基于磁感应压电生物传感器在肺癌早期检测上的应用研究

摘要

肺癌发病率和死亡率居所有癌症死亡率之首，但目前缺乏一种有效的早期检测手段。因此寻求一种早期肺癌检测方法，对于提高病人五年的生存率具有重大意义。 石英晶体微天平(QCM)是利用具有压电效应的石英晶体对晶体表面的质量变化具有敏感频率响应特性而制作的测量仪器，能够敏感地测量微观反应过程中地微小变化并转化为可以定量检测的频率信号，为获取反应体系丰富的实时在线信息提供了一种简单、快捷的可靠手段，因此，成为生物传感器领域研究的热点之一。 本文利用磁感应压电石英晶体的振动频率对其电极表面负荷敏感的特点，以及FPGA（现场可编程逻辑阵列）和单片机的控制功能，同时利用纳米免疫磁微珠具有增大负载响应和磁分离的能力,结合特异性生物化学反应，本文利用Borland builder 6.0软件开发了一种基于液相下早期肺癌诊断的纳米生物电子微系统平台，该系统通过研华的计数器卡PC-1780实现压电传感器频率的测量。该装置主要由微检测器，信号发生电路，信号处理﹑控制模块，信号采集分析系统组成。可同时对2×2压电石英晶体传感器阵列进行实时数据采集﹑图视化，并提供了人性化的工作界面。目的是能对压电传感器振荡频率自动实时采集、显示、储存及处理，从而实现对待测液中细胞的检测。以此采集的频率值作为溶液中是否存在癌细胞以及癌细胞浓度高低的判断依据。 通过该系统对蒸馏水，NaCl和CPA-Y2肺癌细胞溶液的测量结果表明：该系统检测精度为1Hz，通道之间能有效协调工作，单个压电传感器的可重复性使用率高达7-10次，NaCl，CPA-Y2溶液浓度与微天平的频率变化具有较好的线性变化规律，在一定范围内能反映被测生物物质的质量或含量，基本验证了该系统的可行性。对实现肺癌的早期诊断及其筛查具有重要的参考价值。在此基础上计划通过增加阵列和检测器的检测量提高装置检测效率。