[發(fā)明專利]絡合比色陣列微流控紙芯片結合智能手機檢測重金屬離子的方法

有效

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• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113405992B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設計）人: 沈曉芳;于麗洪;龐月紅
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/78
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 裴閃閃

本發(fā)明公開了絡合比色陣列微流控紙芯片結合智能手機檢測重金屬離子的方法，屬于分析檢測技術領域。本發(fā)明篩選了合適的絡合試劑(TMK、PAR、BCP、CDI、XO、DPC)組成陣列，并將絡合陣列包埋于紙基微流控芯片中，構建了微流控紙芯片檢測Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺這四種重金屬離子，然后利用普通智能手機拍照結合RGB(紅綠藍)標準化顏色系統(tǒng)，實現(xiàn)信號的采集和數(shù)據(jù)分析，利用LDA對重金屬離子的標準溶液(訓練集)建立數(shù)據(jù)庫和模型，并對實際水樣中陣列對于重金屬離子的區(qū)分能力來與數(shù)據(jù)庫和模型進行比對，可以實現(xiàn)離線式快速判別重金屬離子的存在與否。

技術領域

本發(fā)明涉及絡合比色陣列微流控紙芯片結合智能手機檢測重金屬離子的方法，屬于分析檢測技術領域。

背景技術

20世紀50年代，日本由于Hg²⁺和Cd²⁺污染引起的水俁病和骨痛病等事件的發(fā)生，重金屬污染被越來越多的關注。同時50年代后由于環(huán)境問題，環(huán)境學這門新的學科逐漸誕生和發(fā)展，無論是國外的環(huán)境保護生態(tài)學還是國內的污染生態(tài)學，重金屬研究都是作為環(huán)境生態(tài)的污染物研究的首位。重金屬在各生態(tài)體系中的存在對生物體產生嚴重的影響，并且其難降解和隨著食物鏈富集的特點極具危險性。因此，重金屬的研究對環(huán)境生態(tài)及生物體的健康都十分重要。

目前重金屬檢測方法主要可以分為傳統(tǒng)檢測和快速檢測兩大類，其中借助精密儀器檢測可以準確得知樣品中的重金屬含量，具有靈敏性好、準確度高等優(yōu)點，十分適合于痕量檢測，但同時也需要昂貴的儀器、復雜的前處理和專業(yè)的技術人員。快速檢測方法是近年來備受關注，它們可以實現(xiàn)對重金屬離子的快速現(xiàn)場檢測，具有快速、操作簡單和樣品前處理不復雜等優(yōu)點，但是無法達到精密儀器檢測的靈敏和準確，大多時候只能實現(xiàn)定性半定量。

隨著我國經濟和發(fā)展和工業(yè)化水平的提高，尤其在不發(fā)達地區(qū)，大量工廠廢水直接或檢測排放進入環(huán)境水中，而這些地區(qū)不具備實驗室檢測的條件。近年來我國也爆發(fā)過多起重金屬污染事件，例如湖南大埔縣的兒童血鉛超標事件，鎘大米事件和日照等地土壤污染事件等。由此可見我國重金屬污染形勢依然需要預防和整治，所以對重金屬離子污染情況進行快速監(jiān)測是十分必要的，因此建立快速現(xiàn)場檢測重金屬離子的方法是十分必要的。

陣列檢測與傳統(tǒng)的檢測方法最主要的區(qū)別就是，陣列利用多種傳感元件與多種分析物同時相互作用，來識別復雜混合物的整體變化，而不是識別其中的特定元素。因此對于復雜分析物中的識別尤為強大。另外由于統(tǒng)計學和化學計量學在化學分析方面的發(fā)展，以及對于許多復雜的傳感無法用傳統(tǒng)的方法解決的認知，基于陣列的豐富數(shù)據(jù)輸出的傳感器正在被分析界廣泛接受和使用。尤其是比色陣列中，傳感器涉及分析物與染料的相互識別，并產生裸眼可見的顏色變化，方法快捷簡便，信號獲取直觀。在我們前期研究中發(fā)現(xiàn)絡合比色陣列能夠同時區(qū)分多種重金屬離子(申請?zhí)?02011387904.6)，然而檢測依賴于相關專業(yè)儀器和實驗室條件，無法實現(xiàn)便攜化現(xiàn)場檢測。

而紙基微流控近十年來發(fā)展迅速，尤其是在生命科學領域的運用。微流控紙基檢測平臺可以實現(xiàn)低成本、便攜、簡單的分析檢測、集富集分離和檢測于一體的紙上實驗室。在濾紙上構建微流控主要是區(qū)分親疏水通道，將不同的疏水性材料固化在紙上。借助紙基檢測有幾個顯著優(yōu)勢：1)不需要外部動力就可以實現(xiàn)一定距離的液體自輸送；2)濾紙由纖維素構成，纖維素含量多且致密，可貯存微量的物質；3)成本低，且易運輸和保存。將紙基結合微流控對于比色陣列的呈現(xiàn)是十分有利的。因此將絡合陣列與紙基微流控相結合，以探索實現(xiàn)重金屬離子的現(xiàn)場化檢測的可能性。

發(fā)明內容