基于微流体技术的氧化锌纳米结构可控合成及其在生物传感器中的应用研究

Due to its high isoelectric point, surface to volume ratio and biocompatability, ZnO nanostructures, as a promising material, are commonly utilized in biosensors. However, uniformity of structure and producibility is an issue which restrics the synthesis development. In this project, we plan to synthesize ZnO nanostructures based on microfluidic technology and analyze the variation of nanostructures under different conditions as concentration of reactants, temperature、time duration and flow rate. For the first step, we design suitable microfluidic device for concentration generation and optimize the device configuration to study the synthesis of ZnO on chip. The fluorescien-labeled protein, as a model biomolecule, is used to study biomolecule binding properties on different ZnO nanostructures. Further, the proper ZnO nanostructures are chosen as the matrix for binding sensitive element according to their morphologies and properties. The high throughput biosensor arrays based on ZnO nanostructures are designed and fabricated to detect cancer biomaker. In conclusion, this project aims to study the controlled synthesis of ZnO nanostructures on microfluidic device, which is expected to provide foundation for the development of high throughput biosensor.

氧化锌纳米结构具有高等电点、高比表面积和良好的生物兼容性等特点，常用于制备生物传感器，具有很大的应用前景。但是，材料的合成研究一直受到结构的一致性和可重复性的制约。本项目拟利用微流体技术研究氧化锌纳米材料的可控合成，分析在芯片中不同反应物浓度、温度、时间、流速的合成条件下氧化锌纳米结构的变化。通过优化微流控芯片的设计，制备具有浓度梯度结构的芯片用于氧化锌纳米结构的合成研究。分析芯片中氧化锌纳米结构的形貌特征，以荧光蛋白为模型分子研究不同氧化锌纳米结构固定生物分子的性能，选择适当的氧化锌纳米结构作为固定敏感元件的载体材料。设计并制备基于氧化锌纳米结构的阵列式多通道生物传感器，并将该传感器用于癌症生物标记蛋白的检测。本项目旨在研究微流控芯片中氧化锌纳米结构的可控合成，为研制基于氧化锌纳米结构的生物传感器、实现高通筛选功能奠定基础。

氧化锌纳米结构具有高等电点、高比表面积和良好的生物兼容性等特点，常用于制备生物传感器，具有很大的应用前景。但是，材料的合成研究一直受到结构的一致性和可重复性的制约。本项目利用微流控芯片研究氧化锌纳米材料的可控合成，分析在芯片中反应时间、生长溶液灌注流速和反应物浓度等条件下氧化锌纳米棒的变化，研究了在微通道内氧化锌纳米棒的生长机理，并与传统水热法进行了比较。在此基础上研究了不同氧化锌纳米棒进行生物荧光检测的性能，选择适当的氧化锌纳米棒作为固定检测样品的载体材料。设计并制备基于氧化锌纳米棒的阵列式多通道生物检测器件，并其将用于癌症生物标志物的检测。本项目旨在研究微流控芯片中氧化锌纳米结构的可控合成，为研制基于氧化锌纳米结构的生物传感器、实现高通筛选功能奠定基础。