基于反射干涉光譜的微芯片傳感器在微生物分析中的應(yīng)用.pdf

1、目前，微生物疾病逐漸成為全球共同關(guān)注的健康和環(huán)境問(wèn)題，而且抗生素的不合理使用和濫用導(dǎo)致世界范圍內(nèi)抗菌素耐藥性的出現(xiàn)和傳播，同時(shí)也極大地增加細(xì)菌感染患者的治療風(fēng)險(xiǎn)。因而，微生物的快速檢測(cè)和抗生素快速精確篩選的方法是當(dāng)前亟需的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 (1)論文建立了基于多孔硅復(fù)合pH敏感凝膠材料的反射干涉特性，結(jié)合微流控分析平臺(tái)，研發(fā)了對(duì)微環(huán)境pH高度敏感的光學(xué)傳感芯片。利用傅里葉變換反射干涉光譜(FT-RIFS)實(shí)時(shí)記錄pH敏感凝膠殼聚

2、糖的可逆膨脹過(guò)程中有效光學(xué)厚度光學(xué)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)微環(huán)境中pH監(jiān)控。實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)微生物的生長(zhǎng)狀態(tài)和代謝活力，并將其應(yīng)用于抗菌藥物的快速篩選。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于微流控技術(shù)突出的擴(kuò)散效率和傳質(zhì)速度，使本論文工作，相比于宏觀體系，殼聚糖在微環(huán)境中對(duì)pH有更快、更靈敏的響應(yīng)。此外，微流控體系有利于代謝產(chǎn)物的快速積累，無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間預(yù)孵化，從而大大減少整體的檢測(cè)時(shí)間。基于此技術(shù)，可以在不到2小時(shí)內(nèi)得到細(xì)菌生長(zhǎng)曲線(xiàn)，因此可以實(shí)現(xiàn)快速藥敏試驗(yàn)(AST)。與常規(guī)

3、方法相比，基于微流控pH傳感器獲得的細(xì)菌生長(zhǎng)曲線(xiàn)，為研究抗生素在不同階段對(duì)細(xì)菌的抑菌作用提供了更多的信息。抗生素的快速篩選和最小抗菌濃度測(cè)定的方法，這項(xiàng)技術(shù)作有望成為細(xì)菌感染疾病的臨床和現(xiàn)場(chǎng)診斷的有效手段。
　　 (2)論文構(gòu)建了以多孔硅為基底的微流控傳感芯片，實(shí)現(xiàn)細(xì)菌的非標(biāo)記快速檢測(cè)。該傳感芯片的基本原理是:當(dāng)多孔硅表面修飾細(xì)菌抗體后（本論文選用E.coli抗體），所得多孔硅芯片可選擇性地捕獲大腸桿菌(E.coli)，由于E.

4、coli的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)多孔硅孔道的直徑，因而對(duì)多孔硅孔道產(chǎn)生封閉效應(yīng)。我們利用牛血清蛋白(BSA)為光學(xué)探針，通過(guò)反射干涉光譜，測(cè)量E.coli捕獲前后多孔硅層有效光學(xué)厚度的變化值(ΔEOT)。對(duì)細(xì)菌的熒光標(biāo)記實(shí)驗(yàn)表明，用反射干涉法測(cè)得的相對(duì)ΔEOT值與多孔硅表面捕獲的細(xì)菌密度在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)一致對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)合微流控通道，該傳感芯片可實(shí)現(xiàn)大腸桿菌快速捕獲和非標(biāo)記檢測(cè)，對(duì)E.coli的檢測(cè)范圍為103-107cfu/ml，檢測(cè)時(shí)間只需20