CN109856130A - 基于微流控芯片与微阵列芯片技术的检测方法及芯片系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微流控芯片与微阵列芯片技术的检测方法及芯片系统。检测方法包括：利用微流控芯片，对样品进行过滤杂质、吸附目标待测物后，将目标待测物洗脱后导入微阵列芯片的检测区；其中，通过在微流控芯片的通道内吸附或偶联具有特异性识别目标待测物的亲和材料实现目标待测物的吸附；向微阵列芯片的检测区加入检测试剂，进行反应，对微阵列芯片的反应结果进行识别。本发明还提供了其芯片系统。本发明结合微流控芯片与微阵列芯片技术，实现样品分离富集和检测功能的一体化集成，可对临床、农产品、食品、环境样品中的待测物实现现场快速定量检测。可以快速准确测定待测物含量，灵敏度高，检测时间短，操作简单易行。

Description

基于微流控芯片与微阵列芯片技术的检测方法及芯片系统

技术领域

本发明属于自动化样品前处理和芯片检测分析技术领域，具体涉及一种基于微流控芯片与微阵列芯片技术的检测方法及芯片系统。

背景技术

目前，有害物残留等的检测方法主要有微生物检测法、酶抑制纸片法、理化检测法、免疫检测法。微生物法和酶抑制纸片法操作简便、样品用量少、预处理简单，但存在特异性低，灵敏度不高等缺点，且易受组织中其他组分的影响。理化检测方法包括色谱法、质谱法及多种联用技术等。这类方法灵敏度、特异性、分辨率均较高，但其检测需要昂贵的检测设备、检测程序较复杂、检测费用较高，一般应用于科研及质量管理机构，很难在企业日常生产的质量控制中直接应用。因此，微生物、酶抑制纸片法和理化检测方法等由于其本身方法的限制，不适合在现场进行测定，因而其应用性受到很多条件的限制。

而免疫检测方法由于其具有特异性和灵敏性、其试剂具有稳定性、操作具有简便性、另外其对环境没有污染威胁，因此适合推广应用。免疫检测法主要包括酶联免疫吸附法(ELISA)和胶体金快速检测试纸条。其中，酶联免疫吸附法灵敏度高、通量大，可实现定量化、数据化，但操作时间相对较长，尚不能完全自动化。胶体金试纸条法操作简单、成本低、速度快，但无法准确定量，以定性为主，无法实现数据化。同时这二种方法均只能针对单一目标残留物进行检测，无法一次检测覆盖多个指标的检测。其中蛋白芯片法与传统ELISA方法比较，具有高通量，样品用量少，一份样品可同时进行多指标分析，大大降低了检测的成本，提高了检测的效率，并且检测限与灵敏度等均与ELISA方法相当。因此蛋白芯片法逐渐成为免疫分析方法的发展方向之一。目前国际上有英国朗道、德国拜发已在食品安全检测领域开发出蛋白质芯片检测产品。但他们均采用化学发光法检测，且生产的生物芯片不具有通用性，仪器又昂贵，无法在国内农产品及食品安全基层检测领域推广。

尽管生物芯片在多残留检测方面已经成为发展的优势技术，但如何进一步实现样品测定的自动化，从而将多残留检测与智能化操作相结合，实现现场检测技术水平的革命性突破仍然是目前国内外研究与发展关注的热点问题之一。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的问题，本发明的目的之一是提供一种能够实现待测物提取分离的微流控芯片，本发明的目的之二是提供一种基于微流控芯片与微阵列芯片技术的检测方法，将微流控芯片与微阵列芯片技术相结合，实现样品分离富集和检测功能的一体化集成，满足待测物同时定量快速高通量筛选的要求，本发明的目的之三是提供上述检测方法所采用的芯片系统。

技术方案：本发明所述的微流控芯片，该微流控芯片上设有多个样品处理单元，每个样品处理单元包括加样池、废液池、洗脱液池、吸附通道和导出通道，其中吸附通道的进口分别与加样池和洗脱液池相连接，吸附通道的出口与废液池相连；吸附通道的出口还连接将洗脱液导出的导出通道，所述导出通道具有导出口；其中，所述吸附通道内吸附或偶联具有特异性识别目标检测物的亲和材料。

