器官芯片是一種在芯片上構建的器官生理微系統(tǒng),它以微流控芯片為核心,通過與細胞生物學和工程學多種方法相結合,可以在體外模擬復雜的器官微環(huán)境,反映人體組織器官的主要結構和功能特征。這種微型的器官模型能幫助研究人員以最科學的方式來研究人體的各種生物學行為,判斷人體對藥物或外界刺激產(chǎn)生的反應,在生命科學研究、疾病模擬和新藥研發(fā)等領域具有廣泛應用價值。器官芯片的核心是脈管結構,目前,構建脈管結構的方法主要有立體光刻和3D打印,立體光刻過程繁瑣且形成的結構多為二維,而3D打印技術由于其快速成型的特征,已成為構建復雜脈管結構的一個有效手段,但是直接打印容易引起所成型結構的變形�；诖�,本研究提出一種在支撐體系中打印構建脈管系統(tǒng)的方法。本文的主要結論包括:(1)提出了基于支撐體系的3D打印方法,利用海藻酸鈉作為生物墨水,分別以瓊脂和明膠作為預聚體基質,它們具有一定的支撐作用,驗證了這種方法在支撐體系中的可打印性,考察了生物墨水和預聚體基質相對粘度對打印行為的影響,打印參數(shù)改變對形成微通道直徑的影響,基質厚度和檸檬酸鈉濃度對形成微通道時間的影響,最終在可控的條件下打印出微通道芯片結構。(2)凝膠芯片結構及...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 論文研究背景與意義
    1.2 構建器官芯片的方法
        1.2.1 模塑法
        1.2.2 擠出打印法
        1.2.3 光刻打印法
    1.3 構建器官芯片所用材料
        1.3.1 生物墨水材料
        1.3.2 預聚體基質材料
    1.4 生物3D打印構建脈管系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 血管打印
        1.4.2 腎芯片打印
        1.4.3 心臟芯片打印
        1.4.4 肺芯片打印
    1.5 3D打印海藻酸生物墨水的局限性和切入點
    1.6 論文研究內容框架
第二章 基于支撐體系的3D打印方法研究
    2.1 概述
    2.2 海藻酸墨水的可打印性
        2.2.1 支撐體系中3D打印海藻酸鹽過程
        2.2.2 支撐體系的相變原理
        2.2.3 海藻酸墨水的打印方法研究
        2.2.4 3D打印微通道芯片宏觀結構
        2.2.5 微通道芯片流通性研究
    2.3 3D打印微通道結構規(guī)律研究
        2.3.1 噴頭直徑對打印微通道尺寸影響的研究
        2.3.2 出墨速度和移動速度對微通道尺寸影響的研究
        2.3.3 檸檬酸鈉濃度對形成微通道時間影響的研究
        2.3.4 基質厚度對形成微通道時間影響的研究
        2.3.5 生物墨水和支撐體系粘度對打印行為影響的研究
        2.3.6 鈣離子濃度對形成不同交互形式微通道影響的研究
    2.4 本章小結
第三章 凝膠芯片的性能研究
    3.1 概述
    3.2 主要實驗設備及藥品
    3.3 支撐體系理化性能表征
        3.3.1 浸泡檸檬酸鈉溶液對支撐體系強度的影響
        3.3.2 瓊脂和明膠含量對支撐體系力學性能影響
        3.3.3 明膠含量對支撐體系力學性能影響
    3.4 微通道物質擴散性能表征
        3.4.1 微通道的流通性研究
        3.4.2 分子級蛋白質在瓊脂/明膠基質中的滲透研究
        3.4.3 分子級蛋白質在明膠基質中的滲透研究
        3.4.4 分子級蛋白質在凝膠基通道中的滲透研究
    3.5 本章小結
第四章 基于仿生脈管組織的構建和生物相容性評價
    4.1 概述
    4.2 主要試驗設備及藥品
        4.2.1 實驗材料與試劑
    4.3 實驗方法
        4.3.1 細胞培養(yǎng)基及胰蛋白酶的配制方法
        4.3.2 細胞培養(yǎng)方法
        4.3.3 細胞毒性檢測方法
        4.3.4 細胞粘附方法
        4.3.5 細胞骨架復染方法
        4.3.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
    4.4 二維平面細胞培養(yǎng)
        4.4.1 內皮細胞在瓊脂/明膠基質表面的毒性評價
        4.4.2 內皮細胞在瓊脂/明膠基質表面的粘附行為分析
        4.4.3 內皮細胞在瓊脂/明膠基質表面的骨架組裝結果與分析
        4.4.4 內皮細胞在明膠基質表面的毒性評估
        4.4.5 內皮細胞在明膠基質表面的粘附行為分析
        4.4.6 內皮細胞在明膠基質表面的骨架組裝結果與分析
    4.5 三維微通道細胞培養(yǎng)
        4.5.1 人體臍靜脈內皮細胞的培養(yǎng)方法
        4.5.2 微血管細胞活死熒光染色方法
        4.5.3 微血管細胞骨架組裝染色方法
        4.5.4 瓊脂/明膠支撐體系構建脈管組織研究
        4.5.5 明膠支撐體系構建脈管組織研究
        4.5.6 支撐體系構建脈管組織的宏觀結構
    4.6 本章小結
第五章 結論和展望
    5.1 全文總結
    5.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文



本文編號：4048990