随着中国登月、登火及中国空间站等工程的开展,航天员长期在轨和深空探测的辐射损伤机理研究及风险评估预警将面临新的挑战,开展在轨辐射生物学研究的需求日益迫切。模式生物秀丽隐杆线虫已多次用于空间辐射生物学研究,但已有的线虫空间生物学实验,如研究微重力对线虫生长和发育的影响、空间飞行对线虫突变率的影响、短期飞行后线虫部分蛋白表达变化等,具有很多亟待解决的问题,包括无法实现自动化培养和控制、不能实现基于单线虫水平的研究、没有实现在轨监测线虫运动和体长体宽变化等。本课题面向在轨线虫空间辐射生物学研究的需求,开展了基于微流控芯片的自动化单线虫培养与检测关键技术研究,通过攻克微流控芯片上线虫样品进样与分离技术、单线虫自动控制和检测技术,实现微流控芯片上单线虫并行分离、可逆捕获和释放、隔夜培养以及阵列检测。本课题实验方法及主要研究结果如下:(1)提出了基于离心微流控技术的线虫分离分析方法,设计了含有多个线虫分析单元的圆盘式微流控芯片,研制并采用了含有单个分析单元的芯片,其中含有16条单线虫分析通道,考察了基于离心力驱动的线虫进样与分离条件,结果表明,该方法具有可行性,同时获得了初步实验数据;在含有单个线虫分析单元的离心芯片的基础上,初步考察了单线虫手动取样和直接进样方法,实验结果验证了其可行性;(2)研制了基于压力驱动微流控技术的一步进样和多步进样线虫分离芯片,初步结果表明,多步法线虫分离效果明显好于一步法,低密度下(约300条/mL)培养的线虫样品分离效果好于高密度组(约700条/mL);两种样品在多步进样芯片上分离后,含有线虫的培养池所占比例分别为83.3%和54.2%;基于八通道线虫多步进样微流控芯片,实现了单线虫并行可逆固定、释放以及培养液更换;(3)采用常规光学显微镜和基于CMOS图像传感器的无透镜显微成像技术,进行芯片上单线虫阵列检测,实验结果初步验证了显微成像模块逐一检测和无透镜模块一次性成像方法的可行性。本工作提出的线虫分析微流控芯片和线虫控制与检测方法,可实现微流控芯片上线虫样品进样、单线虫并行分离与控制,以及单线虫阵列录像和显微成像检测,将为构建自动化单线虫培养与检测微流控系统提供技术基础。