基于空间分离的微流控介电泳细胞分选芯片的应用基础研究

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1、工程硕士学位论文基于空间分离的微流控介电泳细胞分选芯片的应用基础研究作者姓名林晓光工程领域生物医学工程校内指导教师吴刚副教授校外指导教师刘群峰高级工程师所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2015年12月BasicResearchonApplicationofMicrofluidicDielectrophoresisChipforSpatialCellSortingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LinXiaoguangSupervisor：Prof.WuGangSouthC

2、hinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：R318学校代号：10561学号：201321016095华南理工大学硕士学位论文基于空间分离的微流控介电泳细胞分选芯片的应用基础研究作者姓名：林晓光指导教师姓名、职称：吴刚副教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：生物医学工程论文形式：□产品研发□工程设计√应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：微流控介电泳生物芯片论文提交日期：2015年12月25日论文答辩日期：2016年3月15日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：陈

3、晓峰委员：宁成云董华曹晓东刘群峰华南理工大学学位论文原创巧声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，均已在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：曰期：文年３月Ｗ曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有

4、权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可Ｗ公布学位论文的全部或部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位一论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。＂曰不保密，供校内师生和与学校有共享协议，同意在校园网上发布的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。＂＂（请在＾＾＾上相应方框内

5、打Ｖ）口０作者签名：缉齡若日期件指导教师签名：日期摘要近年来，基于介电泳技术的微流控细胞分选芯片以其装置简单、操控简便、对细胞伤害小以及无需额外标记等优势，在临床医学、生物医学工程、细胞生物学等领域受到了越来越广泛的关注。针对平面二维微电极产生电场的强度低、分布范围小的缺陷，以及传统微电极制备方法工序繁杂、成本高等问题，本论文以实现细胞的连续分选为最终目的，设计并采用丝网印刷技术制备了具有三维微电极结构的微流控介电泳细胞分选芯片并利用该芯片对血红细胞进行了高效连续的分选。首先，设计了波浪型和城垛型两种三维微电极结构，并利用Comsol

6、4.3a多物理仿真软件建立相应的三维模型进行电场仿真，探究了微电极形状、间距、厚度对其产生的电场强度和电场分布的影响，优化出两种微电极的结构参数，然后根据微电极结构设计相应的微通道结构。其次，分别采用丝网印刷技术和光刻模板法制备芯片的微电极和微通道，并通过氧等离子处理实现对微电极和微通道的封接。在制备芯片的过程中，探究了影响微电极印刷质量的各项因素，如丝印机参数设置、丝印网版、油墨类型等，此外，根据微通道结构优化了光刻模板法的工艺参数。再次，选择了血红细胞和聚苯乙烯微球作为实验对象，将具有大小合适孔洞的聚二甲基硅氧烷（PDMS）与微电极封接制得简化

7、芯片，利用简化芯片探究了不同外加电压、频率和溶液电导率下血红细胞和聚苯乙烯微球的介电特性，并绘制出相应的介电图谱，为两种粒子的连续分选提供理论依据。同时，通过测定血红细胞的溶血率对不同实验条件下的细胞活性进行了表征。最后，根据血红细胞和聚苯乙烯微球的介电图谱以及血红细胞的溶血实验结果，初步选取了实验参数对单血红细胞溶液和单聚苯乙烯微球溶液分别进行动态分选实验，探究了溶液流速、电信号电压、电信号频率及溶液电导率对两种粒子各自分选效率的影响，并优化得到分选两种粒子的最佳实验参数，最终实现了将血红细胞从两种粒子混合溶液中高效连续的分选。本论文的实验结果说

8、明了利用丝网印刷法制备可连续分选细胞的微流控介电泳芯片是切实可行的。关键词：微流控芯片；丝网印刷法；介电泳；三维微电极；细