CN109248718A - 一种具有显色检测功能的微流控芯片、修饰方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种具有显色检测功能的微流控芯片，包括基体和设置在所述基体上的芯片主体，所述芯片主体包括：一第一通道，包括入口端，用于注入样品，和出口端；多个第二通道，多个第二通道的各入口端皆与第一通道的出口端连通，多个第二通道的至少部分内壁上设有羟基磷灰石吸附层、卵蛋白或/和锌离子显色层以及挡板；以及一第三通道，包括入口端和出口端，多个第二通道的各出口端皆与第三通道的入口端连通。本发明还提供了上述微流控芯片的修饰方法及其应用。通过羟基磷灰石、卵蛋白和/或锌离子对该芯片的通道进行共修饰，以在芯片上形成肉眼可辨的玫瑰红色为依据，可用于对锌离子和蛋白质的快速检测。所述方法操作简单、应用范围广、结果直观、方便携带。
Description
技术领域
本发明涉及芯片领域，特别涉及一种具有显色检测功能的微流控芯片、修饰方法及其应用。
背景技术
微流控芯片（Microfluidic chip）是由微通道形成基本结构，并控制流体贯通整个结构，可以集成制样、反应、分离、检测等多种功能，其大小为几平方厘米，或甚至更小，又称为芯片实验室（Lab on a chip）。通过芯片单元的特殊设计和修饰可以实现不同的功能。芯片实验室在提高分析速度、增加分析效率、减少样本和试剂的消耗、排除人为干扰、防止污染和实现自动化等方面具有明显的优势。
羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA），是一种微溶于水的弱碱性磷酸钙盐，具有优良的离子交换性能和吸附能力，对蛋白、大多数重金属离子、阴离子以及有机污染物具有良好的吸附固定作用，是一种具有高生物活性的植入材料，在处理污水过程中不会造成二次污染，在去除废水中重金属离子方面得到了应用。
羟基磷灰石也可作为一种载体和修饰材料，用于生物芯片领域，被用于微流控芯片通道中的加载修饰，从而增强芯片的功能。芯片上的羟基磷灰石层析可以用来富集和纯化病毒，通过在微流控芯片的微柱中填充羟基磷灰石，从而发展成了一种微流控色谱芯片，并成功从病毒和胎牛血清的混合样品中纯化和富集病毒。然而相关研究工作并未涉及羟基磷灰石芯片用于吸附其它物质，如对卵蛋白（OVA）和锌离子的吸附。
锌（Zn）是人体必需的一种微量元素，对人体的生长发育和维持健康起着极其重要的作用。锌被广泛地应用于现代工业，也是一种常见的重金属污染物。在采矿选矿、冶金、电池制造、机器制造、镀锌、仪器仪表生产、有机合成和造纸等生产过程会排放含有大量锌化合物的工业废水，污染土壤和水源，并进一步对动植物产生危害。人体每天对锌的需求量为10～20 mg，而锌的中毒量为80～400 mg。食用过量的锌会引起腹痛、呕吐、腹泻、消化道出血、厌食、倦怠、昏睡等。严重的锌中毒会导致急性腹痛、流涎、唇肿胀、喉头水肿、呕吐、便血等，甚至会引起休克而死亡。为此，对锌离子的鉴定和检测具有一定的研究意义。
目前，尚未有研究讨论羟基磷灰石对锌离子和卵蛋白显色反应的影响，也没有研究涉及微流控芯片平台上锌离子-卵蛋白-羟基磷灰石的显色反应，对于芯片平台上有关材料和试剂的使用量及其相应优化的吸附和检测参数也非相关技术领域人员所显而易见。为此，本申请人基于对上述问题进行深入研究后提出的锌离子和/或卵蛋白对羟基磷灰石修饰的微流控芯片进行修饰具有较大的创新性和广阔的应用前景。
发明内容
