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基于分子印迹检测盒的智能手机血糖测定方法研究

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分析测试学报 2019年第7期38卷 849-853页

作者：信建豪张翠利张利娟王欢欢李锟黄河科技学院医学院

建立了一种基于葡萄糖印迹检测盒的智能手机检测血液中葡萄糖的方法。以葡萄糖印迹试纸与显色剂构成检测盒,血液中的葡萄糖与检测盒中的葡萄糖印迹试纸产生特异性结合后,用氯仿洗脱杂质,在试纸表面加入显色剂使之反应显色,再用智能手机... 详细信息

建立了一种基于葡萄糖印迹检测盒的智能手机检测血液中葡萄糖的方法。以葡萄糖印迹试纸与显色剂构成检测盒,血液中的葡萄糖与检测盒中的葡萄糖印迹试纸产生特异性结合后,用氯仿洗脱杂质,在试纸表面加入显色剂使之反应显色,再用智能手机拍照并结合免费软件GIMP2.8检测色度。结果表明,制备的分子印迹试纸对葡萄糖的吸附时间为5min,最大吸附量为0.673mg/片。检测的色度(H)与葡萄糖浓度的负对数(pC)呈良好的线性关系,线性方程为H=421-23.3pC,相关系数(r)为0.993。并进行了兔血中葡萄糖的测定和回收率试验,得方法回收率为91.8%~108%。相比于血糖仪,该方法检测成本低,使用更方便,结果满意。

关键词：智能手机检测分子印迹检测盒血糖

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便携式细菌性阴道病检测系统的研究

便携式细菌性阴道病检测系统的研究

作者：湛程森华侨大学

学位级别：硕士

细菌性阴道病(BV)是育龄妇女人群中常见的一种妇科疾病。这种疾病对妇女的身体危害严重,通常会引起妇科炎症,导致怀孕妇女出现流产等。目前,市场上出现的针对细菌性阴道病的检测仪器多数为大型检测仪器。这种仪器存在体型较大、操作繁... 详细信息

细菌性阴道病(BV)是育龄妇女人群中常见的一种妇科疾病。这种疾病对妇女的身体危害严重,通常会引起妇科炎症,导致怀孕妇女出现流产等。目前,市场上出现的针对细菌性阴道病的检测仪器多数为大型检测仪器。这种仪器存在体型较大、操作繁琐复杂、检测速度慢等缺点,不能满足人们对检测仪器的高速率、便携式等要求。随着计算机视觉检测技术的进步和小型化嵌入式控制器的发展,本文将结合细菌性阴道病联合试剂卡检测方式,研究设计一款适用于检测细菌性阴道病的检测系统,并搭建了小型化的检测仪器,实现对细菌性阴道病的检测。本文的主要工作如下:首先,根据试剂卡图像采集需求,设计一种适用于采集图像的结构模型,并对其进行光源照度仿真。选择微型电脑作为硬件控制器,搭配CCD相机、HDMI显示器、LED光源和步进电机等硬件模块,完成仪器的硬件模块设计。然后使用3D打印机打印制作检测仪器结构,最终设计的硬件系统大小仅为150mm×180mm×60mm的尺寸。其次,基于BV联合试剂卡检测原理,采用HSV颜色检测模型和深度学习分辨网络检测模型并用作为检测系统的检测模型。使用Python语言搭载Open Cv图像处理Api接口,编写树莓派控制CCD相机采集试剂卡图像和检测算法,并使用Py Qt软件根据功能需求设计人机交互界面。然后,将HSV颜色检测模型算法移植到手机移动端上,使用Android Studio开发工具开发手机细菌性阴道病检测系统应用程序;实现了从传统的仪器检测方法到基于智能手机检测方法的转变,方便人们在不同环境下都可以诊断细菌性阴道病。最后,使用设计的细菌性阴道病检测系统针对BV联合试剂卡测试,实现了对试剂卡颜色快速的提取识别和检测数据输出,并且通过实验验证了检测系统的稳定性和检测结果的准确性。在细菌性阴道病的检测中有较好的研究前景。

关键词：细菌性阴道病小型检测仪器 HSV颜色模型智能手机检测

基于金属有机框架材料及纳米模拟酶构建疾病标志物及真菌毒素生物传感平台的研究

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基于金属有机框架材料及纳米模拟酶构建疾病标志物及真菌毒素生物...

