急性心肌梗塞(AMI)是臨床上最為常見的一種心血管疾病,心肌鈣蛋白I(cTnI)是診斷和鑒別AMI的重要標志物。因此,開發(fā)靈敏度高、響應快速、成本低、微型化的cTnI檢測器件對AMI的早期診斷具有重要意義。微流控電化學檢測技術具有靈敏度高、成本低、易與微加工技術兼容等優(yōu)勢,在重大疾病標志物即時檢測方面擁有廣闊應用前景。梳狀電極是微流控電化學檢測器件中的重要組成部分,其結構尺寸的設計對提高檢測靈敏度具有重要意義。但是,對梳狀電極進行結構設計并將其應用于cTnI檢測的研究仍有待深入。針對上述內容,本文進行了以下研究:(1)分析了梳狀電極陣列結構尺寸對電流與擴散層厚度的影響,完成了梳狀電極陣列幾何結構設計。建立了梳狀電極陣列的擴散層數值模型,研究了電極結構參數對擴散電流影響的基本理論。使用COMSOL有限元軟件建立了梳狀電極陣列二維模型,通過比較不同尺寸結構梳狀電極陣列的電流響應與濃度擴散交疊,對電極陣列的幾何結構進行設計。(2)設計并制作了一種集成梳狀電極陣列電化學檢測cTnI的微流控芯片。對芯片的整體結構進行設計,芯片由集成梳狀電極陣列的玻璃基片和帶有微通道的PDMS蓋片組成。使用濺射、濕法腐蝕等工藝完成梳狀電極陣列的制作,并利用工具顯微鏡對其電極寬度進行測量;采用澆注成型法完成PDMS蓋片的制作,并通過氧等離子體鍵合法實現玻璃基片與PDMS蓋片的鍵合;使用紅色生物染劑對芯片的密封性進行測試。(3)研究了集成梳狀電極陣列微流控芯片的循環(huán)伏安性能與重復性。首先,在亞鐵氰化鉀溶液中對芯片進行5種掃速下的循環(huán)伏安測試,亞鐵氰化鉀氧化峰電流值與掃速平方根之間的線性擬合系數分別為0.998和0.994,表明芯片具有良好的循環(huán)伏安性能;對同一芯片進行6次循環(huán)伏安測試,亞鐵氰化鉀氧化峰峰電位與峰電流的相對標準偏差分別為1.36%和1.94%,表明芯片具有良好的重復性。(4)以cTnI抗原為樣本,測試了集成梳狀電極陣列的微流控免疫電化學芯片。首先,對PDMS微通道進行表面修飾,修飾后的微通道與梳狀電極陣列共同構成電化學免疫檢測體系,使用循環(huán)伏安法驗證了該體系的有效性。然后,在cTnI抗原濃度為1ng/mL-10μg/mL范圍內進行循環(huán)伏安測試,電流與cTnI抗原濃度對數之間的線性相關系數為0.972。結果表明:該芯片的檢測限為0.63ng/mL,檢測時長為10min。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：R542.22;O657.1

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本文編號：2813928