一、一种纳米级生物微操纵技术的研究（论文文献综述）
赖春燕[1]（2021）在《基于原子力纳米操纵技术的细胞力学特性研究》文中认为作为生命体的基本组成部分,众多科学家从事细胞的研究,探究当细胞处于不同的生理状态时,从不同的角度分析细胞生物特性、物理特性等。细胞的尺寸很小,无法在宏观尺度上对其进行观测。原子力显微镜具有纳米级分辨率的特点,被广泛应用于微观测试领域。细胞骨架作为影响细胞力学特性的重要因素之一,在维持细胞形态稳定、响应外界刺激等方面起着重要的作用。当细胞所处的环境发生变化时,也会改变细胞的形态结构与力学特性。本文为更好地判断细胞的生理状态,在微观尺度上基于原子力纳米操纵技术开展对癌细胞的形貌与力学特性的研究,探索肝细胞癌变前后形貌与力学特性之间的差异,为区分正常肝细胞与肝癌细胞提供实验数据支撑。在此基础上探究了基底对细胞力学特性的影响,由于基底硬度的改变,细胞骨架发生重排,在细胞内的分布产生变化。本文通过在液相下对采集正常肝细胞与肝癌细胞的形貌信息与力学特性参数,对比分析了正常肝细胞与肝癌细胞之间存在的差异,并将利用原子力显微镜（Atomic Force Microscope,AFM）获得的原始图像进行去噪、校正和均衡化处理,突出图像上未显现的微小结构信息,结果表明:肝细胞发生癌变后,细胞的高度变高,伪足结构更为丰富;细胞的弹性模量与粘附力均呈变小的趋势,这和癌细胞的扩散与转移相关。本文选用聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane,PDMS）作为基底材料,通过调整PDMS主剂与固化剂的比例获得不同硬度的基底,基于原子力纳米操纵技术对培养于不同硬度基底的细胞上进行纳米压痕实验,获得在不同硬度基底上生长的细胞的弹性特征。结果表明:探针针尖在压痕过程中与基底接触,影响获得的细胞弹性模量的准确性,利用互相关算法去除压痕曲线上受基底影响的数据,然后将剩余数据段延长,得到无基底影响的压痕曲线,基于Sneddon接触模型对其进行拟合,获得无基底影响的弹性模量;基底硬度的改变影响了细胞弹性模量,细胞骨架是细胞弹性模量的决定因素,其在细胞内的分布随基底硬度的改变发生变化。由此可见,原子力纳米操纵技术为细胞诊断、细胞所处环境对细胞的作用机理研究提供了一种分析手段。
王琳[2]（2021）在《周期性微纳结构中的可控光捕获研究》文中研究说明微纳颗粒的非接触捕获和操控在分子生物学、生物化学、纳米制造等领域有重要应用价值。实现微粒捕获的光镊手段大致可分为传统光镊、金属等离激元光镊和电介质纳米天线光镊三种。传统光镊使用高度汇聚激光束形成的三维势阱捕获微粒,但受到衍射极限的制约;金属微结构利用表面等离激元的强局域场捕获微粒,但无法避免光吸收和光损伤;电介质纳米光镊能够实现与金属微结构相比拟的强局域场,并避免光毒性对微粒的损伤,因此引起人们的普遍关注。尽管目前对光学捕获的研究已经取得了重要成果,但对所捕获微粒在光场中的灵活精细可控移动研究还存在很多不足之处。本论文利用理论分析与数值模拟相结合的方法研究狭缝微腔中多模线性叠加、周期波导中法布里珀罗共振调制的布洛赫模式、光子晶体平板中的法诺共振、以及微环谐振腔的选择性激发等机制,深入研究周期性微纳结构中的稳定光捕获和可控精细移动。首先,在分布布拉格反射和狭缝局域增强两种机制结合所实现的光子晶体狭缝微腔中,实现对纳米金属和介质颗粒的稳定捕获。在此基础上,利用狭缝波导微腔中两个共振模式的线性叠加,实现光场和光势阱的灵活可控调节。通过改变两种共振模式的相对入射光功率,实现两个纳米颗粒间距在一定范围内的精细微调,并分析了调节范围与结构参数之间的关系。当两纳米颗粒间距需要在更大范围内调节时,我们提出周期分布的多狭缝微腔结构,该结构整体上具有一维镜面对称性,且每个周期包含三个不同的共振单元。通过入射波长调节的选择性激发方法,实现两个纳米颗粒间距在一维方向上的大范围可控调节,并利用郎之万方程模拟了在光势阱以及布朗运动共同作用下,两个纳米颗粒间距调控的动力学行为,模拟结果与理论分析结果相一致。其次,通过周期光子结构中本征模,即布洛赫模的研究,发现布洛赫模的光场分布本身就呈现亚波长强局域特性,且电场局域尺度受波长影响很小,主要与晶格结构有关,我们提出这一特性能够自然形成对微粒的高效率捕获。以往研究中通常都是利用周期结构中的缺陷模实现捕获,而我们此处提出利用无缺陷周期结构中的布洛赫模实现光学捕获。研究实际周期结构的有限尺寸效应产生的法布里珀罗共振及其对布洛赫模的影响,发现通过调节波长可以控制光场局域强度极大值在结构内微小移动,并在一维多层光子晶体结构中系统地分析了这种移动现象。根据这一结果,构造纳米孔排列形成的一维周期光子晶体波导结构,并得到了与一维层状光子晶体类似的光场局域特性。发现导带内临近波长所对应光场的分布规律;选择导带内三个临近波长,并将入射光波长按顺序依次调节为这三个波长,能够实现对纳米颗粒的亚波长精度位移控制。非常重要的一点是这三个波长的选择非常灵活,并且精度要求低,有利于实际应用。最后,研究电介质平板周期结构对微粒的捕获及在二维空间的位移。研究二维光子晶体平板的法诺共振,计算了不同入射角的偏振光对共振场强度的影响,利用特定入射角形成显着增强的法诺共振实现二维电介质平面的高效近场捕获。通过入射光场的调制,实现微粒在二维直角坐标系中的位移调控。研究具有纳米孔分布的电介质同心微环阵列,对微粒在二维极坐标中的高效捕获及汇集。基于微环中基于自旋轨道耦合而产生的单向传输特性,利用圆偏振光实现角向共振局域,进而控制微粒的角向捕获。研究不同圆环半径和其中纳米孔间距等参数对微环共振波长的影响,并以此形成径向上可控的共振模式。利用波长选择激发不同微环实现微粒捕获位置的径向调控,为低浓度纳米颗粒的高效汇聚提供了可行性方法。本论文对电介质微纳结构中可控光捕获特性的系统研究,为解决微纳尺度颗粒的精细捕获和定向移动问题提供全光解决思路和方法,对生物、化学及纳米等技术的应用有重要意义。
