纸基微流控芯片用于葡萄糖快速检测的实验研究

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葡萄糖是人体生命活动中不可缺少的物质,其含量是衡量新陈代谢能力和监控疾病病情状况的指标,特别是在临床糖尿病研究领域尤为重要。因此,建立快速、经济、准确的葡萄糖检测方法,对人体健康及疾病的预防、诊断和治疗监控有着重要意义。纸基微流控片技术具有易加工、成本低、分析速度快、微型化和便携化等特点。本文利用纸基微流控芯片技术与比色分析技术有机结合,建立了快速检测葡萄糖的新方法,并成功用于临床实际样品中血糖的检测。本文分为以下三个部分:第一部分:纸基微流控芯片淀粉-碘化钾-明胶体系用于葡萄糖检测的实验研究本部分基于快速灵敏的淀粉-碘显色技术,结合纸基微流控芯片的特性和葡萄糖氧化酶对葡萄糖专一性地催化反应,利用明胶对显色体系的信号放大效应和对酶活性保护作用,通过扫描仪成像和Adobe Photoshop软件对显色结果数据处理,建立了纸基微流控芯片淀粉-碘化钾-明胶体系测定H2O2和葡萄糖的新方法,并用于血清中葡萄糖的定量分析。实验结果表明:明胶能显著增强淀粉-碘化钾-过氧化氢的显色信号。在优化实验条件下,溶液体系中,H2O2在0.5~6.5mmol/L浓度范围内与吸收值呈良好的线性关系,检测限为0.05mmol/L;葡萄糖在0.5~4.5mmol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为0.01mmol/L。纸基微流控芯片中,在0.5~6mmol/L范围内,H2O2浓度与显色平均强度呈较好的线性关系,检测限为0.05mmol/L;在0.5~5mmol/L范围内,葡萄糖浓度与显色平均强度呈较好的线性关系,检测限为0.1mmol/L。并成功应用于血清样品中葡萄糖的定量检测。第二部分:纸基微流控芯片淀粉-碘化钾-明胶-十二烷基硫酸钠体系用于葡萄糖检测的实验研究本章在第一部分明胶对淀粉-碘化钾-H2O2显色体系增敏作用的研究工作基础上,考察了表面活性剂对显色体系的影响。结果表明:阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂加入到淀粉-碘化钾显色体系中,显色体系最大吸收波长向短波方向移动,使淀粉-碘化钾显色体系有经典的蓝色转变成了紫红色。本实验以十二烷基硫酸钠(SDS)为模型表面活性剂,结合纸基微流控芯片技术,利用扫描仪成像和Adobe Photoshop软件对显色结果数据处理,建立了淀粉-碘化钾-明胶-SDS体系测定H2O2和葡萄糖的新方法,并应用于血清中葡萄糖的检测。在优化实验条件下,在溶液体系中,H2O2在0.3~6mmol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为0.05mmol/L;葡萄糖在0.3~6mmol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为0.1mmol/L。纸基芯片中,H2O2在0.5~5.5mmol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为0.1mmol/L。葡萄糖在1~9mmol/L浓度范围内与显色平均强度呈较好的线性关系,检测限为0.1mmol/L。本法成功应用于血清样品葡萄糖的检测。第三部分:纸基微流控芯片双酶体系用于葡萄糖、尿酸、乳酸同时检测的实验研究本章利用三元双酶显色体系,即葡萄糖氧化酶/尿酸氧化酶/乳酸氧化酶和辣根过氧化物酶与三种显色剂联合,并结合纸基微流控芯片的特性,利用扫描仪成像和Adobe Photoshop软件对显色结果数据处理,实现了葡萄糖、尿酸、乳酸同时快速检测。实验结果表明:在优化实验条件下,葡萄糖浓度在0.1~1.4mmol/L、乳酸浓度在0.1~1.3mmol/L、尿酸浓度在0.1~1.5mmol/L范围内呈较好的线性关系。建立了纸基微流控芯片双酶显色体系用于葡萄糖、尿酸、乳酸三元同时检测的新方法,本方法简单经济、敏度高、分析快速,可为糖尿病患者血糖浓度的及时检测(Point-of-care testing,POCT)检测产品开发提供科学实验基础,对糖尿病病症快速诊断,治疗评估,预后判断和及时控制病情发展具有十分重要意义。
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