基于电阻抗流式的亚微米粒子检测与细菌分析

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基于微流控芯片的电阻抗流式细胞术(EIFC)已应用于细菌细胞和粒子的尺寸检测与分析,但现有的微流控检测系统的灵敏度限制了亚微米级粒子的检测。在本研究中,为了提高系统的灵敏度,我们优化了一系列的参数,包括缓冲液电导率、微流控芯片的电极宽度、传感区宽度和管道与电极的键合位置。结果表明,优化的微流控芯片可以实现亚微米粒子的检测。首先,我们搭建了一套电阻抗流式检测系统,本系统主要包括微流控芯片传感器、电流放大器、锁相放大器和上位机,其中微流控芯片传感器为系统的核心模块,并对该模块上的PDMS管道宽度(管道宽度:5μm、7μm和10μm)、微电极宽度(电极宽度:5μm和10μm)以及PDMS管道与微电极的键合位置做了具体的优化,其中PDMS管道和微电极的优化通过对?2.0μm微球的检测得出了管道宽度为5μm,电极宽度为10μm时,微流控芯片传感器对粒子的检测灵敏度高。但是PDMS管道与微电极的键合位置的优化通过对缓冲液电阻值和金电极电阻值的计算得出,改变键合位置而引起的电阻值改变量较小于缓冲液的电阻值,不能明显的影响检测结果。其次,使用优化后的系统,对悬浮在不同电导率中的?3.0μm微球和酵母菌进行了检测实验。所有的结果对比得出,0.01M PBS(~1.6S/m)和0.005M PBS(~0.8S/m)的缓冲液电导率是检测微球的最佳检测电导率,而0.01M PBS(~1.6S/m)和0.04M PBS(~6.4S/m)的缓冲液电导率是细胞的最佳检测电导率。之后,使用?0.8μm的微球对优化后的检测装置进行验证实验,结果表明该微流流控传感器可以实现亚微米的微球检测。接着,对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌及其芽孢、金黄色葡萄球菌和白色葡萄球菌逐次进行了检测,结果得出优化后的微流控芯片传感器不仅可以实现亚微米细菌细胞的检测,而且检测结果较为理想。最后,分别检测了?0.6μm、?0.5μm和?0.4μm的微球和粘质沙雷菌(Serratia Marcescens,单个细菌细胞大小为0.5×(0.5~1.0)μm)。从数据分析可以得出,优化的微流控系统和缓冲液的电导率有利于亚微米细菌细胞的检测。
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