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摘要生物分子的定量检测在健康监测、生物应用、疾病诊断等方面有重要意义。酶联免疫吸附法（Enzyme-LinkedImmunoSorbentAssay,ELISA）由于可以使用酶联抗体进行信号放大，被广泛用于蛋白质生物标志物的检测。传统的ELISA对目标分子的检测下限约为10-12M，不能满足浓度在10-16M到10-12M之间的低浓度生物标志物的检测。数字ELISA将单个蛋白质生物标志物-酶复合物单分散封闭进飞升级别的单个反应单元中以实现单分子高灵敏度检测。单个酶分子分解的荧光底物产生的荧光信号能够在小的反应单元中（飞升级）积累到高浓度从而被传统的荧光显微镜采集到。<br>　　本文研制了一种无动力飞升级小室阵列微流控芯片，通过将单个超顺磁珠分散进单个小室实现对低浓度的生物标志物进行检测。飞升级的小室阵列芯片用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)材料由注塑法制作而成。在磁珠捕获目标分子后，与酶的反应底物混合加入芯片中。液相由于毛细力进入小室中，磁珠由于自身重力沉入小室。加入氟油将单个飞升级的小室分隔开并将过量的磁珠带离小室阵列的上表面。以上进样过程使用移液器进行操作便可完成，无需外加泵或阀。无动力飞升级小室阵列微流控芯片极大地简化了磁珠在飞升级小室里的上样、分散与封闭，具有制作简单、成本低、无需进行任何表面修饰等优势。<br>　　为了进一步验证该无动力飞升级小室阵列微流控芯片可以用于单分子的检测，使用链霉亲和素标记的磁珠检测生物素标记的β-半乳糖苷酶(biotinylatedβ-galactosidase，BβG)。由于整张芯片上有约百万个小室，所以可以对约6×105个的磁珠进行检测，对BβG的检测下限达到了930zM，对肿瘤坏死因子(tumornecrosisfactor-α，TNF-α)的检测下限达到了～50.48fg/mL(2.88fM)。<br>　　由于芯片上单个反应单元的数量有限，极大限制了芯片的动态检测范围，本文基于无动力飞升级小室阵列芯片的工作研制了一种数字-模拟读数相结合的微流控芯片，兼顾了高灵敏度和大动态检测范围。该芯片包括两个区域，数字计数区和模拟读数区，两个区之间通过一个反向倒三角喇叭口结构的通道连接起来。使用该芯片对BβG进行检测，检测范围达到2aM(10-18M)到100pM(10-10M)M，芯片的检测动态范围达到了8个数量级。检测前列腺癌的肿瘤标志物(prostate-specificantigen，PSA)的动态范围达到了7个数量级。<br>　　综上，本论文展示了数字计数的飞升级小室阵列芯片和数字与模拟读数结合的微流控芯片，通过终点检测实现了高检测灵敏度和大的动态检测范围。芯片具有成本低，操作简单，灵敏度高等优势，有望成为蛋白质生物标志物检测的数字免疫芯片平台。