìn)步改善了芯片中細(xì)胞的培養(yǎng)的條件。通過VX2組織塊原代培養(yǎng)及細(xì)胞篩選，將細(xì)胞置于芯片中進(jìn)行培養(yǎng)，觀察芯片中細(xì)胞培養(yǎng)狀況。
　　 本論文主要工作如下：
　　 1.在MISTA芯片上進(jìn)行氣體交換及氣體濃度梯度控制。檢測一定壓強(qiáng)范圍內(nèi)MISTA在不同液體介質(zhì)表面的曲度變化，研究MISTA的曲度

3、變化與液體表面張力大小的關(guān)系。微通道上血紅蛋白溶液顏色的變化指示CO2及O2氣體在MISTA上的擴(kuò)散及氣體濃度梯度的形成。不同氣體快速轉(zhuǎn)換時(shí)，只需20s時(shí)間氣體的轉(zhuǎn)變就可以在MISTA中產(chǎn)生效應(yīng)。無膜玻璃芯片通過MISTA進(jìn)行氣體擴(kuò)散效率與透過聚二甲基硅烷膜(PDMS，polydimethylsiloxane)進(jìn)行氣體擴(kuò)散相比較得出無膜MISTA具有較高擴(kuò)散效率。
　　 2.研究通過兔腫瘤(VX2)組織塊的培養(yǎng)獲取VX2細(xì)胞系的

4、方法。兔后腿肌肉接種腫瘤組織塊(VX2)，三星期后腫瘤明顯生長。腫瘤生長25天后切取腫瘤組織塊，進(jìn)行組織塊(VX2)的原代培養(yǎng)。顯微鏡CCD實(shí)時(shí)觀察組織塊的生長情況，培養(yǎng)6天左右組織塊邊緣出現(xiàn)細(xì)胞生長，通過反復(fù)貼壁法進(jìn)行成纖維細(xì)胞及VX2細(xì)胞的分離。
　　 3.芯片上進(jìn)行細(xì)胞及組織培養(yǎng)過程中通過芯片上的MISTA進(jìn)行氧氣的輸送。芯片內(nèi)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，觀察不同培養(yǎng)基流速對(duì)于芯片中細(xì)胞的影響。當(dāng)培養(yǎng)基流速大于0.5μm/s，芯片中的