项目名称: 微流体系统中含DNA分子流体流动与传热特性研究

项目编号: No.50806085

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 生物科学

项目作者: 石泳

作者单位: 重庆大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 近年来,微流体系统广泛地使用于各种科学研究和工业运用中。特别在生物工程、基因工程中, 紧凑高效的微流体系统更是重要的分析装置。生化用微流体系统内部含生物大分子流体传输过程对优化系统结构和充分发挥系统使用功能都起着非常重要的作用。因此,开展微流体系统中含生物大分子流体传输现象的研究具有重大的理论价值和工程意义。本项目以微纳米尺度上含生物大分子(DNA)的流体为研究对象,通过理论、数值研究,系统考察在狭小通道中流体传输及生物分子的运动变形特性。本项目分别使用了分子动力学法描述DNA 分子聚合链的动力行为和格子-波尔兹曼模型描述微纳米尺度流体传输现象。并且通过构建相关混合算法旨在揭示流体传输与生物大分子运动变形间的耦合关系,为微流体系统的结构、功能优化奠定理论和技术基础。

中文关键词: 微流体系统;含生物大分子流体传输现象;格子-玻尔兹曼法;分子动力学法

英文摘要: In recent years, microfluidic systems have been widely used in a large variety of scientific researches and engineering applications. In particular, in bioengineering and genetic engineering, such systems have been developed as key analytical devices due to their compact structures and high efficiency. A solid understanding of fluid transport with suspended biomacromolecules (e.g.DNA) at micro/nanoscale is of critical importance for optimizing the structures and enhancing the functions of systems. Therefore, in this research, we develped molecular dynamics algorithms and lattice Boltzmann models to theoretically and numerically study biomacromolecule motion as well as small-scale fluid transport, respectively. By integrating these two approaches, a hybrid modeling method, which aims at revealing the interplay between micro/nanoscale fluid transport and suspended biomacromolecules, is also under investigation. This research provides us a more in-depth and clearer physics-based understanding of complex fluid transport phenomena in confined miniature structures. They are also highly valuable for development of novel multifunctional sensitive micro/nanofluidic systems with more elaborate structures.

英文关键词: Microfluidic System; Fluid Transport Phenomena with Suspended Biomacromolecules; Lattice Boltzmann Method; Molecular Dynamics Method

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