作者：陈本奇云南师范大学

学位级别：硕士

金属有机框架材料(MOFs)是一种比表面积较高、孔隙可调的多孔纳米材料,合成简单、催化性高、稳定性高、成本低廉等这些都是纳米模拟酶的显著优势。这两类材料被大量使用在生物传感领域,具有良好的应用潜力。本文合成Ui O-66-NH(Zr-MOF-... 详细信息

金属有机框架材料(MOFs)是一种比表面积较高、孔隙可调的多孔纳米材料,合成简单、催化性高、稳定性高、成本低廉等这些都是纳米模拟酶的显著优势。这两类材料被大量使用在生物传感领域,具有良好的应用潜力。本文合成Ui O-66-NH(Zr-MOF-NH)、MIL-125-NH(Ti-MOF-NH)金属有机框架材料以及具有过氧化物酶性质的NiVO、Fe/Eu-MOF材料,并将其用于疾病标记物及真菌毒素检测的传感体系中。本文工作具体分为以下四个部分:(1)实验构建了一种基于紫外可见吸收和试纸条色度的双信号检测抗坏血酸(AA)的传感体系。该传感体系基于NiVO模拟过氧化酶活性,催化TMB(3,3’,5,5’-四甲基联苯胺)生成蓝色氧化物(ox TMB)。ox TMB在652 nm波长时含有一个特征吸收峰。当抗坏血酸(Ascorbic Acid,AA)存在时,蓝色的ox TMB被还原为无色的TMB,可通过紫外-可见分光光度计检测吸收峰强度的降低实现对AA的定量检测。在最佳实验条件下,该传感体系对AA的检出限较低,具体为0.032μmol/L,并且选择性较好。将该传感体系可用于真实样品果汁和饮料中AA的检测,具有较好的应用前景。同时,实验还构建了试纸条检测AA的方法,为快速、高效、灵敏的抗坏血酸检测提供了一种新的策略。(2)RGB指色彩集合在数学上的具体表达,可以理解为给图像分配一个0～255之间的值。如今越来越多的比色反应与RGB相结合,成为研究热点。实验设计了一种以Fe/Eu-MOF为基础的高灵敏度检测胆固醇的三模式传感体系。当胆固醇氧化酶存在时,胆固醇会被催化氧化,产生过氧化氢,加入Fe/Eu-MOF材料,在氧化作用下,TMB由无色变为蓝色(ox TMB),从而通过紫外分光光度计以及智能手机测得的RGB值达到检测胆固醇含量的目的。同时ox TMB猝灭Fe/Eu-MOF的荧光信号,同样可以根据荧光强度来检测胆固醇,以此构建三模式检测胆固醇的传感体系。该传感体系具有灵敏度较高、测试时间较短、线性范围较宽、选择性较好等优点,可用在于实际血清样本中胆固醇的检测,本文研制的传感体系为检测胆固醇增加了一种新的思路。(3)采用MXene材料中的TiC掺杂金纳米颗粒作为传感器的基底材料,以负载金纳米颗粒的MOFs复合纳米材料Au NPs@Ui O-66-NH为信号探针,利用杂交作用将标记有Au NPs@Ui O-66-NH的AFB适体链结合到T链上。利用黄曲霉毒素B(AFB)特异性识别AFB适体以此测定AFB的含量。实验在Tris-HCl缓冲溶液中通过差分脉冲伏安法(DPV)测量Au NPs@Ui O-66-NH复合材料的DPV信号值,构建了signal-off型的电化学适体传感器。传感器对AFB在0.1-110 ng/m L之间表现出线性相关,检出限较低,具体值是0.033 ng/m L,线性方程为ΔI=0.5487x+0.9530。本文为AFB痕量检测提供了一种新方法。(4)网络DNA的构建越来越受到关注。实验设计了一种修饰硫堇(Thi)的Pt Ni NCs@MIL-125-NH为结点的网络DNA(多硫堇网络DNA)用于白细胞介素-6(IL-6)的灵敏检测。该方法以修饰Thi的Pt Ni NCs@MIL-125-NH为信号来源,构建了一种signal-on型的电化学适体传感器。与其它常见信号放大型传感器相比,本工作构建的传感器不需要额外的底物,并且设计的多硫堇网络DNA可以负载更多的Thi@Pt Ni NCs@MIL-125-NH信号标签用于放大信号。该适体传感器对人体血清中的IL-6有良好的电化学响应。IL-6含量的线性响应在1-10000 pg/m L之间,相关系数R=0.9917,检出限为0.89 pg/m L。实验所构建的传感器不仅可以放大信号,而且具备操作简单、灵敏度高等优势。

