用于流式细胞电穿孔的微流控芯片的研究

细胞转染在基因工程、细胞生物学、临床医疗等领域有着十分重要的应用。我们提出一种集成微电极的微流控电穿孔芯片,可实现有效的单细胞电转染。通过微纳制造工艺在玻璃衬底上加工三组叉指微电极和一组平行微电极,利用软光刻工艺制备PDMS微流体通道层,经表面改性后,将两者键合,形成微流控电穿孔芯片。实验中采用HeLa细胞进行电穿孔操作,在15Vpp (电压峰峰值),300kHz交流电压下,有效导入荧光染料的活细胞占总数的48.72%,成功实现了单细胞电穿孔。

用于酵母细胞电阻抗检测的集成微电极阵列微流控芯片的有限元仿真研究

出芽酵母已经成为衰老、寿命研究的理想细胞模型。我们提出了一种集成微电极阵列微流控芯片的设计结构,该芯片结构具有阵列排布式捕获-剪切结构及与之对应的微电极阵列,用于对被捕获酵母单细胞进行高通量电阻抗检测,尤其是利用电阻抗信号检测酵母细胞每一个子细胞的剪切去除事件。我们对该设计结构进行了有限元建模仿真研究,以优化用于电阻抗检测的集成微电极阵列的关键参数设置。通过有限元建模和仿真计算,我们分析了待测响应电流分布以及不同行列间距下邻近细胞对待测信号的影响。为了在减小邻近细胞的存在对待测信号干扰的同时,实现酵母子细胞剪切去除事件的高灵敏度电阻抗检测,我们依据仿真结果优化出微电极阵列的行列间距分别为125μm、100μm。本研究中的仿真分析结果对于优化集成微电极阵列微流控芯片的设计,提升电阻抗单细胞传感检测的灵敏度和集成度具有重要意义,我们提出的设计结构有望发展为基于电阻抗谱的高通量酵母复制衰老寿命监测平台。

酿酒酵母单细胞形态参数精准提取算法的研究

酿酒酵母是一种常用于细胞衰老研究的模式细胞。在细胞衰老研究中,以高通量微流控芯片作为酵母细胞动力学分析平台,实验者可以捕获并连续培养酵母单细胞,并通过时序显微成像监测其生长及衰老过程。为了自动化分析大量酵母细胞实验获得的大量图像,本文提出了一种基于MATLAB的图像处理算法,用于从时序显微图像中提取酿酒酵母单细胞的形态学参数,如母细胞截面面积。该算法融合了Hough变换、魔棒函数和分水岭算法、形态学膨胀等步骤,具有高效、精确等优点。此外,本文还应用该算法提取了酵母母细胞在衰老过程中的截面面积,验证了母细胞截面面积的动态变化与其复制寿命具有相关性。