一种微流控比色检测芯片及其在尿酸检测中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种微流控比色检测芯片及其在尿酸检测中的应用，所述微流控比色检测芯片包括聚二甲基硅氧烷PDMS柔性微流控流通通道层以及检测试剂修饰的滤纸；其中检测试剂修饰的滤纸包括两种，第一种检测试剂修饰的滤纸是由MnO2@Co纳米酶和TMB共同修饰固载于圆形滤纸而获得的TMB显色体系纸芯片；第二种检测试剂修饰的滤纸为ABTS

【技术实现步骤摘要】
一种微流控比色检测芯片及其在尿酸检测中的应用


[0001]本专利技术属于微流控检测芯片
，涉及一种尿酸检测专用微流控检测芯片，特别涉及一种用于汗液中尿酸检测的微流控比色检测芯片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]尿酸是人体内嘌呤核苷酸最终循环代谢产物，其失衡与心血管疾病、痛风及肾脏疾病有关，过度的食用富含嘌呤的食物会对尿酸水平产生不良影响。汗液可以通过完全无创的方式，在几乎全身皮肤表面实现高重现、原位采集，是理想的检测样本。研究表明，血液中的尿酸水平与汗液中尿酸含量具有一定相关性。因此，开发可穿戴检测器件，监测汗液中的尿酸含量，对于临床检测领域降低痛风和高尿酸血症风险具有重要意义。
[0003]微流控芯片技术将常规化学或生物实验室所涉及的样品制备、反应、分离、检测等操作集成在一块只有几平方厘米，甚至尺寸更小的芯片上。微流控芯片可实现汗液的原位收集、进样、传输和检测，在人体汗液检测领域具有重要应用前景。汗液的原位采集和检测，还可提高汗液检测的准确性。比色分析方法可直接通过肉眼观测，实现定性和半定量分析。也可通过智能手机拍照，并结合图像处理软件和智能手机检测软件进行数据分析，实现定量检测。将微流控芯片技术与比色分析方法相结合，所制备的微流控比色检测芯片，具有装置简单、易于携带、操作方便、成本低廉等优点，在可穿戴检测器件开发领域占有重要地位。目前，已有一些关于汗液中尿酸检测的微流控电化学检测芯片。然后，关于汗液中尿酸检测的可穿戴微流控比色检测芯片的则暂时没有报道。
[0004]此外，目前所开发的应用于尿液或血液样品中尿酸检测的微流控比色检测芯片，多需使用尿酸氧化酶，催化尿酸氧化产生过氧化氢，并需要进一步联合使用过氧化物酶，催化显色试剂与过氧化氢之间的氧化，以产生可分辨的色度信号。这些天然生物酶存在易失活、成本高、稳定性较差、不便保存等缺点。开发新型无需生物酶的微流控比色检测芯片，用于汗液中尿酸的检测，可望进一步提高可穿戴检测设备的稳定性，对于个人健康监控具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种微流控比色检测芯片及其在尿酸检测中的应用。本专利技术微流控比色检测芯片联合使用两种无需生物酶的尿酸比色检测分析方法，达到汗液中尿酸的准确、快速、低成本、便携式检测。
[0006]本专利技术微流控比色检测芯片，包括聚二甲基硅氧烷PDMS柔性微流控流通通道层以及检测试剂修饰的滤纸。
[0007]所述PDMS柔性微流控流通通道层在该层状结构的中心设置有中心孔，并从该中心孔出发分别设置四条凹槽式流通通道，四条凹槽式流通通道分别不同向的向该层状结构的边界延伸并与外部相通(比如，若PDMS柔性微流控流通通道层为正方形或长方形，那么设置的四条凹槽式流通通道从中心孔分别至四个对角线方向延伸并与外部相通；若PDMS柔性微
流控流通通道层为圆形，那么设置的四条凹槽式流通通道从中心孔分别径向延伸并与外部相通)；在四条凹槽式流通通道上分别设置有凹槽式检测孔，四个凹槽式检测孔互不联通。所述PDMS柔性微流控流通通道层还设置有四个凹槽式空白对照孔，四个凹槽式空白对照孔互不联通，且与四条凹槽式流通通道互不联通。
[0008]所述检测试剂修饰的滤纸包括两种，第一种检测试剂修饰的滤纸是由MnO2@Co纳米酶和3,3',5,5'
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四甲基联苯胺(TMB)共同修饰固载于圆形滤纸而获得的TMB显色体系纸芯片；第二种检测试剂修饰的滤纸为ABTS
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修饰的ABTS显色体系纸芯片。
[0009]第一种检测试剂修饰的滤纸通过如下方法制备获得：
[0010]第一步，合成MnO2@Co纳米酶。将计算量的Mn
2+
盐和Co
2+
盐溶解在100mL蒸馏水中，在不断搅拌下滴加所需量的氢氧化物碱共沉淀，使溶液最后pH为9；将获得的悬浮液剧烈搅拌一段时间，然后加入30％H2O2溶液，整个混合物的颜色变为黑色。将混合物搅拌超过3小时，获得的固体用大量蒸馏水滤出并干燥过夜，将所得固体充分研磨并在400℃下煅烧10小时，升温速率为10℃/min，将所得固体通过研磨处理得到MnO2@Co纳米酶。
[0011]优选方案为取990mg四水氯化锰和7.9mg乙酸钴溶解在100mL蒸馏水中。
[0012]所述氢氧化物碱优选为氢氧化钠。
[0013]第二步，制备MnO2@Co纳米酶和TMB修饰的纸芯片。使用刻字机制备大量直径为5mm的圆形滤纸片。在圆形滤纸片上，先加5μLpH值为7.0的磷酸缓冲液，等待3min，然后加入5μL0.3mg/mL的MnO2@Co纳米酶，等待15min，再加入5μL的3mM的TMB溶液，反应15min，再次加入5μL磷酸缓冲液，以使纸片显色更加均匀，然后等待15min达到最佳显色状态，制备得到MnO2@Co纳米酶和TMB修饰共同修饰的TMB显色体系纸芯片。
[0014]第二种检测试剂修饰的滤纸通过如下方法制备获得：
