导读:本文包含了细胞培养芯片论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:动态培养,分体式,温湿度控制,稳定性
细胞培养芯片论文文献综述
江洋,刘冲,魏娟,尹树庆,丁来钱[1]（2019）在《微流控芯片细胞动态培养装置的设计与制作》一文中研究指出基于微流控芯片的细胞培养能有效模拟细胞在体生存微环境,为实现微流控芯片内细胞的长期动态培养及实时观察,设计并制作了一种微流控芯片细胞动态培养装置。首先,采用分体式设计,利用SolidWorks分别构建培养箱、控制箱和载泵箱的叁维模型,根据性能要求设计控制系统并配备硬件。接着,利用Comsol软件中的焦耳热模块对加热器ITO玻璃进行热力学仿真,通过分析温度场验证可行性。然后,搭建培养装置,进行调试,并检验其稳定性。最后,进行细胞培养实验。采用分体式设计可有效减小培养箱体积,实现与显微观测系统的兼容;培养装置对温湿度的控制稳定性良好;细胞生长状态良好,生长曲线呈"S"形,细胞存活率达到95%以上。该分体式微流控细胞动态培养装置可长期为细胞培养提供所需环境,并可进行实时观察,满足设计要求。(本文来源于《光学精密工程》期刊2019年09期）
王亚超[2]（2019）在《芯片上的叁维细胞培养模型构建及其应用研究》一文中研究指出细胞是生物体基本的结构和功能单位,已知除病毒以外的所有生物均由细胞组成。由于任何多细胞生物体中的细胞都存在于包括临近细胞和细胞外基质在内的叁维微环境中,所以无论是在基础研究、药物筛选或是组织工程和再生医学等领域,构建叁维细胞培养模型都具有重要意义。近年来,随着材料学、工程学等学科在生命科学领域的交叉应用,一批基于微加工技术和组织工程技术的细胞叁维培养模型被提出,并广泛被应用于细胞治疗、药物开发以及再生医学等领域。然而,由于目前的叁维细胞培养方法依然不能满足生物医学发展的需求,针对这一现状,本文基于芯片等新方法提出了四种新型的叁维细胞培养模型,应用于器官和疾病芯片的药物筛选以及组织工程等生物医学领域。主要研究成果如下:(1)构建了一种高通量的叁维伤口愈合芯片模型,用于体外研究细胞的叁维生长过程。该模型基于微流控芯片加工技术制作了一种新型的高通量SU-8网格芯片,细胞被叁维接种于芯片的每个网孔中,形成一种新颖的中空叁维细胞球体结构,我们称其为叁维伤口模型。随着该中空细胞球结构的后续培养,细胞将会自发的向其中间伤口区域叁维生长,对比传统的二维体外伤口愈合模型,此过程在本研究中被称作叁维伤口愈合过程,为体外研究细胞增殖等提供了更接近体内微环境的平台。然后,利用内皮生长因子和精氨酸加压素为模型药物,刺激并监控芯片中的HUVEC和NIH-3T3细胞生长,验证了该平台对药物反应的敏感性。另外,我们进一步成功地在此芯片平台中培养了癌细胞系,拓展了该模型的潜在应用领域。(2)发展了一种高通量的血管新生芯片模型。基于上述叁维伤口愈合芯片,我们进一步的优化了SU-8网格芯片的结构,人脐静脉内皮细胞(HUVEC)被接种于每个SU-8网格的侧面,形成叁维中空细胞球结构,待细胞在SU-8网格中稳定生长为叁维多层细胞球结构后,向SU-8网格中填充胶原蛋白水凝胶,细胞则被包埋于水凝胶中。随着后续的培养,细胞会向水凝胶中出芽迁移,产生血管新生的倾向,通过对芯片中添加不同浓度的血管内皮生长因子,我们验证了该模型对促进血管新生的药物的敏感性。同时,通过与基于该芯片平台的单层细胞培养方式对比,我们探讨了叁维多层血管结构培养方式对新生血管的影响,证明了我们提出的叁维多层内皮细胞培养方式在促进血管新生的优越性。(3)提出了一种基于叁维还原氧化石墨烯泡沫芯片的心肌组织工程构建方法。