即时检测(Point of Care Testing,简称POCT)是在医院或实验室外患者接受诊断的地方进行的一类医学诊断检测,通常是由非实验室专业人员进行,可以帮助人们立即获得身体健康的相关信息,为临床诊断提供参考,以便进行下一步决定。即时检测具有扩大诊断可及性,所需样品量小,成本低廉和分析快速的优点,此外,随着智能手机与通讯业的发展,即时检测与互联网+模式相结合,可以实现方便快捷的远程医疗,这对于我国乃至全世界解决医疗资源分配不平衡问题有着十分重要的积极意义。目前应用最为广泛的即时检测设备就是血糖仪,市面上大多数血糖仪都基于电化学原理进行检测,除了必要的试纸条之外,还需要额外的电化学检测装置,其价格不菲。因此,本学位论文旨在研制一种在纸基上进行酶催化反应,以智能手机为检测平台的新型电化学发光(ECL)生物分析系统,用于疾病标志物的即时检测筛查。该课题成果将促进即时检测器件和方法学研究的发展,并顺应时代为推动互联网+医疗提供新思路,为经济欠发达地区人们健康检查提供新器件和新方法,具有重要的科学意义和社会意义。本研究是在国家自然科学基金项目“电化学发光生物传感器一些基础问题的研究”(21475082,2015年1月-2018年12月)和“电化学发光生物传感现场检测方法研究”(21775098,2018年1月-2021年12月)资助下完成的。本论文由引言和研究报告两部分组成。第一部分为引言,简要介绍了电化学发光分析方法的基本原理、常用的电化学发光体系、葡萄糖电化学酶生物传感器和多肽生物传感器的原理,综述了纸基即时检测的研究进展以及智能手机应用于即时检测的研究进展,最后提出了本论文的研究背景、研究思路、研究目的和研究内容。第二部分为研究报告部分,研究报告部分由以下两个部分组成:一、手机检测血糖电化学发光纸芯片的研制葡萄糖与葡萄糖氧化酶特异性反应产生过氧化氢,过氧化氢作为共反应剂与鲁米诺产生电化学发光反应,通过测量电化学发光强度来测定样品溶液中葡萄糖的浓度,基于此原理,本论文研制了一种智能手机检测血糖电化学发光纸芯片,建立了检测血糖的电化学发光生物传感方法。在所选择的色谱纸(Waterman 1Chr)上制备纸基微流控电化学发光传感器件,包括样品垫(含葡萄糖氧化酶GOD),电化学发光反应垫,蜡疏水带和固定ECL试剂的印制双电极(铅笔绘制工作电极及印刷导电银浆的辅助/参比电极,ECL试剂鲁米诺滴涂于工作电极表面上)。当血样(约15μL)滴在样品垫的固定部位时,样品中的红细胞和蛋白质被吸附于样品垫上,葡萄糖与酶反应后产生的过氧化氢与其他小分子基于毛细作用进一步向前流到电化学发光反应垫上。控制工作电极的电位为+1.5 V(vs.Ag),产生的电化学发光用智能手机(iPhone6S Plus)上的相机拍摄。拍摄的电化学发光图像用的智能手机中软件进行RGB值的读取,读取的RGB值应用于定量样品中葡萄糖浓度。对所制葡萄糖电化学发光纸芯片实验条件进行了选择,对纸基材料、电极材料、葡萄糖氧化酶和鲁米诺的固定方法等进行了选择,对最适鲁米诺浓度、最适鲁米诺pH、最适葡萄糖氧化酶浓度、恒电位法最适电化学发光电位等条件进行了优化。对该方法所得结果与市面主流血糖仪测量结果进行了比对。实验结果表明RGB值与样品中葡萄糖浓度的对数成正比,线性范围为2.4～30.9 mM,满足临床检测的要求。该方法测得实际血样中血糖浓度的结果与市面主流血糖仪测得结果相符合。二、生物切割功能化磁珠纸芯片探索性研究为了将智能手机检测电化学发光纸芯片方法由基于高浓度酶催化扩展到低浓度生物切割反应,本论文以前列腺特异性抗原(PSA)为目标分析物,以特定序列多肽(peptide,GSGSGSHSSKLQK)为分子识别物质,钌联吡啶衍生物[Ru1,Ru(bpy)2(mcbpy-O-Su-ester)(PF6)2]为电化学发光信号物质,对设计制作生物切割功能化磁珠(MBs-SA)纸芯片进行了探索性研究。生物切割功能化磁珠纸芯片由样品垫、反应区、分离区、电化学发光反应垫及支持垫组成。当目标物PSA与MBs-SA-peptide-Ru1反应时,PSA对多肽特定位点(QK之间)切割,切割反应所释放的Ru1-K随流动相迁移到纸基电极表面,在共反应剂TPrA存在下进行电化学发光测量,电化学发光强度与PSA浓度成正比。实验结果表明该设计具有可行性。合成了信号磁珠探针并对其进行了表征,对设计的生物切割功能化磁珠纸芯片各部分材料及流动相进行了选择,考察了电化学发光反应垫上电化学发光强度与Ru1浓度的关系,考察了磁性微粒大小以及多肽序列对电化学发光反应垫上电化学发光强度的影响。但由于样品中目标物含量较低导致电化学发光不强,以及纸张挡光(仅约10%的光能透过纸张被检测到)的原因导致检测到的信号变化不够灵敏,我们还在探索使用新的纸基材料、电极材料等解决上述问题。