高灵敏、多标志物并行检测纸基生物芯片的开发和应用（201904）

传统的生化分析方法成本高昂、操作复杂、检测通量低、依靠专业实验室和专业人才等等，极大地限制了其生物医学诊断、食品安全监测等领域的应用。随着微加工技术、纳米技术、生物技术等的快速发展，新型生物传感器和生物芯片取得了长足发展，展现出巨大的应用潜力和优势。理想的生化分析技术应同时具备以下特点：更短的检测时间、更高的检测通量、更加简单化和自动化、更加灵敏准确。针对现有分析技术的局限和不足，本团队从生物芯片结构和制备工艺、多功能纳米示踪/标记材料、信号放大策略等方面入手，通过系统研发和集成，成功构建了基于纸基层析分析技术的快速、高灵敏、高通量、多信号模态分析芯片。具体地：选用不同纸基材料，设计不同形状、不同通道尺寸的微流控芯片，以检测性能为依据，确定了最优的芯片结构、布局和加工工艺；我们设计制备了一系列均一性、分散度好具有类酶活性、超顺磁性、荧光/上转换发光性能的新型多功能纳米示踪材料，作为信号标记探针或信号转换器，大大提高了检测信噪比并实现了比色/荧光/磁信号多信号模态检测；开发了多种纳米示踪（标记）材料理化修饰方法和抗体选择性耦联技术，有效提高了材料稳定性和生物分子的固定效率，很好地保持生物分子的活性；我们利用纳米材料的特殊理化性质，如类酶催化活性、高比表面积、掺杂效应等开发了高效信号放大策略，进一步提高了检测的灵敏度。