富集、檢測一體化量熱式生物傳感器制造技術

本發明專利技術涉及一種富集、檢測一體化量熱式生物傳感器，其特征在于，系統是由恒流泵、注入閥、恒溫器、微反應器、參比微反應器、檢測器和流路等組成的流動注射分析系統。其檢測流程的特征在于，其基于流動注射分析方法，并且富集和檢測反應均發生在富集載體上。本發明專利技術的有益效果是富集、檢測一體化生物傳感器集分離、富集、增敏、檢測于一體，省略傳統的洗脫等步驟，提高了檢測的靈敏度和選擇性，以及分析的自動化程度和精度，實現了高靈敏度和高選擇性的檢測和分析，大大加強了量熱式生物傳感器的固有優勢和應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術專利涉及一種集富集和檢測于一體的量熱式生物傳感器，能夠應用在食品、醫藥、生化、環境 及化工等過程的現場、在線監測和痕量分析等。
技術介紹
科學的發展要求分析領域能夠用更低的消耗、更簡便的方法和設備、更快的分析速度提供實時、準確、 全面的信息，其明顯的發展趨勢是分析設備的準確化、集成化與自動化。量熱式生物傳感器是通過測量生化反應過程產生的熱量變化來進行分析的生物傳感器。相對于電化學 和光學等生物傳感器方法，量熱式生物傳感器不受顏色、渾濁及電化學等固有屬性的干擾，具有優勢，尤 其適用于現場、在線監測和分析未處理的實際試樣。另外，量熱方法的檢測原理簡單、可靠，有利于微型 系統的開發。傳統量熱式生物傳感器應用在痕量分析，其靈敏度和選擇性不近如人意，其特異性可通過結合特定的 生物敏感元件來提高，但其靈敏度不能簡單地通過提高量熱換能器的靈敏度來提高，因為這往往會造成干 擾信號的同時放大，并引起輸出信號的不穩定。通過對待測試樣的適當富集才是根本之道。富集是排除干 擾、降低檢出限、提高分析精度的重要手段，能大大提高有效信號的強度，并相對改善其特異性。目前， 結合富集功能的量熱式生物傳感器未見報道和產品銷售，并且傳統的在線富集方法采用的流程是在固相載 體上完成對待測組分分離、富集后，用洗脫液將試樣組分洗脫，然后將洗脫液送入檢測器進行檢測，操作 繁瑣、耗時長，同時增加了檢測的復雜性和不確定性，也增加了誤差傳遞過程，制約了它們的應用。針對上述背景，本專利技術涉及一種富集、檢測一體化量熱式生物傳感器，集分離、富集、增敏、檢測于. 一體，并省略傳統的洗脫等步驟，結合高精度熱傳感器，能夠實現高靈敏度和高選擇性的檢測和分析。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種高適應性、特異性和靈敏度的生物傳感器，其采用簡單、可靠的量熱方法， 并利用富集增強檢測的靈敏度和特異性，富集、檢測的一體化進一步減少了中間環節，提高了分析的自動 化程度和精度。本專利技術的技術方案是這樣實現的， 一種采用流動注射分析技術作為自動化連續流動分析方法的富集、 檢測一體化量熱式生物傳感器系統，包括恒流泵、注入閥、恒溫器、反應器、檢測器和流路等。其特點是 恒流泵提供載流、樣液和試劑的定流量輸送的動力；注入閥實現樣液、載流和試劑等的組合和控制；恒溫 器使樣液、載流和試劑等的組合在進入反應器前恒定達到設定的反應溫度；反應器是由孿生對稱結構的測 試微反應器和參比微反應器組成，二者內部填充富集載體(樹脂、活性炭等)；作為檢測器的熱傳感器得 到測試微反應器和參比微反應器的反應熱信號差，經信號處理及顯示單元或與計算機處理后顯示；反應 器和熱傳感器均放置在絕熱環境中。富集、檢測一體化量熱式生物傳感器采用如下檢測流程第一步，準 備和穩定過程，在測試微反應器和參比微反應器中自然堆積填充富集載體，整個系統通入載流并至系統穩 定，獲得穩定基線；第二步，富集過程，樣液與載流混合物定流量流過檢測微反應器，同時載流同流量流 過參比微反應器，過持續設定時間作為富集時間。此時，被測組分被富集到富集載體上；第三步，反應及 檢測過程，試劑組合與載流混合物同流量、同時間、同時流過檢測微反應器和參比微反應器，并在其中的 富集載體上進行反應。熱傳感器全程監測兩反應器中各種反應放出的熱量變化，其信號變化反映了被測組 分的量；第四步，排除微反應器和參比微反應器中富集載體及流路中的殘液，進行下一樣品測試。