纸基微流控技术及其在食品安全检测中的研究进展

纸基微流控技术（μPADs）是一种在微米尺度的纸基芯片上进行样品制备、反应、分离、检测的技术,具有材料便宜、制作简单、易回收、结构多样、试剂消耗少、环保可降解等特点,在食品安全快速检测领域具有实用价值。该文对纸芯片制备、流体操控及检测模式进行了介绍。首先阐述了纸芯片功能化改性方法及生物分子的固定方式,总结了经处理后的纸张制备为二维（2D）或三维（3D）纸芯片的方法;其次论述了流体在纸基材料上不完全浸湿和完全浸湿两个阶段的运输机理,综合分析了智能化流体操纵技术;最后介绍了可与纸基微流控平台联用的检测方法,并综述了纸基微流控装置在食品安全检测中的应用研究进展,提出纸基微流控技术在食品行业未来面临的挑战及发展趋势。     

基于显色法的纸基微流控芯片用于水中的三氮检测

硝酸盐、亚硝酸盐和氨氮(简称"三氮")是水体中的主要污染物,目前我国的地表水和浅层地下水中普遍存在三氮污染问题。本研究将显色法与纸基微流控技术结合,制备了单通道纸基微流控芯片,在优化的反应条件下,分别对3种含氮化合物进行检测,亚硝酸盐、硝酸盐和氨氮的检出限分别为0.001 mmol/L、 1 mmol/L和1 mg/L;在实际样本的检测中,3种样本的加标回收率均在95.4%～114.9%之内。其次,通过合理的结构设计将分别用于3种含氮化合物检测的单通道纸基微流控芯片集成于一体,制备出用于三氮同时检测的多通道纸基微流控芯片,多通道纸基微流控芯片的检测结果与单通道纸基微流控芯片的检测结果具有良好的一致性。本研究提出的基于显色法的多通道纸基微流控芯片可对水中的三氮进行同时检测,并且,此芯片具有成本低廉、灵敏度高和便于操作等特点,适用于现场快速检测,有望在资源匮乏的水源污染地区推广。     

基于功能核酸的纸基微流控芯片测定重金属离子的研究进展

综述了近年来用于检测重金属离子(铅离子、镉离子、汞离子和银离子)的基于功能核酸的纸基微流控芯片的研究进展,包括其类型及检测原理等,并对其发展前景进行了展望(引用文献53篇).     

基于无掩膜光刻法的纸基微流控芯片制备与验证研究

为了开发新的纸芯片制备技术制作高精度的纸基微流控芯片,该文提出了一种基于无掩膜光刻技术的新制备方法。以疏水图案的表面接触角和液体在微流控通道内的流动情况为评价标准,研究了曝光、显影等关键工艺对疏水区域疏水强度以及液体流动情况的影响。研究结果表明,仅需2s曝光时间制备的纸芯片疏水区域的接触角可达100.56°,亲疏水区域具有明显的区分,最小可实现的亲水通道和疏水屏障分别为（68±5）μm和（104±9）μm。将纸基芯片用于亚硝酸盐的检测,溶液浓度与显色区颜色强度之间呈良好的相关性,线性方程为Y=3.450X+34.83,r²=0.9770。无掩模光刻法制备纸芯片无需制作掩膜版,减少了芯片制作的成本和时间,工艺简便,芯片精度高,为纸芯片制备和应用提供了有效手段。     

写字机器人绘制纸基微流控芯片便携检测Ca2+

纸基微流控芯片是一种纸质基底芯片,具有性能优良、价格低廉的优势,然而其制备技术多依赖专业昂贵的设备,限制了纸基微流控芯片的发展。该文采用成本低廉的家用写字机器人,将具有敏感特性的智能水凝胶绘制在纸质基底材料上,得到具有水凝胶阀门的纸基微流控芯片。以Ca2+为模型靶标,该纸基微流控芯片能实现不同浓度（0.1 ~ 50 mmol/L）Ca2+溶液的裸眼定量检测,并具有很好的易用性和重现性。同时采用ILX506 CCD传感器制作纸基微流控芯片的数字显示设备,以实现芯片测量结果的自动读取功能。该方法能快速便捷、低成本地制备多条纸基微流控芯片,为其普适化制备提供了新的研究思路,在发展中地区具有良好的推广前景。     

