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面向现场快速检测的无酶葡萄糖传感器研究

面向现场快速检测的无酶葡萄糖传感器研究

作者：蔡天一东南大学

学位级别：硕士

目前,现场快速检测(point-of-care test,POCT)在医学领域展现出了较好的发展前景,例如,商品化的葡萄糖传感器目前已得到普遍的应用。同时,为了追求精确、高效的目标,检测技术仍在不断迭代中。许多研究表明,无酶葡萄糖传感器有望取代以... 详细信息

目前,现场快速检测(point-of-care test,POCT)在医学领域展现出了较好的发展前景,例如,商品化的葡萄糖传感器目前已得到普遍的应用。同时,为了追求精确、高效的目标,检测技术仍在不断迭代中。许多研究表明,无酶葡萄糖传感器有望取代以酶电极为基础的葡萄糖检测试纸和传感器。无酶葡萄糖传感器的优势在于只需通过控制反应环境和电极本身即可完成催化氧化的过程,无需其他电子传递介质的辅助,并且有利于提高检测的灵敏度和稳定性;同时,对电极的改性处理有助于葡萄糖传感器扩大适用范围,从传统的血糖指标拓展至尿液、汗液等其他体液中的葡萄糖浓度,提高使用者的体验便捷度。大量的研究报道表明,无酶葡萄糖传感器需要预设反应环境或通过复杂的多电位控制完成预处理至检测的全流程,尚有优化改进的余地。因此,本论文基于电化学原理,结合现场快速检测的需求和发展趋势,在无酶葡萄糖传感器研究现状的基础上,针对反应中涉及的预处理和多电位控制问题,提出引入双极电极系统,利用双极电极的一些特点简化电位控制方法和检测过程。同时,结合传感器的特征赋予其不同的使用场景,并针对性地解决实际应用中可能存在的问题。主要研究内容如下:1.报道了一种基于三电极体系的无酶葡萄糖传感器,通过多步电位法检测尿液中的葡萄糖。即在金工作电极上依次施加三个电位,包括在电极上创造局部碱性的高负电位步骤、在碱性条件下电催化葡萄糖氧化的小正电位步骤和清洁电极的较高正电位步骤。为了提高传感器的选择性,对金电极进行了全氟磺酸修饰。该传感器集成在一个智能小便器中,这样就可以实时监测人体尿液中的葡萄糖浓度,测试结果也可以通过蓝牙实时上传到智能手机应用程序上。2.阐述了一种基于双极电极的驱动电极辅助电催化的无酶葡萄糖传感器。与传统的基于双极电极的电化学分析系统不同,这里将修饰了全氟磺酸的金线作为分离式双极电极,利用驱动电极上产生OH的析氢反应和离子在电场中的迁移,在电化学池内创造局部的碱性条件,使双极电极满足检测电位和检测环境的两个条件,实现该处的葡萄糖无酶电催化氧化,并检测分离式双极电极中通过的电流。与三电极体系的无酶葡萄糖传感器相比,多电位步骤的问题在此得到优化,单一电位即可满足创造碱性环境与检测步骤。使用该装置检测尿液中的葡萄糖,与标准葡萄糖检测试剂盒的检测结果进行对比,并且考察了传感器的稳定性。3.提出了在丝网印刷电极上构建基于双极电极的无酶葡萄糖传感器的方案,在前文成功利用双极电极构建了无酶葡萄糖传感器的基础上,将该体系利用丝网印刷电极制作葡萄糖检测试纸,实现装置的小型化,并通过电镀的方法修饰碳电极以达到复现第三章中各电极的功能,并优化了反应时间、驱动电压等参数,最后一系列的检测和验证实验初步证明了该体系的有效性。这一研究内容旨在为双极电极传感器应用于小型化或可穿戴设备进行初步探索。综上所述,将葡萄糖的无酶检测方法与双极电极系统联合使用是本论文中最大的创新点。其中,对双极电极的利用中,最大的亮点是通过双极电极的驱动电极,这一传统意义上的辅助装置,创造碱性反应环境,这一点在文献报道中并不多见,对驱动电极的应用,丰富了其在双极电极中的作用,提高了器件的使用效率,遵循了绿色化学的理念。

