本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee協(xié)議的QCM免疫傳感器網(wǎng)絡(luò)在癌癥標志物檢測中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近20年來,我國癌癥患者呈現(xiàn)出年輕化的趨勢,且癌癥的發(fā)病率和死亡率不斷走高。提高癌癥的早期發(fā)現(xiàn)率是人們攻克癌癥最迫切的需求,而發(fā)現(xiàn)早期癌癥最有效的辦法是對癌癥標志物進行檢測。目前臨床上檢測癌癥標志物的方法具有很多的局限性,如依賴大型儀器、成本高、不夠快速敏感等。本文提出了一種新方法：運用新型的傳感器測量技術(shù)——石英晶體微天平(QCM)技術(shù),并將其與納米材料和生物固定化技術(shù)相結(jié)合制造了固定化癌癥標志物抗體的納米ZnO修飾的QCM免疫傳感器,并將其應(yīng)用于癌癥標志物的檢測；同時將該QCM免疫傳感器與傳感器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,構(gòu)建QCM免疫傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對癌癥標志物的實時、遠程監(jiān)測。針對這一研究課題,本文首先基于ZigBee協(xié)議構(gòu)建了QCM免疫傳感器網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)為星型,網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點均采用TI的CC2530芯片。終端節(jié)點與QCM免疫傳感器相連實現(xiàn)對QCM輸出頻率的測量,并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)把頻率數(shù)據(jù)無線傳輸給協(xié)調(diào)器,協(xié)調(diào)器通過串口把接收到的頻率數(shù)據(jù)傳輸給上位機PC進行分析處理。本文將該QCM免疫傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于C-反應(yīng)蛋白(CRP)檢測實驗和乳腺癌標志物CA15-3檢測實驗中。在CRP檢測實驗中,制造了固化anti-CRP的四針狀納米氧化鋅QCM傳感器,該傳感器的制造過程為：制備四針狀納米ZnO(熱蒸發(fā)法),四針狀納米ZnO修飾QCM電極(滴涂技術(shù)),anti-CRP的固定化(改進的物理吸附法)。實驗中,將該傳感器應(yīng)用于本文構(gòu)建的傳感器網(wǎng)絡(luò)中。在CA15-3檢測實驗中,制造了固化CA15-3抗體的ZnO納米棒QCM傳感器,針對上一實驗傳感器制備中存在的不足(高溫操作、成本高、納米薄膜不牢固等),改進傳感器的制造過程為：直接在QCM電極上生長出ZnO納米棒薄膜(濕化學方法),CA15-3抗體的固定化。本實驗同樣結(jié)合了傳感器網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)對CA15-3的實時、遠程監(jiān)測。兩個實驗中獲取的實驗數(shù)據(jù)均顯示相應(yīng)傳感器具有良好的穩(wěn)定性、線性、可再現(xiàn)性、特異性且響應(yīng)速度快。本課題是在國家自然科學基金項目(61101060)支持下完成的。我希望,本文的研究工作能夠加快QCM傳感器在癌癥標志物臨床檢測中的應(yīng)用；且基于該研究能擴展出遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng),實現(xiàn)對癌癥病人的實時、遠程監(jiān)護。
【關(guān)鍵詞】：石英晶體微天平 免疫傳感器 癌癥標志物檢測 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ZigBee協(xié)議
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 癌癥與癌癥標志物檢測15-16
• 1.2 QCM免疫傳感器16-18
• 1.2.1 免疫傳感器簡介16-17
• 1.2.2 基于石英晶體微天平(QCM)的免疫傳感器17-18
• 1.3 納米材料應(yīng)用于免疫傳感器18-19
• 1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)19-22
• 1.4.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介19-21
• 1.4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于生物醫(yī)療21-22
• 1.5 課題的提出與主要工作內(nèi)容22-25
• 1.5.1 課題的提出22-23
• 1.5.2 主要工作內(nèi)容23-25
• 第二章 實驗原理與相關(guān)技術(shù)25-35
• 2.1 ZigBee技術(shù)研究25-30
• 2.1.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)25-26
• 2.1.2 ZigBee協(xié)議分析26-29
• 2.1.3 服務(wù)原語29-30
• 2.2 QCM基本原理與應(yīng)用30-33
• 2.2.1 石英晶體壓電效應(yīng)30-31
• 2.2.2 QCM工作原理31-33
• 2.2.3 QCM免疫傳感技術(shù)33
• 2.3 本章小結(jié)33-35
• 第三章 基于ZigBee協(xié)議的QCM傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與研究35-48
• 3.1 QCM傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計35-37
• 3.2 ZigBee網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)37-41
• 3.2.1 ZigBee協(xié)議棧OSAL運行機理38-39
• 3.2.2 協(xié)調(diào)器節(jié)點程序39-40
• 3.2.3 傳感器終端節(jié)點程序40-41
• 3.3 QCM傳感器終端節(jié)點頻率測量的實現(xiàn)41-43
• 3.4 系統(tǒng)測試43-46
• 3.4.1 頻率測量43-44
• 3.4.2 ZigBee星型網(wǎng)組網(wǎng)測試44-45
• 3.4.3 串口傳輸測試45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第四章 用四針狀納米ZnO修飾的QCM傳感器網(wǎng)絡(luò)對C-反應(yīng)蛋白進行無標記檢測48-60
• 4.1 研究背景48-49
• 4.1.1 C-反應(yīng)蛋白在癌癥中的臨床重要性48-49
• 4.1.2 CRP檢測方案的提出49
• 4.2 實驗49-52
• 4.2.1 材料與試劑49
• 4.2.2 CRP檢測系統(tǒng)49-50
• 4.2.3 四針狀納米ZnO的制備50-51
• 4.2.4 四針狀納米ZnO修飾QCM51-52
• 4.2.5 C-反應(yīng)蛋白抗體的固定化52
• 4.3 結(jié)果與討論52-58
• 4.3.1 檢測CRP的傳感原理52-53
• 4.3.2 微鏡下四針狀納米ZnO的特性53-54
• 4.3.3 傳感器的穩(wěn)定性54-55
• 4.3.4 CRP檢測實驗中傳感器性能分析55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 ZnO納米棒修飾的QCM傳感器網(wǎng)絡(luò)用于乳腺癌標志物CA15-3的檢測60-73
• 5.1 研究背景60-62
• 5.1.1 CA15-3的臨床意義60-61
• 5.1.2 CA15-3檢測方案的改進61-62
• 5.2 實驗62-66
• 5.2.1 材料與試劑62-63
• 5.2.2 CA15-3檢測系統(tǒng)63-64
• 5.2.3 ZnO納米棒修飾QCM64-65
• 5.2.4 CA15-3抗體的固定化65-66
• 5.3 結(jié)果與討論66-71
• 5.3.1 顯微鏡下ZnO納米棒的特性66-67
• 5.3.2 傳感器的穩(wěn)定性67-68
• 5.3.3 CA15-3檢測實驗中傳感器性能分析68-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 第六章 總結(jié)和展望73-76
• 6.1 本文工作總結(jié)73-74
• 6.2 對未來的展望74-76
• 參考文獻76-80
• 攻讀碩士學位期間的科研工作80-81
• 致謝81

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