摘要
目的:设计制作一组新型的微流控细胞挤压装置，可以有效且简便地向细胞内递送分子物质。 方法:使用微流控芯片技术，通过设计微流控芯片，组建细胞挤压平台。其中微流控芯片内含有并行的多个挤压通道，尺寸小于细胞的尺寸，因此细胞会被挤压同时受到压缩力，产生有限损伤从而改变细胞膜通透性，去除外力后，细胞通过吸收周围介质中的细胞外液恢复到原来的大小和形状，实现物质跨膜递送。在微流控芯片的进样通道上设置过滤结构，以拦阻细胞碎片和细胞团。同时避免下游压缩通道堵塞引起液流改变，避免芯片内的压力偏离预期值，设计挤压通道的尺寸，不同芯片上，通道宽度分别为3,4,6,8um,通道长度分别为30,60um,使用流体模拟，模拟不同尺寸挤压通道的流速和剪切力大小。使用不同规格的芯片在不同流速下对Jurkat细胞（T淋巴细胞白血病）细胞进行细胞挤压递送实验，使用FITC（异硫氰酸荧光素）-葡聚糖代表分子物质，分别测试不同尺寸的微通道和流速条件下细胞的递送效率与存活率。 结果:设计并制作一组尺寸仅为30mm×20mm的微流控细胞挤压芯片，构建了细胞挤压递送的装置。成功将FITC标记的3k-5k的葡聚糖成功递送进人Jurkat细胞。在流体模拟中我们可以看出随着挤压通道宽度的增加，通道中流速逐步降低，同一宽度的芯片增加挤压通道长度后，流速增加。在压力模拟中，挤压通道宽度增加，压力减小。同一宽度的芯片增加挤压通道长度后，压力增加。7ml/h的流速下，在4um宽30um尺寸的芯片取得最大递送效率，递送效率约为36％。11ml/h的流速下，在3um宽30um尺寸的芯片取得最大递送效率，递送效率约为52％。各个尺寸的芯片中，当流速从7ml/h增加到11ml/h时，递送效率明显提高。增加通道长度没有显著提升细胞递送效率。芯片具有较低的死亡率，比如在7ml/h流速下，4um宽30um长的芯片取得最低约为15％。将流速增加到11ml/h时，各个尺寸芯片的细胞死亡率也不超过50％,但与7ml/h相比,增加流速死亡率明显提高。增加通道长度（对应延长挤压时间）没有显著提升死亡率。同时细胞回收率实验，表明芯片装置具有高达约80％的细胞回收率。 结论:该装置可以实现细胞的精确控制和物质递送，递送装置具有较高的递送效率、较低的死亡率。对jurkat细胞，合适的挤压比为5-7（3um-4um）同时装置具有操作简单、高通量、递送成本低、细胞回收率高、装置不易堵塞及可复用等优点。
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