基于微流控技术的生物气溶胶快速检测

空气中携带的病原微生物的实时监测和人民的健康、经济的发展、国家的安全息息相关。因此，建立环境空气生物气溶胶在线监测技术将极大地提高公共卫生体系的疫情预警能力。本研究拟在现有较成熟的病原体微生物快速检测方法的基础上，设计和开发具有对生物气溶胶中病原微生物进行富集，并对其进行快速免疫分析和核酸扩增（PCR方法）分析的微流控芯片。并以此芯片为技术核心开发具有对空气气溶胶所含的传染性病原微生物进行实时在线分析功能的监测平台系统。本研究首次将集成微流控芯片技术应用到生物气溶胶的在线监测中，将极大的降低（至少3个数量级）昂贵的生物试剂的消耗，节省常规仪器的造价和维护费用。缩短反应和分析时间，提高检测速度和检测的灵敏度，可以通过编程实现系统的自动化，成本低，体积小。本研究设计的微流控芯片为基础的感染性病原微生物气溶胶的在线监测系统将不仅填补国内空白，而且对于维持社会稳定、保护人民健康具有重要的意义。

空气中携带的病原微生物的实时监测和人民的健康、经济的发展、国家的安全息息相关。在自然科学基金的支持下，我们首次将微流控芯片技术应用到空气中病原微生物的快速分析中，成功设计以微流控芯片为核心的空气中病原微生物富集和检测系统，具有自主的知识产权，在技术上走在国际前列，而且已经开发出原型机系统。成果简要如下：.1. 成功设计制造了能够对空气中的病原微生物进行快速富集和检测的便携式系统，用耻垢杆菌、大肠杆菌、卡介苗菌和金黄葡萄球菌进行了成功测试。我们设计制造了两种可以高效富集病原微生物的微流控芯片，在9分钟的时间内富集效率便可以达到100%。在捕获极限方面，所设计制造的芯片可以在每立方米低于100个细菌的情况下进行有效富集，效果远远高于现有的富集方法。该技术填补了国内外的空白，具有自主的知识产权。.2. 成功设计制作了可以对富集到的病原微生物进行快速破壁和免疫分析/核酸扩增分析的微流控芯片。在破壁+免疫分析的微流控芯片中，以85B为特征蛋白快速检测结核杆菌，检测时间可以控制在20分钟之内，可以对少于100个菌的量级内做到准确检测。在破壁+核酸扩增分析的微流控芯片中完成核酸环介等温扩增，对结核杆菌、金葡菌和BCG菌进行了快速破壁核酸扩增和分析，时间控制在40分钟之内，检测极限20个细菌。.3 成功设计制造了对病原微生物进行快速分析的微芯片系统，可以检测阿米巴病原和疟疾病原，和临床数据完全吻合，而且检测分析时间约为15分钟。对30例阿米巴病人和11例疟疾病人的样本进行了测试，测试结果和临床数据完全吻合。.总之，本研究首次将微流控芯片技术应用到空气中病原微生物的快速分析中，在芯片上实现空气中病原微生物的富集和快速分析，解决了目前空气中病原微生物分析技术缺乏的问题，开发基于微流控芯片的空气中病原微生物的快速富集检测的仪器系统。具有独立的知识产权，有着很好的产业化前景。.专利：申请9项，4项已获授权。论文：1篇为“Biomicrofluidics”, 2013已接受，出版中。（IF 3.4），1篇科技论文在线发表。其余4篇分别投稿到small(2篇), Biomedical Microdevice, Journal of Hazardous Materials.人才培养：培养3名博士研究生和1名硕士研究生。.