PDMS微阵列细胞微培养腔设计与制造：浓度梯度与混合效率研究

"阵列细胞微培养腔的设计与制造* (2009年)" 这篇论文主要探讨了阵列细胞微培养腔的创新设计与制造工艺，利用光刻成型技术和特定的工艺流程，如“多次光刻、一次显影”以及热键合工艺，成功制备了基于三层PDMS（聚二甲基硅氧烷）材料的微阵列细胞微培养腔。这种培养腔具有阀控开关功能，可以控制通道的开启和关闭，以实现细胞培养液的注入和排出，并能创建浓度梯度。 文章的重点在于研究浓度梯度的形成及其对细胞培养的影响。研究发现，浓度梯度的建立主要由芯片内部的管道结构决定。在低雷诺数条件下，即在流动阻力较小的情况下，采用简单的混合结构混合效率往往较低。为了解决这一问题，研究者引入了瓦片状结构与管道的复合设计，这显著提高了混合效率，即使在高流速下，也能保持很高的混合效果，确保各管道间的浓度分布呈现良好的线性。 论文还关注了细胞培养腔的结构设计，这部分设计旨在优化细胞生长环境和实验观测条件。作者可能考虑了细胞附着、营养物质传递、代谢废物清除等因素，以促进细胞的正常生长和实验数据的可靠性。 此外，研究中运用了有限元分析软件COMSOL，这是一款强大的数值模拟工具，可用于模拟微流体系统中的流体动力学、传质和混合过程。通过COMSOL，研究者可以更精确地预测和优化微培养腔内的流体行为，以提升实验的可控性和准确性。 这项工作是微流控技术和生物工程领域的一个重要进展，它展示了如何通过微制造技术来创建复杂而精细的细胞培养平台，为生物研究提供了新的工具，同时也为细胞生物学、药物筛选和组织工程等领域开辟了新的研究方向。