底壁微槽几何形状对微流控器件内细胞停靠的计算研究
生物物理
2020-08-05 v2 流体动力学
摘要
单细胞及规则排布细胞在微流控系统微结构内的停靠，有利于在同等药物浓度与机械刺激下对单细胞进行不同分析。本研究考察了具有半圆形与矩形几何形状、不同尺寸的底边微槽，其适用于沿 x 方向微槽长度的单个细胞停靠，以及三维微通道中微槽内一列规则排布的多细胞停靠。我们使用计算流体力学分析不同微槽内的流体再循环区域。微槽底部再循环区域的高度会影响细胞附着及向附着细胞的物质输送，因此再循环区域高度须为最优值。此外，我们分析了微槽上流体对细胞运动的拖曳力。该参数与不同微槽几何形状下变化的 x 和 y 方向流体速度成正比。在不同微槽几何形状下，y 方向流体速度不变。若微槽内 x 方向流体速度减小，则细胞在微槽内的运动时间增加，且因 x 方向拖曳力较小，y 方向拖曳力可将细胞推向底部。我们还计算了附着细胞表面的负剪切应力百分比与平均剪切应力。细胞表面较低的平均剪切应力及约 50% 的负剪切应力可防止细胞从基底脱离。结果表明，在恒定流体入口速度与微通道高度下，微槽几何形状及细胞尺寸与微槽尺寸之比在细胞初始黏附于基底以及细胞脱离中起着关键作用。
引用
@article{arxiv.1808.10332,
title = {Computational study of geometric effects of bottom wall microgrooves on cell docking inside microfluidic devices},
author = {Sina Ahandoust and Maryam Saadatmand},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.10332},
year = {2020}
}