关键词：双极电极现场快速检测葡萄糖检测无酶电化学传感器

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应用于现场快速检测水中污染物的新材料研究

应用于现场快速检测水中污染物的新材料研究

作者：宋奇侠华东理工大学

学位级别：硕士

近年来,我国在经济和社会发展上取得了长足的进步,但与此同时,生态环境也遭到了巨大的污染与破坏。日益增长的环境污染事件严重制约着社会与经济的持续发展。在各类污染事件中,水污染事件己成为我国主要的环境污染事件,其发生频率与危... 详细信息

近年来,我国在经济和社会发展上取得了长足的进步,但与此同时,生态环境也遭到了巨大的污染与破坏。日益增长的环境污染事件严重制约着社会与经济的持续发展。在各类污染事件中,水污染事件己成为我国主要的环境污染事件,其发生频率与危害程度均呈现上升趋势。因此,开发应用快速检测水环境污染物的新材料,建立现场快速检测水环境污染物的新方法,对重大水环境污染事件的现场应急检测和处理具有重要的现实意义。基于此,本文研制了三种用于现场快速检测水中污染物的新材料,并分别以目视比色法(Optical/Visual Colorimetry)、表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)技术以及微流控技术(Microfluidic)技术应用于现场快速实时检测水中的氰化物、邻苯二酚、苯胺等污染物。主要研究内容如下:1.氰化物快速检测试剂盒的研制以常规化学试剂制得对氰化物特异响应的干粉试剂,并装配成试剂盒。该检测试剂具有显色速度快、检测范围宽,抗干扰能力强,检测结果准确可靠等优点,并且试剂的制备工艺简单,成本较低,分析成本经济,便于运输、使用和保存。2.丝网印刷Au-Ag双金属SERS基底和应用利用丝网印刷技术在纤维素滤纸上制备了Au-Ag双金属SERS基底,并应用于水中污染物的检测。丝网印刷制备的基底具有较高的SERS活性、重现性和稳定性,并且制备成本低廉,可批量制备。3.检测水中污染物的纸质微流控SERS芯片的研制基于制备的高SERS活性的Au-Ag双金属SERS基底,使用丝网印刷技术制备了一种可用于过滤污染水样的纸质微流控SERS芯片,结合便携式拉曼光谱仪成功实现对水中有机污染物的实时快速分析,有效提高了现场检测分析效率。

关键词：水污染现场快速检测目视比色法表面增强拉曼纸质微流控SERS芯片

面向现场快速检测的高分辨Blu-ray成像技术的研究

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面向现场快速检测的高分辨Blu-ray成像技术的研究

作者：徐鹏涛太原理工大学

学位级别：硕士

蓝光光盘(Blu-ray Disc,BD)不仅可以作为全高清格式电影和大型电子游戏的存储媒介,并且凭借其优良的光学性能、纳米级的表面平整度,使其还可以作为化学分析和生物分子检测反应的基底材料,同时结合蓝光光驱精密的伺服控制系统和光学读取... 详细信息

蓝光光盘(Blu-ray Disc,BD)不仅可以作为全高清格式电影和大型电子游戏的存储媒介,并且凭借其优良的光学性能、纳米级的表面平整度,使其还可以作为化学分析和生物分子检测反应的基底材料,同时结合蓝光光驱精密的伺服控制系统和光学读取机制,蓝光光盘/光驱有望成为新一代的高通量、高灵敏度的现场快速检测(point-of-care testing,POCT)工具。本文以蓝光光驱读写原理和光盘存储技术为基础,通过提取、采集标准蓝光光驱内部光学头的光强信号,在Windows环境下研发了基于标准蓝光光盘/光驱的成像检测系统。通过测试打印高通量阵列BD光盘,验证了该系统的可行性、分辨率(至少可以达到100μm)以及检测通量(至少可以实现1728个待测样品同时检测),同时成功制备了黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)免疫优化反应BD光盘,并利用所研发的成像系统实现了AFB1抗体浓度的优化反应实验的定量检测。基于标准蓝光光盘/光驱的成像检测系统可以作为一个完整的检测平台应用于食品安全、水质监测和医疗诊断等重要领域。

