非牛顿生物流体诱导电荷电渗聚焦机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61904149
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0407.微纳机电器件与控制系统
  • 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

A precise cell focusing is the key to achieve an accurate detection of microflow cytometer. Induced-charge electroosmosis (ICEO) generated by the applied electric field forms double eddies on the polarizable plane, which can accurately focus the cells in biofluid to the center of the plane, i.e., achieve a precise focusing. The non-Newtonian rheological properties of and the polyions inside the biofluids change the flow characteristics of ICEO significantly. However, there are limited studies conducted on this issue. Therefore, this project intends to study the ICEO of non-Newtonian biofluids and investigate the ICEO focusing performance. To establish a comprehensive ICEO model of non-Newtonian biofluids, the power-law fluid model is adopted to investigate the non-Newtonian rheological properties of biofluids, and the Poisson-Nernst-Planck (PNP) equations are modified by considering the influences of ion volume and diffusivity. Through a detailed analysis of experimental data and theoretical modeling, the effects of non-Newtonian rheological properties and ion volume and diffusivity on the ICEO flow characteristics and ICEO focusing mechanism will be revealed. The design and optimization criteria of ICEO focusing will be established, which can provide guidance for the development of high-precision ICEO focusers.
细胞聚焦精度是微流式细胞仪实现精确检测的关键。利用外加电场在可极化平面上生成诱导电荷电渗(ICEO)双漩涡流,可将生物流体中的各类细胞精确聚焦于平面中央,实现高精度聚焦。然而,生物流体的非牛顿流变特性与聚离子效应会显著改变ICEO的流动特性,目前针对这一问题的研究有限。为此,本项目拟研究非牛顿生物流体的ICEO现象,并分析细胞的ICEO聚焦性能。采用幂律流体模型考察流体的非牛顿流变特性,通过考虑离子体积及扩散率的影响,改进泊松-能斯特-普朗克(PNP)方程组,为非牛顿生物流体建立完善的ICEO理论模型。通过理论与实验的双向验证,厘清流体的非牛顿流变特性与聚离子效应对ICEO流动特性与ICEO聚焦机理的作用规律,建立ICEO聚焦芯片的设计及优化准则,为高精度ICEO聚焦芯片的开发提供指导。

结项摘要

诱导电荷电渗(ICEO)是实现高精度细胞聚焦的有效手段,可用于微流式细胞检测中,保障细胞检测的准确性。生物流体的非牛顿特性与聚离子效应会大大影响ICEO的流动特性。为此,本项目对非牛顿流体ICEO的流动特性与细胞聚焦机理进行了深入研究。设计搭建了非牛顿流体ICEO流动特性测试实验台,研究了其流动特性,并建立了非牛顿流体ICEO理论模型,揭示了非牛顿流体ICEO的流动机理。建立了非牛顿流体ICEO细胞聚焦芯片数值模型,分析了细胞聚焦机理,设计了聚焦芯片;搭建了细胞聚焦机理实验台,实验研究了非牛顿流体ICEO聚焦芯片的聚焦机理;理论、实验对比验证,分析优化了ICEO聚焦芯片。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Enhancing signals of microfluidic impedance cytometry through optimization of microelectrode array
通过优化微电极阵列增强微流控阻抗细胞术的信号
  • DOI:
    10.1002/elps.202100351
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Electrophoresis
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Chenyang Zhou;Hailong Shen;Huicheng Feng;Zhibin Yan;Bowen Ji;Xichen Yuan;Ruirong Zhang;Honglong Chang
  • 通讯作者:
    Honglong Chang
A simple 3D microelectrode fabrication process and its application in microfluidic impedance cytometry
一种简单的3D微电极制作工艺及其在微流控阻抗细胞术中的应用
  • DOI:
    10.1109/jsen.2022.3211443
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Sensors Journal
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Hialong SHen;Ji Bowen;Feng Huicheng
  • 通讯作者:
    Feng Huicheng
Non-monotonic dependence of induced-charge electro-osmosis on ion concentration
感应电荷电渗对离子浓度的非单调依赖性
  • DOI:
    10.1016/j.colsurfa.2021.126604
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Huicheng Feng;Lingqi Zhao;Xin Zhong;Xingfeng Lei;Teck Neng Wong
  • 通讯作者:
    Teck Neng Wong
Experimental investigation of chaotic induced-charge electro-osmosis
混沌感应电荷电渗实验研究
  • DOI:
    10.1063/5.0080295
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Physics of Fluids
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Lingqi Zhao;Xin Zhong;Huicheng Feng
  • 通讯作者:
    Huicheng Feng
Slow development of induced-charge electro-osmosis in cetyltrimethylammonium bromide solutions
十六烷基三甲基溴化铵溶液中感应电荷电渗的缓慢发展
  • DOI:
    10.1016/j.colsurfa.2023.131108
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ruixing Yu;Bowen Ji;Lingqi Zhao;Xin Zhong;Huicheng Feng
  • 通讯作者:
    Huicheng Feng

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其他文献

国内静压气体润滑技术研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯慧成;侯予;陈汝刚;赵红利
  • 通讯作者:
    赵红利

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

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          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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