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现场快速检测是一种能在现场取样后较短时间内得到检测结果的检测方法。现场快速检测不需要专业的操作人员以及不需要复杂的设备,是目前医学检测领域一个非常重要的发展方向。现场快速检测可以促进个性化医疗、精准医疗的发展,推动健康医疗事业在欠发达地区的深入。然而,现阶段的现场快速检测仍存在一系列问题及缺陷,例如:简化设备的同时能否保证检测的灵敏性和准确率,临床样本中待测物的检测范围过小或是受到其他信号的干扰,与实验室检测相比现场快速检测的成本可能偏高。本工作基于可增强荧光强度的光子晶体材料,将其与现场快速检测中广泛应用的微流控技术相结合,制备出可用于荧光免疫检测的微流控芯片,本工作从多方面对原有方法进行改进,使之更适合于现场快速检测。本论文具体工作如下:
(1)以常见的硝酸纤维素为原料,以二氧化硅纳米粒子自组装而成的光子晶体结构为模板,将光子晶体结构引入硝酸纤维素;通过对调整其光子晶体结构得到优化的荧光增强能力;通过对疏水聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底进行图案化选择性亲水修饰,制备出图案化的二氧化硅光子晶体模板,进而得到图案化的光子晶体硝酸纤维素。利用图案化的 PDMS 二维光子晶体结构为模板,通过热压印法快速、高效得到具有高精度、高一致性的图案化二维光子晶体硝酸纤维素。
(2)利用光刻法和软刻蚀法制备出PDMS微流控芯片,并将其与图案化光子晶体硝酸纤维素贴合而成完整的微流控芯片。针对 PDMS 微流控芯片难以进行液体进样的问题,本工作利用PDMS的透气性,对其进行预先的抽真空处理,从而实现PDMS微流控芯片在不需要外接设备情况下的液体自进样。
(3)利用制备的微流控芯片完成了对三种蛋白类疾病标志物的荧光免疫检测,并利用 3D 打印的暗盒和智能手机 APP 代替传统的荧光显微镜进行免疫检测荧光信号的快速读取和分析,从而推动该方法在现场快速检测中的应用。
(1)以常见的硝酸纤维素为原料,以二氧化硅纳米粒子自组装而成的光子晶体结构为模板,将光子晶体结构引入硝酸纤维素;通过对调整其光子晶体结构得到优化的荧光增强能力;通过对疏水聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底进行图案化选择性亲水修饰,制备出图案化的二氧化硅光子晶体模板,进而得到图案化的光子晶体硝酸纤维素。利用图案化的 PDMS 二维光子晶体结构为模板,通过热压印法快速、高效得到具有高精度、高一致性的图案化二维光子晶体硝酸纤维素。
(2)利用光刻法和软刻蚀法制备出PDMS微流控芯片,并将其与图案化光子晶体硝酸纤维素贴合而成完整的微流控芯片。针对 PDMS 微流控芯片难以进行液体进样的问题,本工作利用PDMS的透气性,对其进行预先的抽真空处理,从而实现PDMS微流控芯片在不需要外接设备情况下的液体自进样。
(3)利用制备的微流控芯片完成了对三种蛋白类疾病标志物的荧光免疫检测,并利用 3D 打印的暗盒和智能手机 APP 代替传统的荧光显微镜进行免疫检测荧光信号的快速读取和分析,从而推动该方法在现场快速检测中的应用。