布基微流控化學發光基因感測器的一些基礎問題研究

《布基微流控化學發光基因感測器的一些基礎問題研究》是依託華南師範大學，由章春筍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：布基微流控化學發光基因感測器的一些基礎問題研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：章春筍
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

本課題組多年來一直致力於研究微流控核酸擴增、化學發光/電致化學發光微流控檢測以及晶片材料與加工等技術。本項目將在課題組先行成果的基礎上，採用廉價的布材料和簡單易行的微加工技術加工布基微流控晶片，布基晶片與化學發光耦合以構建一種新型布基微流控化學發光基因感測器，從而對其一些基礎問題展開前瞻性研究，其內容主要包括：（1）研究用於化學發光檢測的，基於聚合酶鏈式反應、等溫核酸擴增的生物素化單鏈DNA製備方法；（2）研究布基微流控晶片的紫外光刻、蠟網印加工方法；（3）研究特異結合靶DNA的布基微流控感測晶片製備方法；（4）布基化學發光反應池/微流體通道設計與最佳化；（5）以常見食品致病菌為研究對象，採用布基微流控化學發光基因感測器進行快速、靈敏、特異的DNA檢測；（6）化學發光檢測器最佳化選擇。本項目最終建成微流控生物感測新方法與技術能突破性解決現有核酸擴增、化學發光檢測各自所遇到的一些難題和瓶頸。

結題摘要

本項目針對傳統微流控化學發光（CL）在生物感測套用上的不足而進行一些基礎問題研究，已取得一些階段性進展：（1）首次報導一種布基微流控（即布晶片）重力/毛細流動CL（GCF-CL）技術及其相關感測套用。該GCF-CL技術可用於檢測三價鉻（Cr(III)）（線性動態範圍（LDR）：0.01-100 mg/L；檢測極限（LOD）：6.2 µg/L）、過氧化氫（LDR：0.01-10 mM；LOD：9.07 μM）和葡萄糖（LDR：0.01-10 mM；LOD：9.74 μM）。此外，布晶片上集蠟微閥的GCF-CL實現集成化的葡萄糖（LDR：0.1-100 mM；LOD：0.0948 mM）甚至DNA檢測。（2）發展了布晶片CL與三電極電化學耦合的感測技術（即布晶片電化學發光（ECL）感測技術），包括布晶片ECL用於乳酸鹽檢測（LDR：0.05-2.5 mM；LOD：0.035 mM）以及布晶片鄰近雜交-ECL（PH-ECL）用於檢測特徵DNA片段（LDR：0.001-2500 pM；LOD：0.13 fM）。（3）首次報導一種超柔性的布晶片CL與閉合式雙極電化學耦合的感測技術（即布晶片閉合式雙極電化學發光（CBP-ECL）感測技術）。此外，雙性電極（BPE）陰極上納米材料修飾被表明有潛力極大地增強其陽極上CBP-ECL發光強度。目前，電極未修飾的布晶片CBP-ECL已經能定量檢測三丙胺（LDR：0-2.5 mM；LOD：0.085 mM）、過氧化氫（LDR：0.025-2.5 mM；LOD：0.024 mM）和葡萄糖（LDR：0.25-5 mM；LOD：0.195 mM），而BPE陰極上修改多壁碳納米管和石墨烯量子點-金納米顆粒複合物的CBP-ECL能高靈敏檢測葡萄糖（LDR：0.1–5000 μM；LOD：64 nM）。（4）首次報導一種布晶片CL與開放式雙極電化學耦合的感測技術（即布晶片開放式雙極電化學發光（OBP-ECL）感測技術）。所開發的布晶片OBP-ECL能定量檢測過氧化氫（LDR：0.025-10 mM；LOD：0.024 mM）和葡萄糖（LDR：0.025-10 mM；LOD：0.023 mM）。（5）其他襯底材料（紙、線）也被很好地用來構建微流控感測器。總之，在本項目資助下，通過一些關聯性的創新研究，已初步建成布基微流控CL技術及其感測套用的技術平台。