该方法以泡沫镍为模板,通过氧化还原反应获得以泡沫镍为模板的还原氧化石墨烯泡沫芯片。通过对其结构、性能和生物相容性等心肌组织工程相关性能的测试,确认其适用于构建心肌组织。我们将2日龄SD大鼠的原代心肌细胞接种于泡沫芯片中,经过长期的培养,进一步验证了原代心肌细胞在该泡沫芯片中展现出良好的细胞粘附、铺展、组织活性和跳动等生物功能,证明了该方法获得的部分氧化石墨烯泡沫芯片在心肌组织工程中的应用潜力。(4)探索了一种基于血管组织的二氧化硅-生物复合材料血管芯片制作方法,用于体外叁维多层血管组装。该方法以体内叁维分叉血管组织为模板,首先通过去细胞化处理,获取无细胞材料的血管组织骨架,然后利用二氧化硅生物复制技术获得二氧化硅-生物复合材料叁维血管芯片。通过对该支架材料结构表征的分析,证明其基本复制了血管的贯通结构,并表现出复杂的多孔结构和表面拓扑结构,为细胞的粘附及营养的供给提供了结构基础。然后,利用胶原蛋白黏连细胞的方法,在血管芯片表面重新组装了一层HUVEC细胞,并包埋该芯片于胶原蛋白水凝胶中,诱导产生基于该血管芯片的新生血管网络。另外,通过多次孵育胶原蛋白溶液的方法,我们进一步探讨了基于胶原蛋白黏连细胞原理的双层细胞组装方式,为体外构建多层叁维组织结构提供了更简单可行的途径。综上所述,本文针对目前细胞叁维培养技术在体外药物筛选和组织工程等生物医学领域的应用潜力,致力于构建基于微芯片尺度的新型细胞叁维培养模型,为体外高通量药物筛选以及组织工程提供更广阔的思路。(本文来源于《华中科技大学》期刊2019-05-01）
卢炜莹[3]（2019）在《小鼠成骨细胞受X线辐照后培养上清液的蛋白芯片分析》一文中研究指出研究背景与目的放射治疗是口腔颂面-头颈肿瘤的重要治疗手段,其在杀灭肿瘤的同时也损伤正常组织,可导致骨代谢紊乱、骨质疏松症、骨愈合不良等,而放射性领骨坏死是严重并发症之一,其发病机制尚未明确。电离辐射等物理刺激可引起骨的改建,成骨细胞的骨形成与破骨细胞的骨吸收共同维持着骨的动态平衡。细胞受到电离辐射后会发生形态、表型、基因和蛋白表达的变化,那么辐照是如何影响成骨细胞增殖、分化及成骨相关基因表达,以及成骨细胞受到不同剂量辐照后所分泌的蛋白是否存在差异,是否存在辐射损伤特异性蛋白,这些差异蛋白涉及哪些生物学过程及信号转导通路,目前尚缺乏实验进一步研究证实。因此,为了填补这一关键的知识空白,本研究中通过观察不同剂量辐照对成骨细胞增殖分化及其分泌蛋白的影响,筛选辐射损伤可能的特异性蛋白并初步探讨可能涉及的生物学过程及信号转导通路,为更好地理解辐射对骨组织的生物学作用提供参考。方法1.取体外培养的小鼠成骨细胞MC3T3-E1,按辐照剂量分成0 Gy组、2 Gy组、4 Gy组、8 Gy组、16 Gy组5组,使用6 MV直线加速器分别予以X线辐照,观察辐照后细胞形态的改变,CCK8法检测细胞增殖情况,辐照后7 d检测0 Gy组、2 Gy组、4 Gy组、8 Gy组细胞内ALP活性及采用qPCR检测细胞OPG、OCN、Runx2、ALP的mRNA表达水平。2.小鼠成骨细胞辐照后7 d分别收集0 Gy组、2 Gy组、4 Gy组、8 Gy组细胞上清液,采用高通量蛋白芯片技术检测分泌蛋白的表达情况,GO和KEGG pathway分析差异蛋白的生物学信息,并筛选出辐射剂量依赖性上调的差异蛋白,通过ELISA验证。结果1.辐照后成骨细胞胞体肿大,细胞核变大,胞浆内空泡增多,特别是核区附近出现黑色颗粒,贴壁能力减退,出现较多漂浮的细胞,随着辐射剂量增加,上述改变愈加明显。采用CCK8法检测细胞增殖情况,辐照后3 d、5 d和7 d,4个辐照组均导致成骨细胞增殖呈辐射剂量依赖性降低(P<0.05)。