基于分子印迹传感器结合石墨烯量子点的异丙酚微流控芯片即时检测方法研究

Individual monitoring on anesthetic concentration has always been a long term requirement for clinical point-of-care testing (POCT). By far there is no effective, simple, sensitive POCT method to monitor drugs and blood concentrations. The project chose propofol, which has been widely used as an intravenous anaesthetic, as a research target to establish a POCT technique on drugs monitoring based on the preliminary results from the research group. First, prepared molecular imprinted biosensors with high selectivity in propofol within the pretreatment biological samples by using molecular imprinted polymer (MIP)’s specific ability of recognizing and capturing target molecule. Second, established a rapid detection method of fluorescence quenching with a high sensitivity of graphene quantum dots on propofol by synthesizing graphene quantum dots nano-fluorescent probes. After that, this study combines the pretreatment and detection methods into a microfluidic chip in order to realize rapid on line separation and detection of propofol within complex biological samples. This will immediately evaluate drug actions in vivo to reach the goal of rational, safe and effective dosage. Meanwhile, a parallel control method will be established to evaluate the clinical application of the experimental results. This project involves multiple disciplines, and can be used in the clinical process monitoring if further extends the research results.

麻醉药物浓度个体化监测是临床长期以来的需求，目前还没有快速、简便、灵敏的血药浓度即时现场监测手段。本项目以目前国内外应用最广泛的现代静脉麻醉药异丙酚作为研究对象，在课题组前期研究的基础上，建立即时监测体内麻醉药的技术和方法。利用分子印迹聚合物特异性识别和捕获目标分子的能力，制备特异性分离前处理生物样品中异丙酚的分子印迹传感器；合成异丙酚石墨烯量子点纳米荧光探针，建立高灵敏度的异丙酚石墨烯量子点荧光猝灭快速检测方法。将上述即时前处理和检测方法集成于微流控芯片，实现复杂生物样品中异丙酚在线快速分离、检测，对药物体内行为进行及时评价，达到用药合理、安全、有效的目的。同时建立平行对照方法，对实验结果在临床应用前景进行评价。本课题涉及多个学科，研究成果进一步扩展，可应用于药物的临床过程监测。

本项目基于分子印迹传感器结合石墨烯量子点进行异丙酚微流控芯片即时检测方法研究，研究生物样品中药物特异性前处理和在线检测的快速分析方法，进行异丙酚微流控分析前期研究。⑴ 利用分子印迹聚合物对目标分子的特异识别和捕获能力，分别通过本体聚合法、沉淀聚合法、表面分子化学接枝聚合法、表面分子印迹聚合法合成异丙酚分子印迹聚合物，构建异丙酚分子印迹固相萃取在线前处理系统，实现生物样品中异丙酚的特异性分离，从而提高样品前处理的选择性。⑵ 研究石墨烯量子点纳米荧光探针检测技术和在线化学衍生化技术提高光谱检测的灵敏度。合成三种石墨烯量子点纳米荧光探针，对石墨烯量子点的光学特性进行结构表征，考察其荧光猝灭作用，建立石墨烯量子点荧光猝灭检测酚类化合物的方法。为考察石墨烯量子点作为分子探针进行体内药物追踪的可行性，进行氮掺杂石墨烯量子点细胞成像研究。研究多种异丙酚快速衍生化的检测方法，建立适于微流控在线分析的衍生化方法。⑶ 将光纤传感结合微顺序注射、微流控技术，构建在线分析系统，分别建立分子印迹前处理结合光纤传感-微顺序注射-阀上实验室在线衍生化检测异丙酚的方法和光纤传感结合微流控快速检测异丙酚的方法。本研究进行异丙酚快速分析新技术和新方法研究，为药物分析微流控芯片研究提供研究基础，为生物样品中药物快速分离、在线检测提供研究思路。