[发明专利]基于惠斯通桥型智能微流控芯片的痕量Pb2+

说明书

本发明提供了一种基于惠斯通桥型智能微流控芯片的痕量Pb²⁺检测方法，将智能微流控芯片置于热台上，将智能微流控芯片的进样口、指示液进口分别通过管件与恒流输送装置连接，检测步骤如下：①对空白试样进行检测，待智能微流控芯片中指示液的界面稳定后，测量第一桥臂微通道进口处的指示液宽度；②对标样进行检测，确定Pb²⁺浓度与指示液宽度变化率之间的换算关系；③对待测试样进行检测，计算待测试样中Pb²⁺浓度。该方法将Pb²⁺浓度信号进行了多重转换和双重放大，实现了对痕量Pb²⁺的超灵敏定量检测，有效降低Pb²⁺的检出限。

技术领域

本发明属于痕量铅离子分析检测领域，涉及一种基于惠斯通桥型智能微流控芯片的痕量 Pb²⁺检测方法。

背景技术

及时检测对环境和人体健康有害的痕量化学及生物物质对于疾病诊断和环境保护等方面都有着至关重要的作用。Pb²⁺是含量最丰富的有毒重金属污染物之一，由于其在人体中容易积累，即使是微量的Pb²⁺也会引起肾脏和神经系统的损伤以及脑部疾病，尤其对处于发育期间的儿童影响更大。按照中国国家标准(GB-25466-2010)和世界卫生组织(WHO)的要求，饮用水中的Pb²⁺浓度不能超过4.83×10^-8mol/L。因此，及时灵敏地检测或监测饮用水中的痕量Pb²⁺具有重要的意义。

对于灵敏检测而言，如何有效地将待测物质的信号转换和放大为简单易读的输出信号仍是一项关键技术难题。目前用于Pb²⁺检测的方法主要有等离子体发射光谱法、原子吸收光谱法、电化学法等，可以将Pb²⁺浓度信号转换成光学、电学等多种形式的输出信号。然而，这些检测技术大多依赖于昂贵的分析仪器，需要复杂的预处理和专业的操作及分析人员。相比于这些检测方法，具有输出信号简单易读、易于检测等特点的检测方法更有利于检测技术的普及，而目前这类方法通常是通过待分析物引起的颜色或荧光变化来进行定性和半定量分析，对于超灵敏的定量检测，仍然需要复杂的光学仪器。

微流控技术的出现极大地促进了分析检测技术领域的发展。在信号转换和放大方面，环境响应性智能水凝胶材料可响应环境中的多样化刺激信号，在响应刺激后改变自身的化学或物理特性，为将待测物质信号有效转换和放大为多样化的输出信号提供了灵活的策略。虽然目前已有研究报道将智能水凝胶材料作为微阀结合到微流控芯片的微通道或者膜基材的膜孔微通道中，以将待测物质信号转变为流速变化或毛细管中液柱长度变化，来实现对于Pb²⁺的在线灵敏检测，但是，基于流速变化的检测方法通常需要较昂贵的精密流量计来检测微小浓度的待测物质引起的微小流量变化，而基于毛细管中液柱长度变化的检测方法则难以有效读出微小浓度的待测物质引起的微小液柱长度变化，可操作性有待提高。同时，上述检测方法只能对信号进行单重放大，这就限制了其灵敏度的进一步提高。例如，两种方法的检出限为 10^-10mol/L，能实现对10^-10～10^-4mol/L浓度级别的Pb²⁺的检测。然而，如何将微量待测物质引起的智能水凝胶的微小变化进一步有效转化和放大为简单易读、易于检测的输出信号以实现对更加微量的待测物质的超灵敏定量检测，仍然是一大挑战。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于惠斯通桥型智能微凝胶微流控芯片的痕量Pb²⁺检测方法，将Pb²⁺浓度信号进行多重转换和双重放大，以实现对痕量Pb²⁺的超灵敏定量检测，有效降低Pb²⁺的检出限并增加可操作性。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：