新型气体浓度梯度型微流控芯片的设计及细胞气体微环境体外构建

摘要

细胞所在气体微环境与细胞生长代谢等生理活动紧密相关,基于微流控技术在体外构建与体内相近的气体微环境,可以为研究不同气体浓度下的细胞响应提供定量可控的手段,成为当前研究热点.为解决目前在微流控通道中生成不同气体浓度的常规方法需引入额外试剂、干扰因素多、潜在细胞毒性大等问题,本文基于气体扩散原理,设计气体浓度梯度发生单元,结合仿真结果,研究二氧化碳(Carbon Dioxide,CO2)气体分子在多孔介质聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsilo-xane,PDMS)中自由扩散的情况及形成稳定气体浓度梯度的条件.该气体浓度梯度单元与适用于细胞动态培养的微流控芯片整合后,不同浓度的CO2经PDMS层扩散后在微通道中能够形成稳定可控的浓度梯度.本文设计的气体浓度梯度型微流控芯片为后续研究细胞与不同气体微环境的相互作用提供了一个新型技术平台.