基于上述问题和对上述的问题进行深入的研究后，本发明提供了一种具有显色检测功能的微流控芯片，该微流控芯片可用于食品检测、环境监测、生物样品分析、临床医学诊断等领域，以对重金属锌离子和卵蛋白等进行快速检测，采用该芯片进行检测时操作非常简单，应用范围广，结果直观，且便于携带。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种具有显色检测功能的微流控芯片，包括基体和设置在所述基体上的芯片主体，所述芯片主体包括：一第一通道，包括入口端，用于注入样品，和出口端；多个第二通道，所述多个第二通道的各入口端皆与所述第一通道的出口端连通，所述多个第二通道的至少部分内壁上设置有羟基磷灰石吸附层；以及一第三通道，包括入口端和出口端，所述多个第二通道的各出口端皆与所述第三通道的入口端连通。
根据本申请微流控芯片的一个实施例，所述多个第二通道的所述至少部分内壁上还设有显色层，所述羟基磷灰石吸附层设置在所述显色层与所述至少部分内壁之间，即所述显色层设置在所述羟基磷灰石吸附层上。
根据本申请微流控芯片的一个实施例，所述显色层包括卵蛋白层、锌离子层或其组合中的至少一个，吸附于羟基磷灰石之上。
根据本申请微流控芯片的一个实施例，所述显色层用于显色反应，所述显色反应为卵蛋白和锌离子结合产生肉眼可辨的玫瑰红色，所述锌离子层的检测下限为4.8 mg/L，所述卵蛋白层的检测下限为1.0 g/L。
根据本申请微流控芯片的一个实施例，在所述多个第二通道的各内壁上设置有多个挡板，所述多个挡板向所述第一通道倾斜，且与其相对应的所述内壁形成一夹角，具有强化固定羟基磷灰石、卵蛋白和锌离子的作用，强化显色效果。
根据本申请微流控芯片的一个实施例，所述夹角大于0度，且小于等于90度，所述夹角优选为45度。
根据本申请微流控芯片的一个实施例，所述基体为载玻片，所述芯片主体的材料包括聚二甲基硅氧烷，所述载玻片和聚二甲基硅氧烷可以反复回收使用。
根据本申请微流控芯片的一个实施例，该微流控芯片可应用于食品检测、环境监测、生物样品分析、临床医学诊断等领域。
另外，本发明的另一目的在于提供一种具有显色检测功能的微流控芯片的修饰方法，包括如下步骤：
将芯片主体设置在基体上以形成微流控芯片，所述芯片主体包括多个第二通道；
将含有羟基磷灰石的甲醇悬浮液注入到所述多个第二通道中，进行烘干和固化处理，得到羟基磷灰石修饰的微流控芯片；
将含有锌离子和/或卵蛋白的溶液注入到经羟基磷灰石修饰的微流控芯片的所述多个第二通道中，以获得锌离子和/或卵蛋白以及羟基磷灰石共同修饰的微流控芯片。
根据本申请修饰方法的一个实施例，所述羟基磷灰石的甲醇悬浮液的适宜浓度为20.0～60.0 mg/mL，最佳浓度为60.0 mg/mL。
根据本申请修饰方法的一个实施例，所述锌离子溶液的浓度为大于等于4.8 mg/mL。
根据本申请修饰方法的一个实施例，所述卵蛋白溶液的浓度为大于等于1.0 g/L。
本发明还包括上述具有显色检测功能的微流控芯片在食品检测、环境监测、生物样品分析或临床医学诊断领域的应用。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
（1）采用纳米羟基磷灰石修饰微流控芯片的微通道，在该芯片上固定羟基磷灰石层之后进一步吸附卵蛋白层，当锌离子溶液通入该芯片的微通道时，由于锌离子能与蛋白质（如卵蛋白）结合，接受蛋白质的多肽键中的羰基氧和氨基氮配位，形成络合物，从而在该芯片上呈现出肉眼可辨的玫瑰红色，采用羟基磷灰石和卵蛋白修饰的该微流控芯片可用于锌离子的定性鉴别和半定量检测分析；另外，羟基磷灰石层能促进锌离子和卵蛋白在芯片微通道中的吸附，可以使得玫瑰红色的显色效果更加明显；
（2）在该微流控芯片上固定羟基磷灰石层之后进一步吸附锌离子层，当蛋白质（如卵蛋白）溶液通入该芯片时，该芯片中会发生上述同样的显色反应，从而在该芯片上呈现出肉眼可辨的玫瑰红色，从而达到定性鉴别和半定量检测分析蛋白质的目的，可用于一些食物中蛋白质的测定；