辐照后7 d,各辐照组细胞内ALP活性均较对照组低,差异有统计学意义(P<0.05)。2 Gy辐照未显着引起成骨相关基因mRNA表达水平的变化;4 Gy以上辐照组较对照组OPG、Runx2和ALP基因的表达下调,差异有统计学意义(P<0.05);而OCN基因的表达水平在4 Gy辐照时下调,8 Gy辐照时显着上调(P<0.05)。2.成骨细胞辐照后上清液中共发现36个表达差异蛋白,GO及KEGG Pathway分析表明X线辐照成骨细胞后,多种炎症细胞及免疫细胞被激活,细胞增殖、分化、迁移、趋化能力增强,细胞因子-细胞因子受体相互作用、细胞黏附信号、血管生成信号、TNF信号通路、JAK/STAT信号通路、ERK1和ERK2信号通路、IL-17信号通路等明显富集。其中IL-22和TremL1的表达水平在3个辐射剂量下都存在差异,并且均表现为上调。RANTES呈辐射剂量依赖性表达上调,ELISA验证成骨细胞辐照后RANTES表达水平显着上调(P<0.05)。结论1.X线辐照抑制成骨细胞的增殖、分化和基质矿化能力,从而干扰骨形成。2.成骨细胞受到X线辐照后表达的蛋白质涉及急性炎症、免疫反应、氧化应激、防御反应,伴有组织修复等相关生物过程及信号通路。3.RANTES可能是成骨细胞受辐射损伤后引发炎症、趋化、修复等一系列生物过程的关键因子,但其具体作用机制仍待进一步研究。(本文来源于《南方医科大学》期刊2019-05-01）
芦金,刘婷姣[4]（2018）在《基于微流控芯片的肿瘤细胞叁维培养及其外泌体的捕获和定量分析》一文中研究指出【目的】构建基于微流控芯片的唾液腺腺样囊性癌细胞叁维培养平台,并对其分泌的外泌体进行捕获和检测分析。【材料与方法】本研究采用的微流控芯片是由多聚赖氨酸包被的载玻片和聚二甲基硅氧烷(PDMS)键合而成。首先我们将CD63抗体固定在外泌体捕获芯片上;接着将大约106-107/mL个唾液腺腺样囊性癌(Salivary Adenoid Cystic Carcinoma, SACC)细胞与适量的(本文来源于《2018口腔病理年会暨第十二次全国口腔病理学术会议论文集》期刊2018-09-13）
黄林奎[5]（2018）在《基于微流控芯片的细胞培养控制系统研究》一文中研究指出细胞培养技术是生物学、医学、药物研发等研究领域的重要技术。目前,国内外细胞培养工作还普遍使用培养皿、培养板、培养瓶等装置,不能重现体内细胞外微环境实际状况。微流控芯片流道尺寸属于微米级别,在时间和空间上精确地控制细胞外微环境,还能快速精准地进行重复性试验,为新一代细胞研究提供重要平台。然而,现有微流控芯片细胞培养过程还存在细胞不均匀生长问题,而且培养液灌注控制方法单一,难以实现不同接种密度细胞以不同生长速率自动培养。细胞不均匀生长和不同接种密度细胞以不同生长速率生长都会影响细胞生长规律、细胞活性检测、药物诱导细胞凋亡等后续实验结果准确度。针对上述微流控芯片细胞培养技术缺陷,本文设计基于微流控芯片的细胞培养控制系统,实现细胞均匀生长和不同接种密度细胞以不同生长速率自动培养。本文围绕培养液流速均匀分布的微流控芯片设计和培养液灌注预测控制方法两个关键技术,开展以下研究工作:(1)针对细胞不均匀生长问题,设计一种培养液流速均匀分布的微流控芯片,并利用COMSOL仿真软件和粒子测速实验对比分析该微流控芯片和常用单流道微流控芯片培养室内部培养液流速分布情况。(2)为了在不同细胞接种密度情况下,实现细胞以不同生长速率自动培养,提出基于LS-SVM的培养液灌注预测控制方法,选取细胞接种密度和细胞增殖叁代时间作为输入量,培养液灌注间歇时间作为输出量。(3)构建微流控芯片细胞培养控制系统实验平台,完成现场控制装置和上位机控制系统软硬件设计。