【摘 要】
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人类的健康问题一直是世界关注的焦点,其中与人类健康密切相关的生物标志物和疾病病原体检测成为了人类需要面临的首要难题。生物传感器作为生物分子检测的有利工具为人类健康事业作出了突出贡献,却仍有很多不足。尤其在现场即时检测方面,现有的生物传感器存在检测时间过长、需要标记、操作复杂、仪器要求和经济成本过高等缺点。为解决生物传感器存在的这一系列棘手问题,本文将研究具有快速、免标记、高灵敏度等优势的亲和型电容
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人类的健康问题一直是世界关注的焦点,其中与人类健康密切相关的生物标志物和疾病病原体检测成为了人类需要面临的首要难题。生物传感器作为生物分子检测的有利工具为人类健康事业作出了突出贡献,却仍有很多不足。尤其在现场即时检测方面,现有的生物传感器存在检测时间过长、需要标记、操作复杂、仪器要求和经济成本过高等缺点。为解决生物传感器存在的这一系列棘手问题,本文将研究具有快速、免标记、高灵敏度等优势的亲和型电容生物传感器。利用交流电和叉指电极激发交流动电效应加速生物分子富集,并通过测量电极表面界面电容实现对生物分子的定量检测。本论文在对交流动电效应和电容传感等相关理论进行分析后,针对奶牛妊娠标志物mi RNA-16b和病原体大肠杆菌这两类被测物设计了对应的亲和型传感器,并利用传感器对两种生物分子进行了检测。在奶牛妊娠标志物miRNA-16b的检测中,采用400μm宽的PCB镀金叉指电极表面包被DNA探针实现对mi RNA-16b的特异性检测,检测限为fm量级,在实现高灵敏度的同时实现了高特异性。在病原体大肠杆菌的检测中,采用5μm宽的玻璃基底镀金叉指电极表面包被核酸适配体实现对大肠杆菌的特异性检测,成功检出浓度为100CFU/ml大肠杆菌。与传统诊断系统相比,本文提出的基于交流动电效应的亲和型电容式生物传感器在实现高灵敏度和高特异性检测的同时,所需检测时间更短（30秒）,试剂和设备成本更低,设备设计和实验操作更加简单。这些优势使得生物标志物和疾病病原体的大规模、快速、现场即时检测在未来成为可能。
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