聲表面波傳感器及其在肺癌標(biāo)志物與毒素快速檢測中的應(yīng)用研究.pdf

1、聲表面波傳感器是微機(jī)電系統(tǒng)和微加工工藝發(fā)展下研制出的一種新型傳感器，主要包括瑞利波傳感器、水平剪切波傳感器和樂甫波傳感器等。其中樂甫波傳感器由于其能在液體環(huán)境下穩(wěn)定工作和高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)，近年來成為了研究的熱點(diǎn)，并被逐漸應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境、食品分析等領(lǐng)域。
　　本論文以樂甫型聲表面波傳感器為研究對象，結(jié)合了微加工技術(shù)、信號檢測技術(shù)以及生化檢測技術(shù)，構(gòu)建了一種樂甫型聲表面波傳感器并用于肺癌標(biāo)志物和毒素檢測。
　　本論文設(shè)計(jì)并研

2、制了一種高靈敏度的樂甫型聲表面波傳感器，并結(jié)合微流控芯片技術(shù)，搭建了多通道便攜式樂甫型聲表面波傳感器流動(dòng)檢測和細(xì)胞檢測系統(tǒng)。本論文利用了抗原抗體特異性結(jié)合的免疫檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對呼出氣體冷凝物中肺癌生物標(biāo)志物蛋白和海洋生物毒素中貝類毒素的檢測分析。另外，還使用了細(xì)胞作為傳感敏感元件構(gòu)建出一種新型細(xì)胞傳感器，并用于貝類毒素的檢測。隨著樂甫型聲表面波傳感器的發(fā)展，該檢測技術(shù)及其便攜式檢測系統(tǒng)將會(huì)為生化檢測提供快速高靈敏的分析測試平臺(tái)。

3、>　　本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性研究工作在于:
　　1.提出了樂甫型聲表面波器件結(jié)合微流控芯片的傳感器設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了檢測聲表面波傳感器幅值和相位信號的電路檢測系統(tǒng)，保證了傳感器的高通量檢測精度。
　　基于微加工工藝，設(shè)計(jì)并制造了ST切石英為壓電基底、SiO2為波導(dǎo)層、Au為敏感層的樂甫型聲表面波傳感器芯片，結(jié)合根據(jù)傳感器參數(shù)設(shè)計(jì)了特定的微流控芯片，在保證傳感器傳輸特性的同時(shí)，提高了樂甫型聲表面波傳感器用于生化檢測的可靠性。針對樂甫

4、型聲表面波傳感器，開發(fā)了擁有自動(dòng)進(jìn)樣、檢測電路和移動(dòng)端軟件的多路檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對傳感器的自動(dòng)化高通量檢測。
　　2.提出了結(jié)合納米金的質(zhì)量信號增強(qiáng)方法的樂甫型聲表面波免疫傳感器，成功實(shí)現(xiàn)了對呼出氣體冷凝物中肺癌生物標(biāo)志物癌胚抗原(CEA)的高靈敏檢測。
　　為了實(shí)現(xiàn)傳感器對CEA的特異性檢測，首先在傳感器表面固定蛋白A，CEA的包被抗體可以利用蛋白A導(dǎo)向性地固定在傳感器的敏感區(qū)域，之后利用包被抗體捕獲樣本溶液中的CEA。此

5、外，為了提高傳感器質(zhì)量靈敏度，利用了納米金顆粒對檢測抗體進(jìn)行標(biāo)記，并在傳感器表面構(gòu)建“三明治”結(jié)構(gòu)免疫反應(yīng)。最后再通過金染色液，溶液中的金離子會(huì)被納米金催化析出并沉積在納米金表面，傳感器質(zhì)量信號被放大。該傳感器用于呼出氣體冷凝物中CEA檢測的檢出限為0.967 ng/mL，比肺癌初篩的診斷閾值要低，表明該方法可以有效用于臨床肺癌的篩查。
　　3.提出了基于免疫競爭法的樂甫型聲表面波免疫傳感器，實(shí)現(xiàn)了對大田軟海綿酸(OA)的特異性檢

6、測。
　　本研究采用競爭免疫分析技術(shù)來檢測小分子的OA含量。檢測時(shí)同樣使用了納米金顆粒和金染色液技術(shù)用于放大傳感器的檢測信號，增加檢測靈敏度。同時(shí)，該傳感器在10-150 ng/mL濃度范圍內(nèi)具有很好的線性，檢出限為5.45ng/mL。并且通過檢測實(shí)際加標(biāo)樣本以及與ELISA方法的對比實(shí)驗(yàn)，說明該方法具有很好的特異性和準(zhǔn)確性，可以有效地用于貝肉實(shí)際樣品中OA毒素的檢測。
　　4.提出了基于HepG2肝癌細(xì)胞的樂甫型聲表面波傳

7、感器，并實(shí)現(xiàn)了對大田軟海綿酸(OA)的便捷檢測。
　　本研究設(shè)計(jì)了一種基于HepG2的細(xì)胞傳感器，并將其用于OA的檢測。對毒素檢測時(shí)的細(xì)胞培養(yǎng)密度進(jìn)行了優(yōu)化，最佳細(xì)胞密度為10000個(gè)/孔。當(dāng)毒素濃度在10-100 ng/mL時(shí)，樂甫型聲表面?zhèn)鞲衅魉鶞y得的插入損耗變化值與OA濃度有良好的線性關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)為0.9834，其檢出限為10.91 ng/mL。而且對其他毒素進(jìn)行了測試，結(jié)果說明了該檢測方法具有良好的特異性和重復(fù)性。該檢