(4)实验平台构建完成后,进行微流控芯片细胞培养实验,分析细胞增殖叁代时间与间歇时间关系、细胞接种密度与间歇时间关系,再根据实验数据建立基于LS-SVM的培养液灌注预测控制模型。(5)利用微流控芯片细胞培养控制系统进行胃癌细胞培养,并与常规培养皿胃癌细胞培养效果进行对比分析。实验结果表明:该微流控芯片培养室内部培养液流速分布比常用单流道微流控芯片培养室内部培养液流速分布更加均匀;该微流控芯片细胞培养控制系统能够按照不同细胞接种密度和不同细胞增殖叁代时间自动控制细胞生长,提高细胞培养自动化程度,而且比培养皿中细胞生长更加均匀。(本文来源于《江苏大学》期刊2018-04-01）
周小溪[6]（2018）在《微流控芯片细胞培养外部环境因子测控系统研制》一文中研究指出细胞培养技术是生物学研究的最基本技术之一。细胞的培养环境需要的外部环境必须保持恒定,包括:适宜的温度、湿度、CO2浓度等。传统的细胞培养使用培养板、培养瓶等装置,无法精确还原体内微环境。微流控芯片的微型化、集成化、多通量等特点,能够对微环境进行精确控制,为细胞培养提供了新的思路和方法。目前,微流控芯片细胞培养依靠细胞培养箱和微流控细胞培养平台进行培养。在细胞培养箱内培养时,无法借助显微镜在培养箱内在线监控细胞生长状态,难以实现边培养边监控的功能,而微流控细胞培养平台价格昂贵,不利于在科学研究中推广。因此,对微流控芯片细胞培养外部环境因子测控系统的研究,对推动生物医学工程技术进步有较为重要意义。论文在对微流控芯片细胞培养环境控制装置研究现状分析的基础上,研制了微流控芯片细胞培养外部环境因子测控系统。主要工作内容归纳如下:(1)根据微流控芯片细胞培养条件及需求,并针对无法实现在线监控的问题,设计了一种可摆脱培养箱的限制,结合常规倒置显微镜,实现在线监控的细胞培养装置;(2)针对实验过程中气体混合不充分的问题,设计一种微混合器,通过控制气体运动路径实现气体动态混合;(3)为了避免温湿度耦合对测控系统的影响,根据前馈补偿设计了解耦算法,将耦合系统分解成两个独立的系统;(4)构建微流控芯片细胞培养外部环境因子测控系统实验平台,完成检测模块、控制模块以及显示模块的硬件电路设计和软件平台实现;(5)进行实验验证与分析,验证微流控芯片细胞培养外部环境因子测控系统的可行性。实验结果表明:论文所设计外部环境因子测控系统,能够有效维持微流控芯片上细胞正常生长,并能够实现边培养边监控的功能;本课题提出的微混合器装置,使气体混合更加均匀,避免了对细胞正常生长的影响;通过自适应解耦仿真与PID仿真对比分析可知,解决了温湿度耦合问题,使温度误差控制在±0.5以内,提高了系统的控制性能。(本文来源于《江苏大学》期刊2018-04-01）
新浪综合[7]（2018）在《全新微芯片技术可以在皮肤上培养脑细胞》一文中研究指出2017年08月09日在皮肤上长了东西通常是个坏消息,但是一项新技术却能将皮肤作为一种"花园",以"培养"身体可能需要的任何类型的细胞来治疗伤口或疾病,无论是肢体还是大脑。美国俄亥俄州立大学Wexner医疗中心的研究人员已经开发出一种全新的纳米芯片,采用小电流将新的DNA或RNA送入活的皮肤细胞,并"重(本文来源于《《科学与现代化》2018年第1期（总第074期）》期刊2018-03-01）
