【摘 要】
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快速、精准的血型鉴定在临床医学、法医学及遗传学等领域意义重大。试管法和微柱凝胶法作为经典血型鉴定方法,其检测准确、可靠,但耗时较长、依靠大型仪器等缺陷,难以适应户外复杂环境或紧急条件下快速、便携式检测。此外,受药物、疾病等干扰产生的弱凝集可能导致检测结果假阴性,为紧急血型精准分型带来又一挑战。因此,研发复杂环境下快速、精准的血型检测技术至关重要。为此,本研究构建便携式新型二维码纸基微流控,提出血型
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快速、精准的血型鉴定在临床医学、法医学及遗传学等领域意义重大。试管法和微柱凝胶法作为经典血型鉴定方法,其检测准确、可靠,但耗时较长、依靠大型仪器等缺陷,难以适应户外复杂环境或紧急条件下快速、便携式检测。此外,受药物、疾病等干扰产生的弱凝集可能导致检测结果假阴性,为紧急血型精准分型带来又一挑战。因此,研发复杂环境下快速、精准的血型检测技术至关重要。为此,本研究构建便携式新型二维码纸基微流控,提出血型分析三重质控策略,解决弱凝集血型识别难题,实现紧急条件下ABO、Rh及多种稀有血型的快速、精准识别。具体研究如下:1.二维码纸基微流控分析平台构建本研究提出无需编码的二维码设计理念,成功构建微型化二维码纸基微流控分析平台（5×5 cm）。利用二维码内单独设置的色谱校准区作为外质控,结合定位区可用于自动定位与角度纠偏,实现无需额外配件的智能手机直接分析。优选相对疏松、多孔的棉浆纸作为纸基微流控反应层基质,可完全捕获含特异表面抗原的红细胞,在纤维内形成不规则凝集块。较常用的3MM色谱层析纸,棉浆纸上凝集红细胞层析距离显著缩短（11.50±1.08 mm,P＜0.001）,且凝集红细胞颜色强度（197.26±1.14）与未凝集颜色强度（106.61±1.67）存在明显差异（P＜0.001）。激光切割组装形成二维码识别层、反应层及加样层,以构建二维码血型检测卡。利用观察检测窗颜色是否为红色,可在30 s内实现ABO和Rh（D）检测。经30例临床样本验证,检测准确率100%。证明所构建的二维码纸基微流控兼具微型化与高效反应性能,有望用于紧急条件下快速检测。2.弱凝集血型识别机理及自动分型策略研究提出溴甲酚绿（BCG）染料作为内质控实现特异显色的血型识别策略。结果表明BCG与白蛋白产生特征性蓝绿色复合物,并在630 nm存在特征峰,可准确鉴别类血液的红色样本（P＜0.001）,有效提高血型检测特异性。设计单独的阴性质控,与BCG染料显色形成血型鉴定的双重质控方案,排除红细胞比容（HCT）、纸基材质等潜在干扰。由此,成功构建二维码血型检测ABD卡,用于ABO和Rh（D）血型鉴定。开发智能手机血型识别程序,利用色度/饱和度/明度模型校准传统红/绿/蓝模型,配合色谱校准作为外质控,提高检测结果精确度。整合双重质控方案,提出差异化HCT值的弱凝集血型识别理论;利用机器学习构建血型自动分型模型（AUC=1）,可在30 s内实现弱凝集血型的准确、快速、自动化检测。经200例临床样本验证,检测准确率100%。智能手机检测后其血型结果可实时自动上传数据库,为输血前准备提供数据支持,为户外急救检测提供可选方案。3.稀有血型同步识别及精准分析平台研究提出复杂环境与稀有血型精准分型策略,分析血浆白蛋白、总胆红素、总胆固醇浓度变化对显色反应的影响。其白蛋白浓度与颜色强度呈正比,其他二者相对波动较小。同时,在不同光强度（50 Lx～5000 Lx）、检测卡旋转角度（0°～315°）和拍摄角度（45°～135°）的检测条件下,利用智能手机检测准确率100%。其检测过程不受光线、角度与位置限制,显著提高在复杂环境下对复杂血液样本的检测稳定性。基于此,成功构建稀有血型二维码纸基微流控,实现多种稀有血型快速识别。利用构建的ABO和Rh血型卡（ABR卡）检测200例临床样本,可在30 s内实现ABO（A/B）和Rh（D/C/c/E/e）检测;利用构建的稀有血型卡（RBT卡）检测50例临床样本,可在3 min内实现Rh（D/C/E/c/e）、MNS（M/N/S/s）、P（P1）、Kell（K）、Kidd（Jka/Jkb）及Lewis（Lea/Leb）在内的稀有血型自动分型。与金标准对比,其准确率100%（AUC=1）。稀有血型同步识别与精准分析平台的构建,有效推动资源稀缺地区血型检测的普及,对完善血型信息数据库及预防输血性反应发生具有重要价值。本研究所构建的新型二维码纸基微流控装置不仅可实现弱凝集血型准确检测,而且可实现多种复杂稀有血型精准分型。整合三重质控策略,其检测结果稳定、可靠,有效降低复杂检测环境的干扰。为户外急救检测提供可选方案,为输血前准备提供数据支持。进一步开发后,本研究构建的二维码纸基微流控可作为通用性平台,有望推广用于食品安全、疾病早诊、环境监测等多种领域。
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