单细胞微流控液滴封装的数值模拟与实验研究

项目名称： 单细胞微流控液滴封装的数值模拟与实验研究

项目编号： No.11402274

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 陈晓东

作者单位： 中国科学院力学研究所

项目金额： 26万元

中文摘要： 微流控技术可以将单细胞封装在皮升级的液滴中，并进行每秒上千个的高通量操控。单细胞微流控液滴封装技术可克服生物学中单细胞分析与应用的诸多挑战，为生物技术带来突破性进展。利用细胞在微通道中的惯性排序效应和液滴生成技术已可实现单分散性的单细胞液滴封装。但现阶段液滴封装的理论基础匮乏，尤其是对整个液滴封装过程的系统研究还未见报道。本项目将首次在流体体积法的基础上发展细胞膜数值模型，结合对薄区域的自适应网格加密方法，发展多相流/细胞耦合的高效率计算方法。通过数值模拟和实验研究不同液滴生成装置中单细胞微流控封装过程，分析细胞平动、旋转、变形和受力情况，进而量化封装对细胞活力的影响。研究将考察封装装置几何和流动参数对细胞/液滴大小比例、封装容差和效率的影响，从而为不同实际需求的封装装置的设计提供理论基础。研究将指导封装装置的优化和创新，推动单细胞微流控液滴封装技术的发展。

中文关键词： 单细胞；封装；液滴微流控；数值模拟；实验研究

英文摘要： Droplet-based Microfluidic technology can encapsulate single cells into picoliter-sized droplets. The droplet-producing rate can be over thousands per second. Single-cell encapsulations by droplet microfluidics can overcome many challenges in biological s

英文关键词： Single-cell；Encapsulation；Droplet microfluidics；Numerical simulation；Experimental investigation