于宗楷[8]（2018）在《基于表面微结构的细胞培养芯片设计及实验研究》一文中研究指出生物体内存在多种高度有序排布的微结构,细胞、组织和器官所特有的生物功能与微结构的形貌密不可分,因此模拟人体微环境开展细胞离体培养是药物筛选和体外病理研究等的重要基础。目前,细胞离体培养主要的培养方式分为二维培养和叁维培养两种。二维培养方式操作简单,但无法真实体现细胞在体内的生物学特性和功能。叁维培养细胞技术是指利用细胞外基质形成的细胞生长支架,使得细胞在叁维结构中迁移、生长,并分化产生一定的叁维组织结构,可以很大程度地模拟细胞在体内的微环境。基于此,本论文结合国家重点实验室开放基金项目“生物功能材料微结构的叁维打印技术研究”(项目编号GZKF-201513),开展了基于生物功能材料的表面微结构新型制造方法、基于表面微结构的细胞培养芯片设计及相关实验研究,实现了细胞动态培养的同时对细胞进行排布。论文研究工作将为仿生离体细胞培养芯片的结构设计提供全新的设计思路,对生物功能材料基仿生表面微结构的制造与实验研究均具有指导意义,为个性化药物筛选和体外病理研究等组织工程和医学领域提供技术支撑。第1章,阐述了本论文研究的背景与意义,综述了当前国内外在细胞培养芯片结构设计、表面微结构制造方法等相关技术的研究现状及发展趋势,提出了本论文的研究内容以及框架结构。第2章,提出了基于表面微结构的新型细胞培养芯片的设计方案,对细胞芯片的整体结构等进行了设计,基于此分析了该细胞培养芯片的工作原理,选择合适的通液流速,并进行了细胞培养芯片的流体动力学分析。第3章,提出了基于声表面波和紫外光固化相结合的表面微结构制造方法。通过分析其成形制造原理,采用Matlab对换能器不同工作状态下激发的声压场分布进行仿真分析,进而开展声表面波换能器的结构设计,并完成了叉指换能器的制造和成形系统的搭建。第4章,配制了生物功能材料,采用搭建的成形制造系统完成了表面微结构的成形制造;此外,研究了工艺参数对表面微结构成形制造的影响规律,在此基础上对生物功能材料基表面微结构在液体环境中的稳定性进行了测试。第5章,采用分层制造再集成封装的工艺流程开展了细胞培养芯片的样机制作,通过细胞培养实验研究,对比分析了不同培养方式对L929小鼠成纤维细胞的增殖效果和存活率的影响,并研究了不同微结构间距和形貌对L929细胞排布效果的影响。第6章,总结了论文的主要研究工作,并对未来的研究工作进行了展望。(本文来源于《浙江大学》期刊2018-01-01）
赵毅[9]（2017）在《基于微流控芯片的肿瘤细胞叁维共培养模型的建立及应用》一文中研究指出细胞微环境对细胞形态、功能发育及组织修复等具有极其关键的作用,而肿瘤的发生、发展和转移等进程与其微环境的相互作用已成为当前癌症及肿瘤领域的研究热点。传统体外二维培养条件难以重现肿瘤微环境条件,其固有缺陷无法有效对应肿瘤细胞在体环境中的细胞生长维度、细胞间相互作用、生化因子群、胞外基质(ECM)理化特性、应力刺激等因素。近来,微流控技术在药物的高效率筛选及递送,生理及疾病模型的构建,以及组织修复的模拟等研究中表现出独特的优势,被用于构建功能性的“芯片实验室(Lab on chip)”。针对癌症及肿瘤问题,微芯片能提供可控条件以对应某些特定理化因素,单独地研究其作用下肿瘤细胞的生理特性及功能响应。这些芯片的构型大多较为简单或过于复杂,且多以单种细胞为考察对象,以单一因素为刺激条件。因此,能够有效地解析肿瘤发展的复杂过程和必要环节,整合癌细胞与肿瘤微环境的相互作用,已成为微流控模型的重要发展方向。为了应对研究者在条件综合性和视角整体性上的迫切需求,利用微流控技术在体外构建具有整合意义的多因素肿瘤研究模型还有巨大挑战。本研究对肿瘤微环境进行抽象及提取,设计多种构型并制备出微流控芯片平台,在体外构建起简单、有效的肿瘤细胞叁维共培养模型,以便能在更具整合性的条件下分析肿瘤相关的细胞迁移行为。并应用该模型考察多种肿瘤细胞,针对肿瘤的发展及转移等相关问题分析其生物学效果,以期拓展新视角,帮助阐明细胞与肿瘤微环境的相互作用。