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摘要微流控芯片技术(microfluidic chip)自发展以来，由于其高灵敏、高通量、低试剂消耗等优点，在分析化学领域表现出了巨大的应用价值。目前，微流控芯片已经成功的应用到了许多分析检测领域如细胞分析、蛋白质、核酸分析、酶动力学测试等。随着科技的发展和生活水平的提高，人们对生存环境质量和身体健康越来越关注。由于微流控芯片具有自动化程度高，可进行实时原位检测，灵敏度高，成本低的优势，具有应用于环境检测和疾病诊断的潜力。然而，通常情况下微流控芯片仅仅提供了微流体样品的载体，需要结合荧光/紫外、激光诱导荧光、质谱等大型分析检测仪器来完成分析工作。“头小尾大”的工作模式违背了微流控芯片创建小型化、微型化分析平台并应用于实时分析、现场分析的初衷，很大程度限制了微流控芯片的发展。在本论文中，我们致力于高集成度、微小型分析传感平台的构建，设计新型微流控芯片用于生物样品的分析，开展了一系列的研究工作，具体包括以下几个部分:<br>　　1.基于在纸芯片上集成导电聚合物薄膜修饰电极的新型阴离子电化学传感平台。我们通过丝网印刷技术把三电极体系集成到纸芯片上，通过电化学聚合方法在电极上修饰氯离子掺杂的聚吡咯(PPy)薄膜。通过检测氯离子掺杂的PPy膜对溶液中氯离子浓度的电位响应，可以快速检测出溶液中的氯离子浓度。该芯片成本低廉，制作简单，能批量化生产，只用万用表就能检测电位输出信号。相对于传统的选择性离子电极，除了制备方法简便可控外，其最大优点是电极响应十分快速灵敏，而且响应信号稳定。把该芯片应用到自来水和血清的实样分析中，均获得了准确的结果，证明了该芯片在环境检测和临床分析中的应用价值。<br>　　2.基于铂纳米粒子催化肼氧化反应的电化学细胞传感器。我们制备了一种宽度为20μm的微电极用来实现对靶细胞的灵敏检测。该传感器以细胞适配子作为识别元素，靶细胞被固定在电极表面上的细胞适配子识别捕获后，进一步与适配子修饰的铂纳米粒子结合。由于铂纳米粒子对肼的电化学氧化具有很高的催化能力，当样品中含有靶细胞时会检测到强氧化电流信号，同时得益于微电极的低背景信号，该传感器最低可以检测到10个靶细胞。因此该方法可以用于检测癌症病人血液中稀少的循环肿瘤细胞(CTCs)，对癌症的早期诊断具有重要意义。<br>　　3.在微流控芯片上设计用于智能检测多种肿瘤细胞的逻辑门传感器。我们设计了一种叉指排列的，具有10μm宽的金导线阵列，修饰在金导线上的细胞适配子捕获细胞后会改变芯片的电阻，通过电阻的变化就可以判断样品中是否含有靶细胞。通过将两个相同的金导线微阵列并联或串联的方式就可以组成OR和AND逻辑门的传感芯片。通过逻辑操作，可以获得样品中含有几种靶细胞的信息。因此该方法在癌症诊断方面具有很大的应用潜力。<br>　　4.在微流控芯片上原位检测靶细胞释放的基质金属蛋白酶-9(MMP-9)。我们设计了一个把细胞捕获、细胞培养、多肽水解反应、电化学测试集成在一个通道内的3-D微流控芯片。该芯片不仅能够用于检测靶细胞，还能对靶细胞培养过程中释放的MMP-9进行定量检测，实现了单芯片多功能的分析应用。该芯片能实时检测肿瘤细胞的新陈代谢活动，对研究和认识肿瘤细胞的生理反应规律具有重要意义。