（3）还可在该微流控芯片上固定羟基磷灰石层之后，先吸附锌离子层，再吸附卵蛋白层；或者固定羟基磷灰石层之后，先吸附卵蛋白层，再吸附锌离子层，从而形成羟基磷灰石、卵蛋白、锌离子共修饰的芯片，所得到的该芯片还可进一步利用卵蛋白和锌离子的化学反应特性进行应用拓展；
（4）采用上述方案得到的微流控芯片可以对锌离子和蛋白质（如卵蛋白）进行快速检测，操作非常简单，结果直观，且便于携带；此外，采用羟基磷灰石、卵蛋白、锌离子来对微流控芯片进行修饰的方法也很简单。
附图说明
图1为本发明实施例1中微流控芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例1中未进行修饰的微流控芯片的结构示意图；
图3为本发明实施例1中纳米羟基磷灰石修饰的微流控芯片的结构示意图；
图4为本发明实施例1中不同浓度的氯化锌溶液的吸光度标准曲线图；
图5为本发明实施例1中不同浓度的氯化锌溶液在纳米羟基磷灰石修饰的微流控芯片中的吸附量散点图；
图6为本发明实施例1中不同浓度的氯化锌溶液在纳米羟基磷灰石修饰的微流控芯片中的吸附效率散点图；
图7为本发明实施例1中Zn-nHA修饰的微流控芯片的强化吸附和显色检测区结构示意图；
图8为本发明实施例2中Zn-OVA-nHA修饰的微流控芯片的强化吸附和显色检测区结构示意图。
其中：1.样品入口；2.普通通道区；3.强化吸附和显色检测区；4.样品出口；10.第一通道；20.第二通道；30.第三通道；40.挡板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明所述的具有显色检测功能的微流控芯片，包括基体和设置在该基体上的芯片主体，该芯片主体包括：一第一通道10，包括入口端，用于注入样品，和出口端；多个第二通道20，该多个第二通道20的各入口端皆与该第一通道10的出口端连通，该多个第二通道20的至少部分内壁上设有羟基磷灰石吸附层；以及一第三通道30，包括入口端和出口端，该出口端用作样品出口，该多个第二通道20的各出口端皆与该第三通道30的入口端连通。需要说明的是，第一通道10的入口端可作为样品的注入口，第一通道10与该多个第二通道20的部分入口端通道相连接的区域、第三通道30与该多个第二通道20的部分出口端通道相连接的区域皆可作为普通通道区2，即未在这部分通道的内壁上设置羟基磷灰石吸附层，在各第二通道20的内壁上设置有羟基磷灰石吸附层的通道区域可作为强化吸附和显色检测区3；此外，也可在该多个第二通道20的全部内壁上设置羟基磷灰石吸附层，也可在部分的第二通道20的全部或部分内壁上设置羟基磷灰石吸附层，可根据具体应用需求而定。
为了拓展该微流控芯片的应用范围，在本发明微流控芯片的一实施例中，在该多个第二通道20的该至少部分内壁上还设有显色层，该羟基磷灰石吸附层设置在该显色层与该至少部分内壁之间，即该显色层吸附于羟基磷灰石之上。
在本发明微流控芯片的一实施例中，所述显色层包括卵蛋白层、锌离子层或其组合中的至少一个。可以理解的是，可以在羟基磷灰石层上设置卵蛋白层，当锌离子溶液通入该芯片的微通道时，由于锌离子能与卵蛋白结合，接受蛋白质的多肽键中的羰基氧和氨基氮配位，形成络合物，从而在该芯片上呈现出肉眼可辨的玫瑰红色，结果直观，该芯片用于锌离子的定性鉴别和半定量检测分析；也可以在羟基磷灰石层上设置锌离子层，当将卵蛋白溶液通入该芯片时，该芯片中也会发生上述同样的显色反应，从而在该芯片上呈现出肉眼可辨的玫瑰红色，从而达到定性鉴别和半定量检测分析蛋白质的目的；另外，还可以在羟基磷灰石层上依次设置锌离子层和卵蛋白层，或者依次设置卵蛋白层和锌离子层，进而利用卵蛋白和锌离子的化学反应特性以进一步拓宽该芯片的应用范围。
