检验医学专业论文提纲

论文题目：基于距离和温度的信号读出方法及其在即时检测中的应用

摘要：传统的检测方法一般都基于光学、电磁学或电化学相关理论与特定的分析化学原理结合以达到对目标样品的检测要求。这些方法固然有检测精准、通用性好的强大优势,但传统的精密仪器往往价格昂贵,需要专业的操作人员,且维护成本高,不利于及时便携检测,限制了其普适性推广。同时,随着现代科技水平的极速发展和人类生活质量的提高,人们愈加关注自身的生命健康问题,也对日常医疗诊断的快速与准确提出了更高的要求,即时检测由此应运而生。所谓即时检测（point-of-care testing,POCT）,是指一种可实现在发病或事件发生处就地检测,无需复杂处理及操作过程,并能快速得到检测结果的检测新方法。POCT具有操作简单、低耗时、低成本、便携等诸多优势,是检验医学新开辟的新兴领域。作为医疗诊断的一种新型检验手段,POCT充分满足了当今社会高效、快节奏的工作要求,顺应了时代的发展,在临床诊断、食品安全、公共安检等领域有着越来越广泛的应用。核酸适体技术与微流控技术经近三十年的快速发展已在POCT中得到了越来越多的应用。核酸适体的特异性高、亲和力强、稳定性好、无免疫原性优势以及微流控芯片的微型化、集成化、自动化优势,都高度切合POCT的内在要求。充分发挥二者的优势将有助于POCT的进一步发展。酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA）,是指一种基于可溶性抗原或抗体在固相载体上的固定化及抗原抗体特异性免疫结合反应的经典的定量或定性检测方法。酶联免疫吸附测定作为免疫分析中的常用检测方法,具有灵敏度高、特异性强且通用性良好等优点,也常用于POCT中,但因实际操作中需要反复的加样与洗涤,过程繁琐,因此,实现ELISA操作的一体化能够弥补其自身缺陷,具有重要的现实意义,也能更好地服务于POCT。鉴于以上的分析,本文的工作主要有以下两个方面:1、距离信号读出的可视化便携检测可视化检测是POCT中最简单的信号输出方式,很符合POCT的要求。借助DNA水凝胶（DNAHydrogel）的特异性靶向识别与灵活的信号转导功能,可实现对靶标的高选择性可视化检测。DNA水凝胶是一种由两条分别修饰有链A序列和链B序列的聚丙烯酰胺链与另一条能与A、B序列皆能部分互补的Aptamer-Linker链进行交联后形成的胶状固体。当加入能与Aptamer-Linker特异性结合的靶标后,竞争夺取Linker,使胶状水凝胶瓦解,释放出包埋在水凝胶中的信号分子或信号启动分子,从而实现信号的放大及输出。本文以可卡因为模型靶标,并在水凝胶中预先包埋铂纳米粒子（PtNPs）。当可卡因存在时,它将竞争结合水凝胶中的Linker链使水凝胶瓦解,释放出其中的铂纳米粒子。而后将解胶上清液加入到简单搭建的检测装置中,使铂纳米颗粒催化过氧化氢产生氧气,推动装置中的染料移动,最终通过直尺测量染料移动距离来计算出靶标分子的浓度。利用该装置得到了在PBS缓冲液中0到200μM可卡因的线性检测范围,并实现了在50%尿液中5.6 μ的可卡因检测限。作为一种可视化便携检测方法,通过进一步对腺苷的检测也证明该方法具有一定的通用性。2、温度信号读出的一体化ELISA便携检测金（Au）作为常见的贵金属,其化学性质极其稳定。金纳米棒是一种尺度从几纳米到上百纳米的棒状金纳米颗粒。金纳米棒（AuNRs）不仅继承了体相材料的化学特质,还表现出良好的光学性质和光热性质。相比于球形金纳米颗粒,金纳米棒具有更强的表面等离子体共振（SPR）特性。经近红外激光照射后,金纳米棒的强吸收特性使得光能可以高效地转换为热能,而且通过控制金纳米棒的纵横比可实现其纵向SPR吸收峰位置的人为调控。基于这些优良特性,金纳米棒在光学成像、光热诊疗、光热传感等方面有着很多潜在的应用。本文采用种子生长法合成了高纵横比的金纳米棒,而后对金纳米棒进行生物素化以便于将其引入ELISA反应中。再借助对磁珠的磁性操作,通过PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）芯片外磁铁的操控实现芯片内整个ELISA反应的一体化。最后,用850nm波长激光照射已完成整个ELISA反应的反应液,通过数字温度计测量反应液的温度变化量计算出靶标蛋白的浓度。本文以C反应蛋白（CRP）为模型靶标,在PMMA芯片上实现了传统ELISA繁琐操作的一体化,达到了检测方法的快速、廉价及操作简单的目的。

关键词：即时检测;距离;ELISA;温度

学科专业：化学工程

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 即时检测技术

1.1.1 即时检测(POCT)的定义及意义

1.1.2 POCT的发展与前景

1.1.3 POCT的信号读出方法

1.1.3.1 可视化信号读出

1.1.3.2 基于便携仪器的信号读出

1.1.3.3 基于智能化设备的信号读出

1.2 核酸适体技术

1.2.1 核酸适体简介

1.2.2 核酸适体传感器在POCT中的应用

1.3 微流控技术

1.3.1 微流控技术简介

1.3.2 微流控技术在POCT中的应用

1.4 酶联免疫吸附测定技术

1.4.1 酶联免疫吸附测定(ELISA)简介

1.4.2 ELISA的发展与应用

1.4.3 自动化ELISA的发展与应用

1.5 论文研究目的和研究内容

第二章 距离信号读出的可视化便携检测

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 仪器、材料和试剂

2.2.2 检测装置的组建

2.2.3 丙烯酸亚磷酰胺单体的合成

2.2.4 甲基丙烯基团修饰的寡核苷酸分子的合成与纯化

2.2.5 铂纳米颗粒的制备与浓缩

2.2.6 水凝胶的制备

2.3 结果与讨论

2.3.1 距离信号读出的可视化检测原理

2.3.2 PtNPs及AuNPs的TEM表征

2.3.3 DNA水凝胶P-SA、P-SB及Aptamer-Linker比例优化

2.3.4 便携检测可行性实验

2.3.5 便携检测选择性实验

2.3.6 复杂体系中可卡因便携检测

2.3.7 本方法与标准LC-MS/MS方法的检测结果比较

2.3.8 便携检测通用性实验

2.4 本章小结

第三章 温度信号读出的一体化ELISA便携检测

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器、材料和试剂

3.2.2 金纳米棒的合成

3.2.3 磁珠上偶联捕获抗体

3.2.4 传统ELISA检测

3.2.5 PMMA芯片设计与加工

3.2.6 一体化ELISA检测步骤

3.3 结果与讨论

3.3.1 温度信号读出的—体化ELISA检测原理

3.3.2 PMMA芯片内液体间阻隔效果表征

3.3.3 金纳米棒吸收光谱表征及SEM表征

3.3.4 金纳米棒生物素化前后光热效应表征

3.3.5 金纳米棒光热效应曲线

3.3.6 传统ELISA可行性实验

3.3.7 一体化ELISA可行性实验

3.3.8 一体化ELISA选择性实验

3.4 本章小结

第四章 结论与展望

参考文献

致谢