一種基于絲網印刷電極的適配體傳感器抗生素殘留檢測儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種抗生素殘留檢測儀，尤其涉及一種基于絲網印刷電極的適配體傳感器的抗生素殘留檢測儀，其融合了生物傳感器檢測技術和嵌入式系統設計方法，用于方便、迅速、準確的檢測牛奶等農產品中含有何種抗生素殘留及是否超標。屬于農產品安全檢測技術領域。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國畜牧養殖業的迅速發展，奶產量大幅度提高，新鮮牛奶和奶制品已經成為人民(尤其是老人和兒童)生活食品中的重要組成部分。抗生素被廣泛用于預防及治療奶牛疾病，由于頻繁、超劑量使用，使得牛奶等動物源食品中存在一定量的抗生素殘留。長期飲用或食用有抗生素殘留的牛乳或乳制品，也就相當于長期低劑量的攝入抗生素，從而使人體腸道內的正常菌群受到抑制，導致致病菌大量繁殖引起全身或局部感染。牛奶中含有抗生素殘留，不僅對人的健康造成很大的危害，而且對乳品加工企業帶來重大經濟損失。因此必須嚴格控制牛奶中抗生素殘留，除了要做好科學飼養、精心管理、正確擠奶和預防疾病外，還要規范抗生素的使用。因此要避免上述情況的發生，除了從源頭上控制抗生素的使用外，及時、準確地檢測出動物源食品中的抗生素殘留是保障畜產品安全的有效途徑。可見，加強對牛奶等農產品中抗生素殘留的檢測，尤其是保障人類健康有著十分深遠的意義。
[0003]傳統的抗生素殘留檢測方法主要有:氣相色譜(GC)、高效液相色譜法(HPLC)、色譜/質譜聯用技術(GC/LC-MS)、毛細管電泳法(CE)、熒光分析、酶聯免疫法(ELISA)。這些方法雖然選擇性好、靈敏度高、準確度高、檢出限低，可同時檢測多種元素或化合物，但其需要昂貴的儀器設備，樣品前處理過程繁瑣、費時，并且對分析人員的技術水平要求很高，不適于現場快速檢測。
[0004]核酸適配體(Aptamer)是人工合成的核酸序列，經多次篩選獲得的核酸適配體與靶分子有很高的特異性和親和力。而且適配體是由體外篩選和擴增獲得的，不需要免疫動物或培養細胞，具有極好的準確性和重復性，很高的純度，可以避免產生批間差異。另外，核酸適配體無免疫原性，可在不同溫度、不同離子濃度、金屬螯合劑存在條件下反復變性和復性，在合成過程中，各種報告分子(熒光素或生物素)和功能集團可精確地結合在適配體位點上。目前用抗體進行檢測和診斷的技術幾乎可以全部由適配體來代替。抗生素是小分子半抗原物質，難以制備相應的抗體，即使制備出相應的抗體，也存在免疫傳感器的信號弱、重復使用性差、重現性不能滿足實際樣品檢測的要求等問題。核酸適配體就可以很好的解決這個問題。與傳統的分析方法相比，適配體具有如下特點:(1)較高的選擇性，因此不需要對被測組分進行分離，即不用對樣品進行預處理。(2)結構簡單，體積小，使用方便，特別是便攜式的適配體傳感器，非常有利于農產品安全質量的快速測定。(3)可實現連續在線檢測，使食品加工過程的質量控制變得簡便。(4)響應速度快，樣品用量少，與其他大型分析儀器相比，免疫傳感器制作成本低，且可反復使用。
[0005]本發明所用絲網印刷碳電極制作簡單，具有能夠實現批量生產、電極集成、樣品用量小、成本低且一次使用可拋棄的優點，避免了共用同一電極檢測多個樣本時的交叉干擾問題，為生物傳感器走向廉價、大規模應用提供了一種具有前景的途徑，很好地解決了當前電極預處理的繁瑣程序，且同批次電極具有很好的同一性，可以批量生產，實現商品化。
【發明內容】
