一种微流控生物芯片检测装置及制备方法和检测方法，包括由上向下依次设置的上层盖片、中间层和下层垫片，其中，上层盖上开设有进样孔和排气孔，中间层上设置有若干检测通道，每个检测通道包括进样池、第一反应池、第二反应池和废液池；进样池与进样孔连通；排气孔与废液池相连；进样池、第一反应池、第二反应池以及废液池通过微流道连通。该装置利用寡营养单胞菌XM‑1对2,4‑二硝基酚降解过程中产生的亚硝酸根离子的反应显色来对污染物进行定性检测。该装置操作简单，便捷高效、成本低廉，可实现现场取样、处理和快速检测，并且不会带来二次污染。
A microfluidic biochip detection device and its preparation and detection method
【技术实现步骤摘要】
一种微流控生物芯片检测装置及制备方法和检测方法
本专利技术涉及一种微生物芯片，具体涉及一种微流控生物芯片检测装置及制备方法和检测方法。
技术介绍
随着经济社会的发展，环境污染问题越来越严重，引起了人们的高度重视。环境污染的监测是环境污染治理和修复的基础工作，简便有效的检测手段能够为环境污染的治理提供有力的支撑，为公共卫生健康的安全与预防提供必要的依据和有效的评价。硝基酚是一类重要的化工原料，广泛的应用于各种精细化工中间体的生产，如医药、染料合成、炸药、杀虫剂、农药和橡胶等。硝基酚类物质化学性质稳定，不易被降解，可以在环境中长久滞留，造成水和土壤的污染。硝基酚类物质一般都具有高毒性，其在生产和使用过程中，会被排放到环境中，进而对人类健康造成威胁，所以一些硝基酚比如2,4-二硝基酚，被美国环保署列为优先污染物。在生物化学领域内，2,4-二硝基酚一般作为解偶联剂而用作氧化磷酸化和电子传递链研究的试剂，可以抑制许多生物学机能，是重要的环境污染物之一。目前对环境污染物2,4-二硝基酚的检测已经有很多成熟的技术和检测仪器，比如色谱法、免疫检测法、生物检测法等。这些方法虽然检测精度高，但大多需要昂贵的仪器，或者专业的操作人员，检测周期比较长，不能满足野外现场快速检测等缺点。生物防治特别是微生物降解由于成本低，效果好，避免多重污染等特点成为检测治理芳烃污染物的有效方式之一。近些年来随着大量的能够降解各种污染物的菌株的分离，科学家对这些菌株是如何代谢污染物的分子机理进行了深入的研究。
技术实现思路
本专利技术针对目前现场快速检测存在的问题，其目的在于提供一种操作简单、检测结果稳定可靠的微流控生物芯片检测装置及制备方法和检测方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种微流控生物芯片检测装置，包括由上向下依次设置的上层盖片、中间层和下层垫片，其中，上层盖上开设有进样孔和排气孔，中间层上设置有若干检测通道，每个检测通道包括进样池、第一反应池、第二反应池和废液池；进样池与进样孔连通；排气孔与废液池相连；进样池、第一反应池、第二反应池以及废液池通过微流道连通。本专利技术进一步的改进在于，上层盖片为聚二甲基硅氧烷基片。本专利技术进一步的改进在于，中间层为双面胶膜。本专利技术进一步的改进在于，下层垫片为透明玻璃片。一种如上所述的微流控芯片检测装置的制备方法，包括以下步骤：步骤1：在聚二甲基硅氧烷基片上切割进样孔和排气孔，然后对聚二甲基硅氧烷基片表面进行等离子体处理，形成上层盖片；步骤2：在DSA膜上切割若干检测通道，每个检测通道包括进样池、第一反应池、第二反应池与废液池，形成中间层，将上层盖片放在中间层顶部，将下层垫片放在中间层底部，进样孔与进样池相连通，排气孔与废液池相连通，并且进样池、第一反应池、第二反应池与废液池之间通过微通道相连通；步骤3：在第一反应池和第二反应池中各加入显色溶液，并在第二反应池中加入OD600为3.0的菌液，然后冷冻干燥，制得微流控生物芯片检测装置；其中，菌液中细菌为寡营养单胞菌XM-1。本专利技术进一步的改进在于，聚二甲基硅氧烷基片等离子体处理的具体条件为：采用室内空气，在0.3mbar的压强下，80-90℃下，热烘15-30min。一种如上所述的微流控生物芯片检测装置对硝基酚污染物的检测方法，包括以下步骤：1)将待测溶液通过进样孔注入到进样池中，通过进样通道，在第一反应池中与显色剂混合，观察记录亚硝酸根离子颜色，与比色卡比较，估算初始浓度；2)随后反应液进入到第二反应池中与菌液反应，反应30min后，观察记录亚硝酸根离子颜色，与比色卡比较，估算反应后浓度；3)通过两次比色卡颜色比较，估算出亚硝酸根离子的浓度，进而预估出待测溶液中2,4-二硝基酚污染的程度。本专利技术进一步的改进在于，比色卡通过以下过程制得：配制亚硝酸钠标准溶液，加入亚硝酸盐显色剂，根据标准溶液生成的偶氮化合物颜色的深浅来制作比色卡；其中，亚硝酸盐显色剂通过以下过程制得：将对氨基苯磺酸0.5g加入到质量浓度10％的稀醋酸150mL中，得到A液；将α-萘胺0.1g与蒸馏水20mL加入到质量浓度10％的稀醋酸150mL中，得到B液，将等体积的A液和B液混合均匀，得到亚硝酸盐显色剂。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术设计了环境中2，4-而硝基酚的一种微流控生物芯片检测装置，该装置利用寡营养单胞菌XM-1对2,4-二硝基酚降解过程中产生的亚硝酸根离子的反应显色来对污染物进行定性检测，在不同的反应池中，待测水样可以与显色剂发生反应而发生颜色变化。