【摘要】：無(wú)標(biāo)記生物分析技術(shù)是近年來(lái)新興發(fā)展的一類(lèi)分析新技術(shù),其無(wú)需繁瑣復(fù)雜的標(biāo)記過(guò)程,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生物樣品的直接測(cè)定,具有流程短、速度快、成本低和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),已成為分析領(lǐng)域一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。微流控紙芯片是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種基于紙的微流控分析技術(shù)平臺(tái)。微流控紙芯片集成了進(jìn)樣、反應(yīng)、檢測(cè)等一系列操作,具有成本低廉、便攜、操作簡(jiǎn)便、試劑消耗少、分析速度快、生物相容性好、可多元檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。微流控紙芯片作為一種微全分析系統(tǒng),為無(wú)標(biāo)記生物分析技術(shù)提供了有效的檢測(cè)平臺(tái)。本論文圍繞開(kāi)發(fā)新型無(wú)標(biāo)記生物分析技術(shù)和構(gòu)建基于微流控紙芯片的無(wú)標(biāo)記多元分析檢測(cè)體系,開(kāi)展以下研究:開(kāi)發(fā)了一種新穎、簡(jiǎn)單、快速、靈敏、低成本的無(wú)標(biāo)記比色分析方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)還原型谷胱甘肽(GSH)相對(duì)于其類(lèi)似物半胱氨酸(Cys)和同型半胱氨酸(Hcy)的高選擇性測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)中,鄰苯二胺(OPD)可被銀離子(Ag~+)氧化,生成銀納米顆粒(AgNPs)和淡黃色2,3-二氨基吩嗪(簡(jiǎn)稱OPDox),OPDox的紫外吸收峰中心為429 nm。生成的AgNPs能進(jìn)一步催化OPD與Ag~+之間的氧化還原反應(yīng)。在GSH存在下,GSH可與Ag~+發(fā)生螯合作用,從而抑制了Ag~+的氧化能力。GSH還可與AgNPs發(fā)生相互作用,抑制AgNPs對(duì)上述顯色反應(yīng)的催化能力。此外,GSH還能將氧化型有色產(chǎn)物OPDox還原,最終導(dǎo)致檢測(cè)體系褪色,紫外吸收強(qiáng)度降低,從而實(shí)現(xiàn)GSH的無(wú)標(biāo)記、選擇性測(cè)定。所提出的基于Ag~+-OPD顯色反應(yīng)的傳感體系,可實(shí)現(xiàn)GSH從2 nM到1μM寬線性范圍的檢測(cè),檢測(cè)限低至1.7 nM。該方法還被成功應(yīng)用于血漿和尿液中谷胱甘肽的檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果理想。設(shè)計(jì)了一種具有化學(xué)發(fā)光時(shí)間分辨檢測(cè)性能的雙層三維微流控紙芯片。該微流控紙芯片以層析濾紙作為親水基底,石蠟為疏水涂層,使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備出親疏水三維微流控通道。所制備的三維微流控紙芯片結(jié)構(gòu)緊湊,具有一個(gè)進(jìn)樣區(qū)和多個(gè)檢測(cè)區(qū)。使用魯米諾-H_2O_2化學(xué)發(fā)光體系進(jìn)行測(cè)試,其在化學(xué)發(fā)光動(dòng)力學(xué)曲線上得到了四個(gè)分離良好的化學(xué)發(fā)光峰,其分離度高達(dá)20左右,具有優(yōu)異的化學(xué)發(fā)光時(shí)間分辨檢測(cè)性能。所制備的化學(xué)發(fā)光時(shí)間分辨檢測(cè)型微流控紙芯片,為實(shí)現(xiàn)多物質(zhì)同時(shí)檢測(cè)提供了良好的檢測(cè)平臺(tái)。基于設(shè)計(jì)制備的化學(xué)發(fā)光時(shí)間分辨型三維微流控紙芯片,構(gòu)建了一種無(wú)標(biāo)記化學(xué)發(fā)光多物質(zhì)同時(shí)檢測(cè)體系,成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)葡萄糖、乳酸、膽固醇和膽堿的同時(shí)測(cè)定。該檢測(cè)體系,首先通過(guò)殼聚糖將化學(xué)發(fā)光催化劑鈷離子和不同氧化酶固載修飾于四個(gè)檢測(cè)區(qū),加入目標(biāo)分析物后,目標(biāo)分析物在其特異性氧化酶的催化下,自發(fā)發(fā)生氧化反應(yīng),從而在各檢測(cè)區(qū)定量生成H_2O_2。將魯米諾溶液從三維微流控紙芯片的進(jìn)樣區(qū)加入微流控紙芯片后,魯米諾溶液依次遷移至四個(gè)檢測(cè)區(qū),在鈷離子催化下,與檢測(cè)區(qū)的H_2O_2發(fā)生氧化反應(yīng),發(fā)生時(shí)間分辨型化學(xué)發(fā)光信號(hào)�；诨瘜W(xué)發(fā)光動(dòng)力學(xué)曲線中產(chǎn)生的四個(gè)化學(xué)發(fā)光峰的強(qiáng)度,分別實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄糖、乳酸、膽固醇和膽堿的定量檢測(cè)。所構(gòu)建的無(wú)標(biāo)記分析方法可實(shí)現(xiàn)葡萄糖、乳酸、膽固醇和膽堿的同時(shí)測(cè)定,其檢測(cè)范圍如下:葡萄糖(0.01-1.0 mM/L)、乳酸(0.02-5.0 mM/L)、膽固醇(0.01-0.4 mM/L)和膽堿(0.001-1.0 mM/L),檢測(cè)限分別為8μmol/L、15μmol/L、6μmol/L和0.07μmol/L。所制備的多物質(zhì)同時(shí)檢測(cè)型微流控紙芯片,在生命分析、臨床領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：Q503;O657.3
【圖文】：