所述的 系統流程，每步分別對應相應的程序和控制，實現流速和切換等操作。本專利技術的有益效果是該量熱式生物傳感器集分離、富集、增敏、檢測于一體，富集有效增強了靈敏度， 富集、檢測一體化省略傳統的洗脫等步驟，同時減少了誤差傳遞過程，進一步提高了檢測的靈敏度和選擇 性。并且其分離、富集、測定一次完成，減少了人工干預，提高分析的自動化程度和精度，這將大大加強 量熱式生物傳感器的固有優勢和應用。附圖說明圖1為富集、檢測一體化量熱式生物傳感器系統示意圖 圖2為檢測環境水樣中重金屬實施例的流程圖 圖3為檢測果蔬中有機磷農藥殘留實施例的流程圖 具體實施例方式本專利技術結合附圖作一說明，如圖1所示富集、檢測一體化量熱式生物傳感器系統。其中C為載流；S為 試樣；R為試劑；P為恒流泵；V為注入閥；T為恒溫器；M為微反應器；MC為參比微反應器；D為檢測 器；C&D為信號處理及顯示單元；PC為計算機；W為廢液。恒流泵P實現載流C、樣液S和試劑R等的設定流量的傳輸，恒流保證了系統的重現性和精度；通過注入閥V實現載流C、樣液S、試劑R間的切換和 自由組合，完成定時、定量注入，實現程序控制和自動進樣等操作；恒溫器T對進入反應器的載流C、樣 液S、試劑R的組合進行恒溫，能保證反應在最適溫度條件下的重現性；反應器包括測試微反應器M和參比微反應器MC,它們采用孿生對稱的結構。參比微反應器MC的設置能有效消除非特異性熱干擾；測試微 反應器M和參比微反應器MC內部填充富集載體(樹脂、活性炭等)，其上進行富集和反應過程，同時也通 過增大反應的表面積和混合有效地增強反應效率；作為檢測器的熱傳感器D得到測試微反應器M和參比微 反應器MC的反應熱信號差，并經信號處理及顯示單元C&D,或與計算機PC連接，進行信號處理，得到被 測組分的量；反應器和恒溫器外部的絕熱環境，能有效消除熱損失，提高精度。使用上述富集、檢測一體 化生物傳感器系統的具體實施檢測流程為第一步，準備和穩定過程，在測試微反應器M和參比微反應器 MC中自然堆積填充富集載體，開啟恒流泵P和恒溫器T。通入載流C至系統穩定，獲得穩定基線。第二步， 切換注入閥V，樣液S與載流C的混合物定和載流C以同流量分別流過檢測微反應器M和參比微反應器MC, 此時，被測組分被富集到載體上，為富集過程，持續設定時間作為富集時間；第三步，反應及檢測過程， 切換注入閥V，對試劑R和載流C組合，其混合物同流量、同時間、同時流過檢測微反應器M和參比微反 應器MC，并在其中的富集載體上進行反應。熱傳感器D全程監測兩反應器中各種反應放出的熱量變化，其 信號變化反映了被測組分的量；第四步，切換注入閥V,載流C沖刷系統流路，排除反應器M和參比微反 應器MC中富集載體及流路中的殘液，進行下一樣品測試。根據富集、檢測一體化量熱式生物傳感器的不同應用領域，提供兩個測試例。測試例l:使用所述的富集、檢測一體化量熱式生物傳感器檢測環境水樣中的重金屬離子，檢測流程如圖2所示。 采用酶抑制法進行，重金屬離子可以抑制脲酶的活性，環境樣品無重金屬離子時，尿素在脲酶的作用下水 解，當有重金屬離子時，脲酶的活性受到抑制，酶促反應程度下降。環境樣品中簞金屬離子量的多少可以 反映酶反應的激烈程度，進而可以通過反應熱的變化上獲知。檢測微反應器和參比微反應器尺寸均為05m X30咖，富集載體為粒徑30 35目的D401螯合樹脂，使用2mM的脲酶，0.5M的尿素作為底物，PH7.0， 0. 1M的磷酸鹽緩沖液，富集時間為5min,恒溫器設定溫度為35'C，流速為lml/邁in。得到，環境水樣中 Cu2+離子和Hg2+離子的檢測限可達0. 005mg/L。測試例2:使用所述的富集、檢測一體化量熱式生物傳感器檢測果蔬中的有機磷農藥殘留，檢測流程如圖3所示 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種富集、檢測一體化量熱式生物傳感器系統，其特征在于，它是由恒流泵Ｐ、注入閥Ｖ、恒溫器Ｔ、微反應器Ｍ、參比微反應器ＭＣ、檢測器Ｄ和流路等組成的流動注射分析系統。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭藝華，劉君，馬永志，
申請(專利權)人：青島大學，
類型：發明
國別省市：95[中國|青島]