随着生物电子学、材料学、分析化学等学科的发展,新的仪器与技术不断应用于医疗诊断行业,使得医疗检测设备得到了快速发展。其中,POCT(Point Of Care Testing,现场检测)设备由于其具有小型便携、操作简单、样品需要量少、检测速度快,且综合检测成本低等优点,受到众多研究者的关注,发展尤为迅速。同时,多元编码技术使得多种分子的同时检验分析成为可能;微流控技术的集成化这一特点能够简化检测操作过程并且其微结构能够降低试剂的使用量,因此,将两者结合开发的POCT检测设备能够极大地提高即时检测的应用范围。本文结合了微流控技术、光子晶体结构色编码技术和微球阵列技术,设计并制备出了一种低成本的基于编码微球阵列的芯片,可将其应用于生物分子的多元检测。针对结构色编码微球的制备,本文讨论了不同的掺杂材料对微球结构色的影响,选择合适的芯片制备材料,并对芯片的结构进行了优化,探索了最佳反应条件,最终将其应用于蛋白质的多元检测。本文的研究内容主要可分为以下三个部分:一、微球阵列芯片的设计和制备。本文设计了一种流入式(flow-through)的微流控微球阵列芯片,采用聚合材料分层组装的方法构建了微球阵列的流动反应体系,简化了芯片的制备方法并降低了制作成本;采用微流控液滴模板法制备了红、绿、蓝三种颜色,尺寸在55-65 μm和180-200 μm的编码微球。且芯片在使用过程中,直接采用注射的方式装配微球,微球位置可随机分布于反应池内,接着我们测试了芯片的检测性能,并对其使用条件进一步优化,增加了我们所设计的芯片应用于免疫蛋白检测的可行性。二、光子微球阵列芯片应用于免疫蛋白的检测。本文采用循环进样的方式,通过对比流入式芯片和流过式芯片的检测性能,证明了流入式模式的芯片在免疫检测时更具优势,接着我们分别基于荧光标签和拉曼标签,在芯片内进行了免疫蛋白的检测,实验结果表明该芯片即可适用于单一分析物的检测,也可用于多元分析物的检测。该系统对于人AFP的检测限可达到122.6 pg/mL,检测的灵敏度高于传统的微球检测方式。三、角度无偏结构色编码微球的制备。本文为了探究如何获得角度无偏结构色的二氧化硅微球,结合微流控技术,采用液滴模板法通过向二氧化硅纳米粒子胶体溶液中掺杂炭黑和金纳米粒子及电解质来调节二氧化硅微球的结构色,并成功得到角度无偏的结构色编码微球。这些工作为结构色编码微球优化芯片应用于蛋白质的多元检测奠定了基础。