微流控芯片作为新出现的微分析技术平台,以其结构缩微化、功能集成化、样品和试剂耗量低、高通量输出、分析时间短等优点,近年来发展非常迅速,现已成为国内外生物化学、分析化学等领域的研究热点。随着微流控芯片系统的在加工制作方面的不断完善和检测系统的不断发展,使得此系统在生物医学领域中应用的优势日益显著,特别是在细胞水平生物学研究中尤为突出。微流控芯片的生物功能化是当今微流控芯片应用于细胞分析的研究热点,该技术基于细胞膜上丰富的膜蛋白,将具有生物活性的蛋白类抗体或配体用非特异性吸附或共价连接的方式固定于化学修饰后的微通道表面,借助受体/配体、抗原/抗体的特异性识别对靶细胞进行捕捉、定位。目前,对芯片实现生物功能化修饰主要是通过大分子蛋白质来完成的。由于蛋白质空间结构非常复杂,必须保持特定的立体构象才能具有生物活性和功能,当蛋白质被固定在微通道的管壁时,其空间活性位点一旦被遮蔽或破坏,就会降低敏感性和特异性。因此,如何在具有三维结构的微通道中保持蛋白的活性,并具有较高的特异性,便成为研究中利用蛋白进行功能化修饰最大的问题。基于目前蛋白功能化修饰存在的缺陷,本研究在结构简单的十字形微流控芯片上,利用小分子多肽对具有三维微结构的通道进行生物功能化修饰,建立了一个集细胞筛选/捕捉、培养以及细胞活性分析一体化的基于微流控原理的细胞芯片系统。本研究首先通过对PBS缓冲液、TE缓冲液以及RPMI 1640培养基伏安特性和电稳定性的分析讨论,确定了以上三种溶液在芯片内的工作电压范围和相应的加压时间。对于本研究所建立的细胞芯片系统,选择了PBS缓冲液作为电驱芯片的缓冲体系。另外,通过电流监测法间接测定EOF速度,计算得出行波脉冲工作电压下EOF流经整个通道所需时间的理论值,与实际测得值相比较,研究确定了电驱芯片系统具体电驱参数。其次,通过对微通道进行硅烷化处理和RGD肽的共价联接完成了芯片的生物功能化修饰。研究表明,RGD肽的饱和固定浓度为0.1mg/ml,选用共价联接的方法实现功能化,RGD肽结合不但牢固,而且可以得到均匀一致的RGD肽层。最后,本研究从芯片识别靶细胞的能力和芯片的生物相容性两方面对所建立的细胞芯片的性能进行了评价。结果显示,所建立的RGD生物功能化芯片系统能有效地捕获纯系中的A549细胞,当细胞在通道中孵育20min后,芯片的捕获率为100%。RGD功能化的微流控芯片具有良好的生物相容性,能够为细胞生存提供适合的条件,在无CO₂的室温条件下,能实现对细胞的培养,且细胞生存时间可达12小时。综上所述,本研究通过对微流控芯片的RGD功能化修饰提高了微流控芯片系统的敏感性、特异性和生物相容性,为利用此芯片平台进一步进行药物筛选、临床诊断、细胞微定量分析等提供了新的思路。