为了增强该芯片的该多个第二通道20对羟基磷灰石层、卵蛋白层和/或锌离子层的固定作用，在本发明微流控芯片的一实施例中，在该多个第二通道20的各内壁上设置有多个挡板40，该多个挡板40向该第一通道10倾斜，且与其相对应的该内壁形成一夹角，如图1所示。需要说明的是，该多个挡板40可包括多个上挡板和多个下挡板，即可在部分或全部的该第二通道20的各上侧内壁上设置多个上挡板，该多个上挡板向第一通道10斜向下倾斜，相应的，在其各下侧内壁上设置多个下挡板，该多个下挡板向第一通道10斜向上倾斜；另外，该多个上挡板可与相对应的该多个下挡板相互错开设置；此外，本发明对挡板、上挡板或下挡板的尺寸不作限制，其可大于、等于或小于与其相对应的各第二通道20的半径，可根据实际需求而定。
为了进一步增强该挡板对羟基磷灰石层、卵蛋白层和/或锌离子层的固定作用，在本发明微流控芯片的一实施例中，该夹角α大于0度，且小于等于90度。在本发明微流控芯片的一实施例中，该夹角大于等于30度，且小于等于60度。在本发明微流控芯片的一实施例中，该夹角大于等于45度，且小于等于60度。关于该挡板与其相对应的内壁之间的夹角α也可根据实际需求设计，如可设计为30度、45度、60度等，其中最优化的设计为45度。
在本发明微流控芯片的一实施例中，该基体为载玻片，该芯片主体的材料包括聚二甲基硅氧烷。可以理解的是，该微流控芯片可通过透明的聚二甲基硅氧烷（PDMS）和载玻片键合而成，其中PDMS可采用软光刻蚀加工而成，此方法也适用于其它各种微通道设计，适用范围广，同时PDMS和载玻片可以反复回收使用。
本发明的微流控芯片采用羟基磷灰石、卵蛋白和/或锌离子对其通道内壁进行多种方式修饰，可用来对锌离子和蛋白质进行快速检测、定性和半定量分析，且检测操作简单，结果直观，便于携带。
另外，本发明的另一目的在于提供一种上述微流控芯片的修饰方法，包括如下步骤：
将芯片主体设置在基体上以形成微流控芯片，该芯片主体包括多个第二通道20，该芯片主体还包括：一第一通道10，包括入口端和出口端，该入口端用于注入样品；和一第三通道30，同样包括入口端和出口端，其中，该多个第二通道20的各入口端皆与该第一通道10的出口端连通，该多个第二通道20的各出口端皆与该第三通道30的入口端连通；
将含有羟基磷灰石的甲醇悬浮液注入到该多个第二通道20中，进行烘干和固化处理，得到羟基磷灰石修饰的微流控芯片；
将含有锌离子和/或卵蛋白的溶液注入到经羟基磷灰石修饰的微流控芯片的该多个第二通道20中，以获得锌离子和/或卵蛋白以及羟基磷灰石共同修饰的微流控芯片。
在本发明修饰方法的一实施例中，该羟基磷灰石可为纳米尺寸，纳米羟基磷灰石采用甲醇悬浮，获得纳米羟基磷灰石悬浮液，适宜浓度为20.0～60.0 mg/mL，当其浓度为60.0 mg/mL，可获得最佳的修饰效果。将纳米羟基磷灰石的甲醇悬浮液从第一通道10的入口端注入，使该悬浮液充满该芯片的多个第二通道20，并将其烘干和固定化处理之后，即可获得纳米羟基磷灰石修饰的微流控芯片（nHA芯片）。
在本发明修饰方法的一实施例中，该锌离子溶液的浓度大于等于4.8 mg/mL。当在上述nHA芯片中通入不同浓度的锌离子溶液后，该芯片中的nHA能吸附锌离子，从而获得锌离子-羟基磷灰石修饰的微流控芯片（Zn-nHA芯片）。通过研究得到，当采用60.0 mg/mL的nHA甲醇悬浮液修饰的单个nHA芯片对锌离子的吸附量可达为0.20 μg，当锌离子浓度为3.8mg/L时单个nHA芯片的最佳吸附效率为84%。
在本发明修饰方法的一实施例中，该卵蛋白溶液的浓度大于等于1.0 g/L。在上述nHA芯片中通入不同浓度的卵蛋白（OVA，Ovalbumin）溶液，该芯片中的nHA能吸附卵蛋白，即可获得卵蛋白-纳米羟基磷灰石共修饰的微流控芯片（OVA-nHA芯片），其中所使用的卵蛋白来源于但不限于鸡蛋蛋清，通过研究得到，卵蛋白溶液的最佳修饰浓度为1.0 g/L。
