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微液滴芯片是微流控技术的一个分支,其中生成的微液滴起到运输和反应容器的作用。微流控芯片现广泛应用于基因突变检测、基因分型、DNA测序、细胞培养、细胞分选以及细胞状态研究等诸多领域。随着对微流控芯片的需求及功能性的提高,过去的制备工艺显然无法满足社会和实验的要求。本文提出了一种面向3D细胞培养的全PDMS微液滴芯片,这个芯片的制备是采用SLA光固化3D打印技术,该技术可以快速定制实验所需的各种芯片,为实验节省时间和资金成本。本论文主要的研究工作如下:首先根据现有微流控芯片的相关理论基础和微液滴芯片中液滴形成的机理,对微液滴芯片进行流道结构的设计。通过比较T型通道法、流动聚焦法、共轴聚焦法三种常见形成液滴方式的不同后,选择流动聚焦法作为液滴形成的方式。芯片中“Y”型流道和两条正弦曲线组成的流道是为了提高细胞悬浮液与海藻酸钠溶液的混合程度。其次利用COMSOL Multiphysics软件的两相流和水平集模块对所设计的微液滴芯片进行仿真,通过对仿真模块的合理选择、流体基本参数以及边界条件的设置,进而模拟仿真出液滴成型的全过程。由仿真的结果可知,通过控制分散相流速和连续相流速可以精确的生成不同尺度的微液滴。其次利用注塑法制备全PDMS芯片,其中的阳模是采用光固化3D打印技术制备。相比传统微液滴芯片的制备工艺而言,采用3D打印技术制备微液滴芯片可以节省制造成本和时间成本。本文中不同比例PDMS的基片和盖片以及制作阳模的材料都可提高微液滴芯片的键合强度和键合成功率。利用制备的微液滴芯片进行微液滴成型和操控实验。由实验的结果可知,通过控制分散相流速和连续相流速可以精确的生成不同尺度的微液滴。这一结果与仿真的结果基本一致。最后注入软骨细胞悬浮液等溶液验证全PDMS微液滴芯片在生物培养方面的性能并且通过控制分散相和连续相的流速来实现对微液滴的操控。经实验验证,所设计的芯片可以实现实验所需要求,并且可以观察到海藻酸钠微液滴与氯化钙溶液交联反应后,微液滴成为一个个具有3D立体结构的微球。这些微球被固定在由硅酸钙和聚乙烯醇制成的生物支架上。随后观察细胞培养0h、24h和48h后的状态,观察发现软骨细胞在微球液滴中生长状态良好。