[0006]本發明所用絲網印刷碳電極制作簡單，具有能夠實現批量生產、電極集成、樣品用量小、成本低且一次使用可拋棄的優點，避免了共用同一電極檢測多個樣本時的交叉干擾問題，為生物傳感器走向廉價、大規模應用提供了一種具有前景的途徑，很好地解決了當前電極預處理的繁瑣程序，且同批次電極具有很好的同一性，可以批量生產，實現商品化。
[0007]發明的目的在于針對現有技術的不足，設計提供一種適配體傳感器的抗生素殘留快速檢測儀，具有攜帶方便、檢測快速準確、操作簡單、可實現抗生素殘留在線檢測等特點。
[0008]所述的一種基于絲網印刷電極的適配體傳感器的抗生素殘留檢測儀，其檢測原理為:利用適配體與抗生素之間的特異性免疫反應，以適配體作為識別元件，以絲網印刷電極作為信號測試和傳遞載體，采用固定化技術在絲網印刷電極表面固定不同種類的抗生素適配體，通過適配體傳感器接觸樣品前后導致的測試底液與電極之間的阻抗變化，并根據檢測儀中植入的相應抗生素種類的標準曲線，來確定樣品中抗生素種類及抗生素的含量。
[0009]為了實現上述目的，本發明提供的一種基于絲網印刷電極的適配體傳感器的抗生素殘留檢測儀由檢測電路、絲網印刷電極適配體傳感器、電源、按鍵、微控制器及顯示屏構成。檢測電路用來產生激勵電壓并施加到絲網印刷電極適配體傳感器上，隨后采樣激勵后的響應信號并進行數字處理，將結果送入微控制器；微控制器及其上面運行的檢測程序對輸入信號進行再次處理，并對整個系統的運行進行控制和響應；按鍵用來輸入指令和檢測參數；顯示屏用來量化輸出呈現最終的檢測結果，是用戶與系統的交互界面；電源為整個系統供電。
[0010]本發明的一種基于絲網印刷電極的適配體傳感器抗生素殘留檢測儀具體結構為:由檢測電路、絲網印刷電極適配體傳感器、電源、按鍵、微控制器及顯示屏構成，其中:檢測電路由供電電路、檢測芯片、撥碼開關、標定電阻、鱷魚夾信號輸入線和絲網印刷電極適配體傳感器構成。供電電路與微控制器和檢測芯片相連，采用先經變壓器降壓再經濾波穩壓的方法獲得的+5V供電；芯片通過撥碼開關與標定電阻相連，根據輸入測量范圍參數，通過撥碼開關選擇相應標定電阻，以此調整測量靈敏度；在微控制器的控制下，芯片產生激勵電壓施加到絲網印刷電極適配體傳感器上并收集響應信號，經過離散型傅立葉變換后得到其實部與虛部，并將其輸出到微控制器。微控制器上運行檢測程序，將接收到的阻抗實部與虛部通過阻抗的模值與相角計算公式計算出阻抗的模值與相角，再經過校準后得出實際的阻抗值，與設定的反應前的阻抗值進行比較，得到變化率并對比標準曲線得出結論，送至顯示屏顯示。所述的顯示屏與微控制器相連，用于顯示數據及作為用戶進行交互操作的窗口，顯示屏采用LED12864，其功耗能夠滿足便攜式設備的功耗要求。所述的按鍵與微控制器和檢測電路相連，設有啟動、開始、復位、停止按鍵和四個檢測范圍檔位，用于輸入相關指令和檢測參數。所述電源與供電電路相連。
[0011]為了方便抗生素殘留的快速檢測，在檢測電路的輸入端，有三根帶有鱷魚夾的檢測線與檢測電路相連，便于夾持絲網印刷電極。
[0012]為實現以上功能，本發明的一種基于絲網印刷電極的適配體傳感器的制備方法為:(1)所述的離子液的制備方法如下:將4mg N-辛基吡啶六氟磷酸鹽(離子液體)分散于4mL無水乙醇中，超聲分散6h以得到穩定的分散液，所獲得的高度分散懸浮液為lmg/mL離子液體溶液，將制備好的離子液體溶液在4°C下存儲。(2)所述的四氧化三鐵的制備方法如下:稱取ImL乙酸溶液于小燒杯中，加入10mL超純水配成1.0%乙酸溶液。在50mL乙酸溶液中加入0.1g殼聚糖，配成0.2%殼聚糖溶液。取4mL 0.2%殼聚糖溶液，加入Img四氧化三鐵粉末，超聲分散6