在本发明修饰方法的一实施例中，还可在采用60.0 mg/mL的羟基磷灰石的甲醇悬浮液和1.0 g/L的卵蛋白溶液共修饰的OVA-nHA芯片中，通入一定浓度的氯化锌溶液后，芯片的颜色由无色变为肉眼可辨的玫瑰红色，获得锌离子-卵蛋白-羟基磷灰石修饰的微流控芯片（Zn-OVA-nHA芯片），其中锌离子的检测下限浓度为4.8 mg/L，并且通过比色法，可以实现对锌离子浓度进行半定量分析。
在本发明修饰方法的一实施例中，还可在采用60.0 mg/mL的羟基磷灰石的甲醇悬浮液和4.8 mg/L的锌离子溶液共修饰的Zn-nHA芯片中，通入一定浓度的卵蛋白溶液后，芯片的颜色由无色变为肉眼可辨的玫瑰红色，获得卵蛋白-锌离子-羟基磷灰石修饰的微流控芯片（OVA-Zn- nHA芯片），其中蛋白质的检测下限浓度为1.0 g/L，并且通过比色法，可以实现对蛋白质浓度进行半定量分析。
通过本发明的修饰方法，很简便就可以得到羟基磷灰石、卵蛋白和/或锌离子共同修饰的微流控芯片，再通过该芯片对锌离子和蛋白质进行快速检测。当锌离子浓度低于4.8mg/L或者蛋白质浓度低于1.0 g/L时，对于肉眼观察的方法，显色现象均不明显，为此修饰方法中的锌离子浓度应大于等于4.8 mg/mL，卵蛋白浓度应大于等于1.0 g/L。
下述将结合更具体的实施例对本发明进行更加具体的阐述。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：单个羟基磷灰石修饰的芯片对锌离子的吸附作用
如图1所示，微流控芯片包括基体和设置在所述基体上的芯片主体，该芯片主体包括样品入口1、普通通道区2、强化吸附和显色检测区3、样品出口4，在强化吸附和显色检测区里，在各微通道的内壁上设计一定尺寸的挡板，挡板与相对应内壁之间的角度α优选为45度，该挡板能够增强该芯片通道对羟基磷灰石、卵蛋白和锌离子的固定作用。
（1）基体和芯片主体的制备
先将聚二甲基硅氧烷弹性印章和载玻片用去离子水冲洗，然后将其置于烧杯中，加入无水乙醇将其浸没；将烧杯放入超声波清洗器，设置时间为五分钟，清洗结束后，将无水乙醇倒掉；换入新的无水乙醇，再用超声波清洗器清洗五分钟，将无水乙醇倒掉，加入离子水，用去离子水重复清洗三次。
清洗完后，将去离子水倒掉，将聚二甲基硅氧烷弹性印章和载玻片放入干净的培养皿，各自之间保持一定的距离，以避免影响烘干效果。放入烘箱，温度设置为100 ℃，烘干时间为20分钟。
干燥结束后，用镊子小心取出聚二甲基硅氧烷弹性印章和载玻片，将聚二甲基硅氧烷弹性印章有图案的一面贴于载玻片之上，再用镊子压紧，避免产生气泡，促进聚二甲基硅氧烷与载玻片键合，制成包括基体和芯片主体的微流控芯片，如图2所示。
（2）羟基磷灰石层的制备
羟基磷灰石悬浮液的配置：用分析天平秤取60.0 mg的羟基磷灰石，置于离心管中。用移液枪吸取1.00 mL的甲醇溶剂，并加入该离心管中混匀，制得60.0 mg/mL的羟基磷灰石悬浮液。使用时用移液枪反复吹散悬浮液，使得羟基磷灰石均匀分散，吸取上层悬浮液使用。不使用时注意将悬浮液放入冰箱冷冻，减弱甲醇的挥发作用。
先将导管和针头连接在一起，然后将针头用镊子小心地插入到芯片的插孔中，导管的一端插入离心管，用于收集羟基磷灰石悬浮液，再另取干净的导管和针头，按顺序与注射器连接在一起。摇晃装有羟基磷灰石悬浮液的离心管，使悬浮物混均；用镊子将导管插入离心管中，抽取适当的体积，针头插进芯片另一端的插孔中，用镊子压紧芯片，防止漏液，按50 μL/min的流速将悬浮液注入芯片通道中；将已注入羟基磷灰石悬浮液的微流控芯片放入烘箱中，控制温度为60℃～100℃，持续时间为20分钟，烘干微流控芯片通道中甲醇溶剂，完成该微流控芯片的通道修饰，制得羟基磷灰石修饰的微流控芯片，如图3所示。
