集成化多功能可控细胞操纵及分析微流控芯片的研制

本项目旨在利用微流控惯性聚焦原理，在完全不借助外力的情况下实现细胞的可控操纵，包括细胞的惯性聚焦、细胞有序排列以及细胞的分离等功能操纵，并与微流控液滴形成技术、层流技术、水凝胶成型技术以及微阵列捕获技术有机结合起来，实现细胞的有序可控包裹并形成阵列，该细胞阵列为包裹有细胞的水凝胶微球阵列，这将使得细胞能更好的进行各种生命活动，为单细胞研究、细胞通讯研究及干细胞研究提供一种重要的技术平台。.本项目综合运用现代生命科学、化学、材料学等学科的理论和方法，以微流控技术中的新方法、新技术以及新材料的集成与发展为突破口，在集成的微流控芯片上实现细胞的可控分离、有序包裹及形成细胞阵列，为标准化细胞分析及组织工程研究提供技术支撑。拟在国际核心期刊上发表3-5篇研究论文（SCI或EI收录），其中影响因子大于5.0的1-2篇，申请有自主知识产权的发明专利1-2项。

细胞操纵是微流控技术用于细胞学研究的基础。本研究设计并装配了一种可用于细胞可控操纵及分析的新型微流控芯片，该芯片由细胞有序操纵模块、细胞可控包裹模块、细胞阵列形成模块以及浓度梯度形成模块四个部分整合而成，可在芯片内实现细胞的惯性聚焦、细胞有序排列以及细胞的分离等功能操纵，并与微流控液滴形成技术、层流技术、水凝胶成型技术以及微阵列捕获技术有机结合起来，实现细胞的可控包裹并形成阵列。分别对芯片的各个模块进行了优化及生物医学应用开发，探索芯片设计的优化结构及布局，获得了一系列的研究成果：立足惯性聚焦原理，设计并装配了可用于血细胞高效、无损分离的微流控芯片；立足惯性聚焦原理，设计并装配了可用于细胞周期同步化的微流控芯片；考察了芯片细胞包裹模块的各项性能，获得了油相流速对液滴尺寸的影响、细胞密度对细胞包裹数量的影响等相关规律；设计并装配了一种新型动态微流控微珠阵列芯片，以此为检测平台，开展了病毒分析、循环肿瘤细胞检测、血液肿瘤标识蛋白分析、基因突变以及血液中腺苷检测等相关生物医学应用；考察了多功能芯片用于细胞生长及细胞应激的适用性，获得了相关的性能数据。该芯片的研制，为细胞研究提供了一种重要的技术平台。