崔泽航[3]（2021）在《平/曲面微坑阵列基底的激光微纳制备及其微滴操控效应研究》文中研究表明本文将前沿仿生理念与先进激光微纳精密制造技术有机结合,探索激光精密制备平/曲面微滴操控功能基底及其微纳结构的成形机制,分别研究平面与锥形曲面基底对微液滴的动态操控力学过程。基于微滴操控平/曲面基底的精密制备,理论分析与实验对照并行开展研究工作,本课题包括以下几个方面:针对当前超疏水表面微液滴冷凝去除基底的高粘附属性与日益增长的高效自清洁需求之间的矛盾,基于微滴合并释放能量转化为势能驱动液滴的弹跳运动与表面微纳结构间的理论关系,开展平面基底微滴冷凝诱导高效弹跳自去除研究。以激光直写技术为手段,制备微坑阵列超疏水低粘附微滴操控平面基底（水滴接触角165°,滚动角为0.6°）,用于蒸汽的快速冷凝及高效去除,重点探索微坑阵列作用下微滴的生长合并机制,进行微滴合并诱导弹跳行为力学过程分析与表面微坑阵列结构优化设计,阐述微坑平面基底的低粘附等性能与微滴自去除效率间的数据关系。该研究推动了微滴操控平面基底在自清洁等领域的发展,为微纳米多功能结构表面的开发提供解决思路。针对低表面能微液滴难以定向传输与筛选收集等难题,受鱼刺空气中定向输油功能启发,结合精密3D打印增材制造与激光直写微纳技术,制备锥刺状曲面微滴操控基底（仿生鱼刺液体分流器）,实现特定表面能范围内(15-48 m N m-1)液体的选择性超快定向传输,速率可达265.3 mm s-1,可传输表面能范围内,表面能越低,输送速度越快。基于各表面能液滴的运输速度差,通过提取表面能较低的成分,实现不同表面能混合有机微滴的分离提纯。重点研究仿生结构几何参数与传输性能之间的关系,对锥度、微坑密度等参数进行优化,通过运输速率、运输油滴的种类以及传输效率等对比鱼刺本身与其仿生结构的定向运输性能,制备多锥刺组装式液体分流器,实现仿生器件规模化。仿生分流器的制备为低表面能油滴的高效定向输送处理开辟新的途径,推动微滴操控面向微乳液分离、生化检测等实际应用的快速发展。
宋正勋,林佳倩,郎百和,崔焱旭,关天赋,王作斌[4]（2020）在《生物微环境分子通信仿真工具研究现状》文中提出针对分子通信（molecular communication, MC）的理论仿真进行研究,总结了评估生物微环境互连性能所需要的仿真工具,阐述了其由来和实现方式,归纳了模拟器NanoNS、N3Sim、BiNS2、DMCS、NanoNS3的技术特征,以及在不同场景下的架构和环境适用性。通过所述模拟器来仿真不同场景下的信息分子从发射纳米机器到接收纳米机器的信息传递过程,有助于进一步了解多种生物微环境的作用机制。
杜军[5]（2020）在《基于交叉支点介导链置换的DNA荧光探针的构建及应用研究》文中研究指明荧光探针具有响应快速、灵敏高效、检测限低、成本经济等优势,被广泛应用于基因测序、早期疾病诊断、生物分析、食品检测等领域。基于支点介导的链置换技术所构建的荧光生物传感器,不仅具备上述优势,还提高了荧光探针的可编程性,有效的增强了对复杂目标的识别能力。同时,它能与核酸适配体、DNA逻辑电路和酶催化等技术良好结合,拓宽了多种生物分析物的检测识别范围。目前该机制在支点激活和调控方面还存在短板,其支点区域具有碱基序列依赖性,且支点稳定性不高,设计步骤繁琐,不利于应用范围广的荧光生物传感器的构建。针对目前问题,本论文设计了一种基于交叉支点介导DNA链置换的荧光探针,并应用在单碱基错配识别和目标寡核苷酸的识别。通过交叉支点等多种方案激活后续链置换反应,实时荧光监测和聚丙烯酰胺凝胶电泳实验表明了该方案的可行性。具体研究工作如下:（1）交叉支点的构建及DNA链置换反应的研究:我们构建了一种新型交叉支点介导链置换机理,该交叉支点是由两组DNA序列完全独立的寡核苷酸链R和T组成,激活下一步DNA链置换反应并调控链置换反应速率。对多条寡核苷酸的单碱基错配试验和支点长度影响链置换速率实验,优化了该体系的识别能力和链置换反应效率,可用于多条碱基序列微小差异的寡核苷酸区分和识别,线性检测范围为1 n M-100 n M,验证了该体系具有良好的选择性和可调控性,给识别检测寡核苷酸中的单碱基错配提供了一种可能。同时进行了链置换实时动态速率可控实验,表明该体系具有良好的可调节性,可参与构建多种生物传感器体系。随后进行了与生物酶协作激活支点介导链置换反应实验,进而证明了该传感器体系具有与其他策略结合的通用性,显示出对生物分析应用的价值。（2）基于交叉支点的高级DNA荧光开关的研究:我们基于交叉支点的链置换,设计了多种DNA荧光开关。首先结合DNA逻辑电路开发了一种高级DNA荧光开关,该荧光开关可以催化地将“DNA燃料链”转换为荧光输出信号,可对复杂溶液中的低浓度目标DNA链,通过燃料链将荧光信号放大从而进行精确识别。我们还设计了基于DNA逻辑电路“AND”门的串联逻辑门生物荧光传感器,在FQJ三链底物的基础上增加2条寡核苷酸J-1、J-2,形成DNA链串联锁扣结构,由多个输入链和荧光输出信号组成。通过输入链串联顺序实时荧光实验,输入链需要按照DNA链串联顺序加入并且同时存在,系统才能释放出荧光信号,该DNA链串联逻辑门荧光开关表现出良好的识别性能。我们还对这种基于交叉支点的高级DNA荧光开关不同位置的支点进行考察,第一种是基于双侧支点的DNA荧光开关,支点由RS双链的末端两侧组成,当支点同时存在时,方能置换下对应的猝灭链Q并释放荧光信号。另一种是基于双支点协同的高级DNA荧光开关,双支点由两条完全独立的寡核苷酸T1和T2组成,TI和T2分别通过各自的支点撬下一部分J链,合作把完整的J链置换下来,进而为下一步R链释放出新支点。该两组DNA荧光开关对碱基序列细微差异的靶寡核苷酸均表现出良好的识别和区分,线性检测范围为1 n M-100 n M,说明该荧光开关具有可编程性。