（3）锌离子层的制备及其吸附性能的研究
标准曲线的绘制：根据标准曲线的配制方法配制氯化锌标准溶液的浓度梯度为0.2mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、3.0 mg/L、8.0 mg/L、10.0 mg/L。用分析天平称取氯化锌1.0mg，倒入烧杯中，再取适量的去离子水，倒入该烧杯中，搅拌使其充分溶解和混匀，最后用100 mL的容量瓶定容，制得10.0 mg/L的氯化锌溶液，将该溶液转移至磨口玻璃瓶中保存。按比例稀释刚制得的10.0 mg/L氯化锌溶液，得到0.2 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、3.0 mg/L、8.0 mg/L、10.0 mg/L的氯化锌使用液。用100 μL的移液枪抽取上述使用液20 μL于干净的离心管中，加入去离子水稀释至10.0 mL，在波长213.9 nm处用原子吸收分光光度计检测其吸光度并记录读数，绘制标准曲线（如图4所示），用于估算芯片中氯化锌的吸附量，其标准曲线方程为y=0.0528x-0.0207，相关系数R²=0.9966，线性关系较好。
吸附性能的研究：取两个微流控芯片，用60.0 mg/mL的羟基磷灰石悬浮液对其中一个芯片通道进行修饰，作为nHA修饰的微流控芯片，另一个芯片不进行任何处理，作为空白芯片。采用数码相机和倒置相差显微镜对两个芯片分别进行观察和拍照。
用100 μL的移液枪分别抽取0.2 mg/L、1.0 mg/L、1.6 mg/L、2.0 mg/L、3.0 mg/L、4.0 mg/L、6.0 mg/L、8.0 mg/L、10.0 mg/L的氯化锌溶液各50 μL于离心管中。用干净的注射器抽取待处理样品，以50 μL/min的流速通过nHA修饰的芯片中处理。用100 μL的移液枪抽取被处理过的氯化锌溶液20 μL于干净的离心管中，加入去离子水稀释至10.0 mL，使用原子吸收分光光度计检测其吸光度并记录读数。以上实验步骤重复三次，分别获得相应过滤前后的吸光度值，求出吸光度的均值，并以此计算出各浓度的相对偏差。利用标准浓度曲线分别计算得出吸附前模拟液浓度、吸附后模拟液浓度，根据稀释比例和处理体积，可得出芯片吸附的氯化锌质量，如图5所示。
将氯化锌的吸附质量除以吸附前质量，可计算得到氯化锌的吸附效率，如图6所示，可以看到当氯化锌浓度为8.0 mg/L（对应的锌离子浓度为3.8 mg/L）时其最大吸附效率为84%，当氯化锌浓度为10.0 mg/L时，单个nHA修饰的芯片吸附的氯化锌质量可达0.42 μg，进一步根据氯化锌的相对分子量（136.30）和锌离子的相对分子量（65.38）可计算出锌离子的吸附质量可达到0.20 μg，并且随着氯化锌浓度的提高吸附质量逐步提高。修饰在微流控芯片通道中的羟基磷灰石对氯化锌的吸附速度和吸附量是有限的。氯化锌的浓度会影响其在芯片中的吸附速度，浓度高时吸附速度快，当通过芯片的液体流速一定时这会影响吸附效率，增加浓度可以提高吸附效率。当氯化锌溶液以一定的流速通过芯片的通道时，氯化锌来不及吸附在羟基磷灰石上，氯化锌溶液浓度到达10.0 mg/L其在芯片上的吸附效率下降。当氯化锌溶液的浓度在2.0~8.0 mg/L时，芯片有较高的吸附效率；当氯化锌浓度过高时，芯片无法吸附过多的氯化锌，导致吸附效果不佳。吸附氯化锌的羟基磷灰石修饰的微流控芯片可如图7所示。
聚二甲基硅氧烷的回收利用：将两个芯片中的聚二甲基硅氧烷弹性印章剥离载玻片，丢弃载玻片并回收利用聚二甲基硅氧烷弹性印章。先用棉球对两个回收的聚二甲基硅氧烷弹性印章进行擦拭和清洗，再用去离子水进行冲洗。然后依次用丙酮、无水乙醇和去离子水对新的载玻片和回收的聚二甲基硅氧烷弹性印章进行超声清洗和干燥，然后使载玻片和回收的聚二甲基硅氧烷弹性印章相互键合，制成回收利用的微流控芯片。
