基于微流控的細胞操縱技術(編輯修改稿)
2025-10-03 23:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 流體粘度受多方面因素的影響。流體在不同截面形狀的微管道中流動時，粘度各不相同，而且粘度與溫度、壓強有關。目前尚不能用量化方式準確表達粘度與各種因素的關系，但由于粘度成為管道尺寸、截面形狀、溫度、壓強等的函數(shù)，在NS方程中，不能把粘度認為是常量，用NS方程來解釋微流體特性需要嚴格限制其應用條件。 表面粗糙度表面粗糙度是影響微流體流動的又一重要因素，宏觀流體中管道側(cè)壁的粗糙度對流動特性影響甚小，起主要影響作用的是流體中的分子間作用力，有為了簡化分析模型，甚至可以將粗糙度對流體的作用忽略不計。但是，對于微觀流體而言，由于尺寸的減小，不平整的側(cè)壁會對流體間分子相互作用產(chǎn)生影響進而對流動效果造成影響。因此，對于微觀流體要考慮管壁粗糙度對流體運動的影響，隨著微流動的流體分子與管壁面的作用力增大，這一因素成為影響微流體、流動性質(zhì)的主導參數(shù)。 邊界層滑移在流體動力學中，由于滿足管壁的無滑移邊界條件，通常認為運動在管道中的流體的速度分布是沿著管道的巾心軸方向依次增加的。微觀尺度不同于宏觀流體情況，側(cè)壁邊界會對微流體產(chǎn)生顯著影響。在微觀范圍內(nèi)，固體的邊界無滑移條件應分情況討論：1nm~1μm的尺寸之間，靜電力起主導作用；1μm~1mm的尺寸之間，流體與側(cè)壁的相互影響和擠壓而造成的沿程損失起主導作用。 微流控技術在細胞操縱領域的應用 基于介電泳的細胞操縱微流控技術介電泳(DEP)，也稱雙向電泳，是介電常數(shù)較低的物體在非勻強電場中受力的現(xiàn)象。介電力大小與物體是否帶電無關，與物體的大小、電學性質(zhì)、周圍介質(zhì)的電學性質(zhì)，以及外加電場的場強、場強變化率、頻率有關。由于介電泳成本低，科學上正在研究用介電泳來操作細胞、DNA、蛋白質(zhì)等，以此來取代光探針(optical tweezer)或磁探針(magnetic tweezer)。該方法非常適用于具有明顯臨界頻率特征的兩種類型生物粒子分離，即在臨界頻率下，一種類型的粒子受到正的介電泳力，粒子向電極方向移動；另一種類型的粒子受負的介電泳力，粒子向遠離電極的方向移動，從而實現(xiàn)生物粒子的分離。DEP的優(yōu)點是易與流體系統(tǒng)結合、不須標定、對少見的細胞有高選擇性。但傳統(tǒng)的DEP分離系統(tǒng)的步驟操作是非連續(xù)的，且受限于DEP作用范圍小，主要應用在流場中偏移細胞，往往限制了其操作效率及需要復雜的流體裝置，且目標細胞因DEP力作用容易困在電極上，不易將其釋放，進而造成了目標細胞長期暴露在高電場的作用之下。為改進傳統(tǒng)DEP細胞分離的缺點，許多研究以交替的流體系統(tǒng)、鞘流、改變電極形狀、柱狀數(shù)組與三維分布的電極為基礎，發(fā)展了連續(xù)的細胞分離裝置，雖然目標細胞的釋放問題因此有所改善，但仍需復雜的流體裝置，也限制了其分離的產(chǎn)率。 使用免疫磁珠進行細胞操縱的微流控技術免疫磁珠細胞分選方法可以在幾分鐘內(nèi)從
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