DNA多场耦合作用动力学及在生物分离芯片中的应用

后基因时代，早期癌细胞分离和疾病诊断需达到识别单个DNA分子水平,解决DNA等生物大分子流体力学及电热多场耦合问题是目前最具挑战性的研究课题之一。研究微流控平台上DNA多场耦合作用动力学，将完善DNA 等生物大分子感应电荷电渗流理论，提高DNA分离效率和检测识别精度，在疾病诊断和药物筛选等领域具有普遍应用价值。本项目将解决微流道中DNA在脉冲电场作用下产生的感应电荷、双电层迭加和电热耦合问题。研究离子浓度场、流场、热场和电场偶合数学模型和计算求解方法。采用蠕虫状球-弹簧模型实现DNA动力学仿真,发展新的双电层理论实现DNA电致伸缩与蠕虫链定律的结合,去除方程中力的非线性因素,并将DNA浓度,离子浓度等影响转化为双电层理论中的电子云重合与分离,计算出DNA分子的动力学特性。在实验和仿真基础上，研究新的微流控芯片，实现脉冲电场电泳分离DNA片断,验证理论的正确性和实用性。