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生物样本预处理芯片系统研究

2020-11-23阅读(674)

生物样本预处理芯片系统研究

论文摘要

微全分析系统（micro Total Analysis System，μTAS）是近年来快速发展的一门新兴学科。它利用微机电系统（micro-electromechanical systems，MEMS）技术在石英、硅、有机聚合物等基片上制作一系列微通道、微池等空间结构元件以及微传感器、微执行器等控制元件，实现对样本的分析检测。样本预处理是样本分析前的重要环节，预处理的结果将直接影响检测的灵敏度和有效性，是μTAS中重要的研究领域之一。 本论文系统阐述了生物样本预处理的原理和方法、生物样本预处理芯片系统的原理与发展现状，并应用微加工技术、表面化学技术和生物化学技术制作了基于免疫亲和色谱原理的生物样本预处理芯片，用于生物样本中特定抗体的富集。 本论文的主要研究工作和结果如下： 1．总结了生物样本预处理的原理和方法、生物样本预处理芯片系统领域已有的研究进展，提出了基于免疫亲和色谱原理的生物样本预处理芯片，该芯片具有特异性好的特点。 2．设计了基于硅基的生物样本预处理芯片，在芯片管道内设计加工了微柱，优化了芯片管道内的微柱排列方式，研究表明交叉排列的微柱阵列内流速分布更为均匀，增加了生物样本接触表面的机会。与无微柱的情况相比，其富集的表面积增加2倍。 3．研究了在SiO2表面不同修饰方法对抗体固定效率的影响，通过改变不同的参数条件，应用分子自组装技术在SiO2表面修饰活泼的醛基和马来酰亚胺基团，这些化学基团和抗体的氨基或巯基共价结合，将抗体固定在SiO2表面。3-氨丙基三乙氧基硅烷（3-Aminopropyltriethoxysilane APTES）浓度3％，反应时间30min，90℃交联40min，对苯二甲醛浓度3％，自组装时间为30min

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 生物样本预处理技术
  • 1.2.1 生物样本预处理技术的原理
  • 1.2.2 生物样本预处理技术的特点
  • 1.3 生物样本预处理微芯片
  • 1.3.1 生物样本预处理微芯片的原理和特点
  • 1.3.2 生物样本预处理微芯片的应用领域
  • 1.3.3 生物样本预处理微芯片的研究状况
  • 1.3.4 生物样本预处理微芯片与微全分析系统
  • 1.4 本工作的研究思路
  • 1.5 本章小结
  • 第二章 微芯片的材质选择、模拟、设计、制作
  • 2.1 微芯片设计理念
  • 2.2 微芯片材质选择
  • 2.3 微芯片的初步设计和芯片管道内流体分布的模拟
  • 2.4 微芯片的加工
  • 2.4.1 硅-玻璃芯片制作流程
  • 2.4.2 深反应离子刻蚀工艺
  • 2.4.3 硅-玻璃阳极键合工艺
  • 2.5 芯片接口和驱动
  • 2.6 芯片的初步测试
  • 2.7 本章小结
  • 第三章 二氧化硅表面醛基修饰和抗体固定
  • 2的表面性质'>3.1 SiO2的表面性质
  • 3.2 抗体的性质和结构
  • 2表面修饰醛基和固定抗体'>3.3 SiO2表面修饰醛基和固定抗体
  • 2表面修饰和抗体固定的基本过程'>3.4 SiO2表面修饰和抗体固定的基本过程
  • 3.5 不同修饰条件对表面修饰和抗体固定的影响
  • 2表面氨基硅烷化时间对抗体固定的影响'>3.5.1 SiO2表面氨基硅烷化时间对抗体固定的影响
  • 3.5.2 对苯二甲醛浓度和自组装时间对抗体固定的影响
  • 3.6 不同抗体浓度的固定效率
  • 3.7 不同固定时间对抗体固定的影响
  • 3.8 表面活泼基团的封闭
  • 3.9 非特异性吸附的洗脱
  • 3.10 抗体固定后的抗原抗体反应速度
  • 3.11 抗原抗体反应后的解吸附
  • 3.12 讨论与分析
  • 第四章 二氧化硅表面马来酰亚胺基团修饰和抗体固定
  • 2表面修饰马来酰亚胺基团和固定抗体的基本过程'>4.1 SiO2表面修饰马来酰亚胺基团和固定抗体的基本过程
  • 4.2 表面修饰和抗体固定步骤
  • 4.3 抗原抗体反应的速度和活性检测
  • 4.4 Sulfo-SMCC浓度和自组装时间对抗体固定的影响
  • 4.5 不同抗体浓度的固定效率
  • 4.6 不同固定时间对抗体固定的影响
  • 4.7 表面活泼基团的封闭
  • 4.8 讨论与分析
  • 第五章 微芯片用于蛋白质富集
  • 5.1 基本富集过程
  • 5.2 流速对富集的影响
  • 5.2.1 流速对醛基修饰芯片富集结果的影响
  • 5.2.2 流速对马来酰亚胺基团修饰芯片富集结果的影响
  • 5.3 微芯片的富集效率
  • 5.3.1 醛基修饰芯片的富集效率
  • 5.3.2 马来酰亚胺基团修饰芯片的富集效率
  • 5.4 微芯片的承载量和回收率
  • 5.4.1 醛基修饰芯片的承载量和回收率
  • 5.4.2 马来酰亚胺基团修饰芯片的承载量和回收率
  • 5.5 微芯片富集的特异性
  • 5.6 微芯片的再生
  • 5.7 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 参考文献
  • 符号表
  • 发表文章目录
  • 已申请专利
  • 致谢
  • 作者简历
  • 附件一

    • 相关论文文献

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