林佳倩[6]（2020）在《基于分子通信的药物运输机理研究》文中进行了进一步梳理分子通信与纳米技术、生物技术和通信技术有着密切的联系,随着新兴技术的不断发展,分子通信技术结合多种学科领域进行创新。分子通信系统有望实现新的革命性应用,如生物技术中目标物质的传感、医学中的智能药物输送以及工业环境中石油管道或化学反应器的监测。分子通信目前仍处于理论研究阶段,也有少数的模拟仿真平台,但关于实验验证方面还不够全面。本文主要研究的是基于分子通信的药物运输机理,整个通信过程是药物从发送端释放到细胞液中,通过介质将作为信息分子的药物分子传输到靶点细胞上,由受体-配体结合机制,信息分子与细胞表面上的受体结合,并通过受体介导的离子通道进入细胞,最终作用到细胞内的DNA或蛋白酶上。整个通信过程都是基于分子的扩散运动,然而随着信息分子在流体介质中自由扩散,接收端接收的信息分子数会随着传输距离的增加而显着减少,从而扩散分子通信的通信范围受到了限制。受传统无线通信中继启发,本文在扩散分子通信中采用收发器作为中继,进而扩大通信范围成为一个可靠的解决方案。因此,本文在研究药物的运输系统中填加了中继器,中继器可以让更多的药物分子作用到要治疗的细胞中,可以控制药物的消除速率,进而可以提高药物治疗效果。本文对系统模型中的码间干扰、信道噪声进行了探究,进而建立一个系统模型,即普通二进制信道系统,运用此系统对信道输送容量进行分析,推导出通信速率的最大值。采用浓度移位键控调制,在误码率最小的情况下得到中继器的最优位置。最后本文通过生物细胞扫描实验验证了中继器的作用效果,利用扫描得到的细胞形貌图的力学特性来反应不同浓度药物作用细胞的结果。本文所得到的实验结果对今后分子通信的实验验证研究具有重要的理论价值和指导意义。
关天赋[7]（2020）在《扩散分子通信的受体反应机理研究》文中认为纳米技术和生物技术的迅猛发展改变了人类医疗、通信等日常行为方式,这些技术在通信中的作用尤为明显。由于传统通信技术的收发器和其它组件尺寸、功耗不再适用于纳米网络,纳米机器之间的互连允许它们合作和共享信息,扩展了单个纳米机器的功能,促进了分子通信这一新通信方式的诞生,分子通信使用分子代替电磁波或声波编码并传输信息,使人工参与的通信在复杂或特定环境中得以实现,其在医学、制造业、国防等众多领域存在极其巨大的应用潜力。本文介绍了分子通信的基本概念、与传统通信的对比,及其目前的研究成果,特别分析了现阶段分子通信接收设备的物理实现办法和其信息分子接收的基本反应原理,并说明其技术难点与优缺点。引入了不同反应机理的生物模型,阐述了分子通信中信息分子与受体反应机理的重要性,并给出了几种分子通信的实验平台。本文利用现有三维点源通信网络模型分析了可逆结合反应的通信输出特性,进一步分析了接收器表面受体面积大小对输出的影响和系统配体受体浓度比等问题。同时将介质空间均匀划分,重新设计了分子通信网络,在正结合速率、正反应速率和生物膜等方面分析了不同受体反应机理对通信结果的影响,最后给出了一种新的反应机理,为后续网络模型的分析提供参考。本文所做的工作,有助于分子通信中信息分子接收过程的进一步研究,为分子通信接收设备的物理实现提供理论参考。
刘子瑜[8]（2020）在《基于基底修饰的液相下DNA分子操纵技术研究》文中提出DNA分子在生命各项过程中的核心作用使得针对DNA层面的研究具有极大的科学价值和现实意义。由于DNA本身独特的结构与功能特性,如何实现对单个DNA分子进行精准操纵成为当前DNA分子研究的热点及难点。传统的生物学研究手段基于大量样本,难以实现单分子纳米级成像和操纵,而以原子力显微镜为基础的纳米技术,具有纳米级空间分辨率和皮牛级力分辨率,被广泛应用于生物单分子的研究过程。本文利用原子力显微镜直接对DNA分子进行观测表征和机械力操纵。针对DNA分子本身的线性双螺旋结构以及溶液中的卷曲无规则分布而造成的成像困难,本文深入研究了DNA分子的弱电特性,搭建了电场操纵DNA分子模型;应用ANSYS软件分析DNA分子在电场中的受力情况,为后续实验提供理论基础。我们将离子修饰基底与直流电场作用两种手段相结合,有效解决了DNA分子在测试实验时的不稳定性和卷曲无规则分布的问题,并定量定性分析了离子浓度变化对DNA分子成像清晰度的关系。此外,通过使用原子力显微镜对液相下的DNA分子进行了成像以及粘附特性检测,研究了离子浓度和粘附力之间的关系。最后,通过研究机械力操纵下的DNA分子,实现了对DNA分子纳米精度的切割操作。实验结果表明,基于离子修饰的电场控制较好地改善并提高了DNA分子操纵成功率,为进一步的DNA分子研究提供了一种有效的手段和途径。