实施例2：锌-卵蛋白-羟基磷灰石共修饰的微流控芯片及其显色效果
卵蛋白取自新鲜鸡蛋的蛋清溶液，取1.0 g蛋清于容量瓶中，在加水定容时容易产生大量泡沫，难以消除，为此需要将水沿瓶壁缓慢地倒入，避免摇晃，并将配好的卵蛋白溶液放入冰箱冷藏室中静置1~2 h，待泡沫消除后备用。
将1.0 g/L的卵蛋白溶液用注射器注入nHA修饰的芯片中，获得OVA-nHA芯片，再取10.0 mg/L的氯化锌溶液（对应锌离子的浓度为4.8 mg/L）50 μL，用注射器将上述10.0 mg/L的氯化锌溶液通入上述OVA-nHA芯片中，观察氯化锌溶液通过该芯片时的显色效果，该芯片通道由无色变成玫瑰红色，显色明显直观，如图8所示。若降低卵蛋白溶液或氯化锌溶液的浓度，显色效果将会不明显，不利于肉眼分辨，为此修饰方法中的卵蛋白浓度应大于等于1.0 g/L，锌离子浓度应大于等于4.8 mg/L。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有显色检测功能的微流控芯片，包括基体和设置在所述基体上的芯片主体，所述芯片主体包括： 一第一通道，包括入口端，用于注入样品，和出口端；
多个第二通道，所述多个第二通道的各入口端皆与所述第一通道的出口端连通，所述多个第二通道的至少部分内壁上设有羟基磷灰石吸附层；
一第三通道，包括入口端和出口端，所述多个第二通道的各出口端皆与所述第三通道的入口端连通。
2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述多个第二通道的所述至少部分内壁上还设有显色层，所述羟基磷灰石吸附层设置在所述显色层与所述至少部分内壁之间。
3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述显色层包括卵蛋白层、锌离子层或其组合中的至少一个；所述锌离子层的检测下限为4.8 mg/L，所述卵蛋白层的检测下限为1.0 g/L。
4.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，在所述多个第二通道的各内壁上设置有多个挡板，所述多个挡板向所述第一通道倾斜，且与其相对应的所述内壁形成一夹角；所述夹角大于0度，且小于等于90度；所述夹角优选为45度。
5.如权利要求1至4中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述基体为载玻片，所述芯片主体的材料包括聚二甲基硅氧烷。
6.一种具有显色检测功能的微流控芯片的修饰方法，包括如下步骤：
将芯片主体设置在基体上以形成微流控芯片，所述芯片主体包括多个第二通道；
将含有羟基磷灰石的甲醇悬浮液注入到所述多个第二通道中，进行烘干和固化处理，得到羟基磷灰石修饰的微流控芯片；
将含有锌离子和/或卵蛋白的溶液注入到经羟基磷灰石修饰的微流控芯片的所述多个第二通道中，以获得锌离子和/或卵蛋白以及羟基磷灰石共同修饰的微流控芯片。
7.如权利要求6所述的修饰方法，其特征在于，所述羟基磷灰石的甲醇悬浮液的适宜浓度为20.0～60.0 mg/mL，最佳浓度为60.0 mg/mL。
8.如权利要求7所述的修饰方法，其特征在于，所述锌离子溶液的浓度大于等于4.8mg/mL。
9.如权利要求7所述的修饰方法，其特征在于，所述卵蛋白溶液的浓度大于等于1.0 g/L。
10.如权利要求5所述的具有显色检测功能的微流控芯片在食品检测、环境监测、生物样品分析或临床医学诊断领域的应用。
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