向加样池内加入待检测样品溶液，检测样品流经吸附通道，被吸附通道偶联的亲和材料吸附分离目标检测物后，流入废液池；再使洗脱液池储存的洗脱液或向洗脱液池内加入洗脱液，使其流经吸附通道，将吸附的目标检测物洗脱下来，经导出通道导出。通过化学(如EDC法，戊二醛法，活性酯法等)或物理吸附方法偶联具有特异性识别的亲和材料，从而实现待测物的高效、快速的特异性分离与富集，完成自动化提取与分离过程。

所述的亲和材料包括抗体或链酶亲和素共价偶联生物素化的核酸适配体；亲和材料偶联或不偶联磁性微球。如果偶联磁性微球，可以通过磁控作用实现亲和材料吸附或脱离吸附通道。

所述的吸附通道呈直线形、蛇形或折线型。

所述加样池与吸附通道的进口之间通过进样通道连接，所述洗脱液池与吸附通道的进口之间通过洗脱液通道连接，吸附通道的出口与废液池之间通过废液通道连接。

所述的加样池内设有过滤材料。所述过滤材料包括过滤器、多孔膜、高分子聚合物等具有过滤功能的材料等，可将样品溶液中的杂质如颗粒状杂质去除，完成液体基质样品的提取、净化过程。

进一步，所述微流控芯片上还设有检测试剂池，所述的检测试剂池连接有检测试剂导出通道。

本发明还提供了一种芯片系统，包括所述的微流控芯片与微阵列芯片，微流控芯片中，每个样品处理单元的导出通道的导出口朝向微阵列芯片相应的检测区。

所述检测试剂导出通道具有导出口，导出口朝向微阵列芯片相应的检测区。

本发明还提供了一种基于微流控芯片与微阵列芯片技术的检测方法，包括：

(1)利用微流控芯片，对样品进行过滤杂质、吸附目标待测物后，将目标待测物洗脱后导入微阵列芯片的检测区；其中，通过在微流控芯片的通道内偶联具有特异性识别目标待测物的亲和材料实现目标待测物的吸附；

(2)向微阵列芯片的检测区加入检测试剂，进行反应，对微阵列芯片的反应结果进行识别。

其中，样本包括临床样本、农产品、食品样本或环境样本；所述的目标待测物包括违禁药、兽药残留、农药残留或重金属。

所述的临床样本包括血样、尿样或组织，所述的农产品包括粮食、蔬菜、茶叶或饮料，所述的食品样本包括乳制品、肉制品、水产品、鸡蛋、蜂蜜或蜂皇浆，所述的环境样本包括水样或土壤。

所述的违禁药包括镇痛剂、镇静剂、兴奋剂或甾体同化激素；所述的兽药残留包括抗生素类药物、激素类药物或瘦肉精类药物；所述的农药残留包括有机氯类农药、有机磷类农药、拟除虫菊酯类农药、氨基甲酸酯类农药、烟碱类农药、甲草胺、乙草胺、百草枯或异菌脲；所述重金属包括汞、铬、镉、铅、铬、铜、铟或锌。

所述的抗生素类药物包括β-内酰胺类抗生素、氨基糖苷类抗生素、四环素类抗生素、大环内酯类抗生素、磺胺类抗生素、喹诺酮类抗生素、硝基呋喃类抗生素和其他抗生素；所述的激素类药物包括性激素类药物、皮质激素类药物；所述的瘦肉精类药物包括克伦特罗、沙丁胺醇、溴布特罗、克伦潘特、卡布特罗、马布特罗、西布特罗、马喷特罗、吡布特罗、特布他林、西马特罗、莱克多巴胺、苯乙醇胺A可乐啶、赛庚啶。

