蛋白质是一切生命的物质基础,是细胞的重要组成部分,是生命活动的主要承担者。而对蛋白质测定,尤其是对作为生命标志物的蛋白质进行特异性测定,在疾病诊断、食品安全等领域中有着广泛而频繁的应用。而提高蛋白质测定效率,实现现场测定更是可以应用到全球疫病防控等重要领域,这对于社会、国家乃至全人类是非常重要的。所以,如何有效完成现场蛋白质测定一直都是国内外研究学者的关注热点。论文查阅和研究了国内外大量参考文献,发现当前蛋白质测定方法因为存在以下问题而无法实现现场测定:测定过程耗时长,每一次测定需要数小时甚至数天;测定流程繁琐,测定人员需要进行专业技能培训;测定环境通常要求在实验室进行;测定成本高。为解决这些困难,实现蛋白质免疫吸附现场测定,论文主要展开了以下研究:①在了解蛋白质概念与蛋白质测定意义的基础上,分析了当前国际上常用的蛋白质测定的方法,总结了目前蛋白质测定所面对的种种问题,并归纳了当前国内外研究人员在蛋白质测定技术的研究方向,最后确定了基于微流控技术、光电传感与检测技术来实现快速、操作简单、低成本、高灵敏的蛋白质测定系统以顺利完成现场蛋白质测定的研究目标。②设计了两种基于微芯片加工技术、微粒操控技术等微流控技术以及光电传感与检测等技术的现场蛋白质测定系统的总体方案。对以下现场微流控蛋白质测定系统的关键技术、方法与理论展开了深入研究:基于免疫吸附测定蛋白质含量的原理;基于硅片、PDMS、软光刻等方法制作微流控芯片与通道;基于多种交流动电效应操控微粒的原理与方法;基于LED诱导荧光的原理与设计方法;溶液中电极电阻抗的测量原理与方法等。③基于交流动电效应操控微粒的原理与方法以及基于LED诱导荧光的原理与设计方法,提出了一种利用以交流电热效应为主,于流体内部在微米尺度范围内制造微小旋涡流以搅动局部液体运动以加速蛋白质吸附的机制,同时结合诱导荧光方法,给出了一种交流电热荧光现场蛋白质测定方案与对应的仪器设计,首次于国内外实现了主动引导目标蛋白质往探针蛋白质靠拢的现场蛋白质检验方法和系统。④提出了一种利用以介电泳力为主的交流动电效应来主动吸引目标蛋白质到探针蛋白质附近以加速蛋白质吸附,并实时通过电阻抗变化来测定蛋白质吸附情况的机制,同时给出了介电泳电阻抗现场蛋白质测定方案与对应的仪器设计。为实现实时、简单、快速、高灵敏现场蛋白质测定提供了一种全新的解决方案。⑤采用设计的交流电热荧光现场蛋白质测定系统、介电泳电阻抗现场蛋白质测定系统完成了对IgG蛋白,D-dimer和牛肺副结核抗体等蛋白质的实时测定,相关实验结果表明上述两种现场蛋白质测定系统与测定流程能够快速、准确、有效地完成现场检测。论文在以实现现场蛋白质测定系统为目标的前提下,提出了利用交流动电效应来操控蛋白质及其溶液的思路。因此而变革了传统免疫检测中,目标蛋白质主要靠热扩散与探针发生吸附反应的被动方式,实现了主动控制目标蛋白质靠近探针的方法。论文设计的交流电热LED诱导荧光现场蛋白质免疫测定系统及测定流程,由同行研究学者认为首次实现了:可以主动引导目标蛋白质扩散至探针纳米尺寸范围以完成富集,从而加速蛋白质结合来实现快速蛋白质测定的系统。论文设计的介电泳电阻抗现场蛋白质免疫测定系统及测定流程则可以在现场以高速(<1分钟),较低测定成本(<1美元/次),优秀的检测极限(<10 ng/mL)完成蛋白质测定。该系统成功研制时,在北美区域引起了如华尔街日报(Wall Street Journal)、美国广播电视公司(American Broadcast Company)、Gizmag等媒体以及辉瑞(Pfizer)等专业厂商的关注。