在生物计量研究领域,建立溯源途径清晰的生物物质溯源体系和研制相关的计量标准,使得生物物质检测结果能够溯源到国际基本单位(SI单位),是当前国际计量研究最活跃的领域之一。当前大部分生物物质检测都为质量浓度检测,为了增加生物样本的检测精度和准确性,本课题提出基于单分子计数技术的生物大分子精确定量方法,目标实现生物大分子的数量浓度计量,并为生物大分子计量检测提供可选的计量装置。本课题的主要工作是结合微流控技术与纳米孔检测技术,使用微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)加工工艺,设计并制造带有亚微米尺寸流道的微流控芯片,对质粒、细胞外泌体等生物大分子的数量浓度检测进行探索。该微流控芯片使用库尔特计数器原理(电阻脉冲传感原理)检测生物大分子通过亚微米流道的信号,结合集成在微流控芯片上或者外置的体积测量装置,实现待测样本数量浓度检测的能力。为了满足生物大分子检测定量的需求,本课题对两种不同结构的亚微米流道微流控芯片展开研究,一种是硅基微流控芯片,另一种是PDMS-玻璃微流控芯片。硅基微流控芯片通过MEMS表面微加工工艺制作而成,具有可大规模生产、制作精度高的优势。另外,PDMS-玻璃微流控芯片,使用PDMS材料制造亚微米通道,其制作难度小于硅基微流控芯片,且制作周期短,制作成本低。在PDMS-玻璃微流控芯片中,提出了不完全差分电极设计,用于提高芯片的抗干扰能力。基于两种微流控芯片的设计与制作,开展了粒子、质粒DNA和细胞外泌体等生物大分子的检测,实验结果具有较高的检测灵敏度与信噪比。另外,PDMS-玻璃微流控芯片进行了光电互联检测实验研究,实现了带有荧光标记的直径1μm的聚苯乙烯粒子的光电检测。