[发明专利]用于食品安全检测的芯片及细菌分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及食品安全技术领域，尤其涉及一种用于食品安全检测的芯片及细菌分析仪。

背景技术

最近的食品污染事件引发了人们对食品安全的极大关注。食品行业对病原体的可接受水平有了越来越严格的规定。然而，传统的食品病原体检测技术，如酶连免疫吸附测定(ELISA)和聚合酶链反应(PCR)要花费大量的时间和人力。为了解决这些问题，通过监测传感器输出的信号变化，人们已把间接检查法，如电化学方法用于病原体的快速检测，在文献中已有许多关于其在快速细菌检测中应用的报道。但是，传统的电化学检测装置缺乏细菌检测的特异性，而且灵敏度较低，极大地阻碍了这种方法的推广使用，其有以下的缺点：1.低灵敏度：当金属电极尺寸减小，电极极化引起的电极阻抗在低频率范围内增加，如果细菌引起的阻抗远小于较大的电极阻抗，就很难从总的测试频谱中提取出细菌的阻抗；2.低特异性：另外，传统的阻抗方法经常受到不确定因素的错误信号的影响。3.无法进行多细菌的检测：传统的电化学方法只能用于检测样品中的一种细菌。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种利用阻抗频谱的用于食品安全检测的芯片，其具有灵敏度高、特异性好、可同时检测多种细菌的特点。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种用于食品安全检测的细菌分析仪，可快速灵敏地同时检测多种细菌。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于食品安全检测的芯片，包括芯片基底、纳米孔氧化铝层、微流体层，所述芯片基底与纳米孔氧化铝层之间形成微阵列排布的小室，每个所述小室底部均设有各自独立的平面电极；所述纳米孔氧化铝层与所述微流体层之间形成有覆盖所述微阵列区域的微流体室，所述微流体层表面开有用于进样的进口和出样的出口；所述纳米孔氧化铝层在位于其与所述微流体层之间的表面上依次形成有甲基丙烯酸-3-三甲氧基硅丙酯(TPM)自组装单分子层和带有微阵列模块的聚乙二醇(PEG)层，所述微阵列模块处为与TPM自组装单分子层共价结合的细菌抗体。

在本发明所述的用于食品安全检测的芯片中，所述芯片基底从下至上依次包括载物层、平面电极层、绝缘结合层、硅层和氮化硅层，所述绝缘结合层、硅层和氮化硅层形成有上下贯通的微阵列排布的所述小室，所述平面电极层突出于所述小室底部以形成所述各自独立的平面电极。

在本发明所述的用于食品安全检测的芯片中，所述载物层为载物玻片，所述平面电极层为平面金电极层，所述绝缘结合层为磷硅酸玻璃(Phosphosilicate glass，PSG)层。

在本发明所述的用于食品安全检测的芯片中，所述微流体室的侧壁上设有电极导线，所述电极导线优选为铂导线。

在本发明所述的用于食品安全检测的芯片中，所述平面电极为平面金电极，所述微流体层为聚二甲基硅氧烷(PDMS)层。

在本发明所述的用于食品安全检测的芯片，其特征在于，所述细菌抗体为同一种细菌的抗体或不同种细菌的抗体，细菌可以是大肠杆菌O157:H7、鲑鱼肾杆菌、葡萄球菌、肠炎沙门氏菌等常见致病细菌。

一种用于食品安全检测的细菌分析仪，其特征在于，包括阻抗分析单元、显示单元和上述的用于食品安全检测的芯片，所述阻抗分析单元与所述芯片间形成回路测试阻抗变化并将阻抗变化结果转换成细菌浓度送到显示单元中显示。

本发明的用于食品安全检测的芯片上整合了表面形成有TPM自组装单分子层的纳米孔氧化铝层，提供了一个用于细菌检测的多功能平台，当对电解质施加电场时，绝缘性氧化铝层上的纳米孔附近有高电流密度或灵敏度，但是不会产生电偶层效应，检测灵敏度更高。TPM在纳米孔氧化铝层表面的改性具有以下效果：a)加强PEG层在纳米孔氧化铝层表面的吸附，TPM自组装单分子层的纳米孔氧化铝层可以与PEG层共价结合。b)增强细菌抗体在无PEG层的纳米孔氧化铝层表面的粘着能力，经TPM改性后，纳米孔氧化铝层表面的蛋白质/抗体吸附能力得到了提高。

本发明中形成微阵列模块的细菌抗体可以由多种细菌抗体组成，能够保证芯片和不同细菌种类的特异性，可以同时检测多种细菌。

本发明中微阵列模块的每个微阵列单元具有各自独立的平面电极，可以相互独立地作用，从而可以同时进行多种细菌的阻抗数据的统计学分析。

本发明的细菌分析仪，检测只需花费半个小时左右，并且能够直接将检测结果显示出来，具有方便快速、便携性好、操作简单等特点，可用于食品安全的现场检测。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：