細(xì)胞分選在臨床診斷、疾病治療及生物學(xué)分析等方面具有重要作用?；谖⒘骺匦酒募?xì)胞分選有著分選速度快、準(zhǔn)確率高、樣本消耗低等優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)成為細(xì)胞分選的重要手段。由于傳統(tǒng)的細(xì)胞分選手段在支撐細(xì)胞異質(zhì)化研究等領(lǐng)域存在一定的限制，本論文提出和發(fā)展了基于微流控芯片的單細(xì)胞精確捕獲+負(fù)向介電電泳控制下細(xì)胞釋放的單細(xì)胞分選技術(shù)策略和微流控裝置。

論文借助理論分析和模擬仿真方法，探討了捕獲陷阱/微電極對(duì)等結(jié)構(gòu)參數(shù)、流體控制參數(shù)和激勵(lì)信號(hào)參數(shù)對(duì)粒子受力情況、粒子在流場(chǎng)/電場(chǎng)耦合效應(yīng)下運(yùn)動(dòng)軌跡的影響。

基于模擬仿真分析結(jié)果，優(yōu)化了微流控結(jié)構(gòu)，制定了材料和加工工藝方案，完成了單細(xì)胞分選微流控芯片裝置制備。在該裝置上，集成了陣列化捕獲陷阱結(jié)構(gòu)，可基于流體動(dòng)力阻力進(jìn)行單個(gè)微球或細(xì)胞的捕獲;并借助所集成的與單細(xì)胞捕獲陷阱對(duì)應(yīng)的陣列化微電極結(jié)構(gòu)，加載交流信號(hào)誘導(dǎo)負(fù)向介電電泳效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)微球或細(xì)胞的可控釋放，及實(shí)現(xiàn)精細(xì)化分選操作目標(biāo)。

利用以單細(xì)胞分選微流控芯片為核心的細(xì)胞分選平臺(tái)，分別以微球和細(xì)胞為樣本，詳細(xì)分析了激勵(lì)信號(hào)頻率、幅值，懸浮介質(zhì)等參數(shù)對(duì)單個(gè)粒子(微球或細(xì)胞)捕獲和釋放的影響。其研究結(jié)果顯示微球和細(xì)胞能夠在合適的進(jìn)樣條件下實(shí)現(xiàn)高效單個(gè)粒子捕獲，并能夠在激勵(lì)信號(hào)誘導(dǎo)的足夠強(qiáng)度負(fù)向介電電泳力驅(qū)動(dòng)下，從捕獲陷阱中釋放實(shí)現(xiàn)分選目的。

在微球分選實(shí)驗(yàn)中，本論文所建立的微流控芯片裝置及分選方法能夠基于微球性狀差異進(jìn)行復(fù)雜樣本體系的精確分選;單個(gè)微球捕獲效率、分選準(zhǔn)確率分別為90.8±1.0%(可通過(guò)電操作進(jìn)一步提高至95.6±0.4%)、96.4±1.1%;在細(xì)胞分選實(shí)驗(yàn)中，單細(xì)胞捕獲率、分選準(zhǔn)確率也達(dá)到了91.3±1.0%、93.7±1.3%的良好水平。這一結(jié)果充分證明了本論文提出的單細(xì)胞分選方法的可行性和有效性，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)，為后續(xù)研究工作奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。