场辅助微芯片快速生物样品前处理装置研制与应用研究

Fast and high efficient sample preparation of trace analyte is a bottleneck issue, especially in the analysis of complex biological sample from medical diagnosis. In this propose, we plan to develop field-assisted fast biological sample preparation microchip devices and apply these devices to real sample analysis. These devices will benefit from both microfluidic and field-assisted technologies. Microfluidics is famous for “make things faster, cheaper, and more efficient”. And electrical field-assisted technique is sensitive and controllable. The integration of these two techniques must offer robust sample preparation performance. Our study including: development of microchip modules for collection, separation and enrichment of biological samples; Integration of individual modules to automated fast biological sample preparation microchip devices; Realization of these microchip devices to analysis of cancer markers in the circulating tumor cells and their metabolites, and to establish a novel rapid method for biological sample preparation. Field-assisted fast trace biological sample preparation technique can realize rapid trace biological sample preparation and prove novel analysis method for trace biological sample study. We expect this study can provide new methods and technical support for clinical diagnosis and prognosis evaluation of cancer.

在针对医疗诊断的复杂生物样品分析中，快速有效的微量样品前处理是瓶颈问题。本研究项目拟集成模块化微芯片快速高效、低耗样量和电场辅助灵敏可控的优点，设计研制场辅助微芯片样品前处理装置，并研究其在微量复杂生物样品快速分离分析中的应用。研究内容包括：研制用于生物样品采集、分离和富集的微芯片模块；构建集成各个模块的自动化快速生物样品前处理微芯片装置；应用该微芯片装置实现循环肿瘤细胞及其代谢物中癌症标志物的快速分离分析，建立场辅助微芯片生物样品快速分析新方法。场辅助微芯片快速样品前处理技术集场辅助技术的可控性、微流控技术的易集成和光谱检测的高灵敏度于一体，可以实现微量生物样品的快速制备，将为复杂生物样品痕量组分的研究提供新的分析方法。以期为癌症的临床诊断及预后评估提供方法和技术支持。

微量生物样品中痕量组分的快速分离分析，可为疾病的临床诊断及预后评估提供方法和技术支持。在项目中，我们集成模块化微芯片快速高效、低耗样量和电场、磁场辅助灵敏可控的优点，研制集样品制备、目标物分离富集检测于一体的微流控芯片装置，发展生物标志物分离分析新方法，应用于微量生物样品的快速分离分析。取得主要研究成果如下：（1）研制功能化微芯片模块；（2）研制电场、磁场辅助的，集分离富集检测于一体的生物样品分析微流控芯片装置；（3）建立辅助微芯片生物样品快速分析新方法，应用于血液、唾液、尿液等微量生物样品中高关注度物质的快速检测。这些研究工作实现了微量生物样品的快速制备，为复杂生物样品中痕量组分的研究提供新的分析方法。项目的研究工作按计划书进行，完成了全部计划任务，达到了预期目标。研究工作分别在Analytical Chemistry、Talanta、Journal of Separation Science等刊物上发表，期刊论文共17篇，其中SCI杂志收录文章12篇；发表英文专著专章2章；申请发明专利6件，其中1件已获授权；项目执行期间培养博士生2名、硕士生3名、本科生3名。