基于有序多孔硅的生物分析材料及芯片的構(gòu)建.pdf

1、有序多孔硅材料具有比表面積大、制備容易控制、易于表面修飾、生物相容性好以及良好的光學(xué)特性等優(yōu)勢(shì)，作為一種全新的材料在生物傳感領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。本論文用電化學(xué)陽(yáng)極刻蝕法制備了不同類型的多孔硅，并對(duì)多孔硅表面進(jìn)行了不同的表面化學(xué)修飾，根據(jù)不同修飾方法的特性，初步探索了有序多孔硅材料在蛋白質(zhì)捕獲富集、陣列微流控技術(shù)以及細(xì)胞的非標(biāo)記分析方面的應(yīng)用。
　　(1)綜述多孔硅光予晶體的制備、表面修飾方法以及Fabry-Perot Layer、Do

2、uble-Layer、Rugate Filter和Microcavity四種常見(jiàn)多孔硅在生物傳感領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向。綜述了非標(biāo)記細(xì)胞分析的重要性以及現(xiàn)有的幾種常用非標(biāo)記光學(xué)分析方法。
　　(2)利用有序多孔硅的光學(xué)傳感性能以及孔隙率精確可控的優(yōu)勢(shì)，研究了其作為微分離材料捕獲和富集復(fù)雜生物樣品中小分子目標(biāo)物，同時(shí)保護(hù)孔道內(nèi)的生物物質(zhì)不被外源性酶所降解或保持其活性的應(yīng)用。在熟練掌握硅片刻蝕和孔隙率、有效光學(xué)厚度測(cè)定操作的基礎(chǔ)上，

3、模擬人體血液環(huán)境，采用BSA、HRP、Trypsin、 Lysozyme和Insulin為模型物質(zhì)，得到了蛋白質(zhì)分子量和對(duì)應(yīng)多孔硅截止孔隙率間的線性關(guān)系。對(duì)多孔硅顆粒進(jìn)行了不同官能團(tuán)的表面修飾，將其應(yīng)用于直腸癌生物標(biāo)志物的臨床檢測(cè)中。結(jié)果顯示，MALDI-TOF MS能直接檢測(cè)經(jīng)有序多孔硅材料處理后的血清樣品，聯(lián)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析質(zhì)譜結(jié)果得到正常病人和癌癥病人的區(qū)分度達(dá)80％。
　　(3)介紹了三種制備陣列多孔硅的方法，比較每種方法

4、的優(yōu)劣勢(shì)后，成功地制備了陣列多孔硅，拓展了多孔硅在氣體傳感和生物傳感領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。介紹了制備多孔硅微流控芯片的方法，將多孔硅光子晶體應(yīng)用到了微流控領(lǐng)域，可以充分結(jié)合多孔硅光子晶體和微流控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，拓展其在生物傳感、藥物篩選、細(xì)胞分析等領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　(4)制備了兩種基于不同原理的多孔硅細(xì)胞非標(biāo)記微流控芯片，可以實(shí)時(shí)在線非標(biāo)記分析細(xì)胞的形態(tài)變化，還可以研究細(xì)胞脫附行為。以介孔TiO2修飾的Rugate Filter PSiPC微

5、流控芯片作為細(xì)胞培養(yǎng)基底，不僅光學(xué)信號(hào)良好，而且穩(wěn)定性和生物相容性佳。在細(xì)胞正常生長(zhǎng)情況下，由于細(xì)胞膜的透光性，光譜儀收集到的PSiPC的光強(qiáng)度較高大，當(dāng)細(xì)胞受Cd2+刺激后，細(xì)胞內(nèi)胞質(zhì)收縮，透光性變差的同時(shí)散射光能力增強(qiáng)，用反射光譜檢測(cè)時(shí)觀察到光學(xué)信號(hào)的下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明刺激細(xì)胞的Cd2+濃度與PSiPC的光強(qiáng)度之間存在一定相關(guān)性。以TiO2修飾的Fabry-Perot Layer PSiPC作為細(xì)胞培養(yǎng)的基底時(shí)，由于其觀察是基于光干