该装置操作简单，便捷高效、成本低廉，方便大众使用，可实现现场取样、处理和快速检测，并且可以在检测的同时降解2,4-二硝基酚污染物，不会带来二次污染。进一步的，下层垫片由透明的材料制作的，便与直观的观察显色反应，同时配有显色卡，可以很方便的估算污染物的浓度。本专利技术利用微生物显色法快速检测水和土壤中硝基酚浓度，该方法能够一次检测一种或多种硝基酚污染物，可实现野外现场取样、处理和快速检测，并且可以在检测的同时降解2,4-二硝基酚污染物，从而达到不会带来二次污染的目的。附图说明图1为本专利技术硝基酚污染物微芯片的三层结构示意图。图2为本专利技术微芯片的结构剖面图。图3为本专利技术微芯片中间层的结构示意图。图4为实施例中设计的高通量检测芯片示意图。图5为本专利技术的预实验结果图。图6为实施例中设计的比色卡。图中标记：1为上层盖片，2为中间层，3为下层垫片，4为进样孔，5为进样池，6为微流道，7为第一反应池，8为第二反应池，9为废液池，10为排气孔。图5各标记为：①2,4-二硝基酚溶液；②2,4-二硝基酚溶液+显色剂；③2,4-二硝基酚溶液+菌液；④2,4-二硝基酚溶液+菌液+显色剂。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。寡营养单胞菌XM-1是从化工厂污水中分离得到的一株非致病性的革兰氏阴性好氧细菌，以2,4-二硝基酚为唯一的碳源、氮源以及能源进行生长。菌株在XM-1降解2,4-二硝基酚的过程中会释放两分子亚硝酸根离子(NO2-)，所以，测定出亚硝酸根离子的浓度，就可以推算出2,4-二硝基酚的污染浓度。c(2,4-硝基酚)＝c(亚硝酸根离子)*2参见图1、图2、图3和图4，本专利技术的一种微流控生物芯片检测装置，所述检测装置由依次叠加且密封配合的上层盖片1、中间层2和下层垫片3组成，上层盖片1是聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片，中间层2为双面胶膜(即DSA膜)，下层垫片3为透明玻璃片，其中，上层盖1上开设有一进样孔4和排气孔10，中间层上设置有进样池5、第一反应池6、第二反应池8和废液池9；所述进样池5与所述进样孔3连通，且位置对应；排气孔10与废液池9相连；进样池5、第一反应池7第二反应池8以及废液池9之间由一微流道6连通。制备微流控芯片检测装置的方法，包括以下步骤：<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微流控生物芯片检测装置，其特征在于，包括由上向下依次设置的上层盖片(1)、中间层(2)和下层垫片(3)，其中，上层盖(1)上开设有进样孔(4)和排气孔(10)，中间层上设置有若干检测通道，每个检测通道包括进样池(5)、第一反应池(7)、第二反应池(8)和废液池(9)；进样池(5)与进样孔(4)连通；排气孔(10)与废液池(9)相连；进样池(5)、第一反应池(7)第二反应池(8)以及废液池(9)通过微流道(6)连通。/n
【技术特征摘要】
1.一种微流控生物芯片检测装置，其特征在于，包括由上向下依次设置的上层盖片(1)、中间层(2)和下层垫片(3)，其中，上层盖(1)上开设有进样孔(4)和排气孔(10)，中间层上设置有若干检测通道，每个检测通道包括进样池(5)、第一反应池(7)、第二反应池(8)和废液池(9)；进样池(5)与进样孔(4)连通；排气孔(10)与废液池(9)相连；进样池(5)、第一反应池(7)第二反应池(8)以及废液池(9)通过微流道(6)连通。
2.根据权利要求1所述的一种微流控生物芯片检测装置，其特征在于，上层盖片(1)为聚二甲基硅氧烷基片。
3.根据权利要求1所述的一种微流控生物芯片检测装置，其特征在于，中间层(2)为双面胶膜。
4.根据权利要求1所述的一种微流控生物芯片检测装置，其特征在于，下层垫片(3)为透明玻璃片。
5.一种如权利要求1所述的微流控芯片检测装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在聚二甲基硅氧烷基片上切割进样孔(4)和排气孔(10)，然后对聚二甲基硅氧烷基片表面进行等离子体处理，形成上层盖片；
步骤2：在DSA膜上切割若干检测通道，每个检测通道包括进样池(5)、第一反应池(7)、第二反应池(8)与废液池(9)，形成中间层(2)，将上层盖片(1)放在中间层(2)顶部，将下层垫片(3)放在中间层(2)底部，进样孔(4)与进样池(5)相连通，排气孔(10)与废液池(9)相连通，并且进样池(5)、第一反应池(7)、第二反应池(8)与废液池(9)之间通过微通道(6)相连通；...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，王金佩，刘扬，杨力侠，邢书娟，董明清，
申请(专利权)人：西安外事学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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