基于BioMEMS微柱矩阵的细胞牵引力测量(英文)

本文综述了基于生物微机电系统(BioMEMS)微柱矩阵的细胞牵引力测量方法。细胞牵引力对于许多生物学过程非常关键,决定着许多细胞功能,包括细胞迁移、细胞外基质构建、信号传导等。细胞通过纳牛顿量级的牵引力使细胞外基质局部变形来探测其机械顺从性。精确测量细胞牵引力大小及分布对细胞生物学、组织工程等生物医学研究具有重要意义。BioMEMS的发展使高深宽比聚二甲基硅氧烷(PDMS)微柱矩阵被开发出来作为传感器用来探测细胞纳牛力学及在体外研究细胞的机械性质。细胞贴附在微柱矩阵顶端,并且在多个柱顶端间延展迁移,这个过程会造成微柱发生如垂直悬臂梁般的弯曲形变。采用这种致密、垂直、离散微柱矩阵结构替代传统测量的连续介质,通过对微柱形变的显微图像处理,细胞牵引力可以被直接定性定量测量,精度可以达到数十nN/μm量级。首先简要介绍了传统细胞牵引力测量方法,接下来着重于论述基于BioMEMS微柱矩阵的测量方法,阐述了其原理、制作工艺、表面处理及细胞实验等。最后对微柱矩阵结构的坍塌问题进行了讨论。

端面不透光的PDMS微柱阵列制备与图像处理方法研究

细胞可对外界施加力的作用,从而感知外界环境并做出力学响应。聚二甲基硅氧烷(PDMS)微柱阵列被广泛应用于细胞力测量,通过测量微柱顶面在细胞力作用下的位移量,获得细胞力的大小及方向。然而,由于PDMS微柱的高透明度,当利用明场显微图像进行图像处理计算微柱位移量时,提取微柱端面质心的算法较为复杂。提出了一种利用磁珠修饰微柱端面使其不透光的方法,以降低图像处理算法复杂度,同时提高微柱位置的识别精度。磁珠在外界磁场作用下被引入模具,向模具中浇铸PDMS后,得到端面嵌有磁珠的不透光PDMS微柱。修饰过后的微柱,其端面会在倒置显微镜下形成实心圆形图案,可以直接用regionprops函数计算出实心圆形图案的质心;未经修饰的微柱,在倒置显微镜下形成环形图案,需要用运算更为复杂的霍夫变换来计算环形图案质心。实验结果表明:该PDMS微柱修饰方法能使微柱端面与基底的对比度得到很大提高,因此在提取端面质心时,不需要用到霍夫变换,减小了图像处理中算法的复杂度,并且提高了微柱定位的精度。

基于微流控芯片表面张力系数的测量方法

提出一种采用微流控芯片进行微量液体表面张力系数测量的新方法,并对其制作工艺流程进行研究.以聚碳酸酯核孔膜为模,利用毛细作用力使聚二甲基硅氧烷预聚物充满膜孔.固化后与微腔室键合,注入有机溶剂溶模释放出微柱阵列.位于液气分界面处的微柱顶端由于蒸发作用打破表面张力平衡引起微柱发生弯曲形变,通过对微柱形变图像处理,计算得出表面张力系数.实验结果表明该测量方法有效,测量精度达到nN/μm.

砖混结构首层墙体托梁换柱改造

介绍了某砖混结构底层变大空间的加固与改造以及p型截面梁和微型桩在该工程中的应用.