显微操作

本文报道了一种新型生物相容性微机械生物反应器(执行器和传感器)，用于活体微组织的原位操作和表征。本研究的目的是开发和验证一种可获得、价格低廉、可调节、易于加工的应用靶向无菌生物反应器。我们的方法依靠简单的聚二甲基硅氧烷( PDMS )成型技术进行制造，与常用的实验室设备和材料兼容。我们独特的设计包括一个柔性的薄膜，它允许将一个外部驱动器转移到PDMS梁基驱动器和传感器中，置于常规的35 mm细胞培养培养皿内。通过计算分析和实验测试，我们证明了它的功能性、准确性、灵敏度和可调节的工作范围。通过时间历程测试，致动剂将20 %以上的菌株传递给可生物降解的电纺聚( D，L-丙交酯-co-乙交酯) ( PLGA ) 85∶15不定向纳米纤维( ~ 91µ m厚)。同时，该传感器能够表征在异丙醇( IPA )作用下杨氏模量(降至10 - 150kPa )的时间历程变化。此外，该驱动器将高达4 %的应变传递给PDMS单层膜( ~ 30 µ m厚)，同时表征其弹性模量高达~ 2.2 MPa。该平台重复施加0.23 Hz的动态拉伸刺激，使人皮肤成纤维细胞( HDF )存活12 h ( h )，记录细胞向两个角度区的再定向，平均为-58.85°和56.02°。该装置与活细胞的生物相容性显示一周，无细胞毒性迹象。

本文报道了一种新型生物相容性微机械生物反应器(执行器和传感器)，用于活体微组织的原位操作和表征。本研究的目的是开发和验证一种可获取、价格低廉、可调节、易于加工的应用靶向无菌生物反应器。我们的方法依靠简单的聚二甲基硅氧烷( PDMS )成型技术进行制造，与常用的实验室设备和材料兼容。我们独特的设计包括一个柔性的薄膜，它允许将一个外部驱动器转移到PDMS梁基驱动器和传感器中，置于常规的35 mm细胞培养培养皿内。通过计算分析和实验测试，我们证明了它的功能性、准确性、灵敏度和可调节的工作范围。通过时间历程测试，致动剂将20 %以上的菌株传递给可生物降解的电纺聚( D，L-丙交酯-co-乙交酯) ( PLGA ) 85∶15不定向纳米纤维( ~ 91µ m厚)。同时，该传感器能够表征施加异丙醇( IPA )诱导的杨氏模量(下降到10 ~ 150 k Pa )的时间历程变化，并且执行器将高达4 %的应变传递到PDMS单层(厚~ 30 µ m )，同时表征其弹性模量高达~ 2.2 MPa。该平台将动态( 0.23 Hz )拉伸刺激反复作用于活人皮肤成纤维细胞( HDF )细胞12 h ( h )，记录细胞向两个角度区的重新取向，平均为-58.85°和56.02°，并显示该装置与活细胞的生物相容性为一周，未见细胞毒性迹象。

近年来，微操作者提供了与工业和生物医学领域的微对象进行交互的能力。然而，传统机械臂在获得微尺度力反馈方面仍面临挑战。本文提出了一种具有软磁端部效应器的微牛顿力控双指微手，用于稳定抓取。在该系统中，采用自制的电磁铁作为驱动装置，实现了对微小物体的操控。有两个直径为300 μ m的软性末端执行器。一种是只由水凝胶制成的固定末端执行器，另一种是由聚二甲基硅氧烷( PDMS )和顺磁性粒子均匀混合而成的磁性末端执行器。利用原子力显微镜( AFM )探针标定软磁端效应器上的磁力。性能测试表明，磁力驱动软微手的抓取范围为0 ~ 260μm，夹持力分辨率为0.48 μ N。通过抓取不同尺寸的微球、不同速度下的运输和微球的组装，验证了磁力驱动软式微手的稳定抓取能力。提出的系统使力控操纵得以实现，我们认为它在生物和工业微操纵方面具有巨大的潜力。

近年来，微操作者提供了与工业和生物医学领域的微对象进行交互的能力。然而，传统机械臂在获得微尺度力反馈方面仍面临挑战。本文提出了一种具有软磁端部效应器的微牛顿力控双指微手，用于稳定抓取。在该系统中，采用自制的电磁铁作为驱动装置，实现了对微小物体的操控。有两个直径为300 μ m的软性末端执行器。一种是只由水凝胶制成的固定末端执行器，另一种是由聚二甲基硅氧烷( PDMS )和顺磁性粒子均匀混合而成的磁性末端执行器。利用原子力显微镜( AFM )探针标定软磁端效应器上的磁力。性能测试表明，磁力驱动软微手的抓取范围为0 ~ 260μm，夹持力分辨率为0.48 μ N。通过抓取不同尺寸的微球、不同速度下的运输和微球的组装，验证了磁力驱动软式微手的稳定抓取能力。提出的系统使力控操纵得以实现，我们认为它在生物和工业微操纵方面具有巨大的潜力。