一种微流控芯片及其用图
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微流控芯片，具体指一种可以用于比色法检测制定物质的微流控芯片，尤其可以用于修饰硫杂石墨烯/ Y -Fe2O3纳米复合材料后通过比色法检测乳酸。
【背景技术】
[0002]近年来，分析装置的微型化已经成为一个重要的研宄方向，微流控芯片技术的发展因而也得到广泛重视。微流控芯片是通过微细加工技术在芯片上构建由储液池、微反应室、微管道等微功能元件构成的微流路系统，加载生物样品和反应液后，在压力泵或者电场作用下形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应，达到对样品高通量、低用量、快速分析的目的。微流控分析芯片由于具有高度集成性，可在一张芯片上完成采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等多种功能，又被称为微型全分析系统(Micro total analysissystem, μ _TAS)。微流控芯片技术建立以后，经过近十年的发展，现已成为当前世界上最前沿的科技领域之一。目前，微流控芯片已广泛用于生物医学、高通量药物合成与筛选、环境监测、生物战剂侦检等众多领域。
[0003]在碳材料中，石墨稀是由Sp2杂化碳原子构成的超薄二维网结构，作为一种由单层碳原子密集排列成的二维蜂窝晶格结构的碳材料，石墨烯具有导电性能好、比表面积大和电子转移速率快等优点。N、B等元素容易被掺杂到石墨稀中，但是与B和N相比，S掺杂是非常特别的，S原子半径远远大于C原子，且C(2.55)和S(2.58)之间的电负性相差太小，不能在C-S复合物内提供明显的电荷转移，因此，化学掺杂S到石墨稀中似乎相当困难。然而，理论计算表明，掺杂S原子后会扭曲石墨稀的结构，从而提升石墨烯的性能，所以，在石墨稀中掺入S原子是至关重要的。中国专利(CN201310080785.3)公开了一种对石墨烯进行硫掺杂的方法:提供石墨烯，将所述石墨烯置于化学气相沉积反应腔中；采用惰性气体对所述反应腔进行通气及排气处理；于500?1050°C下通入硫源气体对所述石墨烯进行硫掺杂；于氢气及惰性气体气氛中对所述反应腔进行降温。该方法操作较繁琐，且所采用的化学气相沉积法对设备要求高。自然界中Fe2O3的同质多象变种已知有两种，S卩C1-Fe2O3和Y-Fe2O3O前者在自然条件下稳定，称为赤铁矿；后者在自然条件下不如a -Fe2O3稳定，处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿。Y-Fe2O3纳米粒子因其在磁性、催化、气敏、生物医学等领域的广泛应用而备受青睐，但是其不稳定性又限制了其应用，因此制备能够较长时间稳定存在的Y-Fe2O3具有重要意义。近年来制备磁性Y-Fe2O3的方法有很多，例如溶胶-凝胶法(中国专利申请CN200410086479.1)、烧结法(中国专利申请CN200710036501.5)等方法，这些方法是在一定温度下煅烧而得到Y-Fe203。在一些制备所得的磁性复合材料中除包含Y-Fe2O3相，还包含一定数量的a-Fe 203。除此以外，这些γ-Fe2O3的热稳定性差，在400°C左右γ -Fe2O3就会转变为a -Fe 203。
[0004]目前，定量测定物质含量的方法大致可分为两大类:生物测定法和物理化学测定法。生物测定法的原理是基于某些生物组织对待测物质浓度的灵敏反应实现的。但是生物测定法的灵敏度和特异性较差。因而，近几十年，生物测定方法的发展没有明显进步。物理化学测定法的原理有很多，具体测定方法有多种，如气相色谱与火焰离子检测器联用法(GC-FID)和高效液相-电化学检测器联用(HLPC-ED)法以及液相色谱-带电喷雾离子源的质谱仪联用法(LC/ES1-MS/MS)等。传统的色谱法在实际用中都存在操作复杂、样品处理费时、灵敏度与特异性不够、设备昂贵等缺点。因此，发展简单、快速、经济、有效的检测新方法已成为迫在眉睫的重要研宄课题。比色检测是分析科学领域的一个重要方面，其关键就是把检测事件转变成颜色变化。比色检测与传统检测相比有很大的优势，尤其是在操作性、经济性和实用性等方面。比色法可以通过肉眼直接识别反应溶液颜色变化，不需要昂贵或者复杂的仪器，操作非常简便，因此可应用于现场分析和即时诊断。
[0005]乳酸作为一种重要的有机酸广泛存在于生物体中，是生物体无氧糖代谢的重要产物。乳酸是肌肉组织内的糖类代谢物质，动物屠宰后肉在低温成熟期间肌肉糖原经过无氧酵解生成乳酸，从而造成PH的下降。乳酸的堆积量与pH的下降程度呈正相关。乳酸大量生成会造成冷却肉保水性及嫩度不同程度的下降，与PSE肉、DFD肉的产生有密切关系。分析测定乳酸在医疗和食品工业中具有重要意义，并且对乳酸的定量和定性分析对于全面了解食品的性质和进一步研宄乳酸的生理功能是非常必要的。目前，乳酸的检测方法主要包括EDTA络合滴定法，酶法，酶电极法，液相色谱法等。这些传统检测方法各自有自身适应的范围和精度，也都收到成本的影响，但是这些方法不能直观的用肉眼识别。比色检测是分析科学领域的一个重要方面，其关键就是把检测事件转变成颜色变化。比色检测与传统检测相比有很大的优势，尤其是在操作性、经济性和实用性等方面。比色法可以通过肉眼直接识别反应溶液颜色变化，不需要昂贵或者复杂的仪器，操作非常简便，因此可应用于现场分析和即时诊断。
