论文摘要
单细胞分析对于认识生物体生理活动、疾病的诊断与治疗、药物的研发等具有重要意义,微流控液滴技术的发展为单细胞分析提供了重要的分析平台。通常所用的液滴随机封装单细胞方法的封装效率低,液滴产生频率也有待进一步提高。本文采用流动聚焦结构和多级分裂结构形成液滴,并进行血细胞的封装,有效提高了单细胞的封装效率。论文第一章中,主要综述了微流控液滴形成与操控方法,以及液滴封装（单）细胞的研究进展,其中详细介绍了各种细胞封装方法,指出了目前各种液滴封装（单）细胞方法的优势及局限性。最后提出了本论文的工作目的和设计思想。论文第二章中,研制了一种微流控芯片液滴多级分裂系统,选用流动聚焦结构形成液滴,液滴经过多级Y形通道分裂,各级通道数目呈2倍递增,各级通道宽度逐渐递减。实验考察了液滴大小和产生频率随两相流速的变化规律,固定水相流速,油相流速越大液滴越小,液滴形成频率越高。水相流速为1 μL/min,油相流速为0.5-5μL/min,液滴单分散性好,同一条通道内液滴长度的RSD为2%-5%；8条分支通道内液滴长度的RSD为3%-6%。在水相流速为1μL/min,油相流速为15μL/min时,液滴生成频率可达到1021Hz。液滴形成方法简单,液滴形成通量高,单分散性好。论文第三章中,利用液滴多级分裂芯片,对血细胞进行了液滴单细胞封装。通过在细胞引入通道和Y形分支通道前设计蜿蜒通道,有效改善了细胞分布不均现象；使用OptiprepTM分离液分散细胞,改善了细胞沉降现象。实验考察了血细胞浓度对单细胞封装的影响,血细胞理论浓度为2.5×104个/μL时,封装效率最高,单细胞封装效率为31%,多细胞液滴仅占1.3%。对HeLa细胞的封装效果尚不理想,可通过增进混合进一步改进。论文第四章中,对液滴多级分裂系统用于单细胞封装及其在单细胞分析方面的应用前景进行了总结和展望。