基于光流控平台的单细胞操控技术及应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61905288
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0513.微纳光子学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Single cell analysis is an important breakthrough in life science research in this century, providing a reliable scientific basis for early diagnosis and treatment of major diseases, drug screening and personalized medical research. One of the great challenges of single-cell analysis is how to construct a precise, simple, and versatile cell manipulation platform that screens out the target cells from a small volume of sample and performs multiple manipulations on individual cells. Based on optofluidic technology, this project aims to carry out research on versatile single cell manipulation such as trapping, sorting, patterning and stretching. This project investigates the beam shaping by using the micro-optical components to construct special light fields in the microchannel. Optofluidic potential wells will be realized by combining the fluidic force and optical force, which improves cell capture efficiency and sorting resolution. Multiple potential wells are used to pattern and stretch the cells, facilitating in the study of the mechanical properties of single cells. Meanwhile, the method to continuously tune the light fields is investigated to overcome the limitation in lack of functions on the chips with fixed structure. Finally, the project will realize the theoretical and technological innovations of the optofluidic platform in single cell manipulation, multi-parameter measurement and analysis. Its simplicity and low-cost will promote the wide application of single cell technology in life science research and clinical medicine.
单细胞分析是本世纪生命科学研究的重要突破口,为重大疾病的早期诊断和治疗、药物筛选和个体化医疗等研究提供可靠的科学依据。单细胞分析面临的一个巨大挑战就是如何构建精准、简易、多功能的细胞操控平台,从微量样品中筛选出需要检测的目标细胞,并对单个细胞进行多种操控。本项目以光流控技术为基础,旨在芯片上完成对单细胞的捕获、分选、排布、拉伸等多功能操作的深入研究。重点探索利用微型光学元件在微流道内构建新型光场,结合流体力和光力构建光流控势阱,提高细胞捕获效率和分选分辨率,并利用多势阱结构对单细胞进行拉伸、排布,进而对单细胞力学特性进行测量,同时,进一步研究对光场连续调制的方法,以切实解决光流控芯片上固定结构功能单一的问题。本项目最终将实现光流控平台在单细胞操控及力学特性测量等方面的理论和技术创新,以简单易行、经济实用为前提,推进单细胞技术在生命科学研究和临床医学领域的广泛应用。

结项摘要

单细胞分析技术广泛应用在疾病早期诊断、疾病发生机制研究、药物作用机理研究及为个体化医疗提供数据支持等方面。单细胞分析面临的一个巨大挑战就是如何构建精准、简易、多功能的细胞操控平台,从微量样品中筛选出需要检测的目标细胞,并对单个细胞进行多种操控。本项目以光流控技术为基础,对单细胞的捕获、分选、排布等多功能操作进行深入研究。在项目执行期间,重点探索利用微型光学元件在微流道内构建新型光场,产生光流控多势阱,研究对多个目标的捕获和操控;提出实现光场快速调制方法,精确控制捕获颗粒的位置;提出将光力与对撞流结合,在同一光流控芯片内实现多种颗粒分选、单颗粒捕获、精确位移等多种操控功能;设计多种纳米结构用于光场调制,以及对颗粒进行分选、移动等操控的方法。本项目的研究成果应用前景广阔,对促进临床医学的发展和细胞学研究具有重要作用。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Real-Time Tunable Optofluidic Splitter via Two Laminar Flow Streams in a Microchannel.
通过微通道中的两个层流的实时可调谐光流分流器
  • DOI:
    10.3390/mi13101758
  • 发表时间:
    2022-10-17
  • 期刊:
    Micromachines
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
  • 通讯作者:
Nanoparticle trapping and manipulation using a silicon nanotrimer with polarized light
使用硅纳米三聚体和偏振光捕获和操纵纳米颗粒
  • DOI:
    10.1364/ol.403754
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Ying Guo;Yi Liao;Yefeng Yu;Yuzhi Shi;Sha Xiong
  • 通讯作者:
    Sha Xiong

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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