所述的有机氯类农药包括滴滴涕、六六六、三氯杀螨砜、三氯杀螨醇、五氯硝基苯、百菌清、道丰宁、氯丹、七氯、艾试剂、毒杀芬、冰片基氯；所述的有机磷类农药包括乐果、氧化乐果、对硫磷、三唑磷、内吸磷、甲基内吸磷、马拉硫磷、敌百虫、敌敌畏、甲拌磷、乙拌磷、甲基对硫磷、磷胺、硫特普、二溴磷、氯蜱硫磷；所述的拟除虫菊酯类农药包括甲氰菊酯、氯氟氰菊酯、溴氰菊酯、氰戊菊酯、二氯苯醚菊酯；所述的氨基甲酸酯类农药包括多菌灵、速灭威、西维因、涕灭威、克百威、甲萘威、叶蝉散、抗蚜威、甲霜灵；所述的烟碱类农药包括吡虫啉、啶虫脒、噻虫嗪、噻虫胺、烯啶虫胺。

所述的β-内酰胺类抗生素包括青霉素类抗生素和头孢类抗生素；所述的氨基糖苷类抗生素包括庆大霉素、卡那霉素、链霉素和新霉素；所述的四环素类抗生素包括四环素、土霉素、金霉素和多西环素；所述的大环内酯类抗生素包括红霉素、克拉霉素和罗红霉素；所述的磺胺类抗生素包括磺胺对甲氧嘧啶、磺胺甲基异噁唑、磺胺甲二唑磺胺噻唑、磺胺甲氧哒嗪、磺胺氯哒嗪、磺胺邻二甲氧嘧啶、磺胺嘧啶、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺间甲氧嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、磺胺喹噁啉、磺胺甲基嘧啶、磺胺索嘧啶、磺胺氯哒嗪、磺胺氯吡嗪；所述的喹诺酮类抗生素包括诺氟沙星、恩诺沙星、洛美沙星、沙拉沙星、左氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星、加替沙星、司帕沙星和莫西沙星；所述的硝基呋喃类抗生素包括呋喃唑酮、呋喃它酮、呋喃妥因和呋喃西林；其他抗生素包括氯霉素、甲砜霉素、克林霉素和林可霉素。

在一些情况下，样品溶液可以通过如下步骤制备：对于液体样品，取50μL～1mL，再加0.01mol/L pH 7.4PBS缓冲液稀释1-10mL，用于分析；对于固体样品，取粉碎样品1-5g，加入3-8mL高氯酸或三氯乙酸溶液沉淀蛋白，再加入3-10mL PBS缓冲液，用于分析。

该基于微流控芯片与微阵列芯片技术的检测方法可采用上述的芯片系统。

有益效果：

本发明建立一种基于微流控芯片与微阵列芯片技术的现场快速检测方法，能够高效率、高灵敏度、高通量实现现场快速定量检测临床、农产品、食品、环境中待测物。本发明可以采用智能化、便携式检测设备，通过微流控芯片实现样本前处理，再由可视化微阵列芯片实现定量检测。微阵列芯片通过免疫反应，显色后的可视化微阵列芯片由智能手机对其摄像，采用相应的APP软件对拍摄图片中的阵列点提取灰度信号，并根据标准曲线转化成相应的浓度值。实现样品分离富集和检测功能的一体化集成，使临床、农产品、食品、环境中待测物可同时定量检测，具有溶剂消耗量小、分析速度快、智能化和通量化等优点。本发明还进一步提供了上述检测方法可以采用的芯片系统以及对样品进行前处理的微流控芯片。

附图说明

图1为基于微流控芯片和微阵列芯片技术的检测方法原理示意图；其中，A为具有识别多种待测物的微阵列芯片；B着重显示了具有试剂加样、样品前处理功能的微流控芯片；C示意了微流控芯片可多通道同时分离、富集待检测目标物；D为将微流控芯片和微阵列芯片组装整合，进行图像采集分析检测结果。

图2为实施例1微流控芯片的结构示意图；

图3为实施例3微流控芯片的结构示意图；

图4为实施例5多菌灵、百菌清和克百威的检测标准曲线，其中，A为多菌灵；B为百菌清；C为克百威；

图5为微流控芯片中吸附通道的结构示意图；

图6为微流控芯片中吸附通道的剖面结构示意图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明，使本领域的技术人员容易理解，但实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1