本研究的主要内容为:(1)分析肿瘤发展及转移模型中基质浸润和血管生成等步骤,将微环境中血管、基质和肿瘤合理抽象为空间分布的微通道构型设计微流控芯片,并对简单叁通道构型进行优化。结果显示:扩容的微通道尺寸促进了基质胶中HepG2和人脐静脉内皮细胞(ECs)叁维结构的形成;正六边形微柱和梯形窄口微桥能更精确地控制和定位流体;真空贴合方式能对微流控芯片进行非永久性封装,有效地改善芯片在制作、清洗和再利用方面的不足。制备的芯片能从空间上、构型上、功能上满足多细胞共培养和多因素整合,为后续的细胞实验奠定了研究平台基础。(2)为了验证芯片在3D培养条件和生化因子作用方面相较于2D条件的优势,应用芯片对叁种卵巢癌细胞系进行考察。通过对比2D和3D培养,配合NGF及其抑制剂形成生化因子条件,在多因素的微环境下分析了癌细胞聚集体的形成。结果显示,3D培养比2D生长更能促进CAOV3和OVCAR3形成明显的肿瘤细胞聚集体,且能有效影响SKOV3细胞的极化和伪足伸出。2D生长条件下叁种细胞的形态和粘附能力虽受抑制剂Ro 08-2750拮抗的调节,而3D培养条件下NGF影响CAOV3(抑制)和OVCAR3(促进)聚团及受抑制剂拮抗的表现更为显着。结果初步验证了芯片在细胞3D培养、条件控制、功能考察和实时观察等方面的优势,支撑了肿瘤细胞叁维共培养模型的建立。(3)整合肿瘤微环境中多细胞共培养,多培养维度,细胞与基质及细胞间相互作用,生化因子及浓度分布,空间几何分布等重要因素,在芯片中构建肿瘤细胞叁维共培养模型。在构建的微环境下,考察了HepG2与CAOV3两种肿瘤细胞与ECs的叁维共培养。结果显示,Hep G2细胞在基质胶中形成了3D细胞网络,共培养使ECs出现极化形态并伸出伪足,肿瘤细胞和内皮细胞的相互诱导促进了ECs向基质胶区域迁移和CAOV3浸润叁维基质的能力,肿瘤细胞的侵袭行为对应了HepG2的低浸润和CAOV3的高浸润特性。相比于传统二维实验,模型展现了细胞更多的行为响应,提供了更多层次的可考数据。结果验证了该模型的功能,可以用于考察肿瘤生长和转移相关问题。(4)进一步应用肿瘤细胞叁维共培养模型,结合传统实验综合考察肝癌干细胞样细胞(SC)诱导EC迁移。Western bolt和ELISA分析显示SCs在粘附、降解、迁移等过程中相关蛋白的表达水平高于成熟肝癌细胞(MC),Transwell迁移分析证明SCs在诱导ECs的迁移上强于MCs。芯片实验结果表明:SCs在基质胶中没有形成常规培养的球体形态;ECs伸出伪足向3D凝胶中迁移对应了血管萌芽早期行为,且受到肿瘤细胞共培养的促进;SCs在诱导ECs迁移方面的能力显着强于MCs;SCs受ECs影响可能更为敏感,在自身侵袭和转移功能方面展现出巨大潜能。芯片中的多因素条件较于传统迁移实验展示出了更多的细节,模型从多维度进行了综合的验证,提供了更具整合性的结果。综上所述:本研究设计的微通道构型及尺寸,选用的正六边形微柱及梯形微桥,采用的真空贴合封装方式,有效地改善了芯片在细胞生长、流体控制、制作使用等方面的功能;通过3D培养条件和NGF刺激对卵巢癌细胞粘附和聚集的显着影响,表明了在芯片中能更好地考察卵巢癌细胞聚集体的形成;基于芯片构建的体外肿瘤细胞叁维共培养模型能够整合多因素在一定程度上模拟肿瘤微环境,肿瘤细胞能与ECs相互作用以促进向ECM中迁移,并表现出相应的浸润特性;应用模型考察肝癌干细胞样细胞,能有效评价SCs相比MCs在诱导ECs迁移方面更强的表现,及在侵袭能力上更大的转移潜能。以上实验结果表明:本研究设计制备的微流控芯片及肿瘤细胞共培养模型在研究癌细胞转移问题上,能更直观、全面地从癌细胞聚集体形成、生化因子刺激、细胞间相互作用、细胞迁移等多方面进行分析。