即时检测(Point-of-care testing POCT)是一种在病患身旁进行的快速、灵敏的分析方法,在过去十年间其研究取得了很大进展。可穿戴POCT设备可通过对生物标志物的现场检测,在日常健康维护,尤其是慢性疾病方面潜力巨大。可穿戴POCT技术与汗液分析相结合,有望为深入理解人体内生物分子的动态变化过程提供一个窗口,同时也将为人体日常健康维护和疾病诊断提供一种新的手段。本论文创新性地将线与纸相结合,用于线/纸微流控分析器件(μTPAD)的构建,通过与智能手机信号收集系统的偶联,该分析器件成功被用于可穿戴人体汗液检测。本论文主要研究内容如下:1.等离子体处理对棉线芯吸性能调控的研究棉线由纤维搓捻而成,纤维之间的间隙为液体的毛细作用流动提供了通道。为有效增进毛细作用,加快液体的运输过程,本研究采用等离子体处理棉线,以实现表面蜡质的去除和纤维素表面亲水基团的增加。棉线芯吸性能以红墨水在2 cm长棉线中流动时间长短来表示,而其亲水性通过接触角、XPS来表征。通过改变等离子体处理方式和处理时间,可实现对棉线亲水性的控制。为了克服空气中长时间暴露后芯吸性能变弱的问题,进一步研究了一次性等离子体处理与多次等离子处理对棉线芯吸性能维持时间的影响。结果表明,通过多次处理,可有效延长棉线芯吸性能。2.单通道μTPAD的构建及其在汗液葡萄糖检测中的应用本研究开发了一种由棉线和功能化修饰滤纸组成的可穿戴μTPAD。该系统可与智能手机联用,用于人体汗液葡萄糖无创与定量的原位监测。首先,将纸基传感器与棉线通道相结合,实现了汗液沿通道向传感器的定向输送。通过对含有不同葡萄糖浓度人工汗液的分析,证实所制备的器件具有良好的性能,其动态检测范围为50-250μm,检测限为~35μm。将该器件进一步与护臂相整合,实现了人体汗液葡萄糖水平的现场检测。经与血糖对比分析,发现人体汗液葡萄糖水平与血糖水平之间存在两个数量级差异,但二者的变化趋势存在高度的相关性。3.Y型通道μTPAD的构建及其在汗液多组分分析中的应用本研究进一步优化了μTPAD检测装置的结构设计,包括汗液储存池与汗液检测传感单元两个部分。两个小型吸液垫可将微流控传感器与储存池连接,从而实现汗液样品从储存池向纸基pH和乳酸传感器的分流运输。通过优检测条件,获得高性能的纸基pH和乳酸传感器,二者的线性检测范围分别为pH 4.0-8.0和1.0-25.0mM。在实际使用之前,研究了器件不同取向和线通道弯曲对汗液流动的影响,发现液体在通道中的流动不受取向和通道形状的干扰。接着,研究了pH与乳酸在同步检测时的相互干扰,并利用pH精确测量值可对乳酸测量数据进行校正,从而获得更趋近于实际乳酸浓度的校正值。通过将装置缝制于护腕上,实现了人体汗液pH值和乳酸浓度的原位分析。本论文的研究不仅扩展了线基微流控装置在人体汗液分析中的应用,而且为线/纸基可穿戴POCT无创诊断系统的开发提供了借鉴。