于慧[9]（2020）在《基于DPN的硅表面微纳结构刻蚀方法研究》文中认为随着电子信息时代的飞速发展,纳米科技所衍生的应用在各个领域发挥着重要作用,如纳米电子科技制造的纳米芯片,纳米生物技术产生的细胞识别,纳米材料技术发现的高性能材料等。蘸水笔纳米光刻（Dip-pen nanolithography,DPN）技术作为一种纳米加工技术,因其便捷、高分辨率、应用范围广等优势为纳米科技的进步提供了更多样的发展前景。本文基于DPN技术利用金属催化湿法刻蚀化学原理,探究了硅表面的微纳结构加工方法。首先,分析了金属催化刻蚀反应中的银催化颗粒的还原反应机理以及金属催化刻蚀的刻蚀反应机理;研究了DPN技术中液滴的分配过程,利用菲克第二定律扩散方程推导液滴半径随时间变化的扩散模型,利用Young-Laplace方程推导出探针与基底之间的水液面液桥力;此外建立了分子动力学仿真模型,对探针空载实验和探针蘸取液滴实验进行了模拟,为后续操作实验提供理论指导。其次,搭建了纳米级液滴分配系统。结合银纳米颗粒还原反应的要求,该系统包括探针微操作模块、显微视觉成像单元、运动控制位单元和信号处理模块。同时,对搭建的系统进行了静态分析,发现纳米级液滴分配系统在开机25分钟后达到稳定;对系统进行了标定实验,测试了本实验平台的实用性并且校正了本实验平台中探针针尖的受力与位移的对应关系,使探针输出电压值等于实际挠度变化。最后,对硅基底进行标记清洗、亲水处理和微米级银催化纳米颗粒的反应液滴的预分配实验,利用搭建的纳米级液滴分配系统将反应液滴进一步分配到硅基底上。在70摄氏度的温度下退火生成了尺寸在250nm左右的单独的银纳米颗粒,经过刻蚀反应后,硅表面形成了下陷的微纳结构。
邹韬[10]（2020）在《可控液态金属微纳结构制备方法的研究》文中指出微纳结构加工技术作为纳米科技的重要分支,决定了纳米科技在未来的社会生活中的应用与推广。当微纳加工技术在各种材料中的应用都很成熟时,集成电路制造工艺就可以突破当前的瓶颈,达到新的高度。在指定区域和位置可控规格地制备微纳结构是这个领域的关键。原子力显微镜探针是纳米操作加工领域的重要工具,可以实现高精度的定位和检测,其针尖可以进行纳米切割、刻写、液滴操纵、电场辅助加工等,相比于光刻机技术更方便,成本更低。传统的液态金属结构制备受氧化膜的影响,只能达到几十微米的特征尺寸。因此在指定区域制备出特征尺寸更小的液态金属结构便是当前的研究重点。本文在场蒸发的机理下,提出了用原子力显微镜探针来制备液态金属微纳结构的新方法。通过对针尖施加偏压,成功实现了液态金属微纳结构的制备。这种方法可以达到目前该领域所能做到的最小尺度,具有高精度、可控、高效、低成本等优点,在社会生活中的诸多领域有重要的应用价值。首先基于液态金属本身的特性以及当前纳米加工的发展现状,提出了用探针针尖基于场蒸发的原理来制备的方法。运用成像势垒模型和电荷交换模型分析了沉积分配液态金属的过程。对针尖电场分布进行了理论分析。基于此理论提出了液态金属微纳结构制备的具体策略。其次,结合理论分析搭建了液态金属纳米操纵平台,将商用的自感应AFM探针改造成了导电AFM探针。使用Labview编写了上位机控制程序,控制运动平台实现可控规格的液态金属微纳结构制备。实验平台在标定后进行性能检测,达到了商业级原子力显微镜的参数指标。最后,研究了探针蘸取液态金属时的实验过程,通过改变通电时间、通电电压、沉积基底的种类、动态电场参数,分析总结出了各实验参数对液态金属微纳结构制备的影响。对所制备的液态金属微纳结构进行了应用研究,包括纳米平版印刷、纳米数据存储器、硅纳米线的催化生长。
二、一种纳米级生物微操纵技术的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一种纳米级生物微操纵技术的研究（论文提纲范文）
（1）基于原子力纳米操纵技术的细胞力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 选题背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 细胞力学研究现状 |
| 1.3.2 细胞骨架研究现状 |
| 1.3.3 基底硬度对细胞弹性的影响研究现状 |
| 1.4 研究目的和内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第2章 AFM的工作原理及纳米压痕技术 |
| 2.1 原子力显微镜基本工作原理 |
| 2.2 原子力显微镜的工作模式 |
| 2.3 纳米压痕技术 |
| 2.3.1 纳米压痕技术简介 |
| 2.3.2 纳米压痕技术的基本原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于原子力纳米操纵技术的细胞成像研究 |
| 3.1 力学分析模型 |
| 3.2 材料与实验 |
| 3.2.1 细胞培养 |
| 3.2.2 细胞的原子力显微成像 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 正常肝细胞与肝癌细胞形貌检测 |
| 3.3.2 正常肝细胞与肝癌细胞的力学特性表征 |
| 3.4 细胞图像处理 |
| 3.4.1 图像去噪 |
| 3.4.2 图像校正 |
| 3.4.3 图像均衡化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基底硬度对细胞弹性的影响 |
| 4.1 纳米压痕实验基础 |
| 4.1.1 AFM力曲线测量原理 |
| 4.1.2 力曲线分析方法 |
| 4.2 材料和实验 |
| 4.2.1 PDMS基底制备 |
| 4.2.2 细胞培养 |
| 4.2.3 基于原子力纳米操纵技术的压痕实验参数设置 |
| 4.3 细胞的原子力压痕实验 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（2）周期性微纳结构中的可控光捕获研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景、目的和意义 |
| 1.2 微纳结构中的光操控 |
| 1.2.1 光力与光捕获的基本原理 |
| 1.2.2 金属微结构捕获及双向传输微粒的研究进展 |
| 1.2.3 电介质波导光操控的研究进展 |
| 1.2.4 电介质微结构微粒捕获及操控研究进展 |
