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《中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)》 2007年
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微芯片毛细管电泳系统及其临床诊断应用研究

庄贵生  
【摘要】: 微芯片毛细管电泳系统Microchip Capillary Electrophoresis system(MCE system)是近年来快速发展和具有广泛应用前景的新技术。该技术是在常规毛细管电泳原理的基础上发展起来的,利用微电子机械系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)技术在玻璃、聚合物、硅等基片上制作一系列微管道等结构单元,利用微芯片体积小、热传导效率高等优点实现对生化样本更加高速、高效的分离分析。MCE系统已经发展多年,取得了长足进步,然而依旧存在许多尚未解决的问题,如MCE微芯片标准化工艺制作及成品率、样本进样方法优化等问题,且在临床诊断方面的应用研究虽已引起了人们的重视,但只是刚刚起步。 本论文针对上述存在问题及MCE的临床诊断应用,在阐述毛细管电泳原理的基础上,结合MCE的特点,对样本的进样区带进行优化,解决了微芯片的标准化制作,建立了一套低温键合制作方法,大大提高了微芯片的成品率,并研究了MCE系统在临床尿蛋白和乳酸脱氢酶的临床诊断中的应用。 本论文主要研究内容如下: 1.总结了微芯片毛细管电泳的原理、特点和研究进展,提出了本论文的研究方案; 2.针对微芯片毛细管电泳进样区带形状对分离性能有重要影响的问题,设计了双聚焦进样方法,通过计算机数值模拟进行分析,并构建实验平台进行实验验证。模拟结果表明,该进样方法有效地改进了样本进样区带形状,实现了近乎矩形的样本区带,提高了样本的分离效率和分离度; 3.针对玻璃微芯片制作过程中高温键合成品率低的问题,本论文建立了一种低温键合技术,键合强度可达5.66 MPa,成品率达到95%以上。为了降低微芯片制作成本,本论文还研究了基于PDMS等材料的微芯片制作工艺; 4.根据MCE系统的技术特点,结合临床诊断的需求,选择临床尿液中的蛋白质作为分析对象,构建了一套基于紫外吸收原理的尿蛋白分析仪,建立了微芯片毛细管电泳用于尿蛋白检测的分析方法,分析时间较常规检测方法大大降低,且具有良好的重现性; 5.利用微芯片传热快,易于集成的优点,基于Peltier原理设计并制作了适合酶反应的温控系统,并在自行构建的诱导荧光检测系统中对血清同工酶进行了分析,实验结果与常规临床检测方法一致,但分析时间大大缩短,整个过程可在10min内完成。 本论文的研究表明,微芯片毛细管电泳系统具有分析速度快、检测灵敏度高等优点,在临床快速诊断方面具有广泛的应用前景。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN42

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