基于微流控液滴的荧光检测分析系统的研制

发布时间：2020-04-25 01:43

【摘要】：微流控技术是将多种反应过程集成在只有几平方厘米的芯片器件上的技术,凭借其试剂用量少、效率高、污染少等优点,被广泛应用于各种生物医学应用中。为了实现对微流控芯片上的试剂反应进行监测,需要将检测系统与微流控芯片相结合。微流控是高通量的试剂反应技术,检测器的性能直接影响着整个微流控分析系统的检测极限,检测速度、适用范围等参数,因此对检测系统的要求非常高。由于荧光检测具有高选择性和高灵敏度的优点,其成为微流控芯片分析中最广泛的检测方法。本论文研制的是基于微流控液滴的荧光检测分析系统。采用模块化的方法进行软件系统和硬件系统的设计,为了保证系统的稳定性,加强了抗干扰的设计。设计安卓的上位机,供用户对系统下达运行指令和实时监测系统的运行状态。通过共聚焦型的检测方法,搭建出荧光检测的光路,以光电倍增管作为检测器实现微弱荧光的检测。在控制连续相驱动气压不变的情况下,随着离散相驱动气压的提高,微流控芯片上生成的液滴间距逐渐减少,当间距缩小到一定的距离时,会出现双排液滴的生成。而连续相的气压是影响液滴生成速度和液滴大小的主要因素。为了确保本系统能检测出单个荧光液滴的荧光信号,需要调节驱动气压,使荧光液滴之间存在一定的间隔。系统的信噪比随着荧光浓度的增大而增大,但是激发光的强度对检测出来的信号信噪比并没有影响。因此在调节激发光强度时,尽量使PMT输出的信号接近检测的量程,这样能减少相对误差。当荧光液滴经过荧光检测区域时,检测系统能检测到峰值信号,通过分析浓度分别为10 nM、30 nM、50 nM、70 nM和90 nM的荧光液滴波峰信号,发现波峰的幅值大小与荧光液滴的浓度呈线性关系,符合低浓度下的荧光强度计算公式,并且不同浓度的荧光液滴的峰值分布非常集中。在双T型通道的结构下,通过调节两种浓度溶液的驱动气压以方波的形式交替切换,实现两种浓度的荧光液滴的生成。本系统能检测出10 nM和90 nM的荧光液滴通过检测区域产生的峰值信号,并通过峰值大小对两种浓度的液滴进行了区分。由于荧光检测具有高灵敏度、高选择性和易于与芯片结合的优点,荧光检测是实现便携式检测系统的首选方法,推动着基因组学和分子生物学等研究领域的发展。
【图文】：

几何形状,石英晶体微天平

东南大学硕士学位论文子刻蚀从硅绝缘体上制备出机械悬臂，通过标准的 PDMS 流道与硅悬臂集成，对悬臂进行 G 蛋白和特异性抗体修饰，对 Ang-1 的检测极限为 25 μg/ml。结合光学激发探测的方法不仅大大简化了谐振悬臂的制造，而且该方法适用于各种各样的几何形状设备，不受电气集成的限制。由于微悬臂加工工艺的的限制，基于机械检测方法的灵敏度和响应时间是需要面对的最大问题，在液体中的阻尼效应也降低的检测精度。石英晶体微天平是一种常用的低成本高灵敏生物传感器，利用石英晶体的压电效应，将晶体表面的质量变化转化为电信号。Tao 等人[51]将微流控芯片的流道里修饰上 Aβ42 抗体，再与结合石英晶体微天平结合。将人体血清直接注入到芯片上，通过测定石英晶体产生的震荡电路输出的电信号，实现对 Aβ42 进行测定，检测的浓度范围在 0.1-3.2 μM。

共聚焦,荧光检测

第一章绪论，提高系统的检测极限，激光诱导荧光最适合结合到微流下几个基本部分组成：激光光源、聚焦和收集光路系统、，，关键在于减少杂散光对荧光信号的影响，因此对检测系结构的设计，可以分为非共聚焦型检测系统和共聚焦型检检测系统系统如图 1-15 所示，通过透镜或物镜将激光以适当的角度生的荧光通过垂直于芯片的物镜进行收集，并经过滤光片检测。这种光路系统在结构设计上简单，但是激光和杂散
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH744.1

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