基于光诱导介电泳技术的虚拟通道设计及应用

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyfscu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微纳操纵技术在医学、生物学和材料科学等领域有着广泛的应用。目前实现微粒操纵常用的方法有原子力显微镜操纵技术、磁镊和光镊等,但这些方法无法进行大面积操纵,或者在操纵过程中可能会损伤样品。光诱导介电泳技术是一种由介电泳技术发展而来,可以实现对微粒无接触、无损伤和高通量操纵的新技术。在生物医学领域,诸如对活细胞等样品进行操纵时,需要在液相下进行,然而目前的技术依赖于预先制备好的实体微通道,但是实体微通道制备复杂、价格高昂且通道形状单一,无法在液相下实现对生物细胞的灵活操纵,如何解决这一问题仍是当下的研究热点之一。本文将光诱导介电泳技术产生的虚拟电极作为虚拟通道代替实体微通道,实现了细胞的运输、聚集和分选多种应用。首先利用COMSOL软件对光诱导介电泳芯片进行设计和电场仿真,并分析芯片内的各参数对虚拟通道内电场强度的影响。之后对芯片的材料和制备方法进行研究,利用磁控溅射法和等离子体增强化学气相沉积法分别在玻璃基底表面依次沉积了氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)透明导电薄膜和氢化非晶硅(Hydrogenated Amorphous Silicon,a-Si:H)光电导薄膜,并对制备完成的芯片进行多项表征,包括形貌、各膜层厚度、傅里叶变换红外光谱、光暗电导率和透过率的测试,结果表明芯片可以达到预期性能。最后基于所制备的光诱导介电泳芯片和经过灵活设计的虚拟通道进行细胞操纵实验,并对操纵前后细胞的存活率进行测试。实验结果表明,基于光诱导介电泳技术的虚拟通道可以在不损伤细胞的前提下实现酵母菌和人永生化表皮细胞(Ha Ca T)的运输、酵母菌的聚集、大鼠嗜碱性白血病细胞(RBL-2H3)与酵母菌的分选,这证明了基于光诱导介电泳技术的虚拟通道操纵细胞的可行性与灵活性,且为实现活细胞的精准操纵提供了一种有效的手段,对生物医学微纳操纵领域具有重要意义。
其他文献
元素含量体现了人体的健康情况,毛发元素含量能够充分代表人体元素含量,目前常用的人体毛发微量元素检测手段主要有原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等,这几种检测手段都存在着损坏实验样品,处理过程比较复杂,无法重复测量等缺点,所以急需一种操作简单、对于实验样品可以达到无损或微损、可以重复检测的技术,基于激光诱导等离子体光谱技术,具有操作简单、检测时间较短、
学位
进行枪炮弹丸的各参数测试是评估武器性能的重要指标,对于武器研发、生产以及升级改进具有非常重要的意义,现在大多数试验靶场应用的弹丸测速技术对试验环境要求较高,而且前期准备过程复杂、操作繁琐,测试精度也容易被恶劣环境影响,当前的雷达测速技术多采用额外的分析软件进行数据处理,系统集成度不高。本文针对弹丸测速技术存在的测试方式复杂、对环境要求高、集成度低等问题,提出一种小型化、硬件化、集成化的便携式微波测
学位
血常规检测仪是医院临床检验应用非常广泛的仪器之一。目前,临床使用的血常规检测仪可以快速准确地获取病人血液信息,但是由于血常规检测仪体积较大,24小时待机,以及需要定时清洗液路,只有在较大规模的医院才配置血常规检测仪,为了方便社区医院,偏僻地区或野外作业,开始把目光转向便携式血常规检测的开发。近年来,实现细胞检测自动化分析对临床应用与学术研究有着重要的意义。在此背景下,我研究开发了便携式血常规检测系
学位
随着现代工业的生产与发展,气体的运输和存储显得尤为重要,如储气罐,气体运输管道等,在工厂中被大量使用。但在自身原因与外部因素的作用下,这些设备难以避免的会发生泄漏造成能源浪费,甚至引发安全事故。所以如何快速高效的检测定位泄漏是目前急需解决的问题。理论分析表明超声波泄漏检测受到检测方向角、检测距离等信号检测因素的影响。由于泄漏孔径的大小以及容器内压力的变化会导致泄漏处超声信号的中心频率的变化,因此在
学位
绝缘体上硅(SOI)波导和功能器件在研究和开发中的重要进展已经得到报道,当前硅光子集成技术已经在光纤通信和计算机中的光学数据传输以及芯片光互联和生物医药等多个领域中得到应用,因此各种SOI波导被认为是目前光子集成电路(PLC)领域最有前途的技术平台之一。本论文首先通过对SOI波导马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型2×2光开关的光学性能与波导加工质量的依赖性进行研究,建立其光学性能与几何尺寸(脊宽)误差
学位
基于光栅投影法的测量技术,首先通过反三角函数进行求解,得到的主值相位被包裹在-π到π之间,必须通过相位展开恢复物体的真实相位。经学者研究,发展了多种相位展开算法,一般包括两大类:一类是基于路径跟踪的相位展开算法,另一类则是与路径无关的相位展开算法。但是在实际情况下,由于噪声和不连续区域等问题使相位展开变成了一种很不容易处理的问题,现在仍然没有任何一个办法能够彻底处理相位展开中的这种问题,通过各种算
学位
激光清洗技术是近些年来发展迅猛的一种较为新兴的清洗技术。它能够应用于各种类型表面污染物的去除,相对于传统的化学清洗方法,激光清洗不需要清洗介质,清洗过程中仅产生极少量粉尘,因此对环境几乎无污染,并且激光清洗不损伤基体,凭借其诸多优点,激光清洗技术正逐步取代传统的清洗技术在众多领域中的应用。激光清洗技术,不仅开辟了激光技术在工业领域的新发展,并凭借其无损、环保、高效的优势在诸多领域显现出了更为广阔的
学位
角色经验关乎教师实践性知识的生成。作为家长的教师不仅在学校制度空间获得了教师角色经验,还在家庭生活场域积累了家长角色经验。研究藉由知识社会学视角,通过半结构化访谈,基于教师生活史耙梳其实践性知识的生成逻辑。研究发现,作为家长的教师在角色内部对话中完成了实践性知识的主体性建构,家长角色的抚育经验为实践性知识的建构提供了多向支持,生成了专属的教师实践性知识结构。在家长角色经验的渗溢下,作为家长的教师的
期刊
自激光技术诞生以来,光学薄膜的激光损伤阈值(LIDT)一直是激光系统应用的一个研究热点。而激光系统的进一步发展更是直接受到具有高质量和高损伤阈值的光学薄膜的限制。因此,随着高质量、高功率激光器件的发展,激光损伤问题的研究已经从激光器件本身转移到光学薄膜上。光学薄膜受到镀制工艺的影响而改变其光学特性和结构,从而影响其抗激光损伤阈值。因此,选择合适的镀膜材料,明确腔面镀膜的工艺条件以及优化设计腔面膜的
学位
激光技术在现代社会飞速发展,种类繁多的激光武器也不断被应用在现代化战场上,为了应对激光武器带来的巨大威胁,世界各国正在积极研究激光对抗设备,激光告警技术及设备的相关研究也随即展开。激光告警设备是一种能够对来袭激光进行探测,获得来袭激光的波长及二维方向等信息,并向我方人员发出警告信号的新一代光电探测设备。大视场、高精度、宽谱段的激光告警系统是目前激光探测设备的重要研究方向。首先,对光栅衍射型宽波段大
学位