小型可连续进样微流控芯片分析仪的研制

报道了一种结构简单、可连续进样的小型微流控芯片分析仪的研制。顺序注射分析系统通过芯片上制作的接口将试样连续引入芯片 ,并采用自行设计的紧凑型光纤式激光诱导荧光检测器进行检测。该仪器用于芯片毛细管电泳分离实验室合成Cy5荧光染料 ,实现了连续进样和换样。峰高RSD为 1 .9% (n=1 1 ) ,试样通量 3 5 h ;相邻试样携出 <4%。     

3D纸基模型表面亮度预测研究

纸基模型表面亮度感知是整体色貌感知的重要组成,亮度感知的准确性、快捷性直接影响到纸基模型整体外貌的视觉感知。本文通过对3D纸基模型表面亮度测量,实现3D纸基表面在不同角度、不同阶调时的亮度预测。首先,通过设计的纸模测量角度架,可以方便快捷地调整纸基表面角度,然后,确定测量角度取样间隔为5°,纸模表面角度为5°~85°,依次测量,最后,设计四色表面梯尺,青色、品色、黄色、黑色在不同纸基表面和不同阶调下,利用辐射亮度计对其表面亮度值进行测量。利用最小二乘法建立亮度与纸基表面角度、阶调之间的关系模型,并对模型优劣程度进行检验。结果表明,本预测模型可以快速准确地对任意角度3D纸基表面进行亮度预测,获取3D纸基模型表面的亮度。     

基于石蜡庚烷溶液的低成本纸基微流控分析装置的制备及其应用

介绍了一种新型的使用石蜡庚烷溶液制备纸基微流控分析装置的工艺,操作更加简单迅速,成本更加低廉。使用混合样品溶液进行测试,证明该装置可以完成对蛋白质、葡萄糖和pH值的同时检测,并可以用于定量分析。纸基微流控分析装置对样品检测的精度范围分别为:牛血清蛋白2.0×10-5~1.00×10-4mol/L,葡萄糖0.02~0.1 mol/L。并对加热处理过程中微流控通道壁的扩散现象进行了初步研究,发现加热前后通道壁厚度的变化呈线性规律。     

基于等离子体技术制作微流控纸芯片及其在血糖检测中的应用研究

滤纸经十八烷基三氯硅烷(OTS)疏水化处理以后,用等离子体区域降解滤纸纤维表面的OTS疏水单分子层,使滤纸的局部区域恢复亲水性,得到具有亲疏水图案化的微流控纸芯片. 考察了等离子体处理时间对滤纸表面亲水性、亲水深度(水溶液由滤纸表层下渗至内部的纵向深度)的影响. 优化模具的设计,依据对滤纸亲水深度的不同需求,设计了两种PMMA-PDMS复合片的组合模具. 初步探讨了该亲疏水性变化过程的化学机理. 将制得的纸芯片用于人体全血中血糖含量的测定,线性范围为1.7～17.7 mmol·L^-1,可满足血液样品中血糖的测定.     

微流控芯片技术及在药物分析中的应用研究进展

微流控芯片由于具有试剂和样品用量少、分析速度快、分离效率高、体积小等优点,近几年发展迅速,已应用于医药、化学和生物等领域.本文就微流控芯片的最新研究进展以及它在药物分析中的应用作简要的综述.引用参考文献58篇.     

仿生树叶模型的制作及在琼脂糖微流控芯片中的应用

树叶的脉序可以更好模拟人体血管微环境, 但以自然环境中树叶为模板进行实验存在一定的季节局限性; 且不能保证每次实验所用树叶脉序形状相同, 不易控制变量, 且会对环境造成一定破坏. 本文建立了一种简易的仿生树叶模型制作方法, 并通过仿生模型构建了经济、 易操作的琼脂糖微流控芯片. 分别测定了芯片的一、 二、 三级脉序数目及尺寸, 最大脉序尺寸值可达1038.02 μm, 最小脉序尺寸为36.32 μm, 宽度不一的通道构建为细菌趋化性实验提供了稳定可靠的梯度空间, 对探索药物筛选、 微生物利害等研究具有重要意义.     

