基于sers檢測瘦肉精類物質的開關控制型紙質微流控芯片的制作方法
【專利摘要】本發明屬于食品安全檢測【技術領域】，一種基于SERS檢測瘦肉精類物質的開關控制型紙質微流控芯片，主要包括芯片主體、第一紙條開關及第二紙條開關，芯片主體上設置未經噴蠟的主親水通道，主親水通道兩側設置N組并行排列的芯片單元，每組芯片單元設置樣品進樣區、抗體進樣區、信號檢測區和一個擋板區域，主親水通道兩側的樣品進樣區、抗體進樣區和信號檢測區分別通過兩條未經噴蠟的副親水通道連通，兩條副親水通道與主親水通道呈0-90°夾角；第一紙條開關、第二紙條開關上分別設置經噴蠟的疏水區域及其圍成的未經噴蠟的親水區域，兩個紙條開關分別沿著預先所畫的虛線位置間隔穿插在芯片主體中，通過拉動紙條完成紙條開關的接通與斷開；本發明是基于SERS對瘦肉精類物質在現場進行檢測，檢測速度快、準確、操作起來簡單方便。
【專利說明】基于SERS檢測瘦肉精類物質的開關控制型紙質微流控芯 片
【技術領域】
[0001] 本發明屬于食品安全檢測【技術領域】，涉及一種基于表面增強拉曼散射 (SERS, surface-enhanced Raman scatting)檢測瘦肉精類物質的開關控制型紙質微流控 -H-* LL 心/T 〇
【背景技術】
[0002] 瘦肉精是一類激素，屬于β_受體激動劑，包括鹽酸克倫特羅、萊克多巴胺、沙丁 胺醇等。由于這類物質添加于飼料中可以增加動物的體重，使其肌肉更為結實。所以很多 養殖戶為減少飼料使用，使肉品提早上市，降低成本而將瘦肉精使用在養殖業中，甚至到了 濫用的地步。而人吃了含有β_受體激動劑的肉類食品后，會產生肌肉顫動、嘔吐、神經過 敏和心跳加速等癥狀。所以該類物質在養殖業中已被列為禁用的生長促進劑類物質。為防 止和監管不法商販和養殖戶對此類物質的使用，對瘦肉精的檢測分析在我國的食品安全檢 測市場中不可缺少。
[0003] 目前，常用的瘦肉精檢測手段包括兩類：（1)膠體金試紙條法；(2)酶聯免疫吸附 法、高效液相色譜-質譜法和氣相色譜-質譜法等。第一類方法假陽性率很高，第二類方法 只能在中心實驗室進行，不能做到即時現場檢測。
[0004] 紙芯片（Paper-based microfluidics)是基于紙質材料的微流控分析系統，作為 微流控芯片分析系統的新成員，已經在快速診斷和現場分析中嶄露頭角，并受到越來越多 的關注。紙質材料是惰性纖維素，價格低廉，可循環再生，易于存儲和運輸，穩定性和生物相 容性都很好。在紙上制造疏水屏障并形成親水通道這一方法構建的紙質微流控裝置可實現 樣品分離，過濾的功能，同時，依靠毛細管作用力或者重力作用使樣品移動，操作起來簡單 方便。考慮到廣大的檢測分析市場和進一步擴大的檢測需求，更多更好的紙芯片檢測平臺 還有待開發。
[0005] 紙質微流控芯片在瘦肉精檢測技術的改進方面具有很大潛力，其創新性研究對于 更好的實現瘦肉精的即時現場高通量可靠檢測有著重大意義。
【發明內容】
[0006] 為了克服已有技術存在的不足，本發明目的是提供一種基于SERS檢測瘦肉精類 物質的開關控制型紙質微流控芯片，該紙質微流控芯片是基于SERS對瘦肉精類物質進行 檢測，檢測速度快、準確、操作起來簡單方便。另外，紙質微流控芯片采用的材料價格低廉、 可循環再生、易于存儲和運輸，穩定性和生物相容性都很好。
[0007] 為了實現上述發明目的，解決已有技術中存在的問題，本發明采取的技術方案是： 一種基于SERS檢測瘦肉精類物質的開關控制型紙質微流控芯片，主要包括芯片主體、處于 斷開狀態時的第一紙條開關及處于接通狀態時的第二紙條開關，所述芯片主體上設置未經 噴蠟的主親水通道，所述未經噴蠟的主親水通道兩側設置N組并行排列、對稱分布的芯片 單元，其中N為1、2、3…正整數，所述每組芯片單元設置樣品進樣區、抗體進樣區、信號檢測 區和一個疏水屏障構成的擋板區域，所述未經噴蠟的主親水通道兩側的樣品進樣區、抗體 進樣區和信號檢測區分別通過兩條未經噴蠟的副親水通道連通，所述兩條未經噴蠟的副親 