[发明专利]用于微囊藻毒素快速检测的微流控芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物分析检测技术领域，具体涉及一种用于现场快速检测检微囊藻毒素 (microcystins)的微流控芯片，并提供了该芯片的制备方法。

背景技术

“赤潮”和淡水中“水华”现象是一个全球性的问题。全球主要的江河入海区都有过“赤 潮”现象。目前“赤潮”和“水华”的发生频率和范围日趋严重，我国的主要海湾以及内陆主要 湖泊(太湖、滇湖，巢湖)都有多次爆发的报道，严重影响生态环境，养殖业和人类的健 康。由藻类毒素引起的中毒现象也有多次报道，美国佛罗里达州人口800万，仅1994年 到2005年便有500次相关中毒事件报道。根据记载，1970年以前人类PSP中毒事件约有 1600次(Prakash et al.，1971)，而1970到1984年就发生了900次。(WHO，1984)发生地 覆盖美国、欧洲、日本、亚太地区、南美洲及澳大利亚等地区。

目前国内水污染情况严重，其中藻类引起的环境污染更是日益加重：表现为蓝藻，绿藻 的爆发频率和范围呈急剧上升趋势。在温度和营养成分适宜的情况下，藻类迅速繁殖，在 水面堆积造成污染；当藻类死亡时，又消耗水中氧气造成水生鱼类大量死亡，发出恶臭导 致反复污染。更为严重的是藻类可以产生各种毒素，影响水生动物的安全以及人类的健康。 藻类毒素还可在鱼类体内富集，从而通过食物链来进入人类的饮食。另外，藻类毒素化学 性质非常稳定，高温蒸煮以及普通自来水的净化系统均难以将其清除。因此每年藻类爆发 不仅造成淡水鱼类的大量死亡，破坏自然以及生态环境，而且严重影响人类的健康。淡水 环境中的主要藻毒素是微囊藻毒素(microcystins)，它主要危害肝脏，也是一种强烈的致癌 剂。我国现颁布执行的生活饮用水水质卫生规范(2001，0.001mg/L)和地表水环境质量标 准(GB3838-2002。微囊藻毒素-LR，0.001mg/L)都包含了微囊藻毒素的检测项目；世界 卫生组织(WHO)在其推荐的饮用水标准指导(第二版)中也增加了微囊藻毒素(MC，1ug/L) 等指标(WHO.1998)。

为了保护人类健康，水生环境和保护养殖业，国家急需用于绿藻爆发的预警系统，而 这种系统的关键构件就是能遥控监测各种藻类毒素浓度，水中氮、磷、有机物含量、PH 值、水温、氧气含量以及光照强度和水体浑浊度的微型传感器系统。通过在大面积水体上 分布这种传感器，实时监控水体中的各种参数和毒素浓度，便可以对饮用水质量和绿藻爆 发提供预警。

国内外现行的藻类毒素检测技术主要包括：

1)生物检测法。主要采用喂食小鼠、家蝇等毒素的方法，缺点是周期长，费用高，重 复性差，而且需要专门培训的人员来操作。

2)物理化学法。主要通过高效液相色谱，毛细管电泳，色谱质谱联用方法，重现性好， 但设备功能单一，体积大和价格昂贵，便携性、选择性差。

3)细胞毒性检测技术。直观方法来观察加入毒素后，细胞的反应来判断毒素种类，灵 敏度高，但只能做定性测量，不能测定浓度而且需要良好的细胞培养技术。

4)放射性标定法。仪器昂贵，测试费用高，并且适用毒素检测范围窄。

5)免疫检测技术。免疫技术主要利用抗原和抗体专一、特异结合的特点对毒素进行定 性，定量检测，现主要有直接竞争检测法，间接法，“三明治”法。这种方法专一性强，灵 敏度高，是非常有潜力的一种方法，但操作比较繁琐，商业化试剂盒价格昂贵，主要为手 工操作，自动化程度低而且需要专业人员。

目前，大多数藻类毒素使用价格昂贵、体积庞大的HPLC-MS或GC-MS检测，样品 制备过程复杂、耗时长，需要专业技术人员操作，检测费用很高。因此限制了常规检测次 数。近年来，美国、德国和我国的科学家运用免疫技术结合计算机、传感器技术，研究水 中藻毒素的原位免疫检测方法。但这些方法存在样品前处理繁琐、需要检测仪器配合、检 测时间较长和检验人员需要较高的素质及受过良好的培训、不适合野外操作，时间分辨率 低，检测成本高等缺点。现在急需要一种高效，快速，便携和低价的检测技术。