用于血液分离与检测同步的分离传感膜的设计与制备研究

基本信息
批准号:21706116
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:储震宇
学科分类:
依托单位:南京工业大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:彭京蒙,姜丹锋,杨朋启,罗静宜,刘涛
关键词:
分离传感膜同步功能血液分离普鲁士蓝/石墨烯血液检测
结项摘要

Modern medicine mainly relies on the blood assay technology for diagnosis. However, current assay strategy normally requires both technologies of centrifugation and biochemical analysis, which is time consumption with the ex-situ collection of physiological index. In this project, we propose to design and prepare a sensing membrane performing blood separation and sensing synchronously by coupling the membrane and biosensor technologies. Prussian blue/graphene will be served as the membrane material. According to the pore structure difference of hollow fiber substrate, the different stack behaviors will be investigated to realize the formation of separation and sensing layers with different nano/micro-structures. In order to optimize the pore distribution of separation layer and the electrocatalysis of sensing layer, the key parameters on the nanostructure and stack behavior of Prussian blue/graphene will be further studied. The separation and sensing performance of the as-prepared sensing membrane will be tested by using the real blood, including the rejection rate to blood cell and fibrinogen, the detection accuracy to blood glucose. The influence of separation parameters on electrocatalytic reaction will be carefully studied to explore the matching relation between blood separation and biosensing processes. This project will extend the membrane application in the bioscience and clinic diagnosis, as well as provide a new reference in the interdiscipline of membrane and biosensor sciences.

现代医疗对疾病的诊断主要依赖于血液化验技术,然而,目前所采用的化验方法需要先后依靠血液的离心分离及生化检验两种相对独立的技术,耗时较长且无法原位获得检验结果。本项目结合了膜分离及生物传感技术,拟设计和制备一种可实现血液同步分离与检测的新型分离传感膜。以普鲁士蓝/石墨烯为膜材料,基于中空纤维支撑体孔结构的差异性,研究普鲁士蓝/石墨烯在孔内的差异化堆积行为,构建出具有不同纳微结构的分离层及传感层。探究两种功能层内晶体微结构与堆积状态的关键因素,优化分离层的孔径分布及传感层的电催化性能。以真实血液为目标体系,考察同步分离与检测过程中分离传感膜对血细胞、纤维蛋白原的截流效果,及血糖浓度的检测结果。研究分离过程参数对电催化反应性能的影响,探索血液分离过程与传感过程的匹配关系。项目的实施将拓展分离膜在生命、医疗等学科的发展和应用,为膜科学及传感领域的交叉研究提供一种新的参考。

项目摘要

现代医疗对疾病的诊断主要依赖血液化验技术。临床中,血液化验需经过全血抗凝采集、血清提取及血清生化测试等步骤,耗时较长、需要人工间断性操作且需要多种装置支撑。本项目以血液临床化验中血清提取及生理检测为背景,结合膜分离及生物传感理论与技术,以膜层微结构调控为基础,开展用于血液分离与检测同步的分离传感膜的设计及制备研究。利用真空自组装法在氧化铝中空纤维支撑体上同步制备表面多孔分离膜层及孔道规整纳米晶传感膜层。通过对分离膜层孔径的精密调控,实现对血液中血细胞、纤维蛋白原的动态完全去除,仅允许血清流进传感膜层;将不同种类的酶蛋白固载在传感膜层中,并对分离性能进行匹配,实现对临床术中血糖、血乳酸、血谷氨酸等多种生理物质的动态连续检测。该研究拓展膜在生命、医疗等学科的发展和应用,为手术、急救中医生的临场操作提供新的关键生理组分在线检测技术,有助于降低医疗风险。通过本项目的实施,在Angew. Chem. Int. Ed.、Biosens. Bioelectron.、Sens. Actuat. B: Chem.、ACS Sustain. Chem. Eng.等期刊上发表SCI论文11篇,申请中国发明专利5件。项目负责人在国内外学术会议做大会报告1次,邀请报告5次。培养博士研究生1名,硕士研究生4名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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