用于性激素即时检测的多参数直接免疫电化学纸芯片及系统

Monitoring of ovarian function could be of great importance in the diagnosis of ovarian diseases, evaluation of clinical effect and clinical guidance for procreation. In fact, multiplexed detection of sex hormones, such as follicle stimulating hormone(FSH), luteinizing hormone (LH), and Estradiol (E2), could basically meet the need of medical and patient for the monitoring of ovarian function. However, to obtain quantitative detection of these sex hormones must use large biochemical analyzers, which need long detection cycle, large sample and high expense. So, it is of great practical significance to establish an ultrasensitive multiplexed detection method.. A number of key technologies will be mastered through this project: 1) synthesis of functional composite nanomaterials and preparation process of nano-materials modified biosensor. 2) the in-depth analysis of the label- free electrochemical immunoassay. 3) sensitivity, selectivity and anti-interference ability of sex hormones detection. And paper-based microfluidic electrochemical immuno- device for the ultrasensitive multiplexed detection of FSH, LH, and E2 will be developed and researches for clinical applications will be carried out too. This project could provide novel methods and technical support for the research of the diagnosis and treatment of ovarian diseases, and promote the breakthrough of frontier technology about the combined rapid immunoassay in the field of medical detection.

卵巢功能的动态监测对女性卵巢功能性疾病诊断、治疗效果评估、生育指导等具有非常重要的意义，卵泡刺激素（FSH）、促黄体生成素（LH），雌二醇（E2）的联合检测可以满足临床对卵巢功能监测的基本需求。其常规的定量检测方法需用大型临检设备，取血样多、检测周期长且费用高，无法满足个性化现场快速即时诊疗的需要，因此急需探索微量化、多参数、高灵敏的定量快速检测方法。 . 本项目拟基于纸芯片微流控检测技术与免疫电化学检测技术集成的新方法，围绕复合纳米材料的制备和工作电极表面修饰，高灵敏度直接免疫免疫电化学检测方法和机理，超痕量性激素多参数联合检测的灵敏度、选择性和抗交叉干扰等关键科学问题开展研究，最终研制FSH、LH和E2的多参数、微量、高灵敏度的联合定量检测新型传感器，并进行临床样品应用测试基础研究，为未来个性化的卵巢功能性疾病的诊疗提供新方法和技术基础。

在自然基金项目（61771452）资助下，本项目针对性激素等疾病标志物现场快速检测需求，重点开展了微流控纸芯片设计制备、功能化生物电子界面构建、高灵敏高特异检测方法和智能检测系统集成等方面的研究，研制出用于LH、FSH和E2检测的直接电化学检测纸芯片传感器，建立了从传感器设计、纸芯片制备、电极丝印和组装的完整的纸芯片制备平台。检测结果显示对于三种物质，检测速度快（检测时间小于20分钟），检测灵敏度高(E2检测限:10pg/ml, FSH检测限:1mIU/ml，LH检测限:1mIU/ml)，特异性好（无交叉反应）。研制了基于Type-c口供电的智能检测系统，可以和纸芯片传感器结合实现现场快速检测。针对移动医疗需求，开发了用于免疫层析试条定量检测的手机智能检测系统，设计了亮度补偿算法，降低了不同环境、不同手机及不同试条造成的误差检测，提高了系统的一致性和稳定性，使用方便、操作简单，速度快（检测时间小于15分钟）。基于研制的传感器和系统，与北京大学第一医院、北京肿瘤医院合作，开展临床应用测试。结果显示本项目的成果满足性激素现场快速检测需求，具有广泛的应用前景。. 项目执行期间共发表SCI/EI收录论文16篇，其中TOP期刊论文5篇，IF>5论文6篇，ESI高被引论文1篇，包括领域重要期刊Biosensors& Bioelectronics、ACS Sensors、Sensors and Actuators B等；授权发明专利7项；获北京市自然科学二等奖1项；构建了一支交叉学科的创新团队，毕业研究生获中科院院长特别奖等奖励1项。