細胞分選在臨床診斷、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募毎诌x有著分選速度快、準(zhǔn)確率高、樣本消耗低等優(yōu)勢，目前已經(jīng)成為細胞分選的重要手段。由于傳統(tǒng)的細胞分選手段在支撐細胞異質(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胞精確捕獲+負(fù)向介電電泳控制下細胞釋放的單細胞分選技術(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/微電極對等結(jié)構(gòu)參數(shù)、流體控制參數(shù)和激勵信號參數(shù)對粒子受力情況、粒子在流場/電場耦合效應(yīng)下運動軌跡的影響。

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)，可基于流體動力阻力進行單個微球或細胞的捕獲;并借助所集成的與單細胞捕獲陷阱對應(yīng)的陣列化微電極結(jié)構(gòu)，加載交流信號誘導(dǎo)負(fù)向介電電泳效應(yīng)，實現(xiàn)目標(biāo)微球或細胞的可控釋放，及實現(xiàn)精細化分選操作目標(biāo)。

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

在微球分選實驗中，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行復(fù)雜樣本體系的精確分選;單個微球捕獲效率、分選準(zhǔn)確率分別為90.8±1.0%(可通過電操作進一步提高至95.6±0.4%)、96.4±1.1%;在細胞分選實驗中，單細胞捕獲率、分選準(zhǔn)確率也達到了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胞分選方法的可行性和有效性，實現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)，為后續(xù)研究工作奠定了堅實基礎(chǔ)。