[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于海洋銅離子檢測(cè)的微流控生物邏輯門(mén)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111325103.1
• 申請(qǐng)日: 2021-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114295606B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹彬?yàn)?/a>;萬(wàn)心華;錢(qián)長(zhǎng)成;岳文凱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/78
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/78;G01N33/18;B01L3/00
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東;趙荔

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于海洋銅離子檢測(cè)的微流控生物邏輯門(mén)，包括一價(jià)銅離子發(fā)生單元，一價(jià)銅離子發(fā)生單元根據(jù)一價(jià)銅離子濃度大小作為第一邏輯門(mén)的輸出信號(hào)；抑制活性發(fā)生單元，抑制活性發(fā)生單元將是否抑制活性劑的活性作為第二邏輯門(mén)的輸出信號(hào)；控制顯色發(fā)生單元，控制顯色發(fā)生單元用于控制顯色溶液的輸出，將是否輸出控制開(kāi)始反應(yīng)或終止反應(yīng)的控制溶液作為第三邏輯門(mén)的輸出信號(hào)；總輸出單元，將是否輸出顯色溶液或與標(biāo)準(zhǔn)樣品的顯色情況對(duì)比后的顯色深淺作為總輸出信號(hào)；運(yùn)算單元，運(yùn)算單元根據(jù)總輸出信號(hào)、第二邏輯門(mén)的輸出信號(hào)判斷第一邏輯門(mén)的輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)海水中二價(jià)銅離子濃度是否超標(biāo)的檢測(cè)；使用本發(fā)明檢測(cè)方便，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種邏輯器件，特別是一種用于檢測(cè)海洋銅離子的生物邏輯門(mén)。

背景技術(shù)

海洋環(huán)境污染是日益嚴(yán)峻的全球化問(wèn)題，其中，重金屬離子超標(biāo)對(duì)海洋環(huán)境造成了持久性的損傷。微量銅離子是海洋中不可或缺的營(yíng)養(yǎng)素，其濃度隨著海水的鹽度、溫度、深度、酸堿度等因素改變。正常海水中銅離子的濃度在fM-pM，然而，受污染的海水中銅離子濃度可以高達(dá)μM。高濃度的銅離子對(duì)生物的新陳代謝有嚴(yán)重影響，例如影響海膽的受精、抑制海藻的生長(zhǎng)。對(duì)人類(lèi)而言，高濃度的銅離子會(huì)誘發(fā)阿爾茨海默病等疾病。中國(guó)海水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，與人類(lèi)直接接觸或與食品加工相關(guān)的海水中，銅離子濃度應(yīng)該低于0.16μM。因此，開(kāi)發(fā)一種快速檢測(cè)海水中銅離子濃度的技術(shù)手段具有現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)有銅離子檢測(cè)技術(shù)中，常使用熒光法、比色法等方式。熒光法是銅離子通過(guò)熒光增強(qiáng)、猝滅或熒光光譜變化進(jìn)行選擇性檢測(cè)，比色法是通過(guò)比色變化或紫外吸收光譜的變化選擇性地檢測(cè)銅離子。然而，現(xiàn)有熒光法大多需要制備與銅離子進(jìn)行電子變換的配體或量子點(diǎn)，或開(kāi)發(fā)一種材料與銅離子進(jìn)行電子變換，現(xiàn)有比色法大多需要開(kāi)發(fā)新的試劑或配體進(jìn)行顯色反應(yīng)。這類(lèi)技術(shù)中檢測(cè)試劑的制備過(guò)程極為復(fù)雜，成本高昂的同時(shí)產(chǎn)量并不高，熒光信號(hào)易淬滅，讀出依賴大型儀器，在一定程度上限制了此類(lèi)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)摘要和發(fā)明名稱(chēng)中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說(shuō)明書(shū)摘要和發(fā)明名稱(chēng)的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述和/或現(xiàn)有的海洋銅離子檢測(cè)中存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于海洋銅離子檢測(cè)的微流控生物邏輯門(mén)，其通過(guò)邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)海水水質(zhì)的快速檢測(cè)，在生物計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中有潛在的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)邏輯結(jié)構(gòu)與功能芯片本體設(shè)為一體，相輔相成，實(shí)現(xiàn)海水中銅離子污染的迅速判別。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于海洋銅離子檢測(cè)的微流控生物邏輯門(mén)，其包括，

一價(jià)銅離子發(fā)生單元，所述一價(jià)銅離子發(fā)生單元用于將待檢測(cè)試劑和反應(yīng)溶液在第一邏輯門(mén)反應(yīng)通道內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，將是否產(chǎn)生一價(jià)銅離子及一價(jià)銅離子濃度大小作為第一邏輯門(mén)的輸出信號(hào)；

抑制活性發(fā)生單元，所述抑制活性發(fā)生單元用于活性劑在第二邏輯門(mén)反應(yīng)通道內(nèi)與一價(jià)銅離子發(fā)生單元的混合溶液進(jìn)行反應(yīng)，將是否抑制活性劑的活性作為第二邏輯門(mén)的輸出信號(hào)；

控制顯色發(fā)生單元，所述控制顯色發(fā)生單元用于控制顯色溶液的輸出，將是否輸出控制開(kāi)始反應(yīng)或終止反應(yīng)的控制溶液作為第三邏輯門(mén)的輸出信號(hào)；

總輸出單元，所述總輸出單元用于將第二邏輯門(mén)反應(yīng)通道內(nèi)的溶液和控制顯色溶液進(jìn)行反應(yīng)，將是否輸出顯色溶液或與標(biāo)準(zhǔn)樣品的顯色情況對(duì)比后的顯色深淺作為總輸出信號(hào)；

運(yùn)算單元，所述運(yùn)算單元根據(jù)總輸出信號(hào)、第二邏輯門(mén)的輸出信號(hào)判斷第一邏輯門(mén)的輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)海水中二價(jià)銅離子濃度是否超標(biāo)的檢測(cè)。

作為本發(fā)明所述用于海洋銅離子檢測(cè)的微流控生物邏輯門(mén)的一種優(yōu)選方案，其中：所述一價(jià)銅離子發(fā)生單元、抑制活性發(fā)生單元、控制顯色發(fā)生單元和總輸出單元均通過(guò)功能芯片本體實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。