柱后衍生离子色谱法同时测定瓶装水中的碘酸根、亚氯酸根和溴酸根

水中的碘酸根、亚氯酸根和溴酸根是重要的消毒副产物,主要通过大体积浓缩后直接电导检测,或通过柱前或柱后化学反应将目标物转化成容易检测的物质后检测。本方法采用大体积进样柱后衍生紫外检测的分析方法,通过条件优化获得了较高的灵敏度和信噪比。利用一套自动分析系统,可以满足饮用水中痕量碘酸根、亚氯酸根、溴酸根的同时监测。碘酸根、亚氯酸根和溴酸根的检出限分别为0.5,0.4,0.1 μg/L。对于不同的加标样品,碘酸根、亚氯酸根和溴酸根的回收率分别为70.8%~98.0%,92.4%~100%和93.2%~104.1%。该方法应用于北京市场上的瓶装饮用水分析,结果显示瓶装纯净水中的碘酸根、亚氯酸根、溴酸根浓度均低于检出限,而瓶装矿泉水中碘酸根、溴酸根的最高含量分别达到9.4 μg/L和78.4 μg/L。     

聚鲁米诺-金属离子复合物膜的电化学发光特性及其分析应用研究

建立了一种基于电聚合和配位效应构建聚鲁米诺-金属离子复合物膜修饰电极测定尿素的电化学发光分析新方法, 并且提出了一种优化聚鲁米诺电化学发光分析特性的新思路. 在最佳条件下, 增敏电化学发光信号与尿素的质量浓度在2.0×10-9—1.0×10-7 g/mL 范围内呈线性关系, 检出限为1.7×10-10 g/mL.     

基于尼龙微孔薄膜的微流控芯片的制作及对葡萄糖的显色响应

以尼龙微孔薄膜为基质材料,采用光刻法将正性紫外光刻胶转移到薄膜上形成目标微通道图形,制作了一种新型薄膜微流控芯片.对尼龙微孔薄膜芯片的制作工艺进行了优化和改进,使其制作时间控制在1h内,且制作步骤大为简化,可实现快速、批量地制作尼龙薄膜芯片.在该芯片上进一步固定葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶后,利用二步酶促化学反应开展了葡萄糖的显色响应研究.结果表明,所制作的尼龙薄膜芯片对不同浓度的葡萄糖均能产生明显的颜色响应,具有较宽的浓度响应范围和良好的重复性,并可用于实际样品中葡萄糖的显色响应研究.     

毛细管电泳芯片简化安培检测系统的研制

摘要开发出一种新型电化学检测器,该检测器具有噪声低、基线漂移小、检测限低、整体体积小及便于现场使用等优点.在集成ITO电极的PDMS/玻璃毛细管电泳芯片上,利用多巴胺标准样品对该检测器的性能进行了评价.     

一种微流控芯片激光诱导荧光检测器的研制及应用

研制了一台正交结构的微流控芯片激光诱导荧光检测器.将较宽的芯片架固定在1个三维操作平台上,可用于检测点的调节和激光光斑校准微调.不同发射波长的半导体激光器以及不同波长的窄带滤光片均可方便更换,以满足不同品种的分析要求.该检测器结构简单、体积小和操作灵活方便,对微流控芯片的尺寸及通道结构适应性强.能在一定程度上满足多种芯片的应用研究需要.     

微量甲醛污染物的液滴采样装置及应用

依据气体分子扩散理论,采用自制模拟风洞液滴采样装置,并结合乙酰丙酮荧光分光光度法,探讨了液滴采样的最优化条件.实验结果表明:自制模拟风洞液滴采样装置在泵选样速度为0.1 mL/min,进样管内径为5 mm,风扇电压为9V的强制气体流动的条件下,采样效果理想,有较高的灵敏度和重现性.     

微流控芯片中超微电极的制作及其在芯片-电化学检测中的应用

设计并制作了集成有超微电极的玻璃微流控芯片.在电化学检测芯片1(EC-1)中,以光刻方法制作13μm宽的Pt超微电极,距分离管道末端30μm,优化电极体系和分离电压,检测了电泳分离的神经递质.在电化学检测芯片2(EC-2)中,制作7μm宽的超微电极,在其上游集成城墙式的膜结构,进一步腐蚀后的膜厚度为10μm,具有良好的导电性和散热性能,成功地将高压电场截至在超微电极之前,具有进一步应用于电化学检测的能力.