[0015]取22mg的ABTS溶于4mL去离子水中，取7.6mg过硫酸钾溶于8mL去离子水中，然后两者以体积比1:1混合，反应12h得到5mM的ABTS
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溶液；取6μL的ABTS
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溶液滴加于5mm的圆形滤纸片，干燥10min，制备得到ABTS
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修饰的ABTS显色体系纸芯片。
[0016]所述圆形滤纸直径为5mm，与所述PDMS微流控流通通道层的检测孔和空白孔的孔径对应。所述滤纸优选Whatman1号滤纸。
[0017]本专利技术微流控比色检测芯片的组装方法如下：
[0018]将4片TMB显色体系纸芯片和4片ABTS显色体系纸芯片转移到制备好的PDMS微流控流通通道层对应的凹槽式圆孔中。具体是将两片TMB显色体系纸芯片和两片ABTS显色体系纸芯片分别放置于四个凹槽式检测孔中，再将两片TMB显色体系纸芯片和两片ABTS显色体系纸芯片分别放置于四个凹槽式空白对照孔中。
[0019]比如，当PDMS柔性微流控流通通道层为正方形或长方形，将4片TMB显色体系纸芯片中的其中2片放置于一条对角线方向的两条流通通道上的2个圆形检测孔凹槽中，另外2片放置于不与流通通道连接的两个相对的空白对照孔凹槽中。将4片ABTS显色体系纸芯片中的其中2片放置于另外一条对角线方向的两条流通通道上的2个圆形检测孔凹槽中，剩余2片放置于另外两个不与流通通道连接的空白对照孔凹槽中。
[0020]进一步地，为了固定检测试剂修饰的滤纸，可以将双面粘医用胶带粘附于装配好纸芯片的PDMS微流控流通通道层上，从而将TMB显色体系纸芯片和ABTS显色体系纸芯片固定于微流控检测芯片内部。所述双面粘医用胶带上设置有镂空式进样孔。所述进样孔由打
孔器直接打孔得到。所述进样孔孔径优选为3mm。所述双面粘医用胶带的中心进样孔与PDMS的中心孔对齐。所述双面粘医用胶带可以用其它双面粘薄膜、双面粘胶带等材质代本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控比色检测芯片，其特征在于：所述微流控比色检测芯片包括聚二甲基硅氧烷PDMS柔性微流控流通通道层以及检测试剂修饰的滤纸；所述PDMS柔性微流控流通通道层在该层状结构的中心设置有中心孔，并从该中心孔出发分别设置四条凹槽式流通通道，四条凹槽式流通通道分别不同向的向该层状结构的边界延伸并与外部相通；在四条凹槽式流通通道上分别设置有凹槽式检测孔，四个凹槽式检测孔互不联通；所述PDMS柔性微流控流通通道层还设置有四个凹槽式空白对照孔，四个凹槽式空白对照孔互不联通，且与四条凹槽式流通通道互不联通；所述检测试剂修饰的滤纸包括两种，第一种检测试剂修饰的滤纸是由MnO2@Co纳米酶和TMB共同修饰固载于圆形滤纸而获得的TMB显色体系纸芯片；第二种检测试剂修饰的滤纸为ABTS
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修饰的ABTS显色体系纸芯片。2.根据权利要求1所述的微流控比色检测芯片，其特征在于：第一种检测试剂修饰的滤纸通过如下方法制备获得：第一步，将Mn
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盐和Co
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盐溶解在蒸馏水中，在不断搅拌下滴加所需量的氢氧化物碱共沉淀，使溶液最后pH为9；将获得的悬浮液搅拌一段时间，然后加入30％H2O2溶液，混合物的颜色变为黑色；将混合物搅拌超过3小时，获得的固体用蒸馏水滤出并干燥，将所得固体充分研磨并在400℃下煅烧10小时，所得固体通过研磨处理得到MnO2@Co纳米酶；第二步，在圆形滤纸片上，先加5μLpH值为7.0的磷酸缓冲液，等待3min，然后加入5μL0.3mg/mL的MnO2@Co纳米酶，等待15min，再加入5μL的3mM的TMB溶液，反应15min，再次加入5μL磷酸缓冲液，以使纸片显色更加均匀，然后等待15min达到最佳显色状态，制备得到MnO2@Co纳米酶和TMB修饰共同修饰的TMB显色体系纸芯片。3.根据权利要求2所述的微流控比色检测芯片，其特征在于：第一步中，取990mg四水氯化锰和7.9mg乙酸钴溶解在100mL蒸馏水中。4.根据权利要求1所述的微流控比色检测芯片，其特征在于：第二种检测试剂修饰的滤纸通过如下方法制备获得：取22mg的ABTS溶于4mL去离子水中，取7.6mg过硫酸钾溶于8mL去离子水中，然后两者以体积比1:1混合，反应12h得到5mM的ABTS
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溶液；取6μL的ABTS
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溶液滴加于圆形滤纸片，干燥10min，制备得到ABTS
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修饰的ABTS显色体系纸芯片。5.根据权利要求1所述的微流控比色检测芯片，其特征在于：将两片TMB显色体系纸芯片和两片ABTS显色体系纸芯片分别放置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李芳，江建明，何建波，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：