【摘要】：人類目前面臨的兩大問題:癌癥的早期診斷和環(huán)境污染問題監(jiān)控。而兩大問題解決的根本在于基層源頭。經(jīng)典方法的局限性無法規(guī)模應(yīng)用于基層實(shí)際中。因此,構(gòu)建低花費(fèi)、操作簡單及靈敏度高的便攜式雙模生物傳感器極為重要。本文自主設(shè)計(jì)制作了多種熒光及比色紙基微流控生物傳感器件。利用原位生長法,在紙芯片表面生長貴金屬納米材料,制備了熒光背景低、比表面積大的紙基基底。圍繞家居式的快速簡便檢測(cè)診斷,結(jié)合新穎的納米模擬酶可視化比色檢測(cè)。成功地將熒光/比色雙模生物傳感器用于腫瘤細(xì)胞內(nèi)micro RNA小分子、癌胚抗原、多糖腫瘤標(biāo)志物及環(huán)境中重金屬離子的高靈敏檢測(cè)中,為腫瘤疾病早期預(yù)警及環(huán)境污染檢測(cè)提供了可靠依據(jù)。主要開展了以下四個(gè)方面的研究工作:(1)基于Pd/Fe_3O_4@C模擬酶微流控紙基多通道比色免疫傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。采用原位生長的方法綠色合成比天然酶更穩(wěn)定與生物相容性好的具有過氧化物酶活性的Pd/Fe_3O_4@C。設(shè)計(jì)多通道三維紙芯片,通過在紙基底上生長金納米花進(jìn)一步放大信號(hào),同時(shí)檢測(cè)多種抗原抗體。該納米材料模擬酶可廣泛應(yīng)用在生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。(2)基于石墨烯量子點(diǎn)紙基雙模生物傳感器用于細(xì)胞表面多糖的動(dòng)態(tài)表達(dá)。在紙基表面原位生長一層金納米棒用以降低紙的背景熒光。通過再生長一層多孔銀及多枝雜交鏈反應(yīng)用于雙信號(hào)放大,可進(jìn)一步提高細(xì)胞表面多糖檢測(cè)的靈敏度,構(gòu)建可用于對(duì)細(xì)胞表面多糖高靈敏、低成本、快速、可視化檢測(cè)的多通道生物傳感器。(3)基于摻雜碳點(diǎn)的金屬增強(qiáng)雙比率熒光/裸眼雙模生物傳感器用于微量Pb2+測(cè)定。該生物傳感器的檢測(cè)包括顏色變化的可視化預(yù)測(cè)和精確的比率型熒光分析。ZnFe2O4@Au-Ag雙功能納米復(fù)合物的引入不僅可因其磁性使得生物傳感器再生而且可增強(qiáng)熒光強(qiáng)度。氮硫摻雜的碳點(diǎn)(N,S-CDs)具有更高的熒光產(chǎn)率。可用于Pb2+環(huán)境監(jiān)測(cè)中。(4)基于摻雜碳點(diǎn)和可重復(fù)紙基分析設(shè)備的金屬增強(qiáng)比率型熒光/可視化雙模生物傳感器用于多種Micro RNA的檢測(cè)。在紙上生長銀納米花不僅降低了紙基背景熒光而且還通過金屬增強(qiáng)熒光效應(yīng)增強(qiáng)了摻雜碳點(diǎn)的熒光。通過補(bǔ)充熒光探針,可實(shí)現(xiàn)熒光紙的可重復(fù)利用。多通道紙基傳感器件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多種Micro RNA的同時(shí)檢測(cè)。該方法可以擴(kuò)展到其他蛋白質(zhì)或新的疾病診斷和生物標(biāo)志物基礎(chǔ)研究。
[Abstract]:There are two major problems facing human being: early diagnosis of cancer and monitoring of environmental pollution. And the root of solving the two problems lies in the source of grass-roots. The limitations of classical methods can not be applied to grass-roots practice on a large scale. Therefore, it is very important to construct a portable dual-mode biosensor with low cost, simple operation and high sensitivity. In this paper, a variety of fluorescent and colorimetric paper-based microfluidic biosensors have been designed and fabricated. Precious metal nano-materials were grown on the surface of paper chips by in-situ growth method. The paper-based substrates with low fluorescence background and large specific surface area were prepared. Around the home-style rapid and simple detection and diagnosis, combined with novel nano-mimetic enzyme visual colorimetric detection. The fluorescent / colorimetric bimodal biosensor was successfully applied to the highly sensitive detection of small micro RNA molecules, carcinoembryonic antigens, polysaccharide tumor markers and heavy metal ions in the environment of tumor cells. It provides a reliable basis for early warning of tumor diseases and detection of environmental pollution. The main research work is as follows: (1) Design and application of multi-channel colorimetric immunosensor based on simulated enzyme microfluidization based on Pd/Fe_3O_4@C. Green synthesis of Pd/Fe_3O_4@C. with peroxidase activity by in situ growth method is more stable and biocompatible than natural enzyme. A multi-channel three-dimensional paper chip was designed to amplify the signal and detect various antigens and antibodies by growing gold nanorabra on the paper substrate. The nanomaterials mimicking enzymes can be widely used in biotechnology and medicine. (2) two-mode biosensors based on graphene quantum dot paper are used for the dynamic expression of cell surface polysaccharides. A gold nanorod was in situ grown on the surface of the paper to reduce the background fluorescence of the paper. The sensitivity of cell surface polysaccharide detection can be further improved by the growth of a new layer of porous silver and multi-branch cross chain inversion for double signal amplification, which can be used for high sensitivity, low cost and rapid detection of cell surface polysaccharides. Multi-channel biosensors for visual detection. (3) Metal-enhanced dual-ratio fluorescence / naked-eye bimodal biosensor based on doped carbon points for the determination of trace amounts of Pb2. The detection of the biosensor includes visual prediction of color change and accurate specific fluorescence analysis. The introduction of ZnFe _ 2O _ 4 @ Au-Ag bifunctional nanocomplex can not only make the biosensor regenerate but also enhance the fluorescence intensity because of its magnetic properties. Nitrogen and sulfur doped carbon spots (N, Sal CDs) have a higher fluorescence yield. It can be used in Pb2 environmental monitoring. (4) Metal-enhanced ratio fluorescence / visualization dual-mode biosensor based on doped carbon point and repeatable paper-based analysis equipment is used to detect a variety of Micro RNA. The growth of silver nano-flowers on paper not only reduced the paper-based background fluorescence, but also enhanced the fluorescence of doped carbon spots by metal-enhanced fluorescence effect. The fluorescent paper can be reused by adding fluorescent probe. The design of multi-channel paper-based sensing device realizes the simultaneous detection of multiple Micro RNA. This method can be extended to other proteins or new disease diagnosis and biomarker basic research.
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O657.3;TP212

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本文編號(hào)：2439399