基于微流控芯片技術(shù)的快速環(huán)境免疫分析檢測(cè)新方法.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和環(huán)境問(wèn)題日益受到重視，環(huán)境科學(xué)研究的內(nèi)涵不斷的豐富，對(duì)于自然界中環(huán)境與生物的相互作用，尤其是環(huán)境中各種生物個(gè)體與生物相關(guān)物質(zhì)的特點(diǎn)與變化成為環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。在環(huán)境科學(xué)的各種研究中，對(duì)于各種環(huán)境因子的分析與測(cè)定是進(jìn)行這些研究工作的基礎(chǔ)和前提。在傳統(tǒng)的環(huán)境分析方法的基礎(chǔ)上，隨著生物技術(shù)手段的豐富與完善，在環(huán)境科學(xué)的研究中越來(lái)越多的利用到生物技術(shù)手段進(jìn)行分析。生物技術(shù)分析方法相比傳統(tǒng)的物理化學(xué)手段，有更高的靈敏性和特異

2、性，但是同樣受檢測(cè)儀器以及反應(yīng)試劑所限，難以進(jìn)行真正的快速高效的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。同時(shí)生物抗體試劑價(jià)格較高，在進(jìn)行大量測(cè)定時(shí)，成本很高。因此需要開發(fā)一種快速、簡(jiǎn)易、便攜、低成本的檢測(cè)技術(shù)，以滿足實(shí)際的需要。
　　在微加工技術(shù)成熟與發(fā)展過(guò)程中，微流控芯片已經(jīng)開始在傳統(tǒng)的化學(xué)、生物學(xué)領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。微流控芯片以小型化微型化的優(yōu)勢(shì)，可以縮短反應(yīng)時(shí)間，減少試劑消耗，并可進(jìn)行自動(dòng)化和并行處理。大多數(shù)芯片內(nèi)的反應(yīng)總體系小于1微升，極大的減少了試劑

3、消耗;在微流控芯片中，很多抗原抗體分子結(jié)合反應(yīng)速度或其它生物分子之間的識(shí)別結(jié)合速度有明顯的提高，大多數(shù)的抗原和抗體之間的反應(yīng)可以在30分鐘內(nèi)完成。其它許多種生物技術(shù)，也都在微流控芯片上成功實(shí)現(xiàn)。
　　本論文主要通過(guò)微流控芯片技術(shù)和免疫分析技術(shù)，建立并開發(fā)水體樣本中草甘膦、蛋白質(zhì)分子和原蟲包囊的檢測(cè)方法;初步建立對(duì)空氣中細(xì)菌富集和檢測(cè)的方法。從環(huán)境水體和空氣中農(nóng)藥、生物大分子以及微生物三類檢測(cè)對(duì)象來(lái)開發(fā)新的環(huán)境生物分析方法和檢測(cè)平臺(tái)

4、。
　　草甘膦(Glyphosate，C3H8NO5P)是一種非選擇性除草劑，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)和水生雜草控制。在國(guó)家最新出臺(tái)的生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006中，草甘膦的限值為0.9毫克/升。本研究基于酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)反應(yīng)機(jī)理，在微流控芯片上開發(fā)了一種草甘膦選擇性檢測(cè)方法。本方法可以快速檢測(cè)草甘膦，最低檢出濃度約為0.1ppb。與傳統(tǒng)的ELISA試劑盒相比，可以節(jié)省3/4的時(shí)間，并降低4個(gè)數(shù)量級(jí)的試劑消耗。<

5、br>　　藍(lán)氏賈第鞭毛蟲包囊和隱孢子蟲卵囊是國(guó)家最新出臺(tái)的生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006中新增的檢測(cè)指標(biāo)，原蟲微生物對(duì)人類健康的危害也日益引起人們的重視。本研究同樣開發(fā)了一種用于檢測(cè)水體中藍(lán)氏賈第鞭毛蟲包囊、隱孢子蟲卵囊和阿米巴包囊的免疫方法，同時(shí)該方法也可以檢測(cè)原蟲感染患者血清中抗體和其它樣本中的原蟲蛋白，并有希望開發(fā)成為一種快速的原蟲檢測(cè)平臺(tái)。本方法通過(guò)在PDMS微流控芯片內(nèi)能過(guò)微球捕獲原蟲的包囊或卵囊，然后用原蟲特異性抗體進(jìn)

6、行免疫識(shí)別并熒光顯色，最后用有CCD配置的熒光顯微鏡記錄反應(yīng)產(chǎn)生的熒光信號(hào)。同時(shí)我們也開發(fā)了一種阿米巴相關(guān)蛋白的臨床免疫檢測(cè)方法，檢測(cè)結(jié)果與常規(guī)ELISA結(jié)果一致，檢測(cè)時(shí)間從原來(lái)的三小時(shí)縮減至不到一小時(shí)。該方法也有希望應(yīng)用在其他環(huán)境中微生物的快速檢測(cè)中。
　　對(duì)環(huán)境中病原微生物的檢測(cè)對(duì)于人類健康具有重要的意義。高效收集富集空氣中的微生物，是進(jìn)行空氣中微生物快速分析的關(guān)鍵和前提。我們開發(fā)一套微流控芯片裝置，能夠快速、高效的實(shí)現(xiàn)空氣中

7、細(xì)菌的富集和檢測(cè)。并以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為例進(jìn)行了收集驗(yàn)證與檢測(cè)，其富集效率可接近100％，與傳統(tǒng)沉降法對(duì)比，富集速度提升4-5倍，免疫檢測(cè)裝置最低可檢出十幾個(gè)金黃色葡萄球菌。該芯片裝置操作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，效率高，結(jié)果好。免疫檢測(cè)芯片結(jié)果與傳統(tǒng)涂版計(jì)數(shù)結(jié)果一致。
　　目前，國(guó)家對(duì)于環(huán)境中農(nóng)藥、生物大分子以及微生物等危害人體健康的污染物質(zhì)檢測(cè)方法的可靠性、實(shí)用性和穩(wěn)定性有較迫切的需求。本研究在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)了對(duì)于水體的農(nóng)藥草

8、甘膦、藍(lán)氏賈第鞭毛蟲包囊、隱孢子蟲卵囊、阿米巴蟲包囊及特異性蛋白的免疫檢測(cè);此外，通過(guò)微流控芯片對(duì)微生物氣溶膠進(jìn)行收集和檢測(cè)進(jìn)行了前瞻性的研究工作，這些都是目前環(huán)境科學(xué)關(guān)注的重點(diǎn)，對(duì)于維護(hù)環(huán)境健康、防治環(huán)境污染物導(dǎo)致的疾病具有重要的意義。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)證明，微流控芯片具有快速、靈敏、特異性強(qiáng)、低消耗等特點(diǎn)，是適用于水、空氣中環(huán)境污染物的快速分析檢測(cè)的最佳研究方法之一、本研究研發(fā)的微流控裝置，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化開發(fā)并與其它檢測(cè)模塊、控制模塊整合