【摘要】：隨著社會(huì)的發(fā)展和環(huán)境問題日益受到重視,環(huán)境科學(xué)研究的內(nèi)涵不斷的豐富,對于自然界中環(huán)境與生物的相互作用,尤其是環(huán)境中各種生物個(gè)體與生物相關(guān)物質(zhì)的特點(diǎn)與變化成為環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。在環(huán)境科學(xué)的各種研究中,對于各種環(huán)境因子的分析與測定是進(jìn)行這些研究工作的基礎(chǔ)和前提。在傳統(tǒng)的環(huán)境分析方法的基礎(chǔ)上,隨著生物技術(shù)手段的豐富與完善,在環(huán)境科學(xué)的研究中越來越多的利用到生物技術(shù)手段進(jìn)行分析。生物技術(shù)分析方法相比傳統(tǒng)的物理化學(xué)手段,有更高的靈敏性和特異性,但是同樣受檢測儀器以及反應(yīng)試劑所限,難以進(jìn)行真正的快速高效的現(xiàn)場測試。同時(shí)生物抗體試劑價(jià)格較高,在進(jìn)行大量測定時(shí),成本很高。因此需要開發(fā)一種快速、簡易、便攜、低成本的檢測技術(shù),以滿足實(shí)際的需要。 在微加工技術(shù)成熟與發(fā)展過程中,微流控芯片已經(jīng)開始在傳統(tǒng)的化學(xué)、生物學(xué)領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。微流控芯片以小型化微型化的優(yōu)勢,可以縮短反應(yīng)時(shí)間,減少試劑消耗,并可進(jìn)行自動(dòng)化和并行處理。大多數(shù)芯片內(nèi)的反應(yīng)總體系小于1微升,極大的減少了試劑消耗；在微流控芯片中,很多抗原抗體分子結(jié)合反應(yīng)速度或其它生物分子之間的識(shí)別結(jié)合速度有明顯的提高,大多數(shù)的抗原和抗體之間的反應(yīng)可以在30分鐘內(nèi)完成。其它許多種生物技術(shù),也都在微流控芯片上成功實(shí)現(xiàn)。 本論文主要通過微流控芯片技術(shù)和免疫分析技術(shù),建立并開發(fā)水體樣本中草甘膦、蛋白質(zhì)分子和原蟲包囊的檢測方法；初步建立對空氣中細(xì)菌富集和檢測的方法。從環(huán)境水體和空氣中農(nóng)藥、生物大分子以及微生物三類檢測對象來開發(fā)新的環(huán)境生物分析方法和檢測平臺(tái)。 草甘膦(Glyphosate, C3H8NO5P)是一種非選擇性除草劑,廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)和水生雜草控制。在國家最新出臺(tái)的生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006中,草甘膦的限值為0.9毫克／升。本研究基于酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)反應(yīng)機(jī)理,在微流控芯片上開發(fā)了一種草甘膦選擇性檢測方法。本方法可以快速檢測草甘膦,最低檢出濃度約為0.1ppb。與傳統(tǒng)的ELISA試劑盒相比,可以節(jié)省3/4的時(shí)間,并降低4個(gè)數(shù)量級的試劑消耗。 藍(lán)氏賈第鞭毛蟲包囊和隱孢子蟲卵囊是國家最新出臺(tái)的生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006中新增的檢測指標(biāo),原蟲微生物對人類健康的危害也日益引起人們的重視。本研究同樣開發(fā)了一種用于檢測水體中藍(lán)氏賈第鞭毛蟲包囊、隱孢子蟲卵囊和阿米巴包囊的免疫方法,同時(shí)該方法也可以檢測原蟲感染患者血清中抗體和其它樣本中的原蟲蛋白,并有希望開發(fā)成為一種快速的原蟲檢測平臺(tái)。本方法通過在PDMS微流控芯片內(nèi)能過微球捕獲原蟲的包囊或卵囊,然后用原蟲特異性抗體進(jìn)行免疫識(shí)別并熒光顯色,最后用有CCD配置的熒光顯微鏡記錄反應(yīng)產(chǎn)生的熒光信號。同時(shí)我們也開發(fā)了一種阿米巴相關(guān)蛋白的臨床免疫檢測方法,檢測結(jié)果與常規(guī)ELISA結(jié)果一致,檢測時(shí)間從原來的三小時(shí)縮減至不到一小時(shí)。該方法也有希望應(yīng)用在其他環(huán)境中微生物的快速檢測中。 對環(huán)境中病原微生物的檢測對于人類健康具有重要的意義。高效收集富集空氣中的微生物,是進(jìn)行空氣中微生物快速分析的關(guān)鍵和前提。我們開發(fā)一套微流控芯片裝置,能夠快速、高效的實(shí)現(xiàn)空氣中細(xì)菌的富集和檢測。并以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為例進(jìn)行了收集驗(yàn)證與檢測,其富集效率可接近100%,與傳統(tǒng)沉降法對比,富集速度提升4-5倍,免疫檢測裝置最低可檢出十幾個(gè)金黃色葡萄球菌。該芯片裝置操作簡單,價(jià)格便宜,效率高,結(jié)果好。免疫檢測芯片結(jié)果與傳統(tǒng)涂版計(jì)數(shù)結(jié)果一致。 目前,國家對于環(huán)境中農(nóng)藥、生物大分子以及微生物等危害人體健康的污染物質(zhì)檢測方法的可靠性、實(shí)用性和穩(wěn)定性有較迫切的需求。本研究在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)了對于水體的農(nóng)藥草甘膦、藍(lán)氏賈第鞭毛蟲包囊、隱孢子蟲卵囊、阿米巴蟲包囊及特異性蛋白的免疫檢測；此外,通過微流控芯片對微生物氣溶膠進(jìn)行收集和檢測進(jìn)行了前瞻性的研究工作,這些都是目前環(huán)境科學(xué)關(guān)注的重點(diǎn),對于維護(hù)環(huán)境健康、防治環(huán)境污染物導(dǎo)致的疾病具有重要的意義。通過以上實(shí)驗(yàn)證明,微流控芯片具有快速、靈敏、特異性強(qiáng)、低消耗等特點(diǎn),是適用于水、空氣中環(huán)境污染物的快速分析檢測的最佳研究方法之一、本研究研發(fā)的微流控裝置,經(jīng)過進(jìn)一步優(yōu)化開發(fā)并與其它檢測模塊、控制模塊整合,有希望實(shí)現(xiàn)多種現(xiàn)場環(huán)境檢測。
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：X830
【圖文】：