過(guò)程通常是標(biāo)記分析技術(shù)中最為耗時(shí)耗力和高成本的環(huán)節(jié)，而無(wú)標(biāo)記好省去了這一步驟，能夠容易地實(shí)現(xiàn)快捷、簡(jiǎn)單、低成本的生物分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和高通量檢測(cè)成為可能。 無(wú)標(biāo)記生物分析技術(shù)主要類(lèi)型1.2.2.1 質(zhì)量型無(wú)標(biāo)記生物分析技術(shù)質(zhì)量型無(wú)標(biāo)記生物分析技術(shù)原理是將目標(biāo)分析物固有的物理、化學(xué)、生種質(zhì)量變化關(guān)聯(lián)起來(lái)，用質(zhì)量變化程度反應(yīng)目標(biāo)分析物的濃度、活性等常用的質(zhì)量型無(wú)標(biāo)記生物分析技術(shù)平臺(tái)是石英晶體微天平[12, 13]，該儀器可以捕捉到氣相或液相中極微弱的質(zhì)量變化。利用這一功能，可以在天平微傳感器的基底芯片上修飾目標(biāo)分析物的識(shí)別材料，構(gòu)建針對(duì)目特異性檢測(cè)界面，當(dāng)氣相或液相中的目標(biāo)分析物接近檢測(cè)界面時(shí)將被異性捕捉，引發(fā)質(zhì)量變化信號(hào)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的生物分析檢測(cè)。根據(jù)這種分析等[12]使用石英晶體微天平構(gòu)建了一種可特異性識(shí)別 IgE 的質(zhì)量型無(wú)標(biāo)（如圖 1.1），實(shí)現(xiàn)了對(duì) IgE 的快捷、簡(jiǎn)單、靈敏的檢測(cè)，檢出限為 0.5nm

物和應(yīng)力變化信號(hào)的介質(zhì)，它是一種微小應(yīng)力變化的梁臂的力學(xué)型無(wú)標(biāo)記生物分析技術(shù)的檢測(cè)過(guò)程實(shí)際是下的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和量化過(guò)程：首先在懸梁臂上固載目標(biāo)得檢測(cè)界面，然后將此裝置至于待檢體系中，該裝置對(duì)物質(zhì)無(wú)動(dòng)于衷，一旦識(shí)別材料附近出現(xiàn)足夠多數(shù)量的目之間發(fā)生相對(duì)強(qiáng)的識(shí)別作用，對(duì)檢測(cè)界面產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)曲，通過(guò)這種微小的形變就可以將產(chǎn)生的應(yīng)力信號(hào)傳導(dǎo)析物的分析檢測(cè)。根據(jù)這種檢測(cè)原理，Savran 等[14]開(kāi)發(fā)測(cè)的力學(xué)型無(wú)標(biāo)記生物分析技術(shù)，該技術(shù)基于 Taq DN適配體的特異性識(shí)別作用，當(dāng)這種識(shí)別作用達(dá)到一定曲的應(yīng)力，再利用干涉法感知和放大懸梁臂的形變程獲得了 Taq DNA 聚合酶濃度與應(yīng)力變化信號(hào)之間的量A 聚合酶 pM 級(jí)的測(cè)定。根據(jù)報(bào)道，這是第一起運(yùn)用力生物分析的案例。

第一章 緒 論可以容易的進(jìn)行定性分析。例如懷孕試紙對(duì)女性妊娠的檢測(cè)是通過(guò)是否在試紙上觀察到色帶來(lái)定性判斷受檢尿液中人絨毛膜促性腺激素（HCG）濃度是否達(dá)孕期水平，從而實(shí)現(xiàn)懷孕檢測(cè)。另外，在比色法中可以通過(guò)檢測(cè)體系吸光度、計(jì)算機(jī)程序提取體系照片的顏色信息等方法將信號(hào)變化量化，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分析物的定量檢測(cè)。Wang 等[3]開(kāi)發(fā)了一種用于尿酸和葡萄糖檢測(cè)的無(wú)標(biāo)記比色分析技術(shù)（如圖 1.4），原理是先在層析紙上固載顯色劑和特定的氧化酶以及顯色反應(yīng)催化劑，構(gòu)建紙基比色傳感平臺(tái)。尿酸或葡萄糖可以和對(duì)應(yīng)的氧化酶反應(yīng)，生成過(guò)氧化氫，在顯色反應(yīng)催化劑的催化作用下過(guò)氧化氫可以使顯色劑發(fā)生顯色反應(yīng)。然后使用智能手機(jī)相機(jī)拍照記錄彩色圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序讀取彩色照片的灰度值用于定量分析。該方法對(duì)尿酸和葡萄糖的檢測(cè)限分別達(dá)到 0.003 mM 和 0.014 mM。

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本文編號(hào)：2787433