心肌肌钙蛋白I(Cardiac troponin I,cTnI)是检测心肌细胞损伤最敏感及特异性最强的生物标志物之一,它可以检测到程度非常微小的心肌损伤,并被认为是急性冠脉综合征和急性心肌梗死快速诊断的主要生化指标。早期检测心肌肌钙蛋白Ⅰ的方法较多,如比色法、电化学分析法等,这些方法对心肌肌钙蛋白Ⅰ具有良好的特异性,在检测心脏生物标志物方面也起着十分重要的作用。然而,这些传统方法存在一些缺点,如需要专业繁琐的标记过程和一些昂贵精密的测量仪器、检测耗时较长以及步骤复杂等。因此,建立一种灵敏、快速、低成本、无标记的心肌肌钙蛋白Ⅰ检测方法至关重要。与此同时,液晶(Liquid crystal,LC)作为一种具有许多优良性能的材料已成为许多学者研究的热点。液晶具有晶体分子排列的有序性和光学各向异性。液晶分子的取向对表面分子结合事件高度敏感,这为生物分子或化学反应的敏感检测提供了可能。液晶生物传感器主要利用了液晶对偏振光的双折射特性来完成对一些特定的生物目标分子的检测,具体表现为当生物目标分子出现,液晶分子原有的有序排列会改变从而引起偏振光学显微镜下光学信号的变化。作为一种无标记传感器,液晶生物传感器还具有构建方便、结构简单、不需要特殊光源、成本低等优点。因此液晶生物传感器在生物医学和化学等领域具有很大的潜在价值。为此,本文在构建新型液晶生物传感器以实现心肌肌钙蛋白Ⅰ的快速灵敏检测方面做了如下工作:(1)制备了一种基于N,N-二甲基-N-十八烷基-3-氨丙基硅烷(N,N-dimethyl-N-octadecyl(3-aminopropyl)trimethoxysilyl chloride,DMOAP)/3-氨丙基三乙氧基硅烷((3-aminopropyl)triethoxysilane,APTES)两种硅烷化试剂混合自组装膜的液晶生物传感器,并选用了一种醛类物戊二醛(glutaraldehyde,GA)作为偶联剂,可以通过GA将抗体等蛋白类物质结合到玻璃基板上。随后考察了 DMOAP/APTES的比例以及GA的浓度对液晶分子取向的影响情况,实验获得最佳浓度:1%APTES与1%DMOAP的体积比取1:1,GA浓度为2%时,偏振光学显微镜下图像显示为均匀的黑色,不会干扰到生物目标分子的后续检测。(2)基于抗原抗体特异免疫反应构建了检测cTnI的液晶盒生物单面传感器。对液晶盒顶部玻片进行垂直表面活性剂DMOAP处理,cTnI抗体可以利用戊二醛偶联在生物传感器基底化学膜上。当固定在玻璃基底表面的cTnI抗体与cTnI抗原发生特异性结合以后,传感器内的液晶分子的排列取向会改变,从而导致偏振光学显微镜下的光学信号发生变化,以此达到检测cTnI的目的。实验结果表明该生物传感器对检测cTnI下限浓度可低至0.01ng/ml。该传感器能快速有效地检测低浓度的cTnI,且该方法无需复杂的标记过程,检测方便迅速。(3)提出了基于抗原抗体特异免疫反应双面传感方法,改进了液晶盒顶部玻片只进行简单表面活性剂处理方法,有效利用液晶盒双面同时传感提高了传感器的灵敏度,能检测更低浓度的cTnI。实验结果表明改进后的双面传感方法对检测cTnI极限可进一步低至1pg/ml,并且具有很好的选择性。