三阴性乳腺癌作为预后较差的乳腺癌亚型, 高辐射抗性及分子靶点不明确是影响其放疗效果的主要原因。本研究从一条新的途径, 即BCCIP/53BP1途径, 研究三阴性乳腺癌高辐射抗性的机制。首先, 利用高通量染色体精确分析系统检测X射线照射后53BP1缺失对BCCIP阴性小鼠乳腺癌细胞染色体畸变率的影响, 并以免疫荧光染色和蛋白质印迹(Western blot)方法检测53BP1缺失对BCCIP阴性乳腺癌细胞DNA双链断裂损伤恢复效率的影响; 随后, 采用DR-GFP荧光报告系统和姐妹染色体互换试验检测53BP1对BCCIP阴性乳腺癌细胞同源重组修复效率的调节作用; 最后, 通过克隆形成试验检测X射线照射后53BP1和BCCIP的共同缺失对乳腺癌细胞存活率的调控效果。结果表明: 53BP1缺失下调BCCIP阴性小鼠乳腺癌细胞X射线照射后染色体畸变率的发生; 53BP1/BCCIP双缺失乳腺癌细胞受照后, DNA双链断裂标志物γH2AX水平和焦点数量均低于BCCIP单缺失细胞; 下调53BP1表达时, 受照BCCIP阴性乳腺癌细胞的同源重组修复效率得到明显恢复, 并且细胞辐射抗性得到明显增强。综上所述, 53BP1缺失通过解除对同源重组修复的抑制, 增加了BCCIP阴性乳腺癌细胞DNA双链断裂的修复效率, 从而提高了细胞的辐射抗性。研究结果为阐明BCCIP/53BP1通过调控同源重组修复途径影响BCCIP阴性乳腺癌细胞辐射敏感性的作用机制, 揭示三阴性乳腺癌放疗抗性的分子机制, 以及发现新的放疗增敏靶点, 提供了理论依据。

针对人们对室内定位需求的不断提高, 以及现有室内定位算法定位精度不高等问题, 提出了一种融合神经网络和可见光指纹的室内高精度定位算法。该算法利用反向传播神经网络(BPNN)确定待测目标的粗略位置, 并以其预测坐标和最大误差作为约束条件, 进行指纹匹配以确定待测目标精确位置。仿真结果表明, 该算法平均定位误差为1.5cm, 具有一定的应用价值。

基于微流控芯片的细胞培养能有效模拟细胞在体生存微环境, 为实现微流控芯片内细胞的长期动态培养及实时观察, 设计并制作了一种微流控芯片细胞动态培养装置。首先,采用分体式设计, 利用SolidWorks分别构建培养箱、控制箱和载泵箱的三维模型, 根据性能要求设计控制系统并配备硬件。接着, 利用Comsol软件中的焦耳热模块对加热器ITO玻璃进行热力学仿真, 通过分析温度场验证可行性。然后, 搭建培养装置, 进行调试, 并检验其稳定性。最后, 进行细胞培养实验。采用分体式设计可有效减小培养箱体积, 实现与显微观测系统的兼容; 培养装置对温湿度的控制稳定性良好; 细胞生长状态良好, 生长曲线呈“S”形, 细胞存活率达到95%以上。该分体式微流控细胞动态培养装置可长期为细胞培养提供所需环境, 并可进行实时观察, 满足设计要求。

针对中等气压、中等功率下射频容性耦合(CCRF)等离子体的放电特性, 采用基于流体模型的COMSOL软件仿真, 建立一维等离子体放电模型, 以Ar为工作气体, 研究同一气压时不同射频输入功率下等离子体电子温度和电子密度的分布规律。同时依据仿真模型设计制作相同尺寸的密闭玻璃腔体和平板电极, 实验测量了不同射频输入功率时放电等离子体的有效电流电压及发射光谱, 进而计算等离子体的电子温度及电子密度; 利用玻耳兹曼双线测温法, 得到光谱法下等离子体的电子温度及电子密度。结果表明: 当气体压强为250 Pa、输入功率为100～450 W时, 等离子体电压电流呈线性关系, 电子密度随功率的增大而增大, 而电子温度并未随功率的变化而有明显变化, 其与功率无关。运用仿真模拟验证了实验的准确性, 通过比较, 三种方法所得的结果相近。通过结合等效回路法、光谱法和数值模拟仿真法初步诊断出中等气压下等离子体的放电参数, 提出了结合三种方法作为实验研究的方法, 使实验结果更具说服力, 证明其方法的可靠性, 也为进一步的等离子体特性研究提供依据。

