基于微流控芯片及激光散斑成像技术的微血管模型构建及血流动力学研究

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微循环是细胞与组织进行物质交换的主要场所,微血管是微循环的基本组成单元,直接参与物质交换。微血管疾病的发病率和死亡率高居不下,严重影响人们的健康。目前微血管的研究主要通过在体实验,但在体微血管实验常常受到技术、设备等的限制,所以体外微血管模型的构建就显得尤为重要。微流控技术的发展为体外构建微血管模型提供了技术支持,其微型化、高通量等优点使其在生物医学等领域的应用越来越广泛。本文主要工作如下:(1)基于默里定律及其推广定律,以分支参数、分叉角度、分支长度为变量设计了简化的微血管网络模型,并基于此模型进行血液流动的数值模拟;(2)搭建基于微流控技术和激光散斑成像技术的实验平台。用微藻细胞悬浮液通入六边形微流控芯片模拟血液流动验证实验平台的可行性;用兔红细胞通入简化的微血管网络微流控芯片,并与仿真结果对比,研究微血管网络中的血液流动情况;(3)以小鼠耳血管图像为模板,设计微血管网络模型,将激光散斑实验结果与仿真结果比较分析其差别;(4)人工生成体外血栓,并在六边形微流控芯片中进行实验,观察由于血栓生成对血液流速的影响,初步建立微流控微血管血栓模型。实验结果显示,本文中设计的简化微血管网络模型能够通过控制分支参数使其中产生和理论结果一致的壁面剪切应力;搭建的激光散斑和微流控实验平台能够很好地捕捉到血液流动情况的变化;初步建立的微流控微血管血栓模型,在激光散斑系统下可以明显观察到血栓对血液流动情况的影响。
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