如图2，本实施例的微流控芯片上设有多个样品处理单元，可对多个样品同时进行前处理，样品处理单元的数量可以根据需要进行设置，每个样品处理单元包括加样池1、废液池2、洗脱液池3、吸附通道4和导出通道5。

加样池1与吸附通道4的进口之间通过进样通道6连接，洗脱液池3与吸附通道4的进口之间通过洗脱液通道7连接，吸附通道4的出口与废液池之间通过废液通道9连接，吸附通道4的出口还连接将洗脱液导出的导出通道5。进样通道6、洗脱液通道7、导出通道5、废液通道9上均设有电磁阀8，通过不同电磁阀的启闭，来导通所需要的通道，电磁阀的结构及控制为本领域常规技术，在此不再赘述。

吸附通道4内吸附或偶联具有特异性识别目标检测物的亲和材料11，亲和材料包括抗体、链酶亲和素共价偶联生物素化的核酸适配体，亲和材料可通过化学(如常规的EDC法，戊二醛法，活性酯法等)或物理吸附方法固定于吸附通道内，亲和材料若固定在磁性微球，可以通过磁控作用实现亲和材料吸附或脱离吸附通道。

吸附通道呈直线型，吸附通道4的底壁具有凸起部401，凸起部交错排列形成鱼鳞状结构(如图5)，鱼鳞状的结构存在凸起和凹陷402(如图6)，该结构可以使流体在通道中心发生拉伸和折叠，从而提高样品混合效率，提高亲和材料对样品的分离效率，降低干扰物质的非特异性吸附，采用该结构，相较于常规结构(内壁平滑)，样本的加标回收率可以提高20％-50％。

加样池1内设有过滤材料12。

微流控芯片主要对样品进行前处理，洗脱液通道、导出通道的电磁阀关闭状态，进样通道、废液通道的电磁阀开启状态下，向加样池内加入待检测样品溶液，检测样品溶液经过滤材料过滤后流经吸附通道，被吸附通道吸附或偶联的亲和材料吸附分离目标检测物后，流入废液池；进样通道、废液通道的电磁阀关闭，洗脱液通道、导出通道的电磁阀开启，使洗脱液池储存的洗脱液或向洗脱液池内加入洗脱液，使其流经吸附通道，将吸附的目标检测物洗脱下来，经导出通道导出，从而实现待测物的高效、快速的特异性分离与富集，完成自动化提取与分离过程。

本实施例还进一步提供了一种芯片系统，该芯片系统由上述的微流控芯片与微阵列芯片组成。

微流控芯片与微阵列芯片可以是分离的状态，样品处理时，将微流控芯片与微阵列芯片组装在一起，这时，微流控芯片中，每个样品处理单元的导出通道的导出口对应微阵列芯片相应的检测区，经微阵列芯片处理的样品液经导出通道导入到微阵列芯片相应的检测区后，再将微流控芯片与微阵列芯片分离，按照常规的微阵列芯片反应检测程序进行后续的检测。

所述的后续的微阵列芯片反应程序检测，例如是，向微阵列芯片(本身偶联有检测目标物抗原)加入检测抗体，标记二抗后，进行显色反应，通过检测设备检测对反应结果进行分析。

实施例2

与实施例1不同之处在于，

微流控芯片与微阵列芯片可以是上下固定(当然也可以左右固定)在一起，每个样品处理单元的导出通道的导出口对应微阵列芯片相应的检测区，经处理的样品液经导出通道导入到微阵列芯片相应的检测区后，再按照常规的微阵列芯片反应检测程序进行后续的检测。若微流控芯片与微阵列芯片上下固定，导入处理的样品液后，需要将微流控芯片与微阵列芯片分离，移除微流控芯片，在进行后续的微阵列芯片反应检测。

