关于尿液用于环境医学分析的化学芯片扰动作用分析

发布时间：2020-05-04 20:26

【摘要】：尿常规检查是临床中医生诊断病症和治疗检测的重要依据,尿液成分涵盖人体内多项指标信息,所以尿液的组成变化不但能够反映泌尿生殖系统的病变,而且还能反映其他很多的全身性病变。尿液检测,即是对尿液信息的呈现,尿液信息反映的是人体健康状况信息。随着社会的发展变化,尤其工农业的迅速发展,带来了众多环境污染问题,水污染、土壤污染、空气污染,以及导致的食物污染和饮水污染,成为影响人体健康的一大因素。而由于许多污染物对人体的危害不是短时间就暴露出来的,其有很长的潜伏期,对人体健康危害十分大,因此污染物的人体内暴露检测尤为重要,它是了解环境污染物对人体健康影响、预防环境污染物对人体健康危害的有效手段之一。受不同的污染物影响,反映人体健康信息的尿液将呈现各自的特征,不同程度的污染,尿液也将呈现出差异性信息。因此,通过尿液所呈现出来的信息,可以反映人体健康受环境污染的情况。我们以研究分析尿液信息与人体受环境污染影响之间的关系为目的,进行了一种基于高通量技术和化学打印技术的化学芯片Chip的创造,尿液信息被呈现于芯片上。该芯片上负载有我们构建的扰动体系,扰动体系是由我们筛选出来的3种化学溶液在芯片上通过有机组合而形成的,检测对象尿液能够和芯片上化学物质发生化学反应,即扰动体系对尿液产生扰动作用,进而以酸碱显色的方式将尿液信息以颜色信息在芯片上呈现出来。在不同的扰动作用下尿液将呈现不同的信息,丰富的扰动作用将使得尿液呈现出丰富的信息。因此,芯片上扰动体系的扰动作用对芯片上尿液信息呈现的丰富性起着至关重要的作用,是芯片的核心。本研究则是主要研究分析我们筛选出来的3种化学溶液在不同组配下对尿液产生的扰动作用,主要内容包括单一型扰动剂扰动作用分析,两两组配型扰动剂扰动作用分析和三组配型扰动剂扰动作用分析,以及同种类组配下打印遍数对扰动作用的影响的研究。本文主要的结论有:(1)在实验上我们采用高通量技术设计了实验反应芯片Chip,将3种化学溶液进行有机组合构成我们反应芯片上的扰动体系;采用化学打印的方法将3种化学溶液通过喷墨打印机负载于介质表面从而创造出我们的反应芯片。(2)我们的实验结果是通过酸碱显色方式呈现的。酸碱显色反应不需要特殊的反应条件,迅速反应,是我们实验研究日后应用于实际的一大优势。(3)本实验中将样品尿液负载于芯片上,采用的是超声喷雾方法,通过喷雾的形式可以将尿液分散为极细微的液滴,同时雾化的液滴能够均匀地分散在芯片表面上,与分布在芯片上的化学物质发生化学反应,从而呈现出实验结果。(4)本研究核心分析筛选出来的3种化学溶液在不同组配下的扰动作用。采用的是数字化分析,即将实验获得的结果图通过专业软件数字化,将图像信息转化为数字信息。实验结果的数字化分析主要采用的是“灰度-等值线图”和“二值化图像”分析。(5)研究共分为单一型扰动剂扰动作用分析,两两组配型扰动剂扰动作用分析和三组配型扰动剂扰动作用分析。1)在单一扰动剂扰动作用下,从扰动剂种类分析,扰动剂B较A、C对尿液有较为灵敏的扰动作用。2)两两组配型扰动剂比单一扰动剂对尿液产生的扰动作用要更丰富,扰动剂B的打印遍数对芯片上尿液的扰动作用有较为明显的影响。扰动剂打印遍数组配为B2C2和B2C3时,所构建的扰动体系对尿液产生丰富的扰动作用。3)三组配型扰动剂,其中111,112,113,311,312和313三组配扰动剂组配构建的扰动体系对尿液产生较为明显的扰动作用。(6)以显色剂打印遍数作为芯片上的影响因素分析了显色剂打印1和打印2遍的实验结果图。当三组配型扰动剂为121,122,123,213和322时,显色剂的打印遍数对实验结果产生了较为明显的影响。
【图文】：

设计模板,显色剂

２．２打印图案的设计与分析逡逑设计打印模板是本研宄中重心工作之一，模板上设计的扰动剂的组合及其分布逡逑决定最终待测样品尿液的信息呈现是否丰富。设计的打印模板如下：如图２－１，我逡逑们在专业绘图软件中应用高通量技术设计了规律化的、大数量的微反应单元的打逡逑印模板。其中图（１）是显色剂的打印模板，图（２）是扰动剂的打印模板。在本次研宄逡逑中我们进行了３种扰动剂，２种显色剂的模板设计。图中颜色的深浅表示的是墨水逡逑量的多少，在我们的实验中即对应化学溶液的量的多少。首先分析显色剂打印模逡逑板，见图（１），两种显色剂对应设计了两种打印图案。第一种是全覆盖打印，这样逡逑打印的显色剂在芯片上是均匀分布的；第二种是花纹状，，这样显色剂的打印量是逡逑由中心向外渐变的，是递减的。显色剂量的渐变会使得后期的显色反应最后呈现逡逑出更为丰富的颜色信息（经过我们长期大量实验改进的模板）。图（２）是筛选的３种逡逑扰动剂的打印图案，由设计可以看出３种扰动剂的打印图案是不相同的，第一种逡逑图案设计是横向的两条

显色剂,结构式,配制方法,喷墨打印机

逦Ｂ２逦Ｂ３逡逑图２－２单一扰动剂扰动图逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ａ邋ｓｉｎｇｌｅ邋ｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇ邋ａｇｅｎｔ逡逑为了实验过程中方便，我们将这三种复合型扰动剂进行了标记，记酸性扰动逡逑剂为Ａ，碱性扰动剂为Ｂ，缓冲扰动剂为Ｃ。逡逑２．３．２扰动剂的配制逡逑在实验中，我们将扰动剂的配制方法标准化制定下来，以方便后期的所有实逡逑验，同时也保证了后期所有实验的一致性和准确性。为了保证顺利精确打印，所逡逑配置的扰动剂溶液的物理性需要和喷墨打印机原装墨水具有一定的相似性。逡逑（１）
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R446.12

【参考文献】