关键词：生物传感智能手机检测金属有机框架材料纳米模拟酶疾病标志物黄曲霉毒素B1

量子点/纳米水凝胶比率荧光传感器用于铅离子检测研究

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量子点/纳米水凝胶比率荧光传感器用于铅离子检测研究

作者：牛亚楠东南大学

学位级别：硕士

量子点(Quantum dots,QDs)是一类独特的纳米荧光团,具有高荧光量子产率、高抗光漂白性、宽带吸收、窄带发射等优良光学性质,广泛用于发展高灵敏的荧光探针/传感器。纳米水凝胶(Nanogel,NG)是纳米尺寸上由聚合物通过物理或化学方式交联... 详细信息

量子点(Quantum dots,QDs)是一类独特的纳米荧光团,具有高荧光量子产率、高抗光漂白性、宽带吸收、窄带发射等优良光学性质,广泛用于发展高灵敏的荧光探针/传感器。纳米水凝胶(Nanogel,NG)是纳米尺寸上由聚合物通过物理或化学方式交联而成的三维网状结构,具有结构可调、抗污性强、靶标富集等特性。纳米水凝胶包覆传感器,可有效提高传感器的生物相容性、理化稳定性和检测灵敏度。基于传感器固定技术的纸分析器件(Paper-based analysis devices,PADs),具有成本低、操作简单、样品消耗量少、携带方便等优点,目前成为环境/食品安全现场检测、基因POCT诊断等领域发展的热点。本论文首先基于量子点胶束修饰核酸,制备了量子点胶束球形核酸(Quantum dot micelle-spherical nucleic acid,QM-SNA);进一步将QM-SNA包覆于核壳结构的纳米水凝胶中,构筑了QM-SNA@NG荧光传感器;再将该QM-SNA@NG传感器固定在纤维素纸上,构建了便携式的Pb纸分析器件。利用SNA中级联DNAzyme行走介导的信号放大和传感器比率信号输出机制,该纸分析器件提供了一个快速、高灵敏和高特异性的重金属离子现场可视化检测技术。论文的主要研究内容包括:1.QM-SNA的可控制备。基于红色量子点胶束,利用一步EDC/NHS缩合反应,在QM表面偶联1种连接分子(聚乙二醇-金刚烷,NH-PEG-Ad)和四种核酸分子—适体酶(aptazyme,由aptamer和DNA酶1杂交获得)和猝灭剂修饰的3种底物(底物1,2,3),制备得到QM-SNA。通过红外、透射电镜、荧光等手段对其组成、结构和性质进行表征,QM表面偶联的核酸显示球形结构,QM荧光呈猝灭状态。2.Pb触发级联DNA酶行走介导的QM-SNA荧光信号放大机制。SNA中的aptazyme特异性结合Pb,aptamer单元形成G-四链体,DNA酶1单元释放并触发级联式的DNA酶行走:DNA酶1以底物1为轨道行走,产生DNA酶2;DNA酶2以底物2为轨道行走,产生DNA酶3;DNA酶3以底物3为轨道行走;三级DNA酶行走同时结束,并致使猝灭剂脱离QM,QM荧光信号恢复。该级联DNA酶行走介导的荧光信号放大机制通过全内反射倒置荧光显微镜(TIRF)进行了表征。3.QM-SNA@NG比率荧光传感器的可控构筑及其用于Pb检测。以包裹绿色量子点的氨基化硅球为核,传感器的构筑分三步完成:利用EDC/NHS反应,硅球表面交联聚甲基乙烯基醚-β-环糊精(P(MVE-β-CD));利用金刚烷与β-环糊精之间的主客体反应,将QM-SNA连接到PMVE上;再利用EDC/NHS缩合反应,交联双氨基聚乙二醇(NH-PEG-NH),制备得到核壳型的QM-SNA@NG。通过透射电镜、共聚焦成像、水动力尺寸、Zeta电位测量及荧光等手段进行了表征,结果表明所制备的QM-SNA@NG具有核壳结构、～140nm粒径、电中性以及双光发射的性质。该QM-SNA@NG传感器以绿色量子点荧光为参比,依Pb浓度变化的红色量子点荧光为响应信号,可实现比率荧光检测。由于NG的靶标富集效应,该传感器获得的Pb检测限低至0.5p M,线性范围达3个数量级。4.QM-SNA@NG阵列纸分析器件的构建及其用于Pb的现场手机检测。纸分析器件分三步构建:利用多巴胺氧化自聚合反应,在纤维素试纸表面形成一层聚多巴胺;利用基于氨基和醛基的席夫碱反应连接NH-PEG-Ad;在利用金刚烷与β-环糊精之间的主客体反应,固定上QM-SNA@NG传感器;基于图案化疏水纸基底,可制得QM-SNA@NG阵列纸基分析器件。在紫外灯照射条件下,该纸分析器件可通过手机拍照实现Pb的定量检测,检测限也可低至0.5 p M,线性范围达3个数量级。通过加标/回收,该纸分析器件实现了实际水样中Pb的现场手机检测。

