基于显微操作的细胞电融合技术研究

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细胞电融合技术作为细胞工程的核心基础之一,在过去的四十年里发展迅速,在遗传学、免疫学、发育生物学等领域被广泛应用,有力地推动了生物科学各领域的进步。在生物显微操作领域,现有的细胞电融合操作方法十分复杂,并且大多是通过手工或者机械辅助的方法来完成的,实验效率低下,可重复性差。因此研究电融合显微操作技术,具有十分重要的理论意义和应用价值。本文针对目前细胞电融合现有方法的优缺点,创新性的提出了一种微针电极与微孔电极阵列相结合的细胞配对方法。  本文首先阐述了细胞电融合的原理,对细胞介电泳排队理论以及电穿孔理论进行了深入的分析和推导。利用COMSOL Multiphysics软件对不同条件下,微孔电极附近细胞的受力进行了对比分析。其次,在前文理论分析的基础上设计、加工了细胞电融合芯片,研制了配套的融合信号发生器,并根据电融合显微操作的要求,构筑了电融合显微操作硬件系统。对电融合显微操作实验中用到的控制方法与图像算法进行了介绍,并利用 VC++编写了各硬件的控制程序与人机交互界面。最后,使用搭建的实验平台进行了细胞电融合实验研究,使用双针电极进行了细胞电破碎实验与细胞电融合实验,得到了细胞电融合实验的最佳参数。使用电融合芯片完成了细胞配对操作。结果表明使用细胞电融合芯片进行实验明显降低了细胞配对的操控难度,提高了配对效率,为细胞电融合技术的高效、自动以及智能化发展奠定了基础。
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