基于微流控芯片的气溶胶中细菌的富集及快速检测系统研究

发布时间：2020-05-04 06:19

【摘要】：几个世纪以来,以空气气溶胶为传播介质的传染病的爆发和流行一直是对人类健康和环境安全造成严重威胁的主要原因之一。很多呼吸道传染病都是由细菌引起的。传统的检测方法如利用经典的培养法对空气中的病原微生物进行检测耗时耗力,导致诊断的延迟并直接推高了传染病的死亡率和发病率。微生物气溶胶污染对环境安全的损失也十分巨大。为了解决这一基本的问题,实现对微生物空气气溶胶中的病原微生物快速、准确的检测,一些新兴的环境科学技术与环境生物技术如微流控芯片技术等越来越广泛的应用到环境监测工作中,在大气检测中的微流控芯片技术也已经应用于空气气溶胶中的病原微生物快速、准确检测。目前,各种学科的前沿技术和思维已经融入到环境检测领域,如微生物学、生物化学、环境化学等学科中的酶联免疫反应技术、环介导等温扩增、流体力学拟合等技术有力的推动了环境科学领域中气溶胶病原微生物的检测工作。 本论文建立了一个简单、廉价的微流控芯片装置,能够快速、高效的对空气气溶胶中的病原微生物进行富集、捕获。这个装置通过了以大肠杆菌和耻垢杆菌作为实验材料的可行性验证,9分钟之内就能够达到富集效率100%。检测限与传统的培养方法相比更低。鱼骨结构首次用于利用微流控芯片的气溶胶中的病原微生物的富集,并显示出了良好的富集效果。 在微流控富集研究的基础上,我们开发了一种利用微流控免疫芯片技术对空气气溶胶中的结核杆菌进行快速检测的新的检测装置。该免疫反应体系能够成功捕获结核分枝杆菌的特异性分泌蛋白Ag85B。这个反应体系的原理系采用免疫夹心法对抗原进行检测。此法操作简便、试剂用量节省。检测时间比传统的96孔板检测ELISA检测方法大大缩短。这种检测方法同时兼顾敏感性和特异性。实验对比了微流控芯片上的ELISA反应与一种利用免疫胶体金原理进行检测的商品化试剂盒,发现该法的检测灵敏度更高,说明该法更适合于对空气气溶胶等病原微生物浓度较低的环境进行检测。 之后,论文又对空气气溶胶中的大肠杆菌进行了基于微流控芯片的环介导等温扩增技术的富集、快速检测一体化的研究。结果显示,所设计的富集——LAMP检测微流控芯片实现了对空气气溶胶中的病原微生物大肠杆菌进行从富集到快速LAMP检测的一体化的目的。这一检测装置对空气中的病原微生物大肠杆菌的富集和LAMP快速检测提供了很高的可行性并表现出非常好的特异性以及灵敏度。大约十几个大肠杆菌就能够满足检测的需要,远高于传统方法的检出限,与芯片上的ELISA方法相比也有更高的灵敏度,适合环境空气中大肠杆菌的快速有效检测。并且所设计的芯片模块和检测装置在其他存在于环境气溶胶中的病原微生物的检测中也将能够发挥较好的作用。
【图文】：

反应的发生。在LAMP的实时检测中的焚光或池度增量通常是由光电二极管来检测。图4是一个基于末端独度和焚光检测的LAMP微反应的例子。LAMP微反应通过测量选定的超出背景值的终止信号的阈值时间(Tt)进行进一步量化得到。a bProb? set 2Dimension . , , . _? 」 4 ? s. Thin microchannelgradient bnd^e >Probe set 1 JProbe set 3J -?，

本文编号：2648226