面向细胞精准手术的飞秒激光水凝胶单细胞阵列加工方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61803366
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0309.机器人学与智能系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Cell precision surgery related research on living single cell plays a critical role on modern precision medicine and cell engineering. However, the lack of efficient and flexible biocompatible micro-structure fabrication approach makes it impossible to achieve single cell isolation high throughput, mildly with no injure and keep the cell to be active as well. Therefore, in the proposal, a novel femtosecond-laser-based fabrication of hydrogel composite single cell array for cell precision surgery application is proposed. The underlying mechanisms of the interaction between femtosecond laser and hydrogel film are investigated and simulated, to achieve much more precision control over parameters for UV curing of hydrogel and optimization of micro-cavity morphology. Then, micro-cavity array on hydrogel film surface will be fabricated on the femtosecond laser fabrication experiment system, and single cell isolate and culture experiments will be carried out to optimize the parameters of hydrogel and femtosecond laser. The single cell isolation and culture experiment results are going to provide reliable theoretical basis and a novel approach for high-throughput single cell surgery study. This piece of research is going to improve the development of femtosecond laser fabrication on soft material, as well as the further development on the interdisciplinary fields including micro/nano fabrication, biomedical and precision medical.
在活体单细胞水平上,开展细胞精准手术研究对现代精准医疗和细胞工程具有非常重要的意义。然而由于缺乏高效率、高灵活性的生物兼容微结构加工方法,单细胞精准手术中很难实现高通量、温和、无损的单细胞分离及高活性单细胞培养,极大地制约了相关学科领域的发展。本项目提出一种面向活体单细胞精准手术的飞秒激光水凝胶单细胞阵列加工新方法;通过飞秒激光与柔性水凝胶薄膜相互作用机理研究与建模分析,实现更为精确的紫外固化水凝胶参数控制及飞秒激光加工水凝胶微坑面型优化控制;构建飞秒激光加工系统,实现高通量水凝胶微坑加工;在此基础上,开展基于水凝胶微坑阵列的单细胞无损分离与培养实验研究,为面向高通量单细胞精准手术的研究提供可靠的理论依据与新的实现方法。该研究不但对提高我国柔性材料微纳加工水平具有重要意义,还将进一步提升我国在微纳制造、生物工程、精准医疗等多学科交叉前沿领域的原始创新能力。

结项摘要

针对现代精准医疗和细胞分子生物学领域细胞精准手术对单细胞阵列的需求,本项目提出一种可用于一体化单细胞分离与培养的飞秒激光水凝胶图形化加工方法。修正飞秒激光与水凝胶相互作用机理模型并进行热流体动力学仿真分析;优化水紫外光固化参数制备生物性能良好的水凝胶薄膜;构建飞秒激光加工系统并进行高通量水凝胶微坑阵列面型优化控制;最终实现了基于水凝胶微坑阵列的单细胞分离与培养实验研究,为面向高通量单细胞精准手术的研究提供可靠的理论依据与新的实现方法。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Self-assembled microcage fabrication for manipulating and selectively capturing microparticles and cells
自组装微笼制造用于操纵和选择性捕获微粒和细胞
  • DOI:
    10.1364/oe.420033
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Li Peiwen;Yu Haibo;Wang Xiaoduo;Wen Yangdong;Zhao Wenxiu;Luo Hao;Ge Zhixing;Liu Lianqing
  • 通讯作者:
    Liu Lianqing
Direct Writing of Silicon Oxide Nanopatterns Using Photonic Nanojets
使用光子纳米喷射直接写入二氧化硅纳米图案
  • DOI:
    10.3390/photonics8050152
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    PHOTONICS
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Luo Hao;Yu Haibo;Wen Yangdong;Zheng Jianchen;Wang Xiaoduo;Liu Lianqing
  • 通讯作者:
    Liu Lianqing
Facile Method for Fabricating Microfluidic Chip Integrated with Microwell Arrays for Cell Trapping
与微孔阵列集成用于细胞捕获的微流控芯片的简便制造方法
  • DOI:
    10.3390/mi10110719
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Micromachines
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wu Hongyue;Ge Zhixing;Yang Wenguang;Wang Xiaoduo;Wang Xiaodong;Yu Haibo
  • 通讯作者:
    Yu Haibo
Characterization of interconnectivity of gelatin methacrylate hydrogels using photoacoustic imaging.
使用光声成像表征明胶甲基丙烯酸酯水凝胶的互连性。
  • DOI:
    10.1039/d1lc00967b
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Lab Chip
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhao Wenxiu;Yu Haibo;Ge Zhixing;Wang Xiaoduo;Zhang Yuzhao;Wen Yangdong;Luo Hao;Liu Lianqing;Li Wen Jung
  • 通讯作者:
    Li Wen Jung
Development of Multi-Dimensional Cell Co-Culture via a Novel Microfluidic Chip Fabricated by DMD-Based Optical Projection Lithography
通过基于 DMD 的光学投影光刻技术制造的新型微流控芯片开发多维细胞共培养
  • DOI:
    10.1109/tnb.2019.2940258
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Transactions on NanoBioscience
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ge Zhixing;Yu Haibo;Yang Wenguang;Yang Jia;Liu Bin;Wang Xiaoduo;Liu Zhu;Liu Lianqing
  • 通讯作者:
    Liu Lianqing

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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