論文中所涉及的全部芯片都以PDMS為材料基質(zhì)軟燭刻技術(shù)的主要過程如圖1-1所示。將圖形掩膜，放置到涂有光刻膠并固定化的基底上。曝光后經(jīng)過顯影，留下的圖形就作為芯片復(fù)制的陽模。然后，將PDMS預(yù)聚體傾倒在陽模上，進(jìn)行供烤使得PDMS預(yù)聚體交聯(lián)固化形成饒鑄的圖形，從圖形的四周切下PDMS芯片并從陽模上剝離起來，此時(shí)芯片管道已經(jīng)在PDMS上形成四槽。最后，在適當(dāng)?shù)牡胤酱蚩仔纬扇芤旱倪M(jìn)出通道，將帶有圖形的PDMS基片與另一片平而結(jié)合，進(jìn)行可逆或者不可逆的封接，完成芯片的制作 P5

Curtis D Chin等_開發(fā)了一種可以同時(shí)快速檢測mV和梅毒的微流控芯片，如圖1-5，通過簡單的操作，陽性樣木中所含的抗原或抗體就會(huì)與膠體金顆粒等25

圖C:芯片效果示意圖：共六組芯片，4X6個(gè)反應(yīng)管道硅片模具圖案如圖2-1所示，綠色反應(yīng)柱部分和紅色陶門部分用SU-8負(fù)光刻膠曝光制作。藍(lán)色管道部分用AZ-50XZ正光刻膠制作，再用加熱法圓化管道。其中所有管道高度均為25um，管道層管道寬度為200um，閥門層管道寬度為lOOum,綠色免疫反應(yīng)柱的長度為4mm。此方案制成的微流控芯片有兩層管道。其中藍(lán)色和綠色部分組成反應(yīng)管道，井處一辰；紅色部分為氣腳控制管道，處于管道層下的另外一層。在實(shí)際檢測中，向紅色_門層管道內(nèi)注入一定體積的水并保持在15-20 psi壓強(qiáng)。由此所形成的芯片闊門有如圖2-2的效果。當(dāng)形成半透半封閉結(jié)構(gòu)后，由進(jìn)樣口灌注一定體積的包被過抗體的微球，此時(shí)微球全部積累于半透閥一側(cè)
【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 段鴻斌;;金黃色葡萄球菌B型腸毒素的酶聯(lián)免疫檢測[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年07期

2 楊萬;何苗;;免疫磁珠分離技術(shù)在環(huán)境病原微生物檢測中的應(yīng)用[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2008年06期

3 陳肇娜;劉寶紅;吳會(huì)靈;楊芃原;;微流控免疫芯片檢測方法的研究進(jìn)展[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

4 張冬青;李紅巖;李棟;于建偉;劉志斌;楊敏;;密度梯度分離純化/免疫熒光技術(shù)檢測飲用水中“兩蟲”[J];中國給水排水;2009年02期

5 古同照;草甘膦性質(zhì)與衍生物[J];貴州化工;1997年04期

6 陳寒玉;莊惠生;楊光昕;;環(huán)境樣品中多氯聯(lián)苯的生物檢測方法研究進(jìn)展[J];環(huán)境化學(xué);2011年05期

7 張惠力;甄世祺;周明浩;陳曉東;;生物氣溶膠采樣技術(shù)研究進(jìn)展[J];環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù);2011年04期

8 華小梅,江希流;我國農(nóng)藥環(huán)境污染與危害的特點(diǎn)及控制對策[J];環(huán)境科學(xué)研究;2000年03期

9 文茜;黃杉生;;農(nóng)藥檢測中的生物傳感器[J];化學(xué)傳感器;2004年04期

10 高健,殷學(xué)鋒,方肇倫;微流控芯片系統(tǒng)在單細(xì)胞研究中的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2004年06期

本文編號：2849611