基于細胞機械特性的自動化測量及其分選系統(tǒng)研究.pdf

1、細胞作為生命的基本單位，對其結構功能的研究具有重要的生物學意義。伴隨著細胞生物學研究的不斷深入，對細胞的提純與分離提出了更高的要求。盡管研究人員已經發(fā)展出了多種細胞分離與提純的方法，但這些方法往往建立在帶標簽生物標記(Labeled Biomarker)的基礎上，即需要對細胞進行熒光染色或磁珠標記等等，這種方式無疑是正確的和有效的，然而同時會對細胞的生物學特性造成影響，為分離提純后的相關科學實驗帶來困擾。基于無標簽生物標記(Label-

2、free Biomarker)的細胞分離和提純正在成為生物學新的研究熱點。
　　細胞機械特性作為一種新發(fā)現(xiàn)的無標簽生物標記正在越來越受到人們的重視，然而現(xiàn)有針對細胞硬度的測量多為手工測量，效率低下，不能滿足生物學研究對于大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的需求。同時，由于采用了新的生物標記，使得現(xiàn)有對于細胞的分離方法不能適用，阻礙著細胞機械特性作為無標簽生物標記在細胞生物學中的應用。為了克服上述問題，本文研究搭建出一套以細胞硬度為生物標記的自動化測量與

3、分選系統(tǒng)，通過發(fā)展相應的軟件和硬件，實現(xiàn)了原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM)對細胞機械特性的快速測量，隨后通過自行搭建的細胞微操作平臺，利用細胞機械特性作為細胞分選的依據(jù)對細胞進行自動化分選，實現(xiàn)細胞的高速自動化細胞硬度測量與分選，具體包括以下幾方面工作：
　　（1）無法精確快速控制探針相對于細胞中心的位置是導致AFM進行細胞機械特性測量效率低下的主要原因，針對該問題，本文提出了視覺圖像化處理

4、與基于局部掃描的探針定位方法相結合的方法，用于實現(xiàn)探針針尖與細胞中心的快速精確定位，從而極大提高了AFM細胞機械特性測量的效率。
　　（2）實現(xiàn)細胞機械特性的測量后，需要對目的細胞進行拾取與放置以達到細胞分選的目的。本文研究了基于玻璃管微電極的細胞拾取技術，提出了基于電壓反饋的液流控制策略進而實現(xiàn)細胞的無損自動化拾取，并對多種拾取方式的適用情況進行了分析。
　?。?）研究了基于細胞機械特性的自動化測量及其分選系統(tǒng)的構建技術，