基于微流控芯片技術的快速環(huán)境免疫分析檢測新方法.pdf

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

2、性，但是同樣受檢測儀器以及反應試劑所限，難以進行真正的快速高效的現(xiàn)場測試。同時生物抗體試劑價格較高，在進行大量測定時，成本很高。因此需要開發(fā)一種快速、簡易、便攜、低成本的檢測技術，以滿足實際的需要。
　　在微加工技術成熟與發(fā)展過程中，微流控芯片已經(jīng)開始在傳統(tǒng)的化學、生物學領域有了廣泛的應用。微流控芯片以小型化微型化的優(yōu)勢，可以縮短反應時間，減少試劑消耗，并可進行自動化和并行處理。大多數(shù)芯片內(nèi)的反應總體系小于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合反應速度或其它生物分子之間的識別結合速度有明顯的提高，大多數(shù)的抗原和抗體之間的反應可以在30分鐘內(nèi)完成。其它許多種生物技術，也都在微流控芯片上成功實現(xiàn)。
　　本論文主要通過微流控芯片技術和免疫分析技術，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方法;初步建立對空氣中細菌富集和檢測的方法。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對象來開發(fā)新的環(huán)境生物分析方法和檢測平臺

4、。
　　草甘膦(Glyphosate，C3H8NO5P)是一種非選擇性除草劑，廣泛應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)和水生雜草控制。在國家最新出臺的生活飲用水標準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(ELISA)反應機理，在微流控芯片上開發(fā)了一種草甘膦選擇性檢測方法。本方法可以快速檢測草甘膦，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的時間，并降低4個數(shù)量級的試劑消耗。<

5、br>　　藍氏賈第鞭毛蟲包囊和隱孢子蟲卵囊是國家最新出臺的生活飲用水標準GB5749-2006中新增的檢測指標，原蟲微生物對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)了一種用于檢測水體中藍氏賈第鞭毛蟲包囊、隱孢子蟲卵囊和阿米巴包囊的免疫方法，同時該方法也可以檢測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平臺。本方法通過在PDMS微流控芯片內(nèi)能過微球捕獲原蟲的包囊或卵囊，然后用原蟲特異性抗體進

6、行免疫識別并熒光顯色，最后用有CCD配置的熒光顯微鏡記錄反應產(chǎn)生的熒光信號。同時我們也開發(fā)了一種阿米巴相關蛋白的臨床免疫檢測方法，檢測結果與常規(guī)ELISA結果一致，檢測時間從原來的三小時縮減至不到一小時。該方法也有希望應用在其他環(huán)境中微生物的快速檢測中。
　　對環(huán)境中病原微生物的檢測對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，是進行空氣中微生物快速分析的關鍵和前提。我們開發(fā)一套微流控芯片裝置，能夠快速、高效的實現(xiàn)空氣中

7、細菌的富集和檢測。并以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為例進行了收集驗證與檢測，其富集效率可接近100％，與傳統(tǒng)沉降法對比，富集速度提升4-5倍，免疫檢測裝置最低可檢出十幾個金黃色葡萄球菌。該芯片裝置操作簡單，價格便宜，效率高，結果好。免疫檢測芯片結果與傳統(tǒng)涂版計數(shù)結果一致。
　　目前，國家對于環(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)檢測方法的可靠性、實用性和穩(wěn)定性有較迫切的需求。本研究在微流控芯片上實現(xiàn)了對于水體的農(nóng)藥草

8、甘膦、藍氏賈第鞭毛蟲包囊、隱孢子蟲卵囊、阿米巴蟲包囊及特異性蛋白的免疫檢測;此外，通過微流控芯片對微生物氣溶膠進行收集和檢測進行了前瞻性的研究工作，這些都是目前環(huán)境科學關注的重點，對于維護環(huán)境健康、防治環(huán)境污染物導致的疾病具有重要的意義。通過以上實驗證明，微流控芯片具有快速、靈敏、特異性強、低消耗等特點，是適用于水、空氣中環(huán)境污染物的快速分析檢測的最佳研究方法之一、本研究研發(fā)的微流控裝置，經(jīng)過進一步優(yōu)化開發(fā)并與其它檢測模塊、控制模塊整合