所述的后续的微阵列芯片反应程序检测，例如是，向微阵列芯片(本身偶联有检测目标物抗原)加入检测抗体，标记二抗后，进行显色反应，通过检测设备检测对反应结果进行分析。

实施例3

如图3，与实施例1不同之处在于，微流控芯片上还设有检测试剂池，例如，检测试剂池包括检测抗体池13、标记二抗池14，显色液池15，每种检测试剂池连接各自的导出通道16，导出通道上也有电磁阀(图中未显示)。检测试剂池的导出通道具有导出口17，对应微阵列芯片的反应区。

该微流控芯片与微阵列芯片形成芯片系统时，微流控芯片与微阵列芯片可以是分离的状态，样品处理时，将微流控芯片与微阵列芯片上下或左右组装在一起，这时，微流控芯片中，每个样品处理单元的导出通道的导出口对应微阵列芯片相应的检测区，经处理的样品液经导出通道导入到微阵列芯片相应的检测区后，再根据微阵列芯片反应检测程序，控制每种检测试剂池的导出通道的启闭，将检测试剂导入到微阵列芯片的反应区，所有反应结束后，再将微流控芯片与微阵列芯片分离，对微阵列芯片的反应结果进行检测。

实施例4

与实施例3不同之处在于，

微流控芯片与微阵列芯片可以是上下(也可以左右)固定在一起，每个样品处理单元的导出通道的导出口对应微阵列芯片相应的检测区，经处理的样品液经导出通道导入到微阵列芯片相应的检测区后，再根据微阵列芯片反应检测程序，控制每种检测试剂池的导出通道的启闭，将检测试剂导入到微阵列芯片的反应区，所有反应结束后，再将微流控芯片与微阵列芯片分离(如果是左右固定可不分离)，对微阵列芯片的反应结果进行检测。

下述实施例5-8为通过具体实例进行检测方法中的说明，涉及的试剂如抗体、抗原、显色剂等等均不局限于特定公司的产品。

实施例5一种基于微流控芯片与微阵列芯片技术的农药残留现场快速检测方法。

(1)检测样品处理：

称取粉碎蔬菜1g，再加入10mL PBS缓冲液，用于分析。

(2)微流控芯片的制备

采用实施例4的芯片系统，制备微流控芯片，微流控芯片加样池内的过滤材料为多孔过滤材料如多孔聚丙烯酰胺凝胶，将颗粒状杂质去除，完成液体基质样品的提取、净化过程；微流控芯片的吸附通道内偶联的亲和材料为特异性识别的抗体材料(多菌灵抗体、百菌清抗体和克百威抗体，南京祥中生物科技有限公司购买，洗脱池内的洗脱液成分为pH7.4的PBST缓冲液，检测抗体池内的成分为1％BSA溶液稀释的抗体混合液(多菌灵抗体1:100000稀释、百菌清抗体1:50000稀释和克百威抗体1:60000稀释，各检测抗体分别购自南京祥中生物科技有限公司，各抗体原液浓度分别为5mg/mL(多菌灵抗体)，4mg/mL(百菌清抗体)，5mg/mL(克百威抗体))、标记二抗池内的成分为1％BSA溶液稀释的纳米银羊抗鼠IgG(二抗1:100稀释，购买公司为北京博奥森生物技术有限公司，原液浓度为1mg/mL)，显色液池内的成分为氯金酸氢醌系统(显色液A为10mM氯金酸，显色液B为2mM氢醌)。

(3)微阵列芯片的制备

将检测目标物抗原(多菌灵抗原，百菌清抗原和克百威抗原，南京祥中生物科技有限公司)通过生物芯片制备系统在芯片载体上点样操作后，于37℃水浴中固定1h即得。

(4)基于微流控芯片与微阵列芯片技术的现场快速检测方法

将微流控芯片与可视化微阵列芯片相结合，从而实现样品溶液预处理、富集浓缩、分离与多靶标检测集成在同一芯片上完成。通过微流控芯片对样本进行预处理，实现样本的富集浓缩和检测靶标的分离后，直接导入到制备有靶标抗原的微阵列芯片检测区。同时，在微流控的其他加样区域(各检测物试剂池)分别加上检测抗体、标记二抗、显色液A和B，通过微流控芯片上的电磁阀控制每个加样区域中的试剂流入微阵列芯片检测区的先后时间及流量(各成分的加入顺序、加入量按照常规微阵列芯片反应进行)，实现样本的可视化检测。显色的可视化微阵列芯片由智能手机对其摄像，并用相应的APP软件对拍摄图片中的阵列点提取灰度信号，并根据标准曲线转化成相应的浓度值。