| 1.3 研究现状分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 狭缝微腔对微粒的稳定捕获及精细调节 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光镊系统中的光力计算方法 |
| 2.2.1 偶极近似计算光力 |
| 2.2.2 时域有限差分计算 |
| 2.3 单狭缝微腔对微粒的可控定位 |
| 2.3.1 单狭缝微腔中光场分布 |
| 2.3.2 单个微粒的捕获 |
| 2.3.3 被捕获两粒子间的位置调节 |
| 2.4 多狭缝微腔中微粒的可控定位 |
| 2.4.1 多狭缝微腔的光场分布 |
| 2.4.2 多狭缝微腔中光力及势阱 |
| 2.4.3 多狭缝微腔的两个微粒的长距间距调节 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于周期光子晶体布洛赫模的一维亚波长光操控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限多层膜结构的局域场 |
| 3.2.1 有限长多层膜模式分析 |
| 3.2.2 有限长周期波导不同能带的光场分布 |
| 3.3 有限周期波导的局域场 |
| 3.3.1 布洛赫模式的亚波长局域场 |
| 3.3.2 法布里-珀罗效应调制的光场局域 |
| 3.4 周期波导对微粒捕获及一维输运 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 平面周期结构中二维精密位移光捕获 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光子晶体平板对微粒的二维捕获和操控 |
| 4.3 微环阵列对微粒的高效操控和汇聚 |
| 4.3.1 单环电场分布 |
| 4.3.2 单环稳定捕获微粒 |
| 4.3.3 单环的角向可控捕获 |
| 4.3.4 多环的径向可控捕获 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）平/曲面微坑阵列基底的激光微纳制备及其微滴操控效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微滴操控基底的重要性 |
| 1.2.1 平面基底 |
| 1.2.2 曲面基底 |
| 1.3 微滴操控基底的制备方法 |
| 1.3.1 自上而下制备 |
| 1.3.2 自下而上制备 |
| 1.3.3 表界面改性 |
| 1.4 微滴操控国内外研究现状及意义 |
| 1.4.1 平面基底微滴操控 |
| 1.4.2 曲面基底微滴单向收集与传输 |
| 1.4.3 激光微纳制造在微滴操控基底上的应用 |
| 1.5 选题意义和主要研究内容 |
| 1.5.1 选题意义 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 2 制备手段与表征方法 |
| 2.1 实验样品加工设备及技术 |
| 2.1.1 飞秒激光直写微纳加工 |
| 2.1.2 飞秒激光一体化微纳加工平台 |
| 2.1.3 面投影立体光刻微尺度3D打印 |
| 2.2 实验原料及仪器 |
| 2.3 实验样品性能表征 |
| 2.3.1 扫描电子显微镜结构观测 |
| 2.3.2 接触角测量仪润湿性表征 |
| 2.3.3 超高速工业相机动态过程录制 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 超疏低粘微坑阵列平面的激光快速制备及微滴冷凝去除 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微坑阵列界面的激光快速制备与表征 |
| 3.2.1 超疏水界面制备 |
| 3.2.2 超疏水界面功能测试 |
| 3.3 微坑阵列界面的微滴冷凝去除测试 |
| 3.3.1 液滴冷凝合并去除观测 |
| 3.3.2 液滴冷凝合并去除过程及其参数化分析 |
| 3.4 微坑阵列界面微滴冷凝去除机理探讨及展望 |
| 3.4.1 润湿状态影响因素 |
| 3.4.2 液滴生长直径与微坑尺寸间的关系 |
| 3.4.3 微坑形态结构对液滴生长的影响分析 |
| 3.4.4 微滴自驱动去除功能性基底前景展望 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 微坑阵列曲面基底仿鱼刺液体分流器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 天然鱼刺微滴操控能力探究 |
| 4.2.1 实验设计 |
| 4.2.2 鱼刺定向输油功能及其表面形貌 |
| 4.3 仿生分流器的制备及表征 |
| 4.4 仿生分流器的微滴操控性能表征及优化 |
| 4.4.1 仿生分流器微滴操控性能表征 |
| 4.4.2 仿生分流器结构参数优化分析 |
| 4.5 仿生分流器的规模化集成与应用 |
| 4.5.1 仿生分流器对微滴分离提纯功能分析 |
| 4.5.2 组装式分流器连续分离功能探索 |
| 4.6 仿生分流器的微滴操控机理探索 |
| 4.6.1 仿生液体分流器定向输油理论模型 |
| 4.6.2 仿生液体分离器混合微滴分离理论模型 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术研究成果 |
（4）生物微环境分子通信仿真工具研究现状（论文提纲范文）
