项目名称: 用于癌症早期诊断的可视化微流控燃料电池纸芯片研究

项目编号: No.21475052

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 于京华

作者单位: 济南大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 针对目前癌症早期预警诊断对低成本、简单、快速、准确的需求,本项目在纸芯片内引入燃料电池系统,开发高能量密度自供能微流控燃料电池纸芯片自动化分析系统。合成导电分子印迹电催化纳米反应器,构建燃料电池纸芯片高特异性直接传感阳极;制备多孔合金纳米电催化剂,建立高灵敏与特异性的夹心式阳极传感机制,发展集成流体延时微通道网络,控制各组分流体移动方向与时间,提高自动化检测能力;开展燃料电池纸芯片内的肿瘤细胞原位三维培养与增殖,探索纸上抗癌药物筛选及细胞学肿瘤诊断机制;针对非专业的家庭化需要,制备电流放大纸电路、电流显色纸芯片、电流发光纸芯片,借助手机摄像成像与软件处理,研究纸芯片可视化分析;引入数字流体与电子触控技术,基于折纸原理,探索流体触控电路与高通量阵列燃料电池纸芯片的集成组装方法与批量控制,初步建立用于癌症预警的样品输入与清洗及燃料协同加注的非专业、手触式燃料电池纸芯片可视化分析理论与技术基础。

中文关键词: 微流控纸芯片;燃料电池;分子印迹;生化分析;传感器

英文摘要: In this project, fuel cell system is introduced into microfluidic paper-based analytical device to develop a self-powered and automatic microfluidic paper-based fuel cell analytical system with high power density for the current requirement of low-cost, simple, fast, and accurate early cancer diagnosis. Electrocatalytic nanoreactors, made of conductive molecularly imprinted polymer, are fabricated and employed to construct a highly specific direct-sensing anode in microfluidic paper-based fuel cell analytical system. To further enhance the sensitivity and selectivity of early cancer diagnosis, porous bimetallic nanoalloy nanoparticles are prepared and employed as the electrocatalytic labels to establish sandwich sensing strategy in the anode of microfluidic paper-based fuel cell analytical system. Programmable time-delay paper microfluidic network is developed and integrated into the microfluidic paper-based fuel cell analytical system to control the fluidic directions and times of arrival as well as to furhter enhance the ability of automatic detection. In addition, the direct proliferation of cancer cells in the modified anode of microfluidic paper-based fuel cell analytical system through in-situ three-dimensional cell culture is develped to investigate anticancer drug screening and cytological cancer diagnosis in lab-on-paper device. To meet the unskilled and household cancer diagnosis, paper-based electric device, paper-based electrochromism chip, and paper-based electroluminescence chip are fabricated for the amplification and conversion of the current signal to visible signal, which could be simply captured and treated by a mobile phone to display the assay results. Based on the principle of origami, digital microfluidic technique and paper-based capacitive touch pad are introduced microfluidic paper-based fuel cell analytical system to investigate the fabrication and control of microfluidic paper-based fuel cell analytical array. Finally, we establish the analytical theory and technological base of the simple and hand-touched microfluidic paper-based fuel cell analytical system capable of sample inputing and washing as well as the cooperative addition of fuel.

英文关键词: Lab-on-paper;fuel cell;molecular imprinting;biochemical analysis;sensor

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