基于离心微流控的免疫浊度检测系统研究

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免疫浊度检测作为一种经典的免疫学检测方法,具有特异性高、稳定性好、灵敏度高等优点,可实现对炎症标志物、血浆微量蛋白等多种指标的快速定量检测,在疾病的早期诊断中有着重要的作用。但是,目前免疫浊度检测大多依托特定的检测设备进行,操作成本高,且不具备样品预处理功能,无法提供实时“采样-反馈(sample-to-answer)”的解决方案,这些因素都大大限制了其在及时检验(POCT)场景下的应用。近年来兴起的离心微流控技术可以很好地解决上述问题。离心微流控(LOAD)平台借助于旋转产生的离心力作为液体的驱动力,配合复杂的微流体设计,通过对转速和方向的精确控制,就可在光盘大小的芯片上执行包括样品预处理在内的全流程反应,整个过程高度地集成化、自动化。本文首先将已有的LOAD平台与光学检测模块相结合,搭建了一个集成式免疫浊度检测平台。然后,针对免疫浊度检测涉及的通用芯片单元进行了设计,包括实时在线血浆分离与定量提取单元、特定浓度梯度标准品生成单元,对其实现效果分别进行了理论模拟和实验验证。这些通用单元都具有很强的独立性和可迁移性,能灵活的应用于各种指标的免疫浊度检测中。作为一种应用,本文基于上述搭建的检测平台对人血中的免疫球蛋白A(Ig A)进行了检测。在通用芯片单元的基础上,设计了两种检测芯片以应对不同检测场景,其中,单样品检测芯片通过实时生成标准曲线进行片内校准,多样品检测芯片则引入缩放系数来对检测结果进行校准。临床血浆检测结果表明,两种芯片均可优化检测结果,与常规生化仪方法有较强的相关性,且具有良好的精密度:芯片内CV值为4.23%,芯片间CV值为6.55%;良好的灵敏度:最低检出限为0.206 g L-1,低于传统生化分析仪(0.30 g L-1)。最后,针对人血清淀粉样蛋白A(SAA)、C反应蛋白(CRP)指标联合检测的需求,本文基于上述免疫浊度检测平台,对CRP、SAA指标的常规检测流程进行了分析与整合,设计了用于CRP&SAA双指标联合检测的双层芯片,并对相关反应流程进行了演示。本文所搭建的基于离心微流控的免疫浊度检测系统,集样品前处理、溶液混合反应孵育、光学检测于一体,加入抗凝全血后,即可全自动完成检测全过程,实现对相关指标的快速定量分析。该系统为免疫学检测提供了一种新的解决思路,在POCT场景下具有巨大的应用前景。
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