采用本方法对蔬菜中多菌灵，百菌清和克百威农药残留进行了检测，检测结果如图3和表1所示。样本加标回收率为80-120％之间，精密度为15％以内。方法的准确度和精密度均较好。

表1多菌灵、百菌清和克百威的线性回归方程、相关系数、线性范围

实施例6一种基于微流控芯片与微阵列芯片技术的违禁药(克伦特罗、沙丁胺醇、莱克多巴胺)现场快速检测方法

(1)检测样品处理

取50μL血清样品，再加0.01mol/L pH 7.4PBS缓冲液稀释1mL，用于分析。

(2)微流控芯片的制备

采用实施例4的芯片系统，制备微流控芯片，微流控芯片加样池内的过滤材料为过滤器如亲水性滤膜，将颗粒状杂质去除，完成液体基质样品的提取、净化过程；微流控芯片的吸附通道内固定链酶亲和素(可购自北京博奥森生物技术有限公司)，再与共价偶联有生物素的核酸适配体(可购自上海生工技术有限公司)发生特异性反应。适配体能与样品中待测物发生特异性结合而进行捕获。洗脱池内的洗脱液成分为pH7.4的PBST，检测抗体池内的成分为1％BSA溶液稀释的混合抗体，克伦特罗抗体1:160000稀释、沙丁胺醇抗体1:50000稀释、莱克多巴胺抗体1:100000稀释(抗体可购自广州优抗多生物技术有限公司，各抗体原液浓度分别为10mg/mL(克伦特罗抗体)，6mg/mL(沙丁胺醇抗体)，10mg/mL(莱克多巴胺抗体))标记二抗池内的成分为1％BSA溶液稀释的纳米银羊抗鼠IgG(二抗1:100稀释，购买公司为北京博奥森生物技术有限公司，原液浓度为1mg/mL)，显色液池内的成分为氯金酸氢醌系统(显色液A为10mM氯金酸，显色液B为2mM氢醌)。

(3)微阵列芯片的制备

将检测目标物抗原(克伦特罗、沙丁胺醇、莱克多巴胺，可购自广州优抗多生物技术有限公司)通过生物芯片制备系统在芯片载体上点样操作后，于20℃水浴中固定4h即得。

(4)基于微流控芯片与微阵列芯片技术的现场快速检测方法

将微流控芯片与可视化微阵列芯片相结合，从而实现样品溶液预处理、富集浓缩、分离与多靶标检测集成在同一芯片上完成。通过微流控芯片对样本进行预处理，实现样本的富集浓缩和检测靶标的分离后，直接导入到制备有靶标抗原的微阵列芯片检测区。同时，在微流控的其他加样区域(各检测物试剂池)分别加上检测抗体、标记二抗和显色液A和B，通过微流控芯片上的电磁阀控制每个加样区域中的试剂流入微阵列芯片检测区的先后时间及流量(各成分的加入顺序、加入量按照常规微阵列芯片反应进行)，实现样本的可视化检测。显色的可视化微阵列芯片由智能手机对其摄像，并用相应的APP软件对拍摄图片中的阵列点提取灰度信号，并根据标准曲线转化成相应的浓度值。