细胞培养是进行细胞研究的基础, 为了在细胞体外培养时提供一种近似于体内的微环境, 设计了一种可供细胞三维动态培养的微器件。首先设计了用于输运流体的微通道网络, 培养池对称布置于微通道网络中, 通过一系列“多进多出”型微通道分别与进样口和出样口相连。利用Comsol软件中的层流物理场和多孔介质物理场耦合对培养池内的流场进行仿真, 通过比较流场的均一性和稳定性优化微通道网络结构。然后, 采用静电直写技术在培养池内集成聚己内酯(PCL)三维支架, 构建细胞三维培养空间。最后, 封合微器件, 检测微器件培养池内的流体流动情况, 并进行细胞实验。实验结果表明, “2×2”型微器件培养池内的流体稳定性和均一性较好; PCL三维支架的纤维间距400 μm, 纤维直径80 μm, 孔隙率64%, 细胞存活率达到90%以上。该细胞三维动态培养微器件更好地模拟了生物体内细胞生存所需的微环境, 培养池内的细胞生长良好, 满足设计要求。

利用流体模型模拟和发射光谱实验诊断相结合的方法, 研究了中等气压、 中等功率下射频容性耦合等离子体的放电特性。 理论上, 采用基于流体模型的COMSOL软件仿真, 建立一维等离子体放电模型, 以Ar气为工作气体, 研究了不同气压以及不同射频输入功率下等离子体电子温度和电子密度的分布规律。 实验上, 依据仿真模型设计制作了相同尺寸的密闭玻璃腔体和平板电极, 采用13.56 MHz射频放电技术电离腔体内的工作气体Ar气, 测量了不同气压、 不同射频输入功率时放电等离子体的发射光谱。 通过分析和选择适当的Ar Ⅰ和Ar Ⅱ的特征谱线, 分别利用玻尔兹曼斜率法以及沙哈-玻尔兹曼方程计算了等离子体的电子温度与电子密度, 并结合模拟仿真结果对光谱诊断结果进行了修正。 结果表明: 当气体压强为300~400 Pa、 输入功率为600~800 W时, 等离子体近似服从玻尔兹曼分布, 此时利用光谱法得到的等离子体参数与仿真结果相符合。 仿真模拟与光谱实验诊断相结合的方法可初步诊断出中等气压下等离子体的放电参数, 增加了玻尔兹曼斜率法和沙哈-玻尔兹曼方程在等离子体放电中的使用范围, 扩大了光谱法在低电子密度容性耦合等离子体参数诊断的应用场合, 为中等气压容性耦合等离子体在工业与**上的应用研究提供了重要物理状态的分析手段。

聚合物微流控芯片对键合精度、键合强度及键合效率要求高。为了避免超声波键合中微通道被堵塞, 解决键合过程中由调平精度和高频振动引起的键合强度低、键合压力分布不均的问题, 设计了一种基于超声波键合的熔接结构和压力自平衡夹具。首先, 利用感压胶片对压力自平衡夹具和不带自平衡功能的夹具的压力分布进行测量, 并定义了压力分布系数进行量化。其次, 利用两种夹具分别对设计芯片进行超声键合, 并利用工具显微镜对焊线和微通道截面进行观测。最后, 对两组芯片进行键合强度测试和密封性测试。实验结果表明：所设计的熔接接头结构对微通道的控制精度可达2.0 μm。压力自平衡夹具结构简单可靠, 可提高压力均匀性35.20%~43.18%,并使得焊线均匀一致, 同时可提高键合强度15.3%~45.1%, 并保证密封性。该熔接结构和压力自平衡夹具可满足聚合物微流控芯片的控制精度、键合强度、压力均匀性及其密封性的要求。

基于激光诱导荧光检测技术的微流控系统广泛应用于生物化学检测领域。针对微流控系统中检测样本较少, 诱导荧光强度较弱的问题, 设计并制作了一种集成有微透镜阵列(MLA)的微流控芯片来提高荧光检测强度。采用热熔技术制备直径变异系数为0.36%的8×8光刻胶微透镜阵列模具。采用软光刻工艺, 制造集成有聚二甲基硅氧烷微透镜阵列的盖片, 焦距均匀性误差为7%。制造具有微通道的基片, 并采用氧等离子键合技术封装盖片和基片。将浓度为10 μmol·L-1的异硫氰酸荧光素荧光染料溶液注入微流控芯片, 利用荧光显微镜检测芯片的荧光强度。结果表明, 透镜处的荧光强度比无透镜时提高了约2.2倍。