可穿戴线/纸微流控比色分析器件的构建及其在汗液分析中的应用研究

发布时间：2021-08-16 15:07

　　即时检测（Point-of-care testing POCT）是一种在病患身旁进行的快速、灵敏的分析方法,在过去十年间其研究取得了很大进展。可穿戴POCT设备可通过对生物标志物的现场检测,在日常健康维护,尤其是慢性疾病方面潜力巨大。可穿戴POCT技术与汗液分析相结合,有望为深入理解人体内生物分子的动态变化过程提供一个窗口,同时也将为人体日常健康维护和疾病诊断提供一种新的手段。本论文创新性地将线与纸相结合,用于线/纸微流控分析器件（μTPAD）的构建,通过与智能手机信号收集系统的偶联,该分析器件成功被用于可穿戴人体汗液检测。本论文主要研究内容如下:1.等离子体处理对棉线芯吸性能调控的研究棉线由纤维搓捻而成,纤维之间的间隙为液体的毛细作用流动提供了通道。为有效增进毛细作用,加快液体的运输过程,本研究采用等离子体处理棉线,以实现表面蜡质的去除和纤维素表面亲水基团的增加。棉线芯吸性能以红墨水在2 cm长棉线中流动时间长短来表示,而其亲水性通过接触角、XPS来表征。通过改变等离子体处理方式和处理时间,可实现对棉线亲水性的控制。为了克服空气中长时间暴露后芯吸性能变弱的问题,进一步研究了一次性等离... 

【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

便携式POCT装置（图片来源：广发证券发展研究中心）

帮助医生为患者提供用药指导和健康管理建议[10]。毋庸置疑，“高、精、集成”和“简单、便捷、智能”是 POCT 技术未来的发展方向。1.1.2 向非侵入式、植入式发展自二十世纪中叶以来，血液作为第一代 POCT 类产品的检测样本，被普遍应用（图 1.2）[12]。然而，血液样本的获取过程会伴随着疼痛和不适感，给病患造成了很大困扰。基于微流控 POCT 的第二代分析技术的出现，减少了血液样本的用量，将传统的静脉采血简化为微创手指采血。但是，对于糖尿病等慢性疾病患者来说，周期性的血液采集，长期反复的手指扎针取血仍旧会给患者带来心理恐惧。为进一步克服这一弊端，科学家们努力推进第三代 POCT 技术的发展，开发无创式POCT 装置用于人体日常健康管理和疾病监测。汗液、泪液和唾液等外周生物液体提供的生物标志物和人体生理信息与生命活动息息相关，它们获取方便、无创无痛有望作为血液的替代样本用于生物医学分析[13-16]。Jia 等人首次报导了通过皮肤接触式 POCT 装置持续监测汗液乳酸水平的变化，并以其作为运动员运动强度和生理代谢水平的指标[17]。

至今还未见植入式 POCT 装置能在动物体内保存数天却能正常工作的报导。在可预见的将来，外周生物样本的监测仍将是无创 POCT 技术的主要研发方向。1.1.3 向柔性可穿戴式发展无创式 POCT 器件需要长时间贴于人体皮肤，传统刚性器件显然无法满足人体皮肤伸缩、关节弯曲、身体运动等的需要。目前，科学家正在努力研究可穿戴装置，用于非侵入性体液生物标志物水平的评估[18]。通过穿戴式 POCT 设备的使用，可对体液中生化标记物进行实时的微创/无创检测，从而为健康监测和疾病诊断提供连续、实时的生理信息。以葡萄糖检测为例，从最早基于酶促反应的电化学 POCT设备，到商业化血糖仪，然后到葡萄糖持续监测仪，再到今天的智能化可穿戴无创POCT 设备，血糖检测越来越智能化，信号检测辅助设备越来越小型化（图 1.3）[11]。Mitsubayashi 等人开发了基于光电材料的可穿戴隐形眼镜，用于检测泪液中的葡萄糖、乳酸盐[16]。2014 年，谷歌发布了一款血糖监测隐形眼镜，这款设备依靠对人的眼泪分析就能监测出体内血糖浓度，让患者摆脱对血糖仪的依赖。Mannoor等人报道了直接附着于牙釉质的POCT装置，用于无线实时监测口腔中的细菌[22]。


本文编号：3345902