【摘 要】
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数字微流控芯片（Digital microfliidics,DMF）是一种继承了传统微流控技术密闭性好、试剂消耗低、分析时间短和设备体积小等优点,又摒弃了泵、阀等复杂结构的技术,具有内部结构简单、自动化程度高和可扩展性强等特点,在医学诊断、化学分析和生命科学等领域具有巨大的应用潜力。基于以上问题,本论文以微纳加工等技术为主要手段,设计并加工了多种不同用途的DMF芯片,并成功地将其应用到疾病诊断和生
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数字微流控芯片（Digital microfliidics,DMF）是一种继承了传统微流控技术密闭性好、试剂消耗低、分析时间短和设备体积小等优点,又摒弃了泵、阀等复杂结构的技术,具有内部结构简单、自动化程度高和可扩展性强等特点,在医学诊断、化学分析和生命科学等领域具有巨大的应用潜力。基于以上问题,本论文以微纳加工等技术为主要手段,设计并加工了多种不同用途的DMF芯片,并成功地将其应用到疾病诊断和生命科学的研究中。主要内容如下:（1）为了克服退火后的残余应力过大导致芯片上介质层薄膜开裂和脱落的问题,我们通过掠入射XRD法测量了薄膜的残余应力,并利用正交试验法优化了工艺参数,在氛围为氧气、温度为450℃、时间为30 min的条件下获得了低应力高质量的薄膜。（2）为了克服数字微流控设备外置加热模块体积过大不利于操作的问题,我们设计并加工了热集成数字微流控芯片（DMF-Heat）,开发了一种“背面法”工艺大幅降低了热集成数字微流控芯片的工艺费用。还设计了与其配套的两种温度控制系统,实现了± 1.5℃的温度控制。（3）为了克服急性心肌梗死（AMI）标志物在传统免疫检测下存在的操作步骤繁琐,需要专业人员,耗时长,试剂消耗大等问题,我们基于DMF建立了一种自动化、高灵敏检测生物标志物的检测平台,成功实现了三种标志物的联合检测。通过对DMF-Heat芯片的仿真模拟实现了芯片加热区的高度均一性,成功将孵育时间缩短至2分钟。该平台只需要30分钟就可以在血样中同时检测出三种生物标志物的浓度,远低于传统的试剂盒方法。（4）为了克服检测蛋白质-蛋白质相互作用中存在的环境要求苛刻、自动化程度低,成本高和需要专业人员等问题,我们研制了一套基于DMF的便携、低成本、高效的蛋白质-蛋白质相互作用检测设备（DMF-PPI-Box）。通过集成半导体制冷片来提供低于4℃的稳定环境,成功证实了与胰岛素分泌密切相关的RILP蛋白和Rab26蛋白之间相互作用。
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