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细胞凋亡是一种贯穿于生物体整个生命活动历程,在基因调控下为维持机体正常发育和自身稳定进行的细胞自主性死亡过程。细胞凋亡对于组织更新、胚胎发育、机体免疫等生理机制的运行具有重要作用,而细胞凋亡调控过程失常则会引发癌症、心肌梗死以及神经退行性疾病等诸多疾病,因此细胞凋亡的研究在生命科学领域和临床医学领域都具有十分重要的意义。能够快速、准确的进行细胞凋亡检测则是进行细胞凋亡深入研究的必要和基础,尤其临床研究中对疾病诊断方法的便捷化具有强烈需求,而传统方法具有操作繁琐,仪器庞大等原因,因而本研究试图设计一种简单、便携的凋亡检测装置。 微流控芯片是一种能够对样品进行操控、分离等处理的具有高度学科交叉性的微型分析系统。通过微流控芯片结合电学、光学、流体力学等技术手段可以实现细胞、蛋白质、核酸等生物组分的准确、快速分离检测。介电电泳技术是一种适合在微尺度下对细胞等中性可极化微粒进行运动操控的技术,细胞会因自身介电属性的不同而在电场中的表现出的运动特性不同,本研究便是利用细胞的介电特性,使用基于介电电泳原理的电旋转技术制作微流控芯片对细胞进行凋亡检测。 本研究设计并制作了一种电旋转芯片,并设计了芯片控制系统和搭建了检测平台,测试出细胞在不同的凋亡时期具有不同的旋转频谱特性,成功对凋亡细胞进行区分检测。现取得主要成果如下: 1.设计并制作了基于PCB材料的电旋转微流控芯片。成功对sf9悬浮细胞进行电旋转测试,测得使用6电极300μm规格芯片时,在8V外加电压控制下,10~250KHz频率范围内,细胞会发生顺时针旋转现象。 2.设计并制作了一种电旋转芯片信号控制器并且搭建了电旋转检测平台。控制器能够对输出电压进行2.5~15V的连续可调输出,对芯片输出频率进行0~IMHz连续调节,且能够控制4/6极芯片切换,控制器还能够通过调节芯片电极电场对细胞进行简单的定位和捕获;电旋转检测平台包括信号发生系统,信号控制系统,信号检测系统和图像采集系统。 3.使用玻璃材料改进加工6电极200μm规格电旋转芯片。在8V外加电压,250KHz外加频率,细胞外悬浮液电导率为500μS/cm的条件控制下,正常的与经过氧化氢凋亡诱导的Hela细胞在旋转速度差异较大,验证了利用电旋转芯片理论检测细胞凋亡的可行性。