疾病的早期诊断、治疗和疗效监测对人类的健康促进具有重要的意义。许多危重疾病的有效治疗取决于诊断的及时性和准确性。然而,传统检测方法如组织活检仍存在着如取样困难、无法实现早期检测、病人痛苦、取样频率低等局限性。体外诊断(In Vitro Diagnostics,IVD)技术伴随着生物化学、免疫学、分子生物学等领域的发展,以及分子诊断和精准医疗的崛起,已在分子诊断和即时检测(Pointof-care-Testing,POCT)等应用中取得了令人瞩目的成绩。然而,目前的体外即时诊断产品仍存在着如测试的准确性低,检测的项目单一,性能不稳定等局限性,限制了国内体外诊断即时检测行业的发展。微流控芯片系统以其微型化、集成化等特征推动了便携式体外诊断技术的发展,可实现测试耗用样本微量化以及多参数同步检测等临床需求;深化了其在生物化学和转化医学方面的应用,如微型化生化分析、高通量筛选、即时检测和新颖生物材料制备等,相较于传统的免疫分析,具有分析时间短,灵敏度高,减少昂贵试剂与样本的消耗,易于集成等优势。传统微流控免疫检测芯片在很大程度上依赖通道表面固定的探针(抗体、适体等)对靶标目的蛋白的亲和捕获。在这种界面过程中,目标物向表面的传质效率以及结合反应的平衡和动力学是控制传感性能的基本因素。然而,由于微通道中流体极低的雷诺数,其流动一般都为层流,传质效率低,导致壁面上的抗体很难与流体中的目的蛋白结合,造成微纳流体系统中生物传感的效率低下。本论文将微流控芯片技术与免疫荧光分析技术相结合,开发了一种连续、快速、高效的微流控免疫检测芯片,通过在微流控芯片内填充抗体微珠,扰乱液体样本的层流状态,提高传质效率,同时增大免疫亲和反应的接触面积,大幅增强抗体与目的蛋白的结合,放大荧光信号,显著增强检测的灵敏度和效率。通过优化反应条件和检测参数,实现了血液样本中疾病目的蛋白水平的快速定量检测。研究工作主要包括以下几个方面的内容:一、微流控芯片的设计和制作。采用软光刻技术(Soft lithography)和压敏(Pressure-sensitive adhesive,PSA)键合法设计和制作了微流控芯片。芯片主要包括流体传送、反应腔、微型截留柱三个部分。二、抗体微珠的制备和表征。对玻璃微珠表面进行硅烷化处理,并与单克隆抗体进行共价连接,完成微珠表面的抗体修饰。对抗体微珠的形貌、表面元素、生物学性能和免疫检测效果进行表征和分析。三、反应条件和荧光信号采集参数的研究和优化,以及微流控芯片检测系统的各项性能评价。通过优化感光度ISO、曝光时间、微珠粒径、免疫结合反应时间、进样速度来提高微流控芯片免疫荧光分析的效率和可靠性。并对该方法和装置的重现性、稳定性和特异性进行评价。四、微流控芯片免疫荧光分析系统在血浆中蛋白质检测的应用和评价。以人乳腺癌抗原CA15-3(Cancer antigen 15-3)蛋白为检测对象,采用标准曲线法成功对乳腺癌患者血浆中的CA15-3进行定量检测,结果与商用酶联免疫吸附测定法(EnzymeLinked ImmunoSorbent Assay,ELISA)试剂盒的检测结果高度吻合,说明该方法能够对血液样本中疾病目的蛋白水平的快速定量检测。综上所述,本论文建立了一种基于微流控体外检测技术的连续、快速、高效的疾病目的蛋白的检测方法和装置,成功实现了对乳腺癌患者血浆中CA15-3蛋白的定量检测,结果显示该方法能够准确的检测血液样本中的疾病目的蛋白,并具有良好的重现性、稳定性、特异性和准确性,为癌症等重大疾病的早期诊断提供了一种新方法,为进一步开发和实现集成化的疾病POCT即时诊断技术和装置奠定了基础。