農(nóng)藥檢測紙質(zhì)微流控系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究.pdf

1、農(nóng)藥檢測已經(jīng)成為食品安全管理過程中一個極其重要的環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)外酶抑制農(nóng)藥檢測的具體手段普遍存在操作步驟繁瑣、自動化程度低的問題。針對這一問題，本文設(shè)計了一套農(nóng)藥檢測紙質(zhì)微流控系統(tǒng)，并且對紙質(zhì)被動式農(nóng)藥微混合器混合性能展開研究。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　（1）研究了紙芯片上微流體流動與混合原理，對微流體流動的典型問題和微流體混合的兩種機理展開討論。在切割法的基礎(chǔ)上尋找出了一種新型紙質(zhì)微流控芯片制作技術(shù)。通過實驗研究法，研究了

2、紙質(zhì)被動式農(nóng)藥微混合器的混合特性。研究發(fā)現(xiàn)直線型微混合器的最優(yōu)參數(shù)為V=0.01ml/min、α=30°，Z型微混合器的最優(yōu)參數(shù)為 V=0.01ml/min、S=3mm、θ=30°，方波型微混合器的最優(yōu)參數(shù)為V=0.01ml/min、H=2mm、P=5mm；在最優(yōu)參數(shù)條件下對比發(fā)現(xiàn)，方波型紙質(zhì)被動式農(nóng)藥微混合器的混合性能最佳；流體分子間的擴散作用以及流體位移產(chǎn)生的對流作用同時存在于紙質(zhì)微混合器；紙質(zhì)微混合器通道內(nèi)部紙纖維間的毛細作用既可

3、以提供流體流動的動力，也可以加劇分子間的擴散作用，同時這些纖維會阻礙通道中流體漩渦的形成，從而在一定程度上限制對流作用。
　?。?）研究了酶抑制法檢測農(nóng)藥的原理，得出了乙酰膽堿酯酶(AchE)對底物催化作用和農(nóng)藥對AchE抑制作用的原理，以及各種試劑樣品混合反應(yīng)的先后順序；詳細地分析了酶抑制法檢測農(nóng)藥的具體檢測過程。研究選取了石墨碳、Ag/AgCl作為制作絲網(wǎng)印刷三電極的材料，三電極采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)，工作電極直徑3mm；在電極上先修飾

4、亞甲基藍后用交聯(lián)法固定酶，制備出了酶電極；對所制備酶電極利用交流阻抗法、循環(huán)伏安法進行了電化學(xué)表征。針對混合反應(yīng)順序和具體過程，設(shè)計了紙質(zhì)微流控芯片的通道寬度和長度、進樣池和檢測池大小、布局，并利用新型制作技術(shù)制作了紙芯片。開發(fā)了配套的數(shù)據(jù)采集裝置，設(shè)計了以單片機為核心的硬件電路以及編寫了單片機程序。
　?。?）對所設(shè)計的紙質(zhì)微流控系統(tǒng)進行了性能與農(nóng)藥濃度測試。優(yōu)化后的最佳參數(shù)分別是酸堿度為7.5，底物濃度為1mmol/L，固定酶

5、量為3μL，抑制時間為15min。性能測試的結(jié)果說明酶電極具有良好的制備重復(fù)性、貯藏壽命較長且穩(wěn)定性好；抑制率與對硫磷濃度的負對數(shù)在1×10-5mol/L~1×10-7mol/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為：I=159.3+21.21lgC，相關(guān)系數(shù)R2為0.987，檢出限為9.14×10-8g/mL；抑制率與西維因濃度的負對數(shù)在1×10-6mol/L~1×10-8mol/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為：I=