基于纸基微流控芯片的纳米生物催化系统应用于全血分析

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1、学校代号10532学号S151101021分类号密级硕士学位论文基于纸基微流控芯片的纳米生物催化系统应用于全血分析学位申请人姓名黄巾培养单位化学化工学院导师姓名及职称蒋健晖教授、吴战副教授学科专业化学研究方向化学与生物传感论文提交日期2018年5月学校代号：10532学号：S151101021密级：湖南大学硕士学位论文基于纸基微流控芯片的纳米生物催化系统应用于全血分析学位申请人姓名：黄巾导师姓名及职称：蒋健晖教授、吴战副教授培养单位：化学化工学院专业名称：化学论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年5月答辩委员会主席：吴海龙教授

2、NanobiocatalyticSystemBasedonMicrofluidicPaper-basedAnalyticDeviceforWholeBloodAnalysisbyHuangJinB.S.(HengyangNormalUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinChemicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversi

3、tySupervisorProfessorJiangJianHuiAssociateProfessorWuZhanMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国

4、家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书。2．不保密□。(请在以上相应方框内打”√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I硕士学位论文摘要随着社会经济的快速发展，人们对生存环境和人体健康日益关注。即时检测（point-of-caretesting，POCT）作为一种低成本、高效准确以及便携性强的分析设备，在医疗诊断、环境监测以及食品安

5、全监测等领域得到了广泛的重视。自从微流控芯片被发现，它一直是人们最欢迎的POCT平台。微流控芯片是微型全分析系统中的重要技术，被称为“建立在芯片上的实验室”。它具有独立的分析系统可以在微型设备上的微型范围内进行实验室各项操作。其中，纸基微流控芯片（microfluidicpaper-basedanalyticaldevices，µPAD）是微流控芯片中的最新发展领域。它以亲水性滤纸为基底，利用光刻、石蜡打印以及喷墨打印等技术制作而成，还可以结合比色、电化学、荧光以及化学发光等检测技术实现多种分析物的同时检测。天然酶是化学反应中的生物催化剂，

6、具有高催化效率，高选择性和底物特异性强等优点。然而，大部分天然酶在强酸、强碱、高温等条件下稳定性差，酶分子结构容易降解，导致失活。酶固定化已被证明是一种在恶劣条件下能保持酶的催化活性和增强酶稳定性的有效方法。Zare课题组首次报道了以Cu3(PO4)2·3H2O为无机组分，牛血清白蛋白(BSA)为有机组分，在室温下通过一步共沉淀法合成了BSA-Cu3(PO4)2杂化纳米花。与传统两步酶固定化方法相比，这种自组装法将固定化载体的合成与酶的固定化简化成一步，实现了各种酶的纳米级固定化。该方法制备的固定化酶具备纳米材料的纳米级结构以及高比表面积，

7、有利于在催化反应中酶和底物的接触、减少传质限制，保持了酶的催化活性以及提高了稳定性和耐久性。自组装法还可以实现双酶同时固定，固定的多种天然酶之间具有良好的生物相容，是一种良好的纳米生物催化剂可用于开发高效准确、快速简便的纳米生物催化系统应用于POCT。本课题我们构建了一个基于µPAD结合酶-无机杂化纳米花的纳米生物催化系统，应用于全血中多生物标志物的分析。本课题第一章介绍了酶固定化的物理吸附法、共价结合法以及自组装法。并详细介绍了酶-无机杂化纳米花的合成方法、优势、种类、形成机理和应用。接着，介绍了µPAD的优点、制作方法、检测技术以及应用

8、。最后，扼要论述了本论文的研究意义和研究内容。本课题第二章报道了利用葡萄糖氧化酶（GOx）和辣根过氧化物酶（HRP）为有机组分，Cu3(PO4)2·3H2O为无机组分，在室温下通