基于微流控芯片的大腸桿菌富集與檢測(cè)性能研究.pdf

1、以空氣作為傳播介質(zhì)的呼吸道致病微生物曾在歷史上造成大量的人員感染與死亡。雖然人們采用各種技術(shù)與手段對(duì)空氣中的病原微生物進(jìn)行檢測(cè)，以達(dá)到提前預(yù)警和防治的目的。但目前的檢測(cè)方法耗時(shí)耗力，且不能做出快速，準(zhǔn)確的鑒定，使得呼吸道類疾病的發(fā)病率和死亡率居高不下。為解決這一難題，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中的病原微生物快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)，一些新興的檢測(cè)技術(shù)，如微流控芯片越來越廣泛的應(yīng)用到病原微生物的檢測(cè)中。
　　微流控技術(shù)是在極小的微通道內(nèi)操縱納升級(jí)別流體的跨

2、領(lǐng)域、革命性新科技，集成了分析化學(xué)、微機(jī)電加工、生物學(xué)、納米材料等前沿技術(shù)。微流控芯片系統(tǒng)以其簡易操作、成本低、體積小、高通量和消耗試劑量少等特點(diǎn)備受人們關(guān)注。目前，微流控芯片檢測(cè)技術(shù)已逐步應(yīng)用于各種病原微生物以及環(huán)境監(jiān)測(cè)當(dāng)中，而且隨著各學(xué)科最新技術(shù)成果的融入，微流控技術(shù)檢測(cè)線性范圍和精度能夠進(jìn)一步提高。
　　本研究制備了一種針對(duì)大腸桿菌將富集、培養(yǎng)、檢測(cè)功能于一體的可重復(fù)利用微流控芯片。以合成的新型水凝膠P(PEGDA/DMAE

3、MA)（聚乙二醇雙丙烯酸酯/甲基丙烯酸-N、N-二甲氨基乙酯）作為芯片基底材料，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化合成工藝，得到親水性最高的水凝膠組分比例為90%的PEGDA/DMAEMA（比例為4：6）以及10%NVP（N-乙烯基吡咯酮）。配置好的基底預(yù)聚物結(jié)合掩膜和模具，通過紫外光固法分別制備出了齒凸?fàn)钆c三角狀兩種精細(xì)結(jié)構(gòu)的微流控芯片。
　　課題隨后以大腸桿菌作為模式生物，對(duì)制備得到的芯片兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行富集效率驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明兩種芯片結(jié)構(gòu)對(duì)

4、空氣中大腸桿菌具有較好的富集和培養(yǎng)性能，其中齒凸?fàn)钚酒?0分鐘內(nèi)富集效率達(dá)到最高，為96.8%，且增殖率明顯高于傳統(tǒng)培養(yǎng)法。在實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，利用專業(yè)軟件ANSYS Fluent對(duì)齒凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)字模擬研究，分析了不同流速下的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)分布以及粒徑追蹤效果，結(jié)果表明回旋重復(fù)的管道和齒凸結(jié)構(gòu)改變了管道內(nèi)平流狀態(tài)，導(dǎo)致了紊流的形成，增大細(xì)菌與基底面的接觸面積，提高了大腸桿菌在芯片表面發(fā)生物理性吸附的概率。將富集得到的大腸桿菌通過微流