采用本方法对违禁药进行了检测，样本加标回收率为80％-120％，精密度为批内和批间RSD均小于15％。

实施例7一种基于微流控芯片与微阵列芯片技术的重金属(铅，汞，砷，镉)现场快速检测方法。

(1)检测样品处理：

取1mL水样，再加0.01mol/L pH 7.4PBS缓冲液稀释1mL，用于分析。

(2)微流控芯片的制备

采用实施例4的芯片系统，制备微流控芯片，微流控芯片加样池内的过滤材料为多孔膜过滤材料如多孔葡聚糖凝胶，将颗粒状杂质去除，完成液体基质样品的提取、净化过程；通过磁控作用在微流控芯片的吸附通道内固定共价偶联亲和配体的磁性微球(亲和配体具体为铅，汞，砷，镉的抗体，可购买的公司为南京祥中生物科技有限公司)，通过磁控作用将亲和配体引入到微流控芯片功能单元中。洗脱池内的洗脱液成分为pH7.4的PBST缓冲液，检测抗体池内的成分为1％BSA溶液稀释的抗体，铅抗体1:20000稀释，汞抗体1:40000稀释，砷抗体1:50000稀释，镉抗体1：50000稀释，各抗体的原液浓度分别为3mg/mL(铅抗体)，4mg/mL(汞抗体)，6mg/mL(砷抗体)，6mg/mL(镉抗体)，标记二抗池内的成分为1％BSA溶液稀释的纳米银羊抗鼠IgG(二抗1:100稀释，购买公司为北京博奥森生物技术有限公司，原液浓度为1mg/mL)，显色液池内的成分为氯金酸氢醌系统(显色液A为10mM氯金酸，显色液B为2mM氢醌)。

(3)微阵列芯片的制备

将检测目标物抗原(铅，汞，砷，镉抗原，可购买自南京祥中生物科技有限公司)通过生物芯片制备系统在芯片载体上点样操作后，于30℃水浴中固定2h即得。

(4)基于微流控芯片与微阵列芯片技术的现场快速检测方法

将微流控芯片与可视化微阵列芯片相结合，从而实现样品溶液预处理、富集浓缩、分离与多靶标检测集成在同一芯片上完成。通过微流控芯片对样本进行预处理，实现样本的富集浓缩和检测靶标的分离后，直接导入到制备有靶标抗原的微阵列芯片检测区。同时，在微流控的其他加样区域(各检测物试剂池)分别加上检测抗体、标记二抗和显色液A和B，通过微流控芯片上的电磁阀控制每个加样区域中的试剂流入微阵列芯片检测区的先后时间及流量(各成分的加入顺序、加入量按照常规微阵列芯片反应进行)，实现样本的可视化检测。显色的可视化微阵列芯片由智能手机对其摄像，并用相应的APP软件对拍摄图片中的阵列点提取灰度信号，并根据标准曲线转化成相应的浓度值。

采用本方法对重金属进行了检测，样本加标回收率为70％-120％，精密度为批内和批间RSD均小于15％。

实施例8一种基于微流控芯片与微阵列芯片技术的兽药(如喹诺酮、四环素、氟苯尼考)残留现场快速检测方法。

(1)检测样品处理

称取粉碎肉样1g，加入3mL三氯乙酸沉淀蛋白后，再加入8mL PBS缓冲液，用于分析。

(2)微流控芯片的制备

采用实施例4的芯片系统，制备微流控芯片，微流控芯片加样池内的过滤材料为高分子聚合物过滤材料，将颗粒状杂质去除，完成液体基质样品的提取、净化过程；微流控芯片的吸附通道内偶连的亲和材料为特异性识别的抗体材料(具体为喹诺酮、四环素、氟苯尼考抗体，可购自广州优抗多生物技术有限公司)，洗脱池内的洗脱液成分为pH7.4的PBST缓冲液，检测抗体池内的成分为1％BSA溶液稀释的抗体混合液(喹诺酮抗体1:80000稀释、四环素抗体1:40000稀释、氟苯尼考抗体1:60000稀释，抗体购买至广州优抗多生物技术有限公司，各抗体的原液浓度分别为12mg/mL(喹诺酮抗体)，8mg/mL(四环素抗体)，5mg/mL(氟苯尼考抗体))，标记二抗池内的成分为1％BSA溶液稀释的纳米银羊抗鼠IgG(二抗1:100稀释，购买公司为北京博奥森生物技术有限公司，原液浓度为1mg/mL)，显色液池内的成分为氯金酸氢醌系统(显色液A为10mM氯金酸，显色液B为2mM氢醌)。

(3)微阵列芯片的制备

将检测目标物抗原(喹诺酮抗原、四环素抗原、氟苯尼考抗原，可购自广州优抗多生物技术有限公司)通过生物芯片制备系统在芯片载体上点样操作后，于37℃水浴中固定1h即得。

