基于碘-淀粉变色距离量测快速检测试纸的定量分析方法
【技术领域】
[0001]本发明属于快速检测试纸产品开发及应用技术领域，特别涉及一种基于碘-淀粉变色距离量测快速检测试纸的定量分析方法。
【背景技术】
[0002]快速检测试纸(例如，测孕试纸、血糖试纸、尿液检测试纸、pH试纸、亚硝酸盐检测试纸、农残检测试纸等)作为一种简单、低成本的分析工具已经被广泛应用于现实生活的方方面面。然而，除了家用血糖仪外，几乎所有的现有快速检测试纸只能实现样本中分析物的定性或半定量分析，极大地限制了它们的实际应用。近年来，新型的快速检测试纸和相关的定量分析方法不断被报道。本发明中的试纸属于新型快速检测试纸，也被称为纸微流控分析装置、纸芯片或纸上实验室。目前文献报道的快速检测试纸定量方法主要包括电化学检测法、荧光分析法、色度法、化学发光法等。尽管这些方法能够实现快速检测试纸的定量分析，但是所涉及的专业分析仪器(即电化学工作站、荧光分析仪、化学发光仪等)体积庞大且价格昂贵，显著增加了分析成本，同时操作步骤繁琐费时，并对操作人员要求较高的专业技能，远不能满足疾病诊断与现场筛查、现场环境监测与食品安全分析等领域中日益增加的即时检验与现场分析的要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于碘-淀粉变色距离量测快速检测试纸的定量分析方法。
[0004]本发明方法的原理:样本中目标分析物或二级分析物与碘化钾、碘化钠等检测试剂发生氧化还原反应，将碘离子还原成碘单质，目标分析物或二级分析物的浓度与生成的碘单质的浓度成正比，而碘单质的浓度与定量区中蓝色碘-淀粉络合物印迹的长度也成正比；因此，样本中分析物浓度与定量区的蓝色碘-淀粉络合物印迹长度成正比，通过使用带刻度的直尺量测定量区中蓝色碘-淀粉络合物印迹的长度即可实现样本中分析物的快速定量检测。
[0005]具体步骤为:
步骤一，制作快速检测试纸，试纸上至少包括反应溶液添加区和用于固定淀粉的定量区两个连续的部分，添加区和定量区用毛细管连接，在定量区固定淀粉。
[0006]步骤二，利用样本中目标分析物或二级分析物将检测试剂中的碘离子还原成碘单质。
[0007]步骤三，将含有碘单质的反应溶液滴加在试纸上的添加区，该反应溶液在毛细管作用下流入定量区，碘单质与定量区中的淀粉发生络合反应，使得定量区由无色变为蓝色，形成蓝色碘-淀粉络合物印迹。
[0008]步骤四，使用带刻度的直尺测量定量区中蓝色碘-淀粉络合物印迹的长度，即完成样本中目标分析物或二级分析物的快速定量分析。
[0009]所述检测试剂为碘化钾或碘化钠。
[0010]所述试纸能够采用滤纸、色谱层析纸或硝酸纤维素膜结合现有试纸制作技术制作，其结构是疏水性材料与亲水性纸体的图案化复合结构或者仅是图案化亲水性纸体结构；所述现有试纸制作技术为石蜡打印机印刷法、手工绘图法、机械绘图法、光刻蚀法或激光切割法。
[0011]本发明的基于碘-淀粉变色距离量测快速检测试纸的定量分析方法，能够用于尿液、血液、血清、唾液、水等各种液体样本中目标分析物的定量检测。
[0012]本发明与现有快速检测试纸的定量分析方法相比，其优点在于:1)使用成本极为低廉且极为常见的带刻度直尺，代替电化学工作站、荧光分析仪、化学发光仪等价格昂贵的专业分析仪器，对样本中目标分析物进行快速定量检测，分析成本低，适合大规模推广应用；2)整个定量分析过程非常简单、快速，几乎对操作人员没有任何专业技能要求；3)可直接推广至现有快速检测试纸平台，用于疾病诊断与现场筛查、现场环境监测与食品安全分析等领域中各种液体样本中分析物的定量检测，非常适合商业开发。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例1和2使用的具有圆形反应溶液添加区和长方形定量区的图案化亲水性纸体结构滤纸的组成示意图，其中为反应溶液添加区，2为固定淀粉的定量区。
[0014]图2为本发明实施例1检测一系列不同浓度的过氧化氢样本的试纸和相应的印迹长度与过氧化氢浓度的Log值之间的校正曲线。
[0015]图3为本发明实施例2检测一系列不同浓度的葡萄糖样本的试纸和相应的印迹长度与葡萄糖浓度的Log值之间的校正曲线。
【具体实施方式】
[0016]下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
[0017]实施例1:
将快速检测试纸用于不同浓度过氧化氢样本的免仪器定量分析。
[0018]具体步骤为:
I)利用激光切割法制备试纸。先根据图1中的示意图，利用CorelDraw软件设计图案，然后将0)2激光切割仪与计算机连接好。激光束能量设为40 W，脉冲持续时间为10 ns，脉冲为22.11 MHz，切割电流为5 mA，切割速度为20 mm/s。以滤纸为试纸制备材料，选择阳刻的输出方式制备得到具有圆形反应溶液添加区(直径为5 mm)和长方形定量区(宽度和长度分别为3 mm和40 mm)的图案化亲水性纸体结构试纸。
[0019]2)在定量区固定淀粉以制作快速检测试纸。用微量移液器在试纸的定量区均匀滴加质量浓度为2%的可溶性淀粉的甲酰胺溶液(总体积为2 yL)，室温下干燥。