关键词：量子点球形核酸级联DNA酶行走纳米水凝胶纸分析器件比率荧光 Pb2+检测现场检测智能手机检测

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比色型微流控纸芯片制备与分析应用研究

比色型微流控纸芯片制备与分析应用研究

作者：胡玉婷合肥工业大学

学位级别：硕士

微流控纸芯片（Microfluidic paper-based analytical device,μPAD）又称为纸基微流体装置,是一种新型的极富潜力的微分析检测平台。微流控纸芯片使进样,反应和检测等一系列实验操作集成在一张纸上完成,具有成本低廉、试剂消耗少、检... 详细信息

微流控纸芯片（Microfluidic paper-based analytical device,μPAD）又称为纸基微流体装置,是一种新型的极富潜力的微分析检测平台。微流控纸芯片使进样,反应和检测等一系列实验操作集成在一张纸上完成,具有成本低廉、试剂消耗少、检测速度快、便携、生物兼容性好、检测背景低、无污染等优点。此外,通过微流控纸芯片通道设计,还可实现多种目标分析物同时检测。将比色分析法与微流控纸芯片检测技术相结合,制备比色型微流控纸芯片,可通过纸芯片上颜色的改变实现目标分析的简单、快速、可视化定量检测。比色型微流控纸芯片由于其独特的优点,在即时检测、食品质量检测、生化分析、环境监测、临床检测等应用领域具有广阔的应用前景。本论文围绕比色型微流控纸芯片制备与分析应用研究,开展以下研究实验:（1）设计了一个新型L型迂回流路三维微流控纸芯片（3DμPAD）,首次用于六种金属离子,即Fe（Ⅲ）,Ni（Ⅱ）,Cr（Ⅵ）,Cu（Ⅱ）,Al（Ⅲ）和Zn（Ⅱ）的同时测定。所制备3DμPAD由顶部预处理层和底部比色检测层两层纸基组成。添加到3DμPAD中央样品池的样品溶液,经过3DμPAD的自动分流和毛细导流作用自动分流为八个流路。经分流的样品溶液经毛细作用自动流经位于微流通通道的预处理区进行预处理,再到达检测区自动进行显色反应。通过新型L型迂回流路设计的双层3DμPAD进行样品溶液的预处理和比色检测可以有效防止溶液的回流,显著提高色彩均匀性和重复性。结合使用LED灯作为上照式光源,并联合使用智能手机作为便携式检测设备,改善色彩色度,增强灵敏度和检测范围。最后,将双层3DμPAD应用于测定混合物和环境样品中的六种金属离子,结果令人满意。对于Fe（Ⅲ）,Ni（Ⅱ）,Cr（Ⅵ）,Cu（Ⅱ）,Al（Ⅲ）和Zn（Ⅱ）的检测限分别为0.2、0.3、0.1、0.03、0.08和0.04 mg/L,所获得的结果比前期报道的用于检测金属离子的μPAD降低了约一个数量级。当前设计的L型迂回流路的3DμPAD具有简单、快速、选择性好、灵敏度高且人性化等优点,在多目标物同时检测、即时现场检测技术等领域具有巨大的应用潜力。（2）合成了一种新型环糊精修饰纳米催化材料（β-CD-Pd@Au）,并对其形貌、成分和催化性能进行了研究。利用β-CD-Pd@Au纳米催化材料作为催化剂,可分别催化过氧化氢参与的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）,4-氨基安替吡啉-N-乙基-N-（3-磺丙基）-3-甲基苯胺钠盐（4-A-T）混合试剂,4-氨基安替吡啉-3,5-二氯-2-羟基苯磺酸钠（4-A-D）混合试剂,三种显色反应体系,分别产生蓝色,粉色和紫色显色反应。所制备的β-CD-Pd@Au纳米催化材料与传统的金-钯纳米催化材料进行对比表明,β-CD-Pd@Au纳米催化材料的催化活性比金-钯纳米催化材料提高了4倍。以TMB作为显色试剂,β-CD-Pd@Au纳米催化材料作为催化剂,成功构建用于过氧化氢和葡萄糖检测的比色分析方法。进一步利用纸基作为检测平台,制备了用于葡萄糖检测的比色型纸芯片,检测限低至9.27μM/L。所开发的基于β-CD-Pd@Au纳米催化材料的比色分析法和比色型纸芯片被成功应用于人血液中葡萄糖检测,检测结果理想。

关键词：微流控纸芯片比色分析法智能手机检测纳米催化剂多元分析