水通道與未經噴蠟的主親水通道呈0-90°夾角；所述處于斷開狀態時的第一紙條開關、處 于接通狀態時的第二紙條開關上分別設置經噴蠟的疏水區域及其圍成的未經噴蠟的親水 區域，兩個紙條開關分別沿著預先所畫的虛線位置間隔穿插在芯片主體中，用于紙條開關 和芯片主體依靠兩者之間的擠壓而緊密連接，通過拉動紙條完成紙條開關的接通與斷開； 所述處于斷開狀態時的第一紙條開關上的疏水區域與樣品進樣區相連，所述處于接通狀態 時的第二紙條開關上的親水區域與抗體進樣區和信號檢測區連通，用于對樣品的過濾、富 集和分離。
[0008] 所述紙質微流控芯片的材料選自定性濾紙、定量濾紙、打印紙或硝酸纖維素膜中 的一種。
[0009] 本發明有益效果是：一種基于SERS檢測瘦肉精類物質的開關控制型紙質微流控 芯片，主要包括芯片主體、處于斷開狀態時的第一紙條開關及處于接通狀態時的第二紙條 開關，所述芯片主體上設置未經噴蠟的主親水通道，所述未經噴蠟的主親水通道兩側設置N 組并行排列、對稱分布的芯片單元，其中N為1、2、3…正整數，所述每組芯片單元設置樣品 進樣區、抗體進樣區、信號檢測區和一個疏水屏障構成的擋板區域，所述未經噴蠟的主親水 通道兩側的樣品進樣區、抗體進樣區和信號檢測區分別通過兩條未經噴蠟的副親水通道連 通，所述兩條未經噴蠟的副親水通道與未經噴蠟的主親水通道呈0-90°夾角；所述處于斷 開狀態時的第一紙條開關、處于接通狀態時的第二紙條開關上分別設置經噴蠟的疏水區域 及其圍成的未經噴蠟的親水區域，兩個紙條開關分別沿著預先所畫的虛線位置間隔穿插在 芯片主體中，用于紙條開關和芯片主體依靠兩者之間的擠壓而緊密連接，通過拉動紙條完 成紙條開關的接通與斷開；所述處于斷開狀態時的第一紙條開關上的疏水區域與樣品進樣 區相連，所述處于接通狀態時的第二紙條開關上的親水區域與抗體進樣區和信號檢測區連 通，用于對樣品的過濾、富集和分離。與已有技術相比，本發明是基于SERS對瘦肉精類物質 在現場進行檢測，檢測速度快、準確、操作起來簡單方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發明結構示意圖。
[0011] 圖2是本發明不同濃度瘦肉精的SERS譜圖。
[0012] 圖中：1、處于斷開狀態時的第一紙條開關，la、第一紙條開關親水區域，lb、第一紙 條開關疏水區域，2、處于接通狀態時的第二紙條開關，2a、第二紙條開關親水區域，2b、第二 紙條開關疏水區域，3、芯片主體，3a、經噴蠟形成的疏水屏障，3b、抗體進樣區，3c、未經噴蠟 的副親水通道，3d、信號檢測區，3e、樣品進樣區，3f、經噴蠟形成疏水屏障構成的擋板區域， 3g、芯片主體需要劃開插入紙條開關的縫隙，3h、未經噴蠟的主親水通道。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0014] 如圖1所示，一種基于SERS檢測瘦肉精類物質的開關控制型紙質微流控芯片，主 要包括芯片主體3、處于斷開狀態時的第一紙條開關1及處于接通狀態時的第二紙條開關 2,所述芯片主體3上設置未經噴蠟的主親水通道3h，所述未經噴蠟的主親水通道3h兩側設 置N組并行排列、對稱分布的芯片單元，其中N為1、2、3···正整數，所述每組芯片單元設置樣 品進樣區3e、抗體進樣區3b、信號檢測區3d和一個疏水屏障構成的擋板區域3f，所述未經 噴蠟的主親水通道3h兩側的樣品進樣區3e、抗體進樣區3b和信號檢測區3d分別通過兩條 未經噴蠟的副親水通道3c連通，所述兩條未經噴蠟的副親水通道3c與未經噴蠟的主親水 通道3h呈0-90°夾角；所述處于斷開狀態時的第一紙條開關1、處于接通狀態時的第二紙 條開關2上分別設置經噴蠟的疏水區域lb、2b及其圍成的未經噴蠟的親水區域la、2a，兩個 紙條開關分別沿著預先所畫的虛線位置3g間隔穿插在芯片主體3中，用于紙條開關和芯片 主體依靠兩者之間的擠壓而緊密連接，通過拉動紙條完成紙條開關的接通與斷開；所述處 于斷開狀態時的第一紙條開關1上的疏水區域lb與樣品進樣區3e相連，所述處于接通狀 態時的第二紙條開關2上的親水區域2a與抗體進樣區3b和信號檢測區3d連通，用于對樣 品的過濾、富集和分離。