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Date of Publication:2018-10-01

Key Words:微流控技术;微管吸吮技术;惠斯通电桥;细胞力学特性

Abstract:细胞力学特性影响细胞对细胞外界刺激的力学响应,在调控信号传导、增殖、迁移、死亡等细胞活动中扮演着重要的角色。研究表明,细胞力学特性的异常变化与动脉硬化、肿瘤等疾病的产生和发展密切相关,因此细胞力学特性的研究对于疾病的早期诊断具有重要应用价值。先前的细胞力学特性研究多集中在细胞群体、宏观组织或器官水平,忽略了细胞个体的异质性和复杂性。为了在单细胞水平上研究细胞力学特性,迫切需要建立有效的实验平台用于单细胞的操控和力学特性的表征。微流控芯片技术具有便于操作细胞、自动化操控流体、精确模拟微环境、集成多个功能单元等优势,现已成为开展单细胞力学特性离体研究的理想实验平台。现有多种微流控芯片可以利用物理场如光场、电场、磁场、流场等对单细胞进行有效地捕获和排列,但难以实现单细胞力学特性的测量。传统的微管吸吮技术尽管是测量单细胞粘弹性、粘附性等力学特性的重要技术手段,但仍存在操作复杂、效率偏低、难以实现高通量研究等缺陷。本文将微流控芯片与微管吸吮技术的优势相结合,利用惠斯通电桥原理设计了一种用于单细胞力学特性研究的新型微流控芯片。基于该芯片结构使用数值仿真模拟的方法研究微通道内尤其是吸吮通道内的压强、流场分布,进而对微通道