基于光子晶体编码微球的微流控分析芯片及其应用研究

In this proposal, self-assembly photonic crystal beads are used as encoded biomolecular carriers and a microfluidic chip will be developed to incorporated them in order to realize multiplxe biomolecular detection.By this means, self assembled micro and nano structures are introduced into microfluidic channels conveniently and the compolex procedure to combine position encoded carriers with microfluidic channels are avoided. We will optimize the analysis conditions and microfluidic chip designs by mass transport and reaction dynamics analysis in the chip and explore the herein principles and characters. At last, we will develop an instrumental protype of the chip based multiplex detecton and apply them in the detection of protein markers. Based on this project, a propertiary high sensitive and rapid "Point of care test" technology will be developed.

在本项目中我们提出利用自组装光子晶体编码微球作为多元生物分子检测载体，设计并构建用于微球分析的微流控芯片，将自组装微纳结构引入微流控芯片中，避免了微流控芯片中使用位置编码的复杂制备过程，通过对检测过程中的传质与反应动力学研究，探索芯片流过式检测反应的规律和特性，优化微球与芯片的材料设计及分析条件，并在此基础上构建小型化芯片检测的原型装置，开展其在蛋白标志物等多元检测中的应用，为发展具有自主知识产权的高灵敏快速POCT检测技术与设备奠定研究基础。

项目提出研究基于光子晶体编码微球的微流控芯片并开展其在蛋白标志物多元检测中的应用。在项目执行过程中，我们设计并构建了流过式微流控芯片，该芯片可以将光子晶体编码微球捕获并进行3~5种标志物的检测反应。在此基础上我们构建了自动化芯片反应和检测仪器，实现了芯片流体的自动控制和检测结果自动读取。我们重点研究了微纳有序结构对检测信号的增强机制，通过设计结构与纳米标签的耦合，实现了fg/mL量级超高灵敏度和5~7个数量级宽线性范围的多元生物标志物检测，该检测性能有效解决了多元标志物检测中的宽丰度范围定量问题，在POCT和体外诊断领域具有广泛的应用前景。通过本研究发表SCI论文10篇，其中I区6篇，申请专利3项，授权专利4项，授权软件著作权1项，获得日内瓦国际发明展特别金奖1项。