关键词：蓝光光盘/光驱现场快速检测高分辨成像检测系统

手持式消光光度计的研制及用于掺杂牛奶的现场快速检测

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岩矿测试 2008年第3期27卷 169-173页

作者：花榕张兴磊周跃明胡燕张燮陈焕文东华理工大学应用化学系吉林大学化学学院吉林长春130021

自行设计新型消光池,研制了一种廉价的手持式消光光度计,并在此基础上建立了掺杂牛奶的现场检测方法。实验结果表明,所建立的方法无需对牛奶进行复杂处理,可对常见掺杂(如搀水、米汤、奶粉、豆浆、尿素等)牛奶和含重金属离子汞的牛奶,... 详细信息

自行设计新型消光池,研制了一种廉价的手持式消光光度计,并在此基础上建立了掺杂牛奶的现场检测方法。实验结果表明,所建立的方法无需对牛奶进行复杂处理,可对常见掺杂(如搀水、米汤、奶粉、豆浆、尿素等)牛奶和含重金属离子汞的牛奶,进行现场检测。由于采用新型消光池,有效地减小了蛋白质粒子因重力沉降所带来的误差,能够成功区分同密度劣质牛奶。该方法灵敏度高,对掺水牛奶的检出限低于2%,对重金属(如汞)的检出限为0.005μg/g。单个样品测定时间不到2 min,适合于牛奶品质的现场快速检测。

关键词：牛奶掺杂手持式消光光度计散射现场快速检测

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核酸现场快速检测技术在重要病毒性传染病检测中的应用研究

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核酸现场快速检测技术在重要病毒性传染病检测中的应用研究

作者：李疆帅北京工业大学

学位级别：硕士

病毒性传染病一直以来严重威胁着人和动物的生命健康,随着科技的发展,交通愈发便利,病毒的传播途径变得多种多样,传播速度也飞速提升。因此病原体的快速检测和准确鉴定是有效应对病毒性传染病的前提,同时也为有关治疗提供了指导。目前... 详细信息

病毒性传染病一直以来严重威胁着人和动物的生命健康,随着科技的发展,交通愈发便利,病毒的传播途径变得多种多样,传播速度也飞速提升。因此病原体的快速检测和准确鉴定是有效应对病毒性传染病的前提,同时也为有关治疗提供了指导。目前初期诊断主要依赖于实验室检测,传统的实验室检测方法依赖各种大型精密仪器和专业操作人员,耗时且成本高昂。我国是人口大国,人口的相对集中造成了治疗资源的相对集中,对于县市级城市而言,医疗检测条件相对充足,实验室具备完善的检测条件,病毒可以在传播初期被检测出来并阻断传播。但是于乡村而言,地广人稀,治疗资源相对分散,乡村医疗卫生服务设施中,实验硬件软件条件都比较匮乏。而且随着道路交通的发展,城乡之间的人员流动愈发频繁。所以,当病毒在乡村地区开始传播就很容易造成疫情的大面积扩散。因此,为了满足简单条件下的快速检测需求,现场快速检测技术（point-of-care testing,POCT）应运而生,目前POCT的核酸检测方法包括环介导等温核酸扩增技术（Loop-Mediated Isothermal Amplification,LAMP）重组酶介导等温核酸扩增技术（Recombinase Aided Amplification,RAA/RAA）,多重实时荧光定量PCR技术等,本研究针对非洲猪瘟病毒建立了ASFV-RAA-LFD检测方法,此方法能够在37℃条件下10分钟达到可检出的核酸扩增水平;针对甲型流感病毒、乙型流感病毒、副流感病毒、人偏肺病毒、人鼻病毒和新型冠状病毒建立了多重实时荧光定量PCR方法,此方法可以同时检测多种呼吸道病毒。

关键词：现场快速检测多重实时荧光定量PCR 重组酶介导扩增技术侧向层析

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现场快速检测在基层卫生监督工作中的作用

家庭医药.就医选药 2016年第7期 143-144页

作者：赵红霞孔云燕宁夏石嘴山市卫生监督所宁夏石嘴山市疾病预防控制中心

基层卫生监督开展现场快速检测工作,可以减少因固有经验和传统观察进行监督检查所带来的主观性、随意性和不可靠性,对提高卫生监督执法技术含量,提高工作效率上具有较强的现实性和指导性。本文分析了当前基层卫生监督现场快速检测应用... 详细信息

