[发明专利]一种检测农药残留的离心式微流控芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测农药残留的离心式微流控芯片及其制备方法，是基于微流控芯片分析技术，该离心式微流控芯片通过微加工技术在表面制备微结构和微通道，在离心机旋转产生的离心力驱动下，在芯片上实现待测样品与各反应试剂的混合、萃取、反应、分离和显色过程，最后用紫外可见光分光光度计定量检测出样品中的农药残留含量，主要应用于卫生监督、食品安全、环境检测等相关领域。 

背景技术

有机农药作为一类高效、广谱的杀虫剂，是防治病虫害，提高农作物质量和产量的重要手段，被广泛应用于农业生产、家庭以及仓储等地杀虫防虫，由于使用者缺乏科学使用农药的知识，片面追求产量，造成土壤、水体、食品都不同程度地存在农药残留问题，导致了许多潜在的危害，如环境污染、药害及人畜中毒等。因此，简便、快速地检测有机农药残留，对于环境保护、食品安全、人体健康保护和防范、海关检测等相关领域具有非常重要的意义。 

目前，有机农药残留的检测普遍采用色谱法和酶抑制法。色谱法检测准确、灵敏度高，但是成本高、程序复杂、测定时间长，不适合现场检测。酶抑制法操作简便、速度快、有较高的专一性、灵敏度和准确性，是目前我国应用最多的快速检测农药残留技术。然而，酶抑制法所需要的酶为胆碱醋酶，可从动植物中提取，自提取的酶的纯度和活性不够高，而市售酶的价格昂贵，限制了酶抑制法在快速检测农药残留中的广泛应用。而且，在上述两种检测方法中，样品分离和检测是分开独立的过程，易造成样品损失和交叉污染，导致检测结果失真，也不适合现场快速检测，以及分析系统微型化和便捷式的发展方向。 

因此，发展一种快速、高效、便捷、低成本、自动化、集样品预处理和检测为一体的检测方法，成为此领域检测技术的研究热点。近年来，微流控芯片作为一种新型的分析平台，具有微型化、自动化、集成化、便捷和快速等优点，已经在环境检测相关领域获得了广泛的应用。然而，采用圆片状芯片，在其表面制备微结构和微通道用于分析，依靠离心力驱动样品微流体，同时完成数个样品检测的离心式微流控芯片分析技术，目前在快速检测农药残留的应用领域尚未有实质性的突破。 

发明内容

本发明的目的是提供一种检测农药残留的离心式微流控芯片及其制备方法，其特征在于该芯片是圆片状带微结构和微通道的离心式微流控芯片，以离心力为样品微流体的驱动力，与检测器联机使用，在芯片上同时实现样品预处理与检测。微结构和微通道通过微加工技术制备，包括萃取池，抑制反应池，显色反应池(检测池)，微流体通道，微槽和微孔。离心机的旋转平台专为圆片状离心式微流控芯片设计的，中心以吸盘、卡槽或螺丝-螺母固定圆片状芯片。圆片状离心式微流控芯片由多层刻有微米级别的微结构和微通道的芯片和双层粘性薄膜封合而成。圆片状离心式微流控芯片在离心机旋转产生的离心力驱动下，实现样品与反应试剂的混合、萃取、反应、分离和显色过程，最后用紫外可见光分光光度计定量检测出样品中的农药残留含量。 

为实现上述目的，本发明采用以下操作步骤： 

1.用计算机辅助设计软件设计和绘制离心式微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形； 

2.通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道，包括萃取池，抑制反应池，显色反应池(检测池)，微流体流动 通道，微槽和微孔； 

3.将待测样品加入萃取池中； 

4.利用双层粘性薄膜，将各层离心式微流控芯片进行对齐、粘合、加压封合，组成圆片状离心式微流控芯片； 

5.将萃取剂加入萃取池，在抑制反应池加入酶，在显色反应池(检测池)加入底物和显色剂； 

6.启动离心机，萃取剂和待测样品在离心力驱动下混合，萃取样品中残留的农药； 

7.改变离心速度，萃取液通过微阀转移进入抑制反应池，萃取液与酶发生抑制反应； 

8.抑制反应完成后，再改变离心速度，抑制反应池中溶液通过微阀转移进入显色反应池(检测池)，与底物反应后被显色剂显色； 

9.样品显色反应完成后，最后用紫外可见光分光光度计进行定量检测。 

本发明中，检测农药残留的离心式微流控芯片的检测样品可以是水体、食品，也可是土壤。 

本发明中，检测农药残留的离心式微流控芯片的芯片基材可以是PMMA、PC、PVC、COC、硅片、玻璃、铜、铝、不锈钢圆片，也可是市售的各类CD光盘。 

本发明中，检测农药残留的离心式微流控芯片的芯片可以通过离心机的吸盘、卡槽固定，也可通过螺丝-螺母固定。