(4)基于微流控芯片与微阵列芯片技术的现场快速检测方法

将微流控芯片与可视化微阵列芯片相结合，从而实现样品溶液预处理、富集浓缩、分离与多靶标检测集成在同一芯片上完成。通过微流控芯片对样本进行预处理，实现样本的富集浓缩和检测靶标的分离后，直接导入到制备有靶标抗原的微阵列芯片检测区。同时，在微流控的其他加样区域分别加上检测抗体、标记二抗和显色液A和B，通过微流控芯片上的电磁阀控制每个加样区域(各检测物试剂池)中的试剂流入微阵列芯片检测区的先后时间及流量(各成分的加入顺序、加入量按照常规微阵列芯片反应进行)，实现样本的可视化检测。显色的可视化微阵列芯片由智能手机对其摄像，并用相应的APP软件对拍摄图片中的阵列点提取灰度信号，并根据标准曲线转化成相应的浓度值。

采用本方法对兽药进行了检测，样本加标回收率为70％-120％，精密度为批内和批间RSD均小于15％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片上设有多个样品处理单元，每个样品处理单元包括加样池(1)、废液池(2)、洗脱液池(3)、吸附通道(4)和导出通道(5)，其中吸附通道的进口分别与加样池和洗脱液池相连接，吸附通道的出口与废液池相连；吸附通道的出口还连接将洗脱液导出的导出通道，所述导出通道具有导出口(10)；其中，所述吸附通道内吸附或偶联具有特异性识别目标检测物的亲和材料。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述的亲和材料包括抗体或链酶亲和素共价偶联生物素化的核酸适配体；亲和材料偶联或不偶联磁性微球。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述的吸附通道呈直线形、蛇形或折线型。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述加样池与吸附通道的进口之间通过进样通道(6)连接，所述洗脱液池与吸附通道的进口之间通过洗脱液通道(7)连接，吸附通道的出口与废液池之间通过废液通道(9)连接。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述的加样池内设有过滤材料(12)。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片上还设有检测试剂池，所述的检测试剂池连接有检测试剂导出通道。

7.一种芯片系统，其特征在于，包括权利要求1～6任一项所述的微流控芯片与微阵列芯片，微流控芯片中，每个样品处理单元的导出通道的导出口对应微阵列芯片相应的检测区。

8.一种基于微流控芯片与微阵列芯片技术的检测方法，其特征在于，包括：

(1)利用微流控芯片，对样品进行过滤杂质、吸附目标待测物后，将目标待测物洗脱后导入微阵列芯片的检测区；其中，通过在微流控芯片的通道内吸附或偶联具有特异性识别目标待测物的亲和材料实现目标待测物的吸附；

(2)向微阵列芯片的检测区加入检测试剂，进行反应，对微阵列芯片的反应结果进行识别。

9.根据权利要求8所述的基于微流控芯片与微阵列芯片技术的检测方法，其特征在于，所述的样本包括临床样本、农产品样本、食品样本或环境样本；所述的目标待测物包括违禁药、兽药残留、农药残留或重金属；

检测方法利用权利要求7所述的芯片系统。

10.根据权利要求9所述的基于微流控芯片与微阵列芯片技术的检测方法，其特征在于，所述的临床样本包括血样、尿样或组织，所述的农产品样本包括粮食、蔬菜、茶叶或饮料，所述的食品样本包括乳制品、肉制品、水产品、鸡蛋、蜂蜜或蜂皇浆，所述的环境样本包括水样或土壤；

所述的违禁药包括镇痛剂、镇静剂、兴奋剂或甾体同化激素；所述的兽药残留包括抗生素类药物、激素类药物或瘦肉精类药物；所述的农药残留包括有机氯类农药、有机磷类农药、拟除虫菊酯类农药、氨基甲酸酯类农药、烟碱类农药、甲草胺、乙草胺、百草枯或异菌脲；所述重金属包括汞、铬、镉、铅、铬、铜、铟或锌。