基于微流控芯片的大腸桿菌富集與檢測性能研究.pdf

1、以空氣作為傳播介質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與手段對空氣中的病原微生物進行檢測，以達到提前預警和防治的目的。但目前的檢測方法耗時耗力，且不能做出快速，準確的鑒定，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，實現(xiàn)對空氣中的病原微生物快速、準確的檢測，一些新興的檢測技術，如微流控芯片越來越廣泛的應用到病原微生物的檢測中。
　　微流控技術是在極小的微通道內操縱納升級別流體的跨

2、領域、革命性新科技，集成了分析化學、微機電加工、生物學、納米材料等前沿技術。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備受人們關注。目前，微流控芯片檢測技術已逐步應用于各種病原微生物以及環(huán)境監(jiān)測當中，而且隨著各學科最新技術成果的融入，微流控技術檢測線性范圍和精度能夠進一步提高。
　　本研究制備了一種針對大腸桿菌將富集、培養(yǎng)、檢測功能于一體的可重復利用微流控芯片。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）。配置好的基底預聚物結合掩膜和模具，通過紫外光固法分別制備出了齒凸狀與三角狀兩種精細結構的微流控芯片。
　　課題隨后以大腸桿菌作為模式生物，對制備得到的芯片兩種結構進行富集效率驗證實驗。研究結果表明兩種芯片結構對

4、空氣中大腸桿菌具有較好的富集和培養(yǎng)性能，其中齒凸狀芯片在30分鐘內富集效率達到最高，為96.8%，且增殖率明顯高于傳統(tǒng)培養(yǎng)法。在實驗研究基礎上，利用專業(yè)軟件ANSYS Fluent對齒凸狀結構進行了數(shù)字模擬研究，分析了不同流速下的速度場、壓力場分布以及粒徑追蹤效果，結果表明回旋重復的管道和齒凸結構改變了管道內平流狀態(tài)，導致了紊流的形成，增大細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