可穿戴線/紙微流控比色分析器件的構建及其在汗液分析中的應用研究
發(fā)布時間:2021-08-16 15:07
即時檢測(Point-of-care testing POCT)是一種在病患身旁進行的快速、靈敏的分析方法,在過去十年間其研究取得了很大進展?纱┐鱌OCT設備可通過對生物標志物的現(xiàn)場檢測,在日常健康維護,尤其是慢性疾病方面潛力巨大。可穿戴POCT技術與汗液分析相結合,有望為深入理解人體內(nèi)生物分子的動態(tài)變化過程提供一個窗口,同時也將為人體日常健康維護和疾病診斷提供一種新的手段。本論文創(chuàng)新性地將線與紙相結合,用于線/紙微流控分析器件(μTPAD)的構建,通過與智能手機信號收集系統(tǒng)的偶聯(lián),該分析器件成功被用于可穿戴人體汗液檢測。本論文主要研究內(nèi)容如下:1.等離子體處理對棉線芯吸性能調控的研究棉線由纖維搓捻而成,纖維之間的間隙為液體的毛細作用流動提供了通道。為有效增進毛細作用,加快液體的運輸過程,本研究采用等離子體處理棉線,以實現(xiàn)表面蠟質的去除和纖維素表面親水基團的增加。棉線芯吸性能以紅墨水在2 cm長棉線中流動時間長短來表示,而其親水性通過接觸角、XPS來表征。通過改變等離子體處理方式和處理時間,可實現(xiàn)對棉線親水性的控制。為了克服空氣中長時間暴露后芯吸性能變?nèi)醯膯栴},進一步研究了一次性等離...
【文章來源】:西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:69 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
便攜式POCT裝置(圖片來源:廣發(fā)證券發(fā)展研究中心)
幫助醫(yī)生為患者提供用藥指導和健康管理建議[10]。毋庸置疑,“高、精、集成”和“簡單、便捷、智能”是 POCT 技術未來的發(fā)展方向。1.1.2 向非侵入式、植入式發(fā)展自二十世紀中葉以來,血液作為第一代 POCT 類產(chǎn)品的檢測樣本,被普遍應用(圖 1.2)[12]。然而,血液樣本的獲取過程會伴隨著疼痛和不適感,給病患造成了很大困擾。基于微流控 POCT 的第二代分析技術的出現(xiàn),減少了血液樣本的用量,將傳統(tǒng)的靜脈采血簡化為微創(chuàng)手指采血。但是,對于糖尿病等慢性疾病患者來說,周期性的血液采集,長期反復的手指扎針取血仍舊會給患者帶來心理恐懼。為進一步克服這一弊端,科學家們努力推進第三代 POCT 技術的發(fā)展,開發(fā)無創(chuàng)式POCT 裝置用于人體日常健康管理和疾病監(jiān)測。汗液、淚液和唾液等外周生物液體提供的生物標志物和人體生理信息與生命活動息息相關,它們獲取方便、無創(chuàng)無痛有望作為血液的替代樣本用于生物醫(yī)學分析[13-16]。Jia 等人首次報導了通過皮膚接觸式 POCT 裝置持續(xù)監(jiān)測汗液乳酸水平的變化,并以其作為運動員運動強度和生理代謝水平的指標[17]。
至今還未見植入式 POCT 裝置能在動物體內(nèi)保存數(shù)天卻能正常工作的報導。在可預見的將來,外周生物樣本的監(jiān)測仍將是無創(chuàng) POCT 技術的主要研發(fā)方向。1.1.3 向柔性可穿戴式發(fā)展無創(chuàng)式 POCT 器件需要長時間貼于人體皮膚,傳統(tǒng)剛性器件顯然無法滿足人體皮膚伸縮、關節(jié)彎曲、身體運動等的需要。目前,科學家正在努力研究可穿戴裝置,用于非侵入性體液生物標志物水平的評估[18]。通過穿戴式 POCT 設備的使用,可對體液中生化標記物進行實時的微創(chuàng)/無創(chuàng)檢測,從而為健康監(jiān)測和疾病診斷提供連續(xù)、實時的生理信息。