CN103969461A - 一种用于瘦肉精类物质检测的高通量微流控芯片 - Google Patents

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罗勇
于晓
高志刚
赵伟杰
林炳承
田中群
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Abstract

本发明属于食品安全检测领域，涉及一种用于瘦肉精类物质检测的高通量微流控芯片。该高通量微流控芯片包含不少于三组平行的瘦肉精测定单元，每组瘦肉精测定单元测定一种瘦肉精；每个瘦肉精测定单元由四个模块构成，分别为进样模块、抗原抗体混合反应模块、光学检测模块以及出样模块，一个模块的出样端与另一个模块的进样端相连；进样模块为Y字形；抗原抗体混合反应模块为蛇形，其长度为5mm-5cm、蛇形的下层有不对称人字形凹槽结构；检测模块为圆形，样品在该检测模块被富集，进行光学检测；出样模块为圆形，反应中未结合的抗原抗体从该出样模块流出。本发明的高通量微流控芯片可以实现瘦肉精的即时现场高通量可靠检测。

Description

一种用于瘦肉精类物质检测的高通量微流控芯片
技术领域
本发明属于食品安全检测领域，涉及到一种用于瘦肉精类物质检测的高通量微流控芯片。
背景技术
瘦肉精是一类能够促进家畜瘦肉生长的饲料添加剂，人们通常称其为β2-受体激动剂，常见的有盐酸克伦特罗、莱克多巴胺、沙丁胺醇等。人类食用含有瘦肉精的肉会对身体引发一系列的毒副作用，因此，世界大多数国家都明令禁止使用瘦肉精作为饲料添加剂。
目前，常用的瘦肉精检测手段有两类：(1)胶体金试纸条法；(2)酶联免疫吸附法、高效液相色谱-质谱法和气相色谱-质谱法等。第一类方法假阳性率很高，第二类方法只能在中心实验室进行，不能做到即时现场检测，两类方法都难于实现高通量。
微流控芯片是一种以微米尺度空间内的流体操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上的能力，因此又称为芯片实验室。它的基本特征和最大优势是多种单元技术在微小可控平台上的灵活组合和规模集成。
微流控芯片很可能解决现有瘦肉精检测技术的诸多弊端，实现瘦肉精的即时现场高通量可靠检测，而国内外相关研究尚处于空白。
发明内容
为了实现瘦肉精的即时高通量可靠检测，本发明提供了一种能够同时检测三种瘦肉精类物质的微流控芯片，基于该微流控芯片的瘦肉精检测快速、准确、灵敏且阳性率高。
本发明的技术方案：
一种用于瘦肉精类物质检测的高通量微流控芯片，该高通量微流控芯片包含不少于三组平行的瘦肉精测定单元，每个瘦肉精测定单元用于测定一种瘦肉精。该高通量微流控芯片的每个瘦肉精测定单元由四个模块构成，分别为进样模块、抗原抗体混合反应模块、光学检测模块以及出样模块,每个模块的出样端与另一个模块的进样端相连。
进样模块为Y字形，抗原和抗体分别在流体驱动力的作用下流入微流控芯片。
抗原抗体混合反应模块为蛇形，长度为5mm-5cm，下端有不对称人字形凹槽结构，可以实现抗原、抗体混合，使反应更充分。
光学检测模块为圆形，样品在该检测模块被富集，进行光学检测。
出样模块为圆形，反应中未结合的抗原抗体从该出样模块流出。
所述的抗原抗体混合反应模块中用于的抗原、抗体混合的混合器为混沌混合微混合器或者非混沌混合微混合器。
所述的高通量微流控芯片的材料为石英、玻璃、硅、PDMS和PMMA。
本发明的有益效果：
(1)由于采用了微流控芯片，可以实现瘦肉精的即时现场检测；
(2)由于采用了免疫反应，瘦肉精检测的灵敏度很高而且很可靠；
(3)在一个芯片上可以完成多个瘦肉精样品的同时检测，实现高通量。
附图说明
图1是瘦肉精检测单元的芯片结构示意图。
