基于慣性微流控技術(shù)的血液中致病菌分離應(yīng)用研究.pdf

1、在敗血癥診療中，傳統(tǒng)基于血培養(yǎng)的方法通常需要至少24小時(shí)，并且血液成分的存在會對PCR遺傳擴(kuò)增造成影響?？焖儆行У胤蛛x血液中致病菌有助于通過PCR或其他技術(shù)進(jìn)行遺傳鑒定，從而可及時(shí)為敗血癥患者選擇合適的抗生素治療方案。在新近出現(xiàn)的各種致病菌分離技術(shù)中，慣性微流控技術(shù)以結(jié)構(gòu)簡單、無輔助外場、操控方便及處理通量高等獨(dú)特優(yōu)勢得到研究者們的關(guān)注。本文基于慣性微流體操控機(jī)理從器件結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)，操作條件探索等方面對分離器件進(jìn)行優(yōu)化和探究，并在此基

2、礎(chǔ)上從不同稀釋度、多次分選、不同致病菌種類等方面對器件的分離性能進(jìn)行表征，最后基于紫外激光直寫聚合物結(jié)合熱塑封的微流控芯片制備工藝研制具有極高通量的分離器件并對其分離效果進(jìn)行驗(yàn)證。具體而言主要工作總結(jié)如下:
　　(1)對分離血液中致病菌器件的關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)進(jìn)行條件探索:根據(jù)慣性微流控技術(shù)的調(diào)控機(jī)理，主要從流道主體結(jié)構(gòu)、操作流速、流道截面尺寸和流道長度幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。通過總結(jié)粒子在整個(gè)流速段的慣性聚焦偏移規(guī)律，得到可調(diào)控流速范圍并將

3、其用于后續(xù)分離實(shí)驗(yàn)中。通過對比分析不同截面尺寸流道中粒子的慣性聚焦效果確定流道的寬度。隨后從理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)兩方面確定選擇螺旋流道的長度。最后，研究血液稀釋倍數(shù)對血細(xì)胞聚焦遷移的影響從而得到最佳血細(xì)胞稀釋倍數(shù)。
　　(2)從多個(gè)角度研究了慣性微流控器件對血液中致病菌的分離性能:在上一章基礎(chǔ)上采用血細(xì)胞去除率和致病菌回收率兩個(gè)主要指標(biāo)參數(shù)來表征分離性能。對比兩種稀釋度下的表現(xiàn)得到提高稀釋倍數(shù)可提升分選效果，探究發(fā)現(xiàn)二次分選的方法對致病

4、菌的分離率略有改善。最后考察不同種類致病菌的分離效果，通過比較發(fā)現(xiàn)分離效率跟致病菌的種類關(guān)聯(lián)度不高。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該單流道慣性分離器件可達(dá)到98％以上的血細(xì)胞去除率和62％以上的致病菌回收率表現(xiàn)。
　　(3)在探索多層聚合物芯片的制備工藝基礎(chǔ)上研制高通量分離器件并對該器件的分離性能進(jìn)行驗(yàn)證:首先探究了針對本器件中微流道高度所需的紫外激光直寫工藝參數(shù)和芯片熱塑封的工藝參數(shù)，制備相應(yīng)的夾具并測試器件密封性能和分離性能。接著設(shè)計(jì)多路并行的高通