[0020]3)过氧化氢的免仪器定量分析。先用10 mM磷酸盐缓冲溶液(10 mM磷酸二氢钾和10 mM磷酸氢二钠，pH 5.1 ；0.9%的氯化钠)配制不同浓度(45 μΜ ~ 1.4 mM)的过氧化氢样本溶液。分别移取10 μ L某一浓度的过氧化氢样本溶液与10 UL 0.6 M碘化钾溶液(10 mM磷酸盐缓冲溶液配制，pH 5.1)置于1.5 mL离心管中，室温下混合反应10 min。过氧化氢将碘离子还原成碘单质。把20 yL含有碘单质的反应溶液滴加在添加区后，其在毛细管作用下流入定量区，碘单质与定量区中的淀粉发生络合反应，使得定量区由无色变为蓝色。等试纸中定量区的蓝色碘-淀粉络合物印迹长度不再变化后，使用带毫米级刻度的直尺量测定量区中该蓝色印迹的长度。样本中过氧化氢的浓度与定量区的蓝色印迹长度成正比。图2是本实施例检测一系列不同浓度的过氧化氢样本的试纸和相应的印迹长度与过氧化氢浓度的Log值之间的校正曲线。
[0021]实施例2:
将快速检测试纸用于不同浓度葡萄糖样本的免仪器定量分析。
[0022]具体步骤为:
I)利用激光切割法制备试纸。先根据图1中的示意图，利用CorelDraw软件设计该图案，然后将0)2激光切割仪与计算机连接好。激光束能量设为40 W，脉冲持续时间为10 ns,脉冲为22.11 MHz，切割电流为5 mA，切割速度为20 mm/s。以滤纸为试纸制备材料，选择阳刻的输出方式制备得到具有圆形反应溶液添加区(直径为5 mm)和长方形定量区(宽度和长度分别为3 mm和40 mm)的图案化试纸。
[0023]2)在定量区固定淀粉以制作快速检测试纸。用微量移液器在试纸的定量区均匀滴加质量浓度为2%的可溶性淀粉的甲酰胺溶液(总体积为2 yL)，室温下干燥。
[0024]3)葡萄糖样本的免仪器定量分析。先用10 mM磷酸盐缓冲溶液(10 mM磷酸二氢钾和10 mM磷酸氢二钠，pH 5.1 ；0.9%的氯化钠)配制0.02 mg/mL葡萄糖氧化酶溶液和不同浓度(0.5 mM ~ 25 mM)的葡萄糖样本溶液。分别移取10 μ L某一浓度的葡萄糖样本溶液与10 μ L葡萄糖氧化酶溶液置于1.5 mL离心管中，35 0C下混合反应40 min。葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成葡萄糖酸和过氧化氢。随后，将20 μ L 0.6 M碘化钾溶液(10 mM磷酸盐缓冲溶液配制，PH 5.1)继续滴加于该混合溶液中，室温下混合反应10 min。过氧化氢将碘离子还原成碘单质。把20 μ L含有碘单质的反应溶液滴加在添加区后，其在毛细管作用下流入定量区，碘单质与定量区中的淀粉发生络合反应，使得定量区由无色变为蓝色。等试纸中定量区的蓝色碘-淀粉络合物印迹长度不再变化后，使用带毫米级刻度的直尺量测定量区中该蓝色印迹的长度。样本中葡萄糖的浓度与定量区的蓝色印迹长度成正比。图3是本实施例检测一系列不同浓度的葡萄糖样本的试纸和相应的印迹长度与葡萄糖浓度的Log值之间的校正曲线。
【主权项】
1.一种基于碘-淀粉变色距离量测快速检测试纸的定量分析方法，其特征在于具体步骤为: 步骤一，制作快速检测试纸，试纸上至少包括反应溶液添加区和用于固定淀粉的定量区两个连续的部分，添加区和定量区用毛细管连接，在定量区固定淀粉； 步骤二，利用样本中目标分析物或二级分析物将检测试剂中的碘离子还原成碘单质；步骤三，将含有碘单质的反应溶液滴加在试纸上的添加区，该反应溶液在毛细管作用下流入定量区，碘单质与定量区中的淀粉发生络合反应，使得定量区由无色变为蓝色，形成蓝色碘-淀粉络合物印迹； 步骤四，使用带刻度的直尺测量定量区中蓝色碘-淀粉络合物印迹的长度，即完成样本中目标分析物或二级分析物的快速定量分析； 所述检测试剂为碘化钾或碘化钠； 所述试纸能够采用滤纸、色谱层析纸或硝酸纤维素膜结合现有试纸制作技术制作，其结构是疏水性材料与亲水性纸体的图案化复合结构或者仅是图案化亲水性纸体结构；所述现有试纸制作技术为石蜡打印机印刷法、手工绘图法、机械绘图法、光刻蚀法或激光切割法。
【专利摘要】本发明公开了一种基于碘-淀粉变色距离量测快速检测试纸的定量分析方法。将样本中目标分析物或二级分析物与碘化钾、碘化钠等检测试剂发生氧化还原反应，将碘离子还原成碘单质，目标分析物或二级分析物的浓度与生成的碘单质的浓度成正比，而碘单质的浓度与定量区中蓝色碘-淀粉络合物印迹的长度也成正比；因此，样本中分析物浓度与定量区的蓝色碘-淀粉络合物印迹长度成正比，通过使用带刻度的直尺量测定量区中蓝色碘-淀粉络合物印迹的长度即可实现样本中分析物的快速定量检测。该方法操作简单、快捷，成本低廉，可应用范围较广，易于大规模推广应用。
【IPC分类】G01N21/78
【公开号】CN104931489
【申请号】CN201510248679
【发明人】张云, 聂瑾芳, 张浪, 范金龙, 龙庆铁
【申请人】桂林理工大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月17日