一种基于磁微球编码的“无标记液相芯片”检测原理及其方法学探究

课题旨在建立一种基于交流磁导率测试原理的以磁微球为编码的"无标记液相芯片"检测系统。首先制备磁性编码微球并以其作为检测的载体，每种磁编码微球内部由不同粒径的Fe3O4纳米颗粒聚集组装而成；然后通过交流磁导率测量技术，探究每种编码微球与其能发生特异性结合的生物分子作用后因形成的"编码微球-生物分子复合物"的水力学粒径改变而造成微球布朗弛豫频率变化的基本科学规律，最后通过对布朗弛豫频率位移与强度变化对待检生物分子进行定性与定量检测。针对本课题提出的这一新型"无标记液相芯片"检测方法，一方面由于采用交流磁导率测试技术，因此检测装备简单、检测时间快速，另外由于系统检出的是磁信号，因此可以实现设备小型化，有望发展为一种新型的即时POCT检测技术。另一方面，由于采用了磁微球编码液相检测方法，检测过程无需对生物分子另行标记，使得有望在一个检测系统中同时实现高通量或多通量、小型化、POCT技术的整合。

本课题旨在建立一种基于交流磁化率测试原理的以磁微球为编码的“无标记液相芯片”检测系统。首先制备磁性编码微球并以其作为检测的载体，每种磁编码微球内部由不同粒径的Fe3O4纳米颗粒聚集组装而成；然后通过交流磁化率测量技术，探究每种编码微球与其能发生特异性结合的生物分子作用后因形成的“编码微球-生物分子复合物”的水力学粒径改变而造成微球布朗弛豫频率变化的基本科学规律，最后通过对布朗弛豫频率位移与强度变化对待检生物分子进行定性与定量检测。基于上述目标，本课题首先采用互感电桥的原理，设计并搭建交流磁化率检测系统，并对搭建的交流磁化率检测系统进行了系列校准，其有效检测频率的范围为1-200kHz。其次，在自行搭建的交流磁化率检测系统上，研究了不同类别的磁性颗粒的相应磁矩与水力学尺寸关系，建立了利用交流磁化率实现“无标记磁编码液相芯片”的基本检测方法，研究表明，不同磁性颗粒的磁矩与水力学半径的关系显著不同，并与磁性颗粒的制备方法密切相关。最后初步探究基于交流磁化率的多指标生物检测的可行性，研究表明，采用不同粒径大小的磁性颗粒模拟磁性颗粒结合生物分子前后的水力学尺寸的变化,测试单独磁性颗粒样品与混合磁性颗粒样品的交流磁化率,不同粒径大小磁性微球交流磁化率布朗弛豫特征谱图符合叠加关系，可以通过数学拟合对所获得的交流磁化率检测图谱进行解析,进而得出不同磁性颗粒的特征交流磁化率信号。针对本课题提出的这一新型“无标记液相芯片”检测方法，一方面由于采用交流磁化率测试技术，因此检测装备简单、检测时间快速，另外由于系统检出的是磁信号，因此可以实现设备小型化，有望发展为一种新型的即时POCT检测技术。另一方面，由于采用了磁微球编码液相检测方法，检测过程无需对生物分子另行标记，使得有望在一个检测系统中同时实现高通量或多通量、小型化、POCT技术的整合。