通过多次对比2D和3D,传统实验和芯片模型,细胞种类和种间的方式,验证了该模型在功能上的优势。涉及的多类细胞从广度上评价了模型应用的高适应性,展现的更多细胞行为细节从深度上体现了模型在考察癌细胞聚团和肿瘤血管生成方面的发展潜力。方法不仅可用于考察癌症和肿瘤发展、转移等过程中的相关基础性问题,也可结合传统实验进行对比和验证,同时提供了多维度、多细胞、多因素的研究新视角和新思路,有望作为简单基础实验和复杂在体模型之间的一种新的补充。(本文来源于《重庆大学》期刊2017-09-01）
张洋洋[10]（2017）在《用于细胞叁维培养的微流控芯片设计与验证》一文中研究指出微流控芯片具有试剂消耗量少、易于精确控制液体流动和模拟构建细胞体外微环境等优点,在细胞分析领域得到了广泛应用。细胞培养是开展各种细胞分析研究的基础,为此本文设计并验证了一种用于细胞叁维培养的集成微柱阵列培养室的微流控芯片。芯片由一片聚二甲基硅氧烷(PDMS)沟道片和一片玻璃盖片组成,在PDMS沟道片上集成了一个由两排微柱阵列围成的细胞培养室和两条用于输送培养基的侧沟道。其中,微柱间距直接影响了芯片的使用性能,不仅需要确保细胞与细胞外基质模拟材料混合液的稳定注入,还需要满足培养基中营养物质和细胞代谢物的快速扩散,是芯片设计的关键。本文首先基于计算流体动力学,对不同微柱间距情况下细胞与细胞外基质模拟材料混合液的注入过程和培养基中营养物质的扩散过程进行了数值模拟。基于COMSOL Multiphysics的两相流-水平集模型,建立了一个用于模拟混合液注入过程的二维几何模型。模拟发现混合液的注入过程是压力、毛细力和表面张力共同作用的结果,在培养室内压力和毛细力起主要作用,混合液流动迅速;而在微柱之间,混合液由于受到粘性力和表面张力的阻滞作用,流速会剧烈衰减。随着微柱间距的增大,混合液在微柱之间受到的阻滞作用会逐渐减弱,混合液有突破微柱束缚进入侧沟道的趋势。当间距为100μm时,混合液在200 ms时便进入了侧沟道。同样,基于ANSYS Fluent的组分输运模型,建立了一个用于模拟营养物质扩散过程的叁维几何模型。模拟发现,营养物质在侧沟道中流动的同时,会经过微柱阵列向培养室内不断扩散,而微柱间距会影响营养物质的扩散速度。间距越大,扩散速度越快。当微柱间距为50μm时,经过220 s扩散过程便达到了平衡。结合上述两方面的数值模拟结果,在综合考虑芯片加工难度和使用性能的情况下,最终选择50μm作为微柱间距的最优值。其次,根据优化的结果设计制作了微流控芯片,并在芯片上对混合液的注入过程和营养物质的扩散过程进行了实验验证。实验结果表明,利用数值模拟优化出的微柱间距不仅可以很好地实现混合液的稳定注入,有效拦截了混合液向侧沟道中的泄漏,而且保证了营养物质可以快速扩散到培养室内,满足了芯片性能要求。最后,在微流控芯片上进行了神经干细胞的叁维培养。通过对培养基中葡萄糖和乳酸浓度的长期连续监测,表明本文优化设计的微流控芯片所构建的细胞体外微环境具有良好的稳定性,适合于细胞长期叁维培养,未来可以用于各种细胞分析研究。(本文来源于《大连理工大学》期刊2017-06-01）
细胞培养芯片论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