基层卫生监督开展现场快速检测工作,可以减少因固有经验和传统观察进行监督检查所带来的主观性、随意性和不可靠性,对提高卫生监督执法技术含量,提高工作效率上具有较强的现实性和指导性。本文分析了当前基层卫生监督现场快速检测应用中存在的问题,提出了做好基层卫生监督快速检测的相关对策。

关键词：基层卫生监督现场快速检测作用

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现场快速检测在感染性疾病领域的应用

中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 2021年第8期 182-182,184页

作者：葛子睿北京市房山区良乡医院北京102400

微生物检测是一种常用的监测和控制方法,主要用于实验室中感染的诊断和预防。近年来,由于缺乏有效的管理和感染监测,患有尿路感染,严重呼吸综合征和其他严重感染的患者通常康复较差并且活跃。随着生物学和医学的迅速发展,微生物学检测... 详细信息

微生物检测是一种常用的监测和控制方法,主要用于实验室中感染的诊断和预防。近年来,由于缺乏有效的管理和感染监测,患有尿路感染,严重呼吸综合征和其他严重感染的患者通常康复较差并且活跃。随着生物学和医学的迅速发展,微生物学检测作为一种医学技术有助于临床治疗取得重要成果。根据相关报道,由于该技术在诊断和预防传染病方面非常有效,因此在感染控制中进行快速现场检测的价值备受争议。相关情况介绍如下。

关键词：现场快速检测传染病微生物检测感染控制

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表面增强拉曼光谱法快速检测化妆品中防腐剂

实验室检测

实验室检测 2024年第2期2卷 5-9页

作者：张雯杨莹庞贝妮上海市质量监督检验技术研究院/国家保洁产品质量监督检验中心上海200233

目的实现化妆品中苯甲酸与山梨酸两种常见防腐剂的现场快速检测,提高检测效率和现场检测能力。方法使用便携式拉曼光谱仪,以银纳米粒子作为表面增强拉曼光谱(surface enhanced raman spectroscopy,SERS)的增强基底,检测化妆品中的苯甲... 详细信息

目的实现化妆品中苯甲酸与山梨酸两种常见防腐剂的现场快速检测,提高检测效率和现场检测能力。方法使用便携式拉曼光谱仪,以银纳米粒子作为表面增强拉曼光谱(surface enhanced raman spectroscopy,SERS)的增强基底,检测化妆品中的苯甲酸和山梨酸钾。结果苯甲酸和山梨酸分别在1157 cm^(-1)和871 cm^(-1)处具有特征拉曼谱峰,同时进一步研究表明,苯甲酸和山梨酸的浓度与其特征拉曼谱峰强度线性相关,故可实现定量检测,用传统液相色谱法确证,定量结果一致。结论该SERS方法具有简单、快速、高效等优点,有望实现防腐剂的现场快速检测。

关键词：表面增强拉曼光谱便携式拉曼光谱仪防腐剂现场快速检测

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POCT在兽医检测诊断中的应用和发展

猪业科学 2024年第3期41卷 57-61页

作者：朱连德北京中科基因技术股份有限公司北京102600

1POCT概念POCT是Point of Care Testing的缩写,可翻译为“现场快速检测”或“现场即时检测”,是指不需要固定、专用的场所,在最贴近患者/患病动物的地点或采样现场,应用便携式分析仪器及配套试剂进行的一种操作简便、可快速得到结果的... 详细信息

1POCT概念POCT是Point of Care Testing的缩写,可翻译为“现场快速检测”或“现场即时检测”,是指不需要固定、专用的场所,在最贴近患者/患病动物的地点或采样现场,应用便携式分析仪器及配套试剂进行的一种操作简便、可快速得到结果的检测方式。具有即时、便携、简化、快速的特点,世界卫生组织(WHO)对POCT的定位为:经济、灵敏、特异、装置简单、简便易用、快速。

关键词：现场快速检测 POCT 患病动物检测诊断即时检测配套试剂便携式分析仪器检测方式

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