基于原位荧光和电阻抗检测的细菌芯片分析

《基于原位荧光和电阻抗检测的细菌芯片分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于原位荧光和电阻抗检测的细菌芯片分析重庆大学博士学位论文学生姓名：王人杰指导教师：徐溢教授专业：化学工程与技术学科门类：工学重庆大学化学化工学院二O一七年九月MicrofluidicChipAnalysisforBacteriaBasedonIn-situFluorescenceandImpedanceDetectionAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDegreeofEngineeringBy

2、WangRenjieSupervisedbyProf.XuYiSpecialty：ChemicalEngineeringandTechnologyCollegeofChemistryandChemicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaSeptember2017中文摘要摘要高效细菌检测方法的研究与建立在食品安全、环境卫生和生物医疗等领域的重要性不言而喻。将荧光检测技术和阻抗检测技术与微流控芯片(Microfluidicchip)有效集成以构建新型微型化分析平台，具有实现快

3、速、高效、灵敏细菌检测及检测系统微型化和集成化的潜力，在细菌检测领域具有广阔的发展前景。本论文针对目前细菌检测耗时长、过程繁琐、灵敏度较低、依赖大型检测仪器等问题，提出将微流控细菌芯片与原位荧光检测技术及电化学阻抗检测技术集成，构建微型化分析检测微系统，并有机结合纳米技术放大检测信号的总体研究方案。为避免传统荧光标记试剂易淬灭、不易修饰等缺点，设计制备了荧光产率高、生物相容性好的荧光纳米粒子；通过对各功能区流场和电场的计算模拟，确定集成特异性富集功能和介电电泳（DEP）分选富集功能的微流控细菌芯片的主要功能区结构；完成微流控芯片功能区

4、内细菌的分离与富集、纳米粒子标记、细菌原位荧光和电化学阻抗检测信号放大以及细菌检测方法研究，建立基于微流控芯片的细菌高效检测方法，在细菌的快速检测集成化和实时化发展方面具有重要研究价值和应用前景。本文主要研究工作及结果包括：①综述了细菌检测需求背景和意义、微流控芯片细菌检测技术以及微流控芯片在其他生化领域应用的发展现状和趋势，对目前细菌检测方法所存在的问题进行进一步的分析，提出本文的研究目的与主要研究内容。②基于荧光标记法对D-柠檬烯纳米乳液的细菌生物膜抑制效应的研究，分析并提出了细菌检测的明确需求。实验基于有机荧光试剂标记，初步探索

5、了D-柠檬烯纳米乳液对细菌生物膜的抑制作用，发现建立快速灵敏高效的细菌检测方法十分重要，而纳米技术与多功能微流控芯片的有机集成将是新方法建立的有效途径。③建立了沙门氏菌芯片原位荧光检测新方法，研制了集成免疫捕获-CdSe/ZnS量子点标记及DEP富集的沙门氏菌微流控芯片。通过设计制作集成特异性富集功能的微流控细菌芯片，解决细菌芯片分析体系的选择性问题；通过设计制作集成DEP分选富集功能的微流控细菌芯片和原位荧光检测，有效提高了细菌芯片检测的灵敏度，还可以实现细菌的芯片可视化观测。以亲水性CdSe/ZnS量子点作为荧光标记物，构建集成微

6、流控荧光检测微系统，对固定于微流控芯片免疫反应区的QDs标记的鼠伤寒沙门氏菌产物进行荧光检测，实现鼠伤寒沙门氏菌的定量分析，对-1鼠伤寒沙门氏菌的检测限达到37cfumL。为充分发挥疏水性CdSe/ZnS量子点在细菌检测领域的优势，以改进的反相微乳液法制备CdSe/ZnS@SiO2-NH2壳层结构I重庆大学博士学位论文纳米粒子，利用戊二醛“两步法”将CdSe/ZnS@SiO2-NH2壳层结构纳米粒子标记于细菌表面，建立了沙门氏菌定量测试方法。为降低细菌的检出限和获取可视化检测效果，利用CdSe/ZnS@SiO2-NH2纳米粒子标记后的

7、沙门氏菌的介电泳特性，在集成DEP分选富集功能的微流控细菌芯片上，以正介电电泳（pDEP）模式，将沙门氏菌(5cells/25µL)捕获富集于微电极边缘，在荧光显微镜下可以实现极少量细菌的可视化计数观测。④建立了集成CQDs-apt新型纳米荧光标记和DEP在线分选富集的沙门氏菌微流控芯片检测新方法。设计并制备了制备简单生物相容性高的CQDs，并与适配体（apt）结合，研制获得具有优越荧光性和特异性的新型纳米荧光探针；利用该荧光探针，在优化的条件下，无需其他富集操作，建立了沙门氏菌高效定量检测新-1方法，方法对沙门氏菌的最低检出限达到5

8、0cfumL。在适配体特异性的识别标记沙门氏菌的基础上，将该荧光标记体系与微流控芯片上DEP技术有机结合，实现对样本中活性沙门氏菌的DEP分选富集和荧光定量检测，所建立的细菌检测方法将检测时间缩短在两个小时以内，兼具高效