面向雙顆粒捕捉的介電電泳微流控芯片研究.pdf

1、微流控芯片(Microfluidics)是研究在微米尺度的結(jié)構(gòu)中對微量液體樣品進行控制的技術(shù),致力于實現(xiàn)常規(guī)化學或生物醫(yī)學實驗室各種生化分析平臺的微型化,具有樣品消耗量小、設備體積緊湊且易于集成的特點,在化學分析和生物檢測領域有著廣泛的潛在應用。微流控芯片領域中最重要的研究內(nèi)容之一是對液體中的微顆粒進行捕捉、操縱和分離。
　　在細胞融合過程中一個重要前提就是完成對來源不同的兩個細胞的配對捕捉,本文在微流控芯片顆粒捕捉技術(shù)的基礎上,

2、針對在細胞捕捉過程中難以實現(xiàn)對兩個大小不同顆粒進行批量化配對捕捉的技術(shù)難題,設計制作了一種基于介電電泳(DEP)的雙顆粒捕捉微流控芯片,該芯片具有捕捉配對率高、批量化、操作簡便等特點。
　　首先,對微流控芯片雙顆粒捕捉的機理進行了研究。根據(jù)偶極矩理論推導了介電電泳力的表達式,得出影響介電電泳力的主要參數(shù)。計算了鍍金微球的頻率響應曲線;對芯片中的顆粒進行了受力分析,得出對顆粒運動影響較大的DEP力和Stokes力,推導了顆粒在芯片中

3、的運動方程。最后在理論分析的基礎上提出一種用于捕捉大小不同的雙顆粒的芯片設計。
　　其次,在對雙顆粒顆粒捕捉機理研究的基礎上,設計了用于雙顆粒捕捉的微流控芯片。在建立芯片物理模型后,利用有限元分析軟件對芯片進行數(shù)值仿真。根據(jù)仿真結(jié)果對芯片的電極尺寸、形狀進行了優(yōu)化設計,得出芯片最優(yōu)結(jié)構(gòu)和控制參數(shù)。此外,還對芯片的電場、流場進行仿真分析,驗證了芯片能夠按照預定設計實現(xiàn)所需要的功能。
　　隨后,利用MEMS加工工藝加工微流控芯片

4、。采用ITO玻璃作為基板材料,利用濕法刻蝕技術(shù)刻蝕出所需的電極陣列,并在其上制作了半封閉的PDMS微通道,然后用光刻法在玻璃上加工出所需的SU-8微結(jié)構(gòu)以及半封閉的SU-8通道,最后將帶有SU-8微結(jié)構(gòu)的蓋板與帶有PDMS微通道的基板對中,用氧等離子體技術(shù)鍵合形成所需的微流控芯片。
　　最后,搭建微流控實驗平臺,進行顆粒捕捉試驗研究。設計并搭建顆粒捕捉所需的電信號和流體控制系統(tǒng),首先實現(xiàn)對其中任一種顆粒的單獨捕捉,然后實現(xiàn)了顆粒A