基于動(dòng)電微流控技術(shù)的微粒操控研究.pdf

1、本研究提出用混合動(dòng)電微流控技術(shù)分離捕獲微粒，它是通過(guò)加工在芯片通道內(nèi)的微電極在高電導(dǎo)率流體中產(chǎn)生多種動(dòng)電力，同時(shí)基于微粒內(nèi)在結(jié)構(gòu)和電性質(zhì)差異，從而將目標(biāo)微粒富集并捕獲或?qū)⑺鼈兣c溶液中其它微粒分離的微流控芯片技術(shù)。
　　本文制作了一種以玻璃為基片的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)微流控芯片，該芯片使用的是 Ti-Au-Ti三層夾心式、三個(gè)電極相平行的微電極設(shè)計(jì)，通過(guò)混合動(dòng)電交流電對(duì)在玻璃微流控芯片

2、中的電導(dǎo)率較高的溶液施加一個(gè)交流電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)微粒高效率分離的目的。并探討了微粒定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)電學(xué)原理。目前，還未見(jiàn)針對(duì)高電導(dǎo)率溶液中分離不同尺寸微粒的系統(tǒng)研究。由于單分散聚苯乙烯(Polystyrene，PS)微球的密度以及多種尺寸規(guī)格均與細(xì)胞接近，可作為不同種類、大小細(xì)胞的替代物或模擬物，我們首先對(duì)不同尺寸，不同電性的PS微球進(jìn)行了分離。以羧基修飾的聚苯乙烯微球?yàn)槔?，結(jié)果表明，在電壓為14V，頻率為100kHz時(shí)，直徑為10μm和25μm

3、的PS微球分離效率最好；在電壓為10V，頻率為2MHz時(shí)，直徑為5μm和25μm的PS微球分離效率最好；對(duì)于直徑分別為5μm、10μm和25μm的三種PS微球分離，在電壓為11V，頻率為1MHz時(shí)，可以達(dá)到大球和另外兩種尺寸較小微球的快速有效分離。并且不同電性的聚苯乙烯微球也可以實(shí)現(xiàn)分離，分離效率均可達(dá)90％以上。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，相鄰電極中間位置層流區(qū)域的形成，對(duì)微球分離起到關(guān)鍵作用。在高電導(dǎo)率介質(zhì)中研究多種動(dòng)電力對(duì)不同尺寸微目標(biāo)的作用規(guī)律，

4、對(duì)于最終實(shí)現(xiàn)實(shí)際生物樣品的高效動(dòng)電操縱具有重要意義。惡性腫瘤導(dǎo)致人死亡的主要原因是少量循環(huán)腫瘤細(xì)胞入侵進(jìn)入血液，隨血液而循環(huán)造成腫瘤細(xì)胞遠(yuǎn)處位置的變化和重新發(fā)作。因此，在血液中捕獲并檢測(cè)惡性腫瘤細(xì)胞擁有關(guān)鍵的臨床應(yīng)用價(jià)值。本文在PS微球分離電場(chǎng)條件基礎(chǔ)上，對(duì)血細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞進(jìn)行了分離，結(jié)果表明，細(xì)胞分離和微球分離現(xiàn)象一致，證明微球可用于細(xì)胞模擬。研究了適合細(xì)胞分離的電場(chǎng)條件，得出了癌細(xì)胞和血細(xì)胞分離的最佳電場(chǎng)條件，電壓是15V，頻率3