细胞是生物体基本的结构和功能单位,已知除病毒以外的所有生物均由细胞组成。由于任何多细胞生物体中的细胞都存在于包括临近细胞和细胞外基质在内的叁维微环境中,所以无论是在基础研究、药物筛选或是组织工程和再生医学等领域,构建叁维细胞培养模型都具有重要意义。近年来,随着材料学、工程学等学科在生命科学领域的交叉应用,一批基于微加工技术和组织工程技术的细胞叁维培养模型被提出,并广泛被应用于细胞治疗、药物开发以及再生医学等领域。然而,由于目前的叁维细胞培养方法依然不能满足生物医学发展的需求,针对这一现状,本文基于芯片等新方法提出了四种新型的叁维细胞培养模型,应用于器官和疾病芯片的药物筛选以及组织工程等生物医学领域。主要研究成果如下:(1)构建了一种高通量的叁维伤口愈合芯片模型,用于体外研究细胞的叁维生长过程。该模型基于微流控芯片加工技术制作了一种新型的高通量SU-8网格芯片,细胞被叁维接种于芯片的每个网孔中,形成一种新颖的中空叁维细胞球体结构,我们称其为叁维伤口模型。随着该中空细胞球结构的后续培养,细胞将会自发的向其中间伤口区域叁维生长,对比传统的二维体外伤口愈合模型,此过程在本研究中被称作叁维伤口愈合过程,为体外研究细胞增殖等提供了更接近体内微环境的平台。然后,利用内皮生长因子和精氨酸加压素为模型药物,刺激并监控芯片中的HUVEC和NIH-3T3细胞生长,验证了该平台对药物反应的敏感性。另外,我们进一步成功地在此芯片平台中培养了癌细胞系,拓展了该模型的潜在应用领域。(2)发展了一种高通量的血管新生芯片模型。基于上述叁维伤口愈合芯片,我们进一步的优化了SU-8网格芯片的结构,人脐静脉内皮细胞(HUVEC)被接种于每个SU-8网格的侧面,形成叁维中空细胞球结构,待细胞在SU-8网格中稳定生长为叁维多层细胞球结构后,向SU-8网格中填充胶原蛋白水凝胶,细胞则被包埋于水凝胶中。随着后续的培养,细胞会向水凝胶中出芽迁移,产生血管新生的倾向,通过对芯片中添加不同浓度的血管内皮生长因子,我们验证了该模型对促进血管新生的药物的敏感性。同时,通过与基于该芯片平台的单层细胞培养方式对比,我们探讨了叁维多层血管结构培养方式对新生血管的影响,证明了我们提出的叁维多层内皮细胞培养方式在促进血管新生的优越性。(3)提出了一种基于叁维还原氧化石墨烯泡沫芯片的心肌组织工程构建方法。该方法以泡沫镍为模板,通过氧化还原反应获得以泡沫镍为模板的还原氧化石墨烯泡沫芯片。通过对其结构、性能和生物相容性等心肌组织工程相关性能的测试,确认其适用于构建心肌组织。我们将2日龄SD大鼠的原代心肌细胞接种于泡沫芯片中,经过长期的培养,进一步验证了原代心肌细胞在该泡沫芯片中展现出良好的细胞粘附、铺展、组织活性和跳动等生物功能,证明了该方法获得的部分氧化石墨烯泡沫芯片在心肌组织工程中的应用潜力。(4)探索了一种基于血管组织的二氧化硅-生物复合材料血管芯片制作方法,用于体外叁维多层血管组装。该方法以体内叁维分叉血管组织为模板,首先通过去细胞化处理,获取无细胞材料的血管组织骨架,然后利用二氧化硅生物复制技术获得二氧化硅-生物复合材料叁维血管芯片。通过对该支架材料结构表征的分析,证明其基本复制了血管的贯通结构,并表现出复杂的多孔结构和表面拓扑结构,为细胞的粘附及营养的供给提供了结构基础。然后,利用胶原蛋白黏连细胞的方法,在血管芯片表面重新组装了一层HUVEC细胞,并包埋该芯片于胶原蛋白水凝胶中,诱导产生基于该血管芯片的新生血管网络。另外,通过多次孵育胶原蛋白溶液的方法,我们进一步探讨了基于胶原蛋白黏连细胞原理的双层细胞组装方式,为体外构建多层叁维组织结构提供了更简单可行的途径。综上所述,本文针对目前细胞叁维培养技术在体外药物筛选和组织工程等生物医学领域的应用潜力,致力于构建基于微芯片尺度的新型细胞叁维培养模型,为体外高通量药物筛选以及组织工程提供更广阔的思路。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
细胞培养芯片论文参考文献
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