图2是用于瘦肉精检测的高通量微流控芯片。
图3是抗原抗体混合反应模块中下层芯片的不对称人字形凹槽通道设计图。
图4是猪毛发样品中的瘦肉精检测结果图。
图中：
Ⅰ：进样模块；
Ⅱ：抗原抗体混合反应模块；
Ⅲ：光学检测模块；
Ⅳ出样模块；
1抗原、抗体部分流入微流控芯片的Y字形进样口；
2抗原、抗体发生免疫反应的蛇形微混合器；
3样品富集，进行光学检测的检测点；
4未结合的抗原、抗体流出微流控芯片的出口点。
具体实施方式
下面结合技术方案和说明书附图具体说明具体实施方式。
实施例1
芯片设计如图1所示，使用商品化的带有负性SU-8光刻胶的的玻璃材料制作玻璃芯片，步骤包括掩膜的设计、曝光、显影、腐蚀、切割、打孔、去胶、清洗、封接等步骤。完成好的玻璃芯片的下层粘有直径4mm的小磁铁，起到样品富集的作用。实验具体操作过程如下：芯片入口1流入磁性纳米粒子-盐酸克伦特罗单克隆抗体，所用盐酸克伦特罗单克隆抗体浓度为8.4mg/mL。入口2流入拉曼探针-盐酸克伦特罗包被抗原和待测液，使用的拉曼探针分子为对巯基苯甲酸，盐酸克伦特罗包被抗原浓度为17mg/mL。在注射泵作用下，将流体打到玻璃芯片内，注射泵流速设置为0.2mL/h。待流体流到抗原抗体混合反应模块时，在含有不对称人字型凹槽的混沌混合反应器(图3)内发生竞争性免疫反应。其中，拉曼探针-盐酸克伦特罗包被抗原可以和磁性纳米粒子-盐酸克伦特罗单克隆抗体结合，并在光学检测模块富集，通过结合物的拉曼信号(图4)强度确定实际猪毛提取液中盐酸克伦特罗的量为10ng/mL。
实施例2
芯片设计如图1所示，使用商品化的带有负性SU-8光刻胶的的玻璃材料制作玻璃芯片，步骤包括掩膜的设计、曝光、显影、腐蚀、切割、打孔、去胶、清洗、封接等步骤。实验具体操作如下：芯片入口1流入磁性纳米粒子-盐酸克伦特罗单克隆抗体，所用盐酸克伦特罗单克隆抗体浓度为8.4mg/mL。入口2流入荧光探针-盐酸克伦特罗包被抗原和含盐酸克伦特罗的实际猪毛提取液。其中，盐酸克伦特罗包被抗原浓度为17mg/mL，所用荧光素为发绿光的异硫氰酸，荧光探针-盐酸克伦特罗包被抗原的体积和盐酸克伦特罗猪毛提取液体积相等。在注射泵作用下，将流体打到芯片内，注射泵流速设置为0.2mL/h。待流体流到抗原抗体混合反应模块时，在含有不对称人字型凹槽的混沌混合反应器(图3)内发生竞争性免疫反应。其中，荧光探针-盐酸克伦特罗包被抗原可以和磁性纳米粒子-盐酸克伦特罗单克隆抗体结合，并在光学检测模块富集，通过结合物的荧光信号强度确定实际猪毛提取液中盐酸克伦特罗的量为100pg/mL。

Claims (3)

1.一种用于瘦肉精类物质检测的高通量微流控芯片，其特征在于，该高通量微流控芯片包含不少于三组平行的瘦肉精测定单元，每个瘦肉精测定单元用于测定一种瘦肉精；该高通量微流控芯片的每个瘦肉精测定单元由四个模块构成，分别为进样模块、抗原抗体混合反应模块、光学检测模块以及出样模块，每个模块的出样端与另一个模块的进样端相连；进样模块为Y字形，抗原和抗体分别在流体驱动力的作用下流入微流控芯片；抗原抗体混合反应模块为蛇形，其长度为5mm-5cm，下端有不对称人字形凹槽结构，用于实现抗原、抗体混合，使反应更充分；光学检测模块为圆形，样品在该检测模块被富集，进行光学检测；出样模块为圆形，反应中未结合的抗原抗体从该出样模块流出。
2.根据权利要求1所述的高通量微流控芯片，其特征在于：所述的抗原抗体混合反应模块中用于抗原、抗体混合的混合器为混沌混合微混合器或者非混沌混合微混合器。
3.根据权利要求1或2所述的高通量微流控芯片，其特征在于：所述的高通量微流控芯片的材料为石英、玻璃、硅、PDMS和PMMA。
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