[0006]针对现有技术，本发明设计了一种微流控芯片并将其应用于物质的检测领域，该芯片可以用于快速、灵敏、定量检测乳酸；进一步地，该微流控芯片通过增加强力磁铁后，能够方便修饰铁磁性的物质，本发明利用了一种稳定的石墨稀复合材料硫杂石墨稀/ Y -Fe2O3作为修饰材料并将其修饰到微流控芯片上，因为Y-Fe2O3具有铁磁性，因此方便了材料的修饰；进一步的实验研宄发现，修饰了硫杂石墨烯/ Y-Fe2O3后，达到了更好的检测乳酸的效果。本发明设计的微流控芯片以及实验方法，简单、快速、灵敏、有效，并且成本较低，更重要的是该芯片可以重复利用；通过微流控技术的使用，在实验过程中降低了所用药品和复合材料的用量，节约了资源。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种可以用于乳酸检测的微流控芯片，该芯片在修饰硫杂石墨烯/ Y -Fe2O3纳米复合材料后可以更加灵敏检测乳酸。
[0008]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0009]一种微流控芯片，包括透明材质的芯片整体，所述芯片整体包括第一混合池和第二混合池，第一混合池和第二混合池通过微通道连接，微通道上设有第八阀门；
[0010]第一混合池连接第一进样微通道、第二进样微通道、第三进样微通道和第一排样微通道，第一进样微通道上设有第一阀门，第二进样微通道上设有第二阀门，第三进样微通道上设有第三阀门，第一排样微通道上设有第四阀门；
[0011]第二混合池连接第四进样微通道、第五进样微通道和第二排样微通道，第四进样微通道上设有第五阀门，第五进样微通道上设有第六阀门，第二排样微通道上设有第七阀门。
[0012]上述方案中，所述芯片整体的材质为聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯或ITO材质。
[0013]上述方案中，所述芯片整体下表面且位于第一混合池正下方设有可拆卸的强力磁铁。
[0014]上述方案中，所述第一混合池和第二混合池均设有防溢出盖片，防溢出盖片为聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯或ITO材质。
[0015]所述的微流控芯片用于比色法检测乳酸。
[0016]所述微流控芯片用于修饰硫杂石墨烯/ γ -Fe2O3纳米复合材料通过比色法检测乳酸。
[0017]所述微流控芯片用于修饰硫杂石墨烯/ γ -Fe2O3纳米复合材料通过比色法检测乳酸的用途，使用方法包括如下步骤:
[0018]步骤1、打开第一阀门，关闭其他阀门，通过泵将硫杂石墨烯/ r -Fe2O3纳米复合材料的水分散液送入第一混合池，关闭第一阀门，硫杂石墨烯/ Y -Fe2O3纳米复合材料被强力磁铁固定在第一混合池底部后，打开第四阀门，通过泵将水排出，关闭第四阀门，干燥第一混合池；
[0019]步骤2、打开第二阀门，通过泵将含有乳酸氧化酶的磷酸缓冲溶液送入第一混合池后，关闭第二阀门；打开第三阀门，通过泵将含有乳酸的磷酸缓冲溶液送入第一混合池后，关闭第三阀门，温育反应；
[0020]步骤3、打开第八阀门，通过泵将步骤2中温育反应后的混合液送至第二混合池，关闭第八阀门；
[0021]步骤4、打开第五阀门，通过泵将醋酸缓冲溶液送入第二混合池，关闭第五阀门；打开第六阀门，通过泵将含有3，3’，5，5’ -四甲基联苯胺的酒精溶液送入第二混合池，关闭第六阀门，温育反应；
[0022]步骤5、光线照射第二混合池，扫描吸光度曲线，记录实验数据；
[0023]步骤6、打开第七阀门，通过泵将反应后的混合液排出；
[0024]步骤7、清洗并干燥微流控芯片。
[0025]芯片整体中的第一混合池和第二混合池通过微通道连接，所述微通道上设有阀门；第一混合池用于复合材料催化乳酸氧化酶分解乳酸产生H2O2，第二混合池用于从第一混合池进入的H2O2催化3，3’，5，5’ -四甲基联苯胺(TMB)以及光线照射以进行吸光度的检测；芯片整体下表面并且位于第一混合池正下方设有可拆卸的强力磁铁，强力磁铁用于磁性吸附硫杂石墨烯/ Y -Fe2O3纳米复合材料，清洗第一混合池的时候，可以拆掉强力磁铁以便于清洗；第一混合池连接三条进样微通道和第一排样微通道，其中第一进样微通道用于复合材料分散液的进样，第二进样微通道用于乳酸氧化酶溶液的进样，第三进样微通道用于乳酸溶液的进样，第一排样微通道用于排出复合材料分散液中的液体；第二混合池连接两条进样微通道和第二排样微通道，其中，第四进样微通道用于醋酸缓冲溶液(ABS)溶液的进样，第五进样微通道用于TMB的进样，第二排样微通道用于将最终的反应液排出。所有微通道上均设有阀门并且连接泵，所有进样微通道连接的泵配备微量注射器。
[0026]微流控芯片被放置于温度控制箱，进样微通道配备的泵以及微量注射器，用于复合材料分散液、乳酸氧化酶溶液、乳酸溶液、TMB溶液和ABS进样。微流控芯片放置在透射检测支架上，透射支架上方安装有光发射光纤探头，发射探头通过准直镜与微流控芯片检测口上表面相贴。支架下方装有检测光纤，此检测光纤通过准直镜与芯片下表面相贴。此夕卜，发射光纤连接精密光源，检测光纤探头与光谱仪相连接，光发射光纤的探头与精密光源