以葡萄糖檢測為例,從最早基于酶促反應的電化學 POCT設備,到商業(yè)化血糖儀,然后到葡萄糖持續(xù)監(jiān)測儀,再到今天的智能化可穿戴無創(chuàng)POCT 設備,血糖檢測越來越智能化,信號檢測輔助設備越來越小型化(圖 1.3)[11]。Mitsubayashi 等人開發(fā)了基于光電材料的可穿戴隱形眼鏡,用于檢測淚液中的葡萄糖、乳酸鹽[16]。2014 年,谷歌發(fā)布了一款血糖監(jiān)測隱形眼鏡,這款設備依靠對人的眼淚分析就能監(jiān)測出體內(nèi)血糖濃度,讓患者擺脫對血糖儀的依賴。Mannoor等人報道了直接附著于牙釉質的POCT裝置,用于無線實時監(jiān)測口腔中的細菌[22]。
本文編號:3345902
【文章來源】:西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:69 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
便攜式POCT裝置(圖片來源:廣發(fā)證券發(fā)展研究中心)
幫助醫(yī)生為患者提供用藥指導和健康管理建議[10]。毋庸置疑,“高、精、集成”和“簡單、便捷、智能”是 POCT 技術未來的發(fā)展方向。1.1.2 向非侵入式、植入式發(fā)展自二十世紀中葉以來,血液作為第一代 POCT 類產(chǎn)品的檢測樣本,被普遍應用(圖 1.2)[12]。然而,血液樣本的獲取過程會伴隨著疼痛和不適感,給病患造成了很大困擾。基于微流控 POCT 的第二代分析技術的出現(xiàn),減少了血液樣本的用量,將傳統(tǒng)的靜脈采血簡化為微創(chuàng)手指采血。但是,對于糖尿病等慢性疾病患者來說,周期性的血液采集,長期反復的手指扎針取血仍舊會給患者帶來心理恐懼。為進一步克服這一弊端,科學家們努力推進第三代 POCT 技術的發(fā)展,開發(fā)無創(chuàng)式POCT 裝置用于人體日常健康管理和疾病監(jiān)測。汗液、淚液和唾液等外周生物液體提供的生物標志物和人體生理信息與生命活動息息相關,它們獲取方便、無創(chuàng)無痛有望作為血液的替代樣本用于生物醫(yī)學分析[13-16]。Jia 等人首次報導了通過皮膚接觸式 POCT 裝置持續(xù)監(jiān)測汗液乳酸水平的變化,并以其作為運動員運動強度和生理代謝水平的指標[17]。
至今還未見植入式 POCT 裝置能在動物體內(nèi)保存數(shù)天卻能正常工作的報導。在可預見的將來,外周生物樣本的監(jiān)測仍將是無創(chuàng) POCT 技術的主要研發(fā)方向。1.1.3 向柔性可穿戴式發(fā)展無創(chuàng)式 POCT 器件需要長時間貼于人體皮膚,傳統(tǒng)剛性器件顯然無法滿足人體皮膚伸縮、關節(jié)彎曲、身體運動等的需要。目前,科學家正在努力研究可穿戴裝置,用于非侵入性體液生物標志物水平的評估[18]。通過穿戴式 POCT 設備的使用,可對體液中生化標記物進行實時的微創(chuàng)/無創(chuàng)檢測,從而為健康監(jiān)測和疾病診斷提供連續(xù)、實時的生理信息。以葡萄糖檢測為例,從最早基于酶促反應的電化學 POCT設備,到商業(yè)化血糖儀,然后到葡萄糖持續(xù)監(jiān)測儀,再到今天的智能化可穿戴無創(chuàng)POCT 設備,血糖檢測越來越智能化,信號檢測輔助設備越來越小型化(圖 1.3)[11]。Mitsubayashi 等人開發(fā)了基于光電材料的可穿戴隱形眼鏡,用于檢測淚液中的葡萄糖、乳酸鹽[16]。2014 年,谷歌發(fā)布了一款血糖監(jiān)測隱形眼鏡,這款設備依靠對人的眼淚分析就能監(jiān)測出體內(nèi)血糖濃度,讓患者擺脫對血糖儀的依賴。Mannoor等人報道了直接附著于牙釉質的POCT裝置,用于無線實時監(jiān)測口腔中的細菌[22]。
本文編號:3345902
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