| 1 分子通信概述 |
| 1.1 分子通信过程 |
| 1.2 分子通信应用 |
| 1.2.1 生物医学领域 |
| 1.2.2 环境领域 |
| 1.2.3 工业领域 |
| 1.2.4 军事领域 |
| 1.3 国内外相关研究机构 |
| 2 模拟仿真平台 |
| 2.1 NanoNS模拟器 |
| 2.2 N3Sim模拟仿真工具 |
| 2.3 BiNS2模拟器 |
| 2.4 DMCS分布式分子通信模拟器 |
| 2.5 NanoNS3模拟器 |
| 3 结 论 |
（5）基于交叉支点介导链置换的DNA荧光探针的构建及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 碱基错配识别 |
| 1.1.1 单碱基错配识别的方法应用及发展 |
| 1.2 链置换 |
| 1.2.1 支点介导链置换反应的原理 |
| 1.2.2 链置换的应用 |
| 1.3 核酸适配体 |
| 1.3.1 适配体的原理 |
| 1.3.2 核酸适配体的应用 |
| 1.4 DNA逻辑门 |
| 1.4.1 DNA逻辑门原理和基本构成 |
| 1.4.2 DNA逻辑门的挑战和发展 |
| 1.4.3 逻辑门技术的应用 |
| 1.5 酶催化技术 |
| 1.5.1 酶催化技术的原理 |
| 1.5.2 酶催化技术的应用 |
| 1.6 选题思路及研究内容 |
| 第2章 交叉支点的构建及DNA链置换反应的研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 仪器与试剂 |
| 2.2.2 实时荧光监测 |
| 2.2.3 数据标准化 |
| 2.2.4 聚丙烯酰胺凝胶电泳 |
| 2.3 结论与讨论 |
| 2.3.1 构建交叉支点荧光探针 |
| 2.3.2 支点长度优化 |
| 2.3.3 缓冲溶液及单DNA链的浓度影响 |
| 2.3.4 可逆性响应 |
| 2.3.5 生物酶活性 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 基于交叉支点的高级DNA荧光开关的研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 仪器与试剂 |
| 3.2.2 实时荧光监测和荧光检测 |
| 3.2.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳 |
| 3.3 结论与讨论 |
| 3.3.1 信号放大DNA荧光开关 |
| 3.3.2 串联电路DNA荧光开关 |
| 3.3.3 双侧支点DNA荧光开关 |
| 3.3.4 双支点协同DNA荧光开关 |
| 3.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历及在校期间发表的论文 |
（6）基于分子通信的药物运输机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容与结构安排 |
| 第2章 分子通信的研究概述 |
| 2.1 分子通信的概述 |
| 2.1.1 分子通信的过程 |
| 2.1.2 分子通信的特点 |
| 2.2 分子通信的传输机制 |
| 2.2.1 基于被动传输的分子通信 |
| 2.2.2 基于主动传输的分子通信 |
| 2.3 分子通信的应用 |
| 2.4 分子通信的模拟仿真平台 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 药物分子运输系统的建模与仿真 |
| 3.1 运输系统建模 |
| 3.2 反应模型 |
| 3.2.1 药物利用率 |
| 3.2.2 阻塞概率 |
| 3.3 数值结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于中继的药物分子运输系统模型优化 |
| 4.1 优化的系统模型 |
| 4.1.1 发射与接收过程 |
| 4.1.2 基本传输过程 |
| 4.2 中继信道最大通信速率 |
| 4.3 性能分析 |
| 4.3.1 参数设计 |
| 4.3.2 数值结果 |
| 4.4 最优中继位置 |
| 4.4.1 浓度移位键控(CSK)调制 |
| 4.4.2 最小误码率 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 分子通信的药物运输实验与应用 |
| 5.1 实验目的 |
| 5.2 药物运输机理实验 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.3 实验过程 |
| 5.4 实验结果分析 |
| 5.4.1 实验结果 |
| 5.4.2 实验小结 |
| 5.5 药物运输系统模型的发展与应用 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（7）扩散分子通信的受体反应机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文背景及意义 |
| 1.2 主要研究领域及国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容与结构 |
| 第2章 分子通信及相关研究 |
| 2.1 分子通信过程 |
| 2.2 分子通信的特征与应用 |
| 2.2.1 分子通信的特征 |
| 2.2.2 分子通信的应用 |
| 2.3 分子通信接收过程物理实现方法 |
