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基于混沌磁控捕獲的水產(chǎn)致病菌微流控檢測方法研究

發(fā)布時間:2021-08-30 19:43
  水產(chǎn)品中的致病菌污染貫穿于水產(chǎn)養(yǎng)殖、生產(chǎn)、流通等各個環(huán)節(jié),水產(chǎn)致病菌超標引起的食源性疾病對大眾健康危害巨大,因此研究高效快速的水產(chǎn)致病菌檢測方法是保障水產(chǎn)品安全重要手段。然而,現(xiàn)有的水產(chǎn)致病菌檢測方法如平板菌落計數(shù)法、流式細胞儀法以及分子生物學檢驗法,都存在著檢測時間長、目標菌捕獲難、試劑量大以及自動化程度低等問題,嚴重制約致病菌實時檢測與監(jiān)控水平的提高;谖⒘骺匦酒乃a(chǎn)致病菌檢測方法具有耗材量小、檢測速度快、檢出限低及自動化程度高等諸多優(yōu)點,是未來水產(chǎn)致病菌檢測的發(fā)展趨勢。通常水產(chǎn)品所處的水環(huán)境中致病菌種類繁多,成分復雜,這使得水產(chǎn)致病菌微流控檢測方法需要解決如下的技術難點和關鍵問題才能滿足水產(chǎn)品安全檢測要求:一、在微尺度條件下如何克服層流系統(tǒng)的束縛,實現(xiàn)目標菌從樣本中特異性捕獲和分離;二、如何將目標菌捕獲與檢測一體化,減小捕獲與檢測干擾和誤差,實現(xiàn)致病菌微流控芯片上的高精度高速度定量檢測。根據(jù)上述關鍵問題,本文在對國內(nèi)外致病菌微流控捕獲方法和阻抗檢測技術等相關研究進行歸納、總結的基礎上,提出了基于混沌磁控捕獲的水產(chǎn)致病菌微流控檢測方法,并針對實現(xiàn)該方法存在的問題進行了理論和實驗... 

【文章來源】:江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】:134 頁

【學位級別】:博士

【部分圖文】:

基于混沌磁控捕獲的水產(chǎn)致病菌微流控檢測方法研究


微流控SCI文獻年度分布圖

原理圖,電泳,原理圖,粒子


江蘇大學博士學位論文393()2ReDEPmiFRKEE(2-88)式中:εm是表示包含粒子的緩沖液介電常數(shù),R是粒子的半徑,E是矢量電場,ω為介電電場的角頻率,Ki(ω)稱之為Clausius-Mossotti因子(簡稱為KCM)是表征粒子極化率的關于ω的函數(shù),Re(KCM)定義為Clausius-Mossotti因子的實部,由上式可知,當其他參數(shù)確定后,介電泳力主要是由電場梯度和Re(KCM)來決定。圖2.7介電泳力原理圖Fig.2.7Dielectrophoresisforcestotheparticle(a)均勻電場粒子不受力(b)非均勻電場粒子受介電泳力對于均質球形粒子具有以下形式:****2mpmpCMK(2-89)式中:*m和*p分別表示緩沖液和粒子的復合介電常數(shù),即:jiimpii,*(2-90)式中:i為介電常數(shù),i代表電導率(下標i為p和m分別代表致病菌和緩沖液介質)。介電泳力的方向性完全由KCM因子正負i來決定,即粒子與其所處緩沖液的復合介電常數(shù)的大小決定粒子介電泳力的方向。而外加電場強度和電場不均勻程度則決定了介電泳力的大校因此,比周圍緩沖液更易極化的粒子(Re(KCM)在0~1之間變化),通過正向DEP(簡稱pDEP)向電場梯度較高的區(qū)域遷移,而具有較低極化性的粒子(Re(KCM)在-0.5~0之間變化)使通過負向DEP(簡稱nDEP)向電場梯度較低區(qū)域運動。致病菌細胞介電泳極化頻譜示意圖如圖2.8所示,在致病菌微流控阻抗測量

影響圖,永磁體,方式,致病菌


江蘇大學博士學位論文43及其排列角度配置的不同對進入微通道的磁珠的捕獲效率是不相同的。其中(c)和(d)磁極排列方式捕獲磁珠效果最好,(a)和(f)排列方式次之,(b)和(e)排列方式最差。然而該研究結果磁極采用的是永磁磁鐵,磁場強度和特性完全依賴于磁極的排布方式而定,并不能采用振蕩磁場方式實現(xiàn)磁珠混沌捕獲,更不能針對不同致病菌靈活改變捕獲磁場[26]。Fig.3.1Effectsofdifferentpermanentmagnetarrangementonthetrappingefficiencyofmagneticbeads因此針對本文研究的微尺度混沌磁控捕獲致病菌動力學機理,建立致病菌微流控磁控混沌捕獲物理模型結構如圖3.2所示。致病菌入口免疫磁珠入口磁控捕獲室12捕獲出口電磁磁極電磁磁極電磁磁極磁控捕獲室致病菌入口磁珠入口捕獲出口電磁磁極1致病菌磁珠雜質2Fig.3.2Thesimulationmodelofchaoticallymagneticcaptureofpathogensinmicrofluidicchannels圖3.1不同的永磁體排布方式對磁珠捕獲率的影響圖3.2微流控混沌磁控捕獲致病菌物理模型(a)(b)(c)(d)(e)(f)18002250

【參考文獻】:
期刊論文
[1]用于細胞檢測的微叉指電極阻抗生物傳感器研究進展[J]. 何寧,崔傳金,龔瑞昆,趙雨秋,陳宏碩,田景瑞.  食品安全質量檢測學報. 2018(06)
[2]微流控芯片中顆粒/細胞磁操控的研究進展[J]. 黃爽,何永清,焦鳳.  分析化學. 2017(08)
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[5]微流控芯片中磁珠表面免疫反應動力學研究[J]. 韓雪,龐代文,張志凌.  分析科學學報. 2015(02)
[6]微流控芯片中磁免疫熒光法檢測新城疫病毒[J]. 李安珺,張瑞巧,龐代文,張志凌.  分析科學學報. 2013(04)
[7]基于叉指陣列微電極的阻抗免疫傳感器研究進展[J]. 顏小飛,汪懋華,安冬.  分析化學. 2011(10)
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博士論文
[1]基于免疫磁泳的病原微生物分離與富集技術研究[D]. 王禹賀.中國農(nóng)業(yè)大學 2017
[2]用于希瓦氏菌操控及檢測的微流體平臺研制與應用研究[D]. 陳翔宇.中國科學技術大學 2017
[3]基于微流控磁分離技術的腫瘤細胞捕獲研究[D]. 喻小磊.武漢大學 2016
[4]磁靶向系統(tǒng)中磁流體動態(tài)特性和行為控制研究[D]. 曹全梁.華中科技大學 2013
[5]電控混合微流控芯片免疫凝集定量檢測關鍵技術研究[D]. 楊寧.江蘇大學 2013
[6]磁動力微流控芯片內(nèi)磁珠動力學行為及其強化混合與分離機理研究[D]. 吳信宇.上海交通大學 2012

碩士論文
[1]三種致病菌的微流控芯片阻抗檢測研究[D]. 傳娜.重慶大學 2014



本文編號:3373387

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