基于微流控芯片的氣溶膠中細菌的富集及快速檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、幾個世紀以來，以空氣氣溶膠為傳播介質(zhì)的傳染病的爆發(fā)和流行一直是對人類健康和環(huán)境安全造成嚴重威脅的主要原因之一。很多呼吸道傳染病都是由細菌引起的。傳統(tǒng)的檢測方法如利用經(jīng)典的培養(yǎng)法對空氣中的病原微生物進行檢測耗時耗力，導致診斷的延遲并直接推高了傳染病的死亡率和發(fā)病率。微生物氣溶膠污染對環(huán)境安全的損失也十分巨大。為了解決這一基本的問題，實現(xiàn)對微生物空氣氣溶膠中的病原微生物快速、準確的檢測，一些新興的環(huán)境科學技術與環(huán)境生物技術如微流控芯片技術等

2、越來越廣泛的應用到環(huán)境監(jiān)測工作中，在大氣檢測中的微流控芯片技術也已經(jīng)應用于空氣氣溶膠中的病原微生物快速、準確檢測。目前，各種學科的前沿技術和思維已經(jīng)融入到環(huán)境檢測領域，如微生物學、生物化學、環(huán)境化學等學科中的酶聯(lián)免疫反應技術、環(huán)介導等溫擴增、流體力學擬合等技術有力的推動了環(huán)境科學領域中氣溶膠病原微生物的檢測工作。
　　本論文建立了一個簡單、廉價的微流控芯片裝置，能夠快速、高效的對空氣氣溶膠中的病原微生物進行富集、捕獲。這個裝置通過

3、了以大腸桿菌和恥垢桿菌作為實驗材料的可行性驗證，9分鐘之內(nèi)就能夠達到富集效率100％。檢測限與傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法相比更低。魚骨結構首次用于利用微流控芯片的氣溶膠中的病原微生物的富集，并顯示出了良好的富集效果。
　　在微流控富集研究的基礎上，我們開發(fā)了一種利用微流控免疫芯片技術對空氣氣溶膠中的結核桿菌進行快速檢測的新的檢測裝置。該免疫反應體系能夠成功捕獲結核分枝桿菌的特異性分泌蛋白Ag85B。這個反應體系的原理系采用免疫夾心法對抗原進行

4、檢測。此法操作簡便、試劑用量節(jié)省。檢測時間比傳統(tǒng)的96孔板檢測ELISA檢測方法大大縮短。這種檢測方法同時兼顧敏感性和特異性。實驗對比了微流控芯片上的ELISA反應與一種利用免疫膠體金原理進行檢測的商品化試劑盒，發(fā)現(xiàn)該法的檢測靈敏度更高，說明該法更適合于對空氣氣溶膠等病原微生物濃度較低的環(huán)境進行檢測。
　　之后，論文又對空氣氣溶膠中的大腸桿菌進行了基于微流控芯片的環(huán)介導等溫擴增技術的富集、快速檢測一體化的研究。結果顯示，所設計的富

5、集——LAMP檢測微流控芯片實現(xiàn)了對空氣氣溶膠中的病原微生物大腸桿菌進行從富集到快速LAMP檢測的一體化的目的。這一檢測裝置對空氣中的病原微生物大腸桿菌的富集和LAMP快速檢測提供了很高的可行性并表現(xiàn)出非常好的特異性以及靈敏度。大約十幾個大腸桿菌就能夠滿足檢測的需要，遠高于傳統(tǒng)方法的檢出限，與芯片上的ELISA方法相比也有更高的靈敏度，適合環(huán)境空氣中大腸桿菌的快速有效檢測。并且所設計的芯片模塊和檢測裝置在其他存在于環(huán)境氣溶膠中的病原微生