| 2.3.1 生物电路及传感器 |
| 2.3.2 细菌群落及主动传输分子通信 |
| 2.3.3 基于神经元或生物混合方法的实现 |
| 2.3.4 氧化还原反应 |
| 2.3.5 其他方式 |
| 2.4 分子通信实验平台 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 可逆结合反应分子通信 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 化学信号的传播方式 |
| 3.3 基于可逆结合反应的分子通信 |
| 3.3.1 可逆结合反应的生物学特性 |
| 3.3.2 基于可逆结合反应的球形分子通信模型 |
| 3.3.3 系统分析 |
| 3.3.4 系统边界 |
| 3.4 基于可逆结合反应分子通信的影响因素分析 |
| 3.4.1 初始状态系统中配体受体分子浓度比 |
| 3.4.2 系统中无关分子初始浓度 |
| 3.5 传播通道 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于不同反应机理的通信输出分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基础模型的建立与扩展 |
| 4.2.1 模型验证 |
| 4.3 基于线性催化反应的分子通信 |
| 4.3.1 线性催化反应的生物学特性 |
| 4.3.2 线性催化网络模型 |
| 4.3.3 线性催化网络模型验证与分析 |
| 4.4 不同反应机理的通信输出对比 |
| 4.4.1 正逆结合速率与正反应速率 |
| 4.4.2 信息分子离开速率 |
| 4.4.3 通信网络基础模型大小 |
| 4.5 生物膜对输出结果的影响 |
| 4.5.1 系统模型 |
| 4.5.2 结果分析 |
| 4.6 其他反应类型 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（8）基于基底修饰的液相下DNA分子操纵技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 课题来源及研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 基于原子力显微镜的微纳成像及操纵技术 |
| 2.1 原子力显微镜 |
| 2.1.1 工作原理 |
| 2.1.2 工作模式 |
| 2.2 AFM在 DNA微纳控制领域的应用 |
| 2.2.1 AFM在 DNA微纳成像领域的应用 |
| 2.2.2 AFM在 DNA微纳操纵领域的应用 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 DNA分子在电场中操纵技术研究 |
| 3.1 DNA分子特性和组成 |
| 3.1.1 DNA分子结构 |
| 3.1.2 DNA分子性质 |
| 3.2 DNA分子在电场中仿真模型的建立 |
| 3.2.1 ANSYS在电场仿真中应用 |
| 3.2.2 DNA分子在电场中仿真模型 |
| 3.3 DNA分子在电场中操纵的结果 |
| 3.3.1 实验仪器与材料准备 |
| 3.3.2 电场中不同镁离子浓度下DNA分布 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 液相下基底修饰的DNA分子操纵与成像 |
| 4.1 液相下DNA分子操纵技术 |
| 4.2 DNA分子液相下操纵与成像实验设计 |
| 4.2.1 实验仪器与材料准备 |
| 4.2.2 实验步骤 |
| 4.2.3 实验结果及分析 |
| 4.3 液相下DNA分子成像与气相下DNA分子成像对比分析 |
| 4.3.1 液相下DNA分子成像技术的优势 |
| 4.3.2 液相下DNA分子成像技术与气相下成像结果对比 |
| 4.4 不同基底修饰对DNA分子黏附力的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 离子修饰基底的DNA分子切割 |
| 5.1 DNA分子操纵技术 |
| 5.2 DNA分子切割成像 |
| 5.2.1 实验步骤 |
| 5.2.2 成像结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论及创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（9）基于DPN的硅表面微纳结构刻蚀方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 纳米加工的国内外研究现状 |
| 1.2.1 传统纳米加工法 |
| 1.2.2 纳米压印光刻技术 |
| 1.2.3 边缘印刷技术 |
| 1.2.4 自装配制造技术 |
| 1.2.5 基于SPM的纳米加工方法 |
| 1.2.6 纳米加工方法文献综述 |
| 1.3 DPN技术的国内外研究现状 |
| 1.3.1 DPN技术的简介 |
| 1.3.2 DPN技术的材料组合 |
| 1.3.3 DPN技术的应用 |
| 1.4 课题来源 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 刻蚀反应原理分析和分子动力学仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 银催化刻蚀硅表面反应机理 |
| 2.2.1 银纳米颗粒的制备 |
| 2.2.2 银纳米颗粒催化刻蚀原理 |
