急性心肌梗塞(AMI)是臨床上最為常見的一種心血管疾病,心肌鈣蛋白I(cTnI)是診斷和鑒別AMI的重要標(biāo)志物。因此,開發(fā)靈敏度高、響應(yīng)快速、成本低、微型化的cTnI檢測器件對AMI的早期診斷具有重要意義。微流控電化學(xué)檢測技術(shù)具有靈敏度高、成本低、易與微加工技術(shù)兼容等優(yōu)勢,在重大疾病標(biāo)志物即時檢測方面擁有廣闊應(yīng)用前景。梳狀電極是微流控電化學(xué)檢測器件中的重要組成部分,其結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計對提高檢測靈敏度具有重要意義。但是,對梳狀電極進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計并將其應(yīng)用于cTnI檢測的研究仍有待深入。針對上述內(nèi)容,本文進(jìn)行了以下研究:(1)分析了梳狀電極陣列結(jié)構(gòu)尺寸對電流與擴(kuò)散層厚度的影響,完成了梳狀電極陣列幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計。建立了梳狀電極陣列的擴(kuò)散層數(shù)值模型,研究了電極結(jié)構(gòu)參數(shù)對擴(kuò)散電流影響的基本理論。使用COMSOL有限元軟件建立了梳狀電極陣列二維模型,通過比較不同尺寸結(jié)構(gòu)梳狀電極陣列的電流響應(yīng)與濃度擴(kuò)散交疊,對電極陣列的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。(2)設(shè)計并制作了一種集成梳狀電極陣列電化學(xué)檢測cTnI的微流控芯片。對芯片的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,芯片由集成梳狀電極陣列的玻璃基片和帶有微通道的PDMS蓋片組成。使用濺射、濕法腐蝕等工藝完成梳狀電極陣列的制作,并利用工具顯微鏡對其電極寬度進(jìn)行測量;采用澆注成型法完成PDMS蓋片的制作,并通過氧等離子體鍵合法實(shí)現(xiàn)玻璃基片與PDMS蓋片的鍵合;使用紅色生物染劑對芯片的密封性進(jìn)行測試。(3)研究了集成梳狀電極陣列微流控芯片的循環(huán)伏安性能與重復(fù)性。首先,在亞鐵氰化鉀溶液中對芯片進(jìn)行5種掃速下的循環(huán)伏安測試,亞鐵氰化鉀氧化峰電流值與掃速平方根之間的線性擬合系數(shù)分別為0.998和0.994,表明芯片具有良好的循環(huán)伏安性能;對同一芯片進(jìn)行6次循環(huán)伏安測試,亞鐵氰化鉀氧化峰峰電位與峰電流的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.36%和1.94%,表明芯片具有良好的重復(fù)性。(4)以cTnI抗原為樣本,測試了集成梳狀電極陣列的微流控免疫電化學(xué)芯片。首先,對PDMS微通道進(jìn)行表面修飾,修飾后的微通道與梳狀電極陣列共同構(gòu)成電化學(xué)免疫檢測體系,使用循環(huán)伏安法驗(yàn)證了該體系的有效性。然后,在cTnI抗原濃度為1ng/mL-10μg/mL范圍內(nèi)進(jìn)行循環(huán)伏安測試,電流與cTnI抗原濃度對數(shù)之間的線性相關(guān)系數(shù)為0.972。結(jié)果表明:該芯片的檢測限為0.63ng/mL,檢測時長為10min。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：R542.22;O657.1

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本文編號：2813928