基于微流控芯片的蛋白质检测关键技术研究

发布时间：2017-04-15 22:24

  本文关键词：基于微流控芯片的蛋白质检测关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：蛋白质在整个生命活动中起着非常重要的作用,与人类健康息息相关。蛋白质的分离与检测是蛋白质研究的主要技术之一。在临床蛋白质检测中,免疫分析以其高度的特异性和敏感性,已经被广泛地应用。然而常规的免疫分析消耗的试剂量较大,反应时间较长,需要专业人员进行复杂的样品处理过程。微流控芯片系统因其消耗剂量小、反应速度快、灵敏度高等优点越来越受到人们的青睐,被广泛应用到生物医学、环境、食品等各种分析领域。与传统的免疫分析相比,基于微流控芯片的免疫分析技术在临床检验与生物学研究中有更好的发展前景,可用于实时在线检测。针对上述问题,在详细调研国内外以微流控芯片为平台的蛋白质免疫分析装置的基础上,本课题自行研制了一套模块化、小型化、高灵敏度的蛋白质免疫分析系统。主要研究内容如下:1.分析基于微流控免疫芯片的蛋白质检测技术的研究背景与意义、研究现状与发展趋势,对常用的免疫分析方式以及检测方法进行了调研。2.介绍以免疫分析为对象的微流控芯片的制作,包括液流的驱动、芯片的结构、芯片材料选择以及制作工艺等。3.搭建系统的光学模块,以470nm蓝光LED为激发光源,以光电倍增管为光电探测器,结合显微物镜、二向色镜、滤色片、耦合透镜等光学元件,完成了共聚焦式检测光路设计。4.搭建系统的硬件单元,以MSP430单片机为控制芯片,自行设计PCB板卡,完成对自动进样、二维扫描单元以及温度的控制。此外,设计了荧光信号放大、滤波、模数转换电路,实现信号的采集、传输与保存。5.完成整个系统的集成并对其关键性能进行评估,反应温度稳定在37±0.3℃,LED光功率稳定在3.75mW-3.85mW之间,扫描成像分辨率达到约49μm,以FITC为荧光染料探测下限约为10-8mol/L,且在10-8mol/L-10-7mol/L之间具有较好的线性度。最后,以白介素-6抗体为研究对象,FITC标记的羊抗鼠抗体为二抗进行了蛋白质免疫检测初步探究,验证了系统原理的正确性。
【关键词】：蛋白质检测系统 免疫分析 微流控芯片 LED诱导荧光
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R446.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景和意义11
• 1.2 蛋白质免疫分析技术概述11-12
• 1.3 基于微流控芯片的蛋白质免疫分析技术研究进展12-21
• 1.3.1 微流控芯片简介12
• 1.3.2 基于微流控芯片的蛋白质免疫分析方式12-16
• 1.3.3 基于微流控芯片的蛋白质免疫分析中的检测方法16-21
• 1.4 本文的研究内容和论文结构21-23
• 1.4.1 论文主要研究内容21
• 1.4.2 论文结构安排21-23
• 第2章 微流控芯片设计与实现23-29
• 2.1 微流控芯片制作材料选择23-24
• 2.2 微流控芯片整体结构设计24-25
• 2.3 微流控芯片制作工艺25-28
• 2.3.1 抗体固定25-26
• 2.3.2 芯片SU-8 模具制作26-27
• 2.3.3 PDMS芯片模塑制作27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 蛋白质检测系统设计29-49
• 3.1 蛋白质检测系统组成29
• 3.2 系统光学设计29-35
• 3.2.1 LED光源选择30-32
• 3.2.2 滤色片32-33
• 3.2.3 物镜33-34
• 3.2.4 耦合透镜34
• 3.2.5 光阑34-35
• 3.3 系统硬件单元设计35-46
• 3.3.1 自动进样单元设计36-37
• 3.3.2 二维扫描单元设计37-39
• 3.3.3 温度控制单元设计39-41
• 3.3.4 光电探测单元设计41-46
• 3.4 系统软件设计46-48
• 3.4.1 下位机程序编写46-47
• 3.4.2 上位机软件设计47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 实验以及结果分析49-59
• 4.1 蛋白质检测系统搭建及性能评估49-56
• 4.1.1 温度控制49-50
• 4.1.2 LED光源稳定性50-51
• 4.1.3 系统噪声51
• 4.1.4 分辨率51-53
• 4.1.5 探测灵敏度与动态范围53-56
• 4.2 蛋白质免疫检测初步探究56-58
• 4.2.1 实验材料与仪器56
• 4.2.2 实验方案56-57
• 4.2.3 实验结果57-58
• 4.3 本章小结58-59
• 总结59-61
• 参考文献61-67
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单67-68
• 致谢68

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