基于纸芯片实验室的电化学发光免疫分析研究

针对目前免疫分析现场即时检测（POCT）所面临的成本与准确性、便携性不协调的瓶颈问题，本项目在微流控纸芯片平台上引入电化学发光分析方法，制备开发低成本、高灵敏度、方便快捷的微流控纸芯片电化学发光POCT器件，建立免疫电化学发光分析的微流控纸芯片实验室。设计制备具有高性能的纸上三电极和亲水微通道的微流控纸芯片，在纸芯片上组装免疫分析抗体，构建一维电化学发光微流控纸芯片器件；研究抗体的纸上电化学发光标记原理和方法，发展兼有分子识别和电化学发光信号的抗体，利用抗原抗体的特异识别和电压的控制解决分析方法的选择性,据此研发高选择性的免疫电化学发光微流控纸芯片实验室；揭示纸上电化学发光免疫检测机理，进一步发展三维免疫电化学发光微流控纸芯片实验室，探索对多指标的疾病诊断与复杂诊断过程的现场即时分析和多组分的同时检测，研究纸芯片与外部便携式设备的偶联，为实现纸上免疫分析POCT技术奠定理论与技术基础。

在本项目中，优化了微流控纸芯片中亲水微通道的形状、位置、分布等参数；设计制备了微流控纸芯片；考察了纸上丝网印刷三电极的边缘形貌特征以及电化学性能；开拓集分离、富集、洗涤、检测多功能于一体的多功能、高通量、可寻址阵列 3D 纸芯片的制备；设计制备了三维中空通道微流控纸芯片。在设计制备的微流控纸芯片中，构建了基于微流控纸芯片三电极体系的电化学发光免疫分析方法；通过设计、制备、优化的微流控免疫电化学发光纸芯片电化学发光性能的研究，提出了相应的纸上免疫电化学发光检测机理。同时，构建了多种化学发光、电化学微流控免疫纸芯片传感器，实现了纸芯片上多种分析方法的定量分析；围绕纳米材料的制备、功能组装与修饰进行了研究，并对这些纳米材料的性能及在纸芯片上应用进行了研究。合成了多种贵金属纳米材料，碳纳米材料和半导体纳米材料，并通过多种途径对制备的纳米材料进行修饰功能化；依据功能化后的纳米材料的物理性质、化学性质以及光电性质将这些纳米材料进行应用，构建不同类型的传感器；对实验体系进行修改优化；结合吸收光谱、电化学、电致化学发光、光致电等分析方法，在纸芯片上构建了一系列高灵敏和好的稳定性的免疫传感器。