紙基陣列傳感芯片的制備和可視化檢測(cè)應(yīng)用研究.pdf

1、陣列式比色傳感檢測(cè)是一種模仿哺乳動(dòng)物的嗅覺(jué)和味覺(jué)系統(tǒng)，利用各種指示劑（pH指示劑、氧化還原指示劑、氣致或溶致變色指示劑、金屬卟啉及金屬指示劑及置換染料等）陣列與分析物之間的交叉響應(yīng)形成的指紋圖譜，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種物質(zhì)及復(fù)雜混合物的識(shí)別方法，具有操作簡(jiǎn)單、快速、裝置小型化的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的陣列比色傳感器通常以石英、玻璃、硅片以及PVDF膜等作為基底材料，不僅制作成本高，且一次性的使用會(huì)加大環(huán)境的負(fù)荷，不利于推廣使用。此外，由于每種指示劑染料的擴(kuò)散

2、能力及受基底材料的影響程度不同，以致于制備到上述幾種傳統(tǒng)的基底材料的染料陣列通常大小不一、形態(tài)各異，甚至傳感單元相互重疊，從而影響反應(yīng)前后陣列點(diǎn)的圖像信息，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性不高。因此急需尋找一種廉價(jià)、清潔，并可以限制陣列點(diǎn)大小，適合用于陣列比色傳感器的基底材料。本論文通過(guò)對(duì)濾紙進(jìn)行改性，讓每個(gè)傳感單元間形成隔水壩以克服濾紙強(qiáng)烈的毛細(xì)管作用力造成的溶液不規(guī)則擴(kuò)散，將反應(yīng)限定在固定區(qū)域中，使得傳感單元不相互影響。將制作好的濾紙片

3、作為傳感器的基底材料，并驗(yàn)證了這種傳感器對(duì)氣體和液體樣品的檢測(cè)能力。
　　論文主要內(nèi)容包括：
　?、僭O(shè)計(jì)和制作紫外光自組裝選擇性親疏水濾紙片，并優(yōu)化了制作條件，建立以濾紙片為基底材料的陣列可視化傳感器，并比較了分別以濾紙片和PVDF膜為基底材料的兩種傳感器的實(shí)際檢測(cè)能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，濾紙硅烷化的最佳時(shí)間為30min，紫外清洗燈燈最適合的清洗高度為6cm，最佳光照時(shí)間為1.5h，以濾紙片為基底的陣列比色傳感器分別對(duì)氨氣和氨水

4、的檢測(cè)能力和穩(wěn)定性均比以PVDF膜為基底的傳感器要好，可用于實(shí)際樣品的檢測(cè)。
　?、谥苽浼埢鶄鞲嘘嚵行酒?，對(duì)四種不同體積分?jǐn)?shù)的肺癌呼出氣體標(biāo)志物進(jìn)行比色檢測(cè)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)出的可視化傳感檢測(cè)系統(tǒng)得到穩(wěn)定的指紋圖譜，用主成份分析（PCA）和聚類(lèi)分析（HCA）兩種數(shù)學(xué)方法對(duì)圖像信息進(jìn)行分析，結(jié)果表明，這種濾紙陣列芯片能夠很好地區(qū)分肺癌呼出氣體標(biāo)志物，證實(shí)了濾紙片作為陣列式傳感器基底材料的可行性。
　?、圻\(yùn)用指示劑置換的方法檢

5、測(cè)目標(biāo)物質(zhì)，相比傳統(tǒng)的廣譜識(shí)別的染料指示劑，不僅選擇性好，而且抗干擾能力強(qiáng)。因此，篩選出3種金屬指示劑置換染料，合并實(shí)驗(yàn)室前期研究的卟啉衍生物指示劑，構(gòu)建4乘4共計(jì)16個(gè)敏感陣列點(diǎn)的濾紙芯片，對(duì)8種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品和肺癌細(xì)胞代謝液進(jìn)行比色檢測(cè)和探索。通過(guò)用主成份分析（PCA）、聚類(lèi)分析（HCA）和判別式分析（LDA）三種數(shù)學(xué)方法對(duì)圖像信息進(jìn)行分析，結(jié)果表明，這種陣列比色傳感器能夠很好地區(qū)分8種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)樣品及肺癌細(xì)胞和正常肺上皮細(xì)胞，相信這