基于光子晶体编码微球的微流控生物芯片

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1、APHOTONICCRYSTALMICR0一BEADBASEDMICROFLUIDICBIOCHIPThesisSubmittedtoSoutheastUniVersityFortheAcademicDegreeofMaSterofEngineeringBYW-angXiaoxiaSupervisedbyPro￡ZhaoXiangweiandPro￡ChZhongzeSchoolofBiologicalScience&MedicalEngineeringSoutheastUrniVersityDec．2013东南大学学位论文独创

2、性声明㈣本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：篁熊j蛊日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文

3、的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：勤盘瘩。导师签名：摘要随着高新技术发展与医学科学进步，医学检验模式也从手工化专业人员操作、仪器设备复杂、远离现场的传统模式逐步向着仪器小型化、操作简便化、自动化、能实时检测的新型模式发展。POCT(Pon0fcareTest，现场检测)正是在这样的医学检验背景下出现的一种新型检验手段。而多元载体编码技术和微流控技术的进步使人们利用更少的样品、更低的成本以及更快的检测速

4、度实现一系列分析物的多元检测过程成为可能。本文结合了微球阵列技术、微流控技术以及光子晶体编码技术，设计并制备了新型的可用于蛋白质多元检测，设计灵活、操作简便、试剂消耗少、稳定可控的POCT设备——光子晶体微球阵列芯片。针对微球表面的抗体固定化所面临的问题以及蛋白质分析的特点和要求，本论文重点研究了微球表面的抗体修饰方法和芯片流动体系对微球洗涤及免疫反应的影响，优化了芯片使用条件，并应用于蛋白质的多元检测。研究工作的内容可分为三个部分：一、光子晶体微球阵列芯片的设计。本文设计了一种基于流动式反应的光子晶体微球阵列芯片，并对微球数量

5、、固定方式，微孔阵列分布、反应池高度以及微球量取装置进行了设计和优化，得到了合适的芯片设计方案。这些工作为光子晶体微球阵列芯片应用于蛋白质检测打下了基础。二、光子晶体微球阵列芯片的制备。本文制备了橙、绿、青、蓝、紫五种颜色，尺寸在40斗m-55斗m及170肛m-190pm的光子晶体微球，并在第二章设计的光子晶体微球阵列芯片方案基础上，进行了微孔阵列及PMMA、PDMs两种芯片的制备，在此基础上构建了光子晶体微球阵列芯片流动反应体系。在芯片操作方式中，我们改变了传统微流控芯片的操作方法，简化了微球装配以及气泡排除过程中的操作方式，

6、并确定了微球解码方式和荧光检测方式。三、光子晶体微球阵列芯片应用于蛋白质检测。本文确定了微球表面修饰方法，得出了该体系较合适的样品使用量、流速和反应时间，并验证了该平台应用于蛋白质多元检测的可行性。该系统的检测下限为11．6ng／rIlL，较传统的微球检测方式有较大提高。关键词：微流控芯片，光子晶体微球，微球阵列，多元检测，蛋白质AbstractThedeVelopmemof

7、1igh．techandmedicalprornotesthemedicalmstrumentstowardm试iaturizationandautoma

8、tion，speedi士lgtheappearanceofpo洫t—00earetesting(POCT)．Andthemulti-encodif培andrnjcrofluidicstechnologyaⅡowspeopletouselittlesarllple，lowercostsandlittletimetocompletethemulti_detectionofanalytes．W色incorporatedthebeadarray，而cronuidicsandphotoniccrystalcodingtecllllolog

9、y，andbuinane灿le，simple—mallipulate，Iow-reagem-coSt，stable，controllableandmultipleprotemanalysisPOCTplatform．Basedonthisplatform，mod