| 2.3 液滴扩散模型与液桥力分析 |
| 2.3.1 液滴扩散模型 |
| 2.3.2 液桥力分析 |
| 2.4 分子动力学仿真 |
| 2.4.1 LAMMPS软件介绍 |
| 2.4.2 探针空载受力实验模拟 |
| 2.4.3 探针蘸取液滴实验模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 纳米级液滴分配系统搭建及控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 纳米级液滴分配系统的搭建 |
| 3.2.1 探针微操作模块 |
| 3.2.2 显微视觉成像模块 |
| 3.2.3 运动控制模块 |
| 3.2.4 信号处理模块 |
| 3.3 纳米级液滴分配系统的测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于DPN的硅表面微纳结构刻蚀实验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验准备 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.3 实验步骤 |
| 4.3.1 硅片标记与清洗 |
| 4.3.2 硅片亲水处理 |
| 4.3.3 微米级液滴预分配 |
| 4.3.4 纳米级液滴分配 |
| 4.3.5 银纳米颗粒催化刻蚀 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）可控液态金属微纳结构制备方法的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 微纳结构加工方法的研究现状 |
| 1.2.1 纳米加工和纳米操作技术的现状 |
| 1.2.2 AFM纳米加工技术的现状 |
| 1.3 液态金属结构制备方法的研究现状 |
| 1.3.1 3D打印直写技术 |
| 1.3.2 笔式书写技术 |
| 1.3.3 微流道注射技术 |
| 1.4 国内外文献综述的简析 |
| 1.5 课题来源 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 液态金属微纳结构制备的机理及策略的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微观电场的场蒸发沉积加工的机理 |
| 2.2.1 成像势垒模型 |
| 2.2.2 电荷交换模型 |
| 2.3 AFM针尖电场的空间分布模型 |
| 2.4 液态金属微纳结构制备策略的研究 |
| 2.4.1 液态金属的性能及参数 |
| 2.4.2 液态金属结构的制备策略 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 液态金属纳米操纵系统的搭建及控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统总体结构的设计 |
| 3.3 纳米级探针模块的设计和改进 |
| 3.4 显微视觉定位辅助模块 |
| 3.5 运动定位平台 |
| 3.6 信号采集和输出部分 |
| 3.7 纳米操纵平台的性能测试与标定 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 液态金属微纳结构的加工实验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验准备 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 实验所需仪器 |
| 4.3 实验内容 |
| 4.3.1 硅片清洗及镀金膜 |
| 4.3.2 制备微米级液态金属蘸取源 |
| 4.3.3 探针蘸取液态金属 |
| 4.3.4 高精度标记制备 |
| 4.3.5 探针分配液态金属 |
| 4.4 实验参数对分配加工实验的影响 |
| 4.5 液态金属微纳结构的应用研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、一种纳米级生物微操纵技术的研究（论文参考文献）
- [1]基于原子力纳米操纵技术的细胞力学特性研究[D]. 赖春燕. 长春理工大学, 2021
- [2]周期性微纳结构中的可控光捕获研究[D]. 王琳. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]平/曲面微坑阵列基底的激光微纳制备及其微滴操控效应研究[D]. 崔泽航. 西南科技大学, 2021(08)
- [4]生物微环境分子通信仿真工具研究现状[J]. 宋正勋,林佳倩,郎百和,崔焱旭,关天赋,王作斌. 中国科技论文, 2020(12)
- [5]基于交叉支点介导链置换的DNA荧光探针的构建及应用研究[D]. 杜军. 湘潭大学, 2020(02)
- [6]基于分子通信的药物运输机理研究[D]. 林佳倩. 长春理工大学, 2020
- [7]扩散分子通信的受体反应机理研究[D]. 关天赋. 长春理工大学, 2020
- [8]基于基底修饰的液相下DNA分子操纵技术研究[D]. 刘子瑜. 长春理工大学, 2020
- [9]基于DPN的硅表面微纳结构刻蚀方法研究[D]. 于慧. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [10]可控液态金属微纳结构制备方法的研究[D]. 邹韬. 哈尔滨工业大学, 2020(01)