所述紙質微流控芯片的材料選自定性濾紙、定量濾紙、打印紙或硝 酸纖維素膜中的一種。具體操作過程如下：首先將設計好的芯片圖案用噴蠟打印機打印在 濾紙上，并在150°C條件下烘烤3分鐘使蠟滲透到紙的內部，形成疏水圍堰。然后把信號檢 測區的左邊界，右邊界和下邊界剪開，并把整個區域堅起來和芯片主體平面呈90°角，這樣 樣品加入后不會向四周擴散，可以控制信號檢測區域的大小。沿著芯片主體兩側通道上的 虛線劃開，把兩個紙條開關插入芯片主體，此時需要注意確保紙條開關的親水區域不能與 芯片主體的疏水區域重疊，以免在此時就過早的連通信號檢測區和樣品進樣區或抗體進樣 區。然后在信號檢測區上滴加殼聚糖和戊二醛修飾，之后滴加2 μ L鹽酸克倫特羅抗原，并 滴加牛血清蛋白溶液封閉位點。再把信號檢測區重新壓回紙芯片主體所在平面內，分別在 抗體進樣區和樣品進樣區滴加20 μ L抗體和含有不同濃度的克倫特羅的待測物溶液，拉動 紙條開關，使紙條上白色的親水區域覆蓋住芯片主體上的黑色的疏水區域，并緊密相貼，起 到連通作用，使兩邊的樣品和抗體流動或擴散到信號檢測區并充分反應。待測物中的頭發 顆粒沉積在樣品進樣區，而樣品經過紙條開關的過濾到達信號檢測區。可以觀察抗體和樣 品的流動及擴散速度調整兩個紙條開關打開的時間，使二者同時到達信號檢測區。并行排 列的三組芯片單元可以分別測定不同濃度的樣品，此時抗體進樣區是同樣的抗體；或者也 可以檢測三種抗原分子，這時需要對應的三種不同抗體。免疫反應之后洗滌掉未結合的抗 體，之后信號檢測區檢測出拉曼信號，隨著待測物濃度增加，拉曼信號減弱，檢測限為l〇pg/ mL〇
【權利要求】
1. 一種基于SERS檢測瘦肉精類物質的開關控制型紙質微流控芯片，主要包括芯片主 體（3)、處于斷開狀態時的第一紙條開關（1)及處于接通狀態時的第二紙條開關（2)，其特 征在于：所述芯片主體（3)上設置未經噴蠟的主親水通道（3h)，所述未經噴蠟的主親水通 道（3h)兩側設置N組并行排列、對稱分布的芯片單元，其中N為1、2、3…正整數，所述每組 芯片單元設置樣品進樣區（3e)、抗體進樣區（3b)、信號檢測區（3d)和一個疏水屏障構成的 擋板區域（3f)，所述未經噴蠟的主親水通道（3h)兩側的樣品進樣區（3e)、抗體進樣區（3b) 和信號檢測區（3d)分別通過兩條未經噴蠟的副親水通道（3c)連通，所述兩條未經噴蠟的 副親水通道（3c)與未經噴蠟的主親水通道（3h)呈0-90°夾角；所述處于斷開狀態時的第 一紙條開關（1)、處于接通狀態時的第二紙條開關（2)上分別設置經噴蠟的疏水區域（lb、 2b)及其圍成的未經噴蠟的親水區域（la、2a)，兩個紙條開關分別沿著預先所畫的虛線位 置（3g)間隔穿插在芯片主體（3)中，用于紙條開關和芯片主體依靠兩者之間的擠壓而緊 密連接，通過拉動紙條完成紙條開關的接通與斷開；所述處于斷開狀態時的第一紙條開關 (1)上的疏水區域（lb)與樣品進樣區（3e)相連，所述處于接通狀態時的第二紙條開關（2) 上的親水區域（2a)與抗體進樣區（3b)和信號檢測區（3d)連通，用于對樣品的過濾、富集 和分離。
2. 根據權利要求1所述一種基于SERS檢測瘦肉精類物質的開關控制型紙質微流控芯 片，其特征在于：所述紙質微流控芯片的材料選自定性濾紙、定量濾紙、打印紙或硝酸纖維 素膜中的一種。
【文檔編號】G01N33/558GK104090117SQ201410328800
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月10日 優先權日:2014年7月10日
【發明者】羅勇, 鄭婷婷, 高志剛, 趙偉杰, 林炳承, 田中群 申請人:大連理工大學