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(zhù)分選速度快、準確率高、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/微電極對等結構參數、流體控制參數和激勵信號參數對粒子受力情況、粒子在流場(chǎng)/電場(chǎng)耦合效應下運動(dòng)軌跡的影響。

基于模擬仿真分析結果，優(yōu)化了微流控結構，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構，可基于流體動(dòng)力阻力進(jìn)行單個(gè)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的陣列化微電極結構，加載交流信號誘導負向介電電泳效應，實(shí)現目標微球或細胞的可控釋放，及實(shí)現精細化分選操作目標。

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)等參數對單個(gè)粒子(微球或細胞)捕獲和釋放的影響。其研究結果顯示微球和細胞能夠在合適的進(jìn)樣條件下實(shí)現高效單個(gè)粒子捕獲，并能夠在激勵信號誘導的足夠強度負向介電電泳力驅動(dòng)下，從捕獲陷阱中釋放實(shí)現分選目的。

在微球分選實(shí)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(jìn)行復雜樣本體系的精確分選;單個(gè)微球捕獲效率、分選準確率分別為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%;在細胞分選實(shí)驗中，單細胞捕獲率、分選準確率也達到了91.3±1.0%、93.7±1.3%的良好水平。這一結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(shí)現了預定目標，為后續研究工作奠定了堅實(shí)基礎。