[发明专利]分离后可调节pH的微流控芯片电泳-电化学检测装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离后可调节pH的微流控芯片电泳-电化学检测装置及其在氨基糖苷类抗生素分析中的应用，属于微全分析系统的药物分析检测技术领域。

背景技术

氨基糖苷类抗生素是一类由两个以上的氨基糖与氨基环醇通过氧桥连接而成的苷类抗生素，如奇霉素、链霉素、阿米卡星、巴龙霉素、新霉素等，主要用于对抗格兰氏阴性和阳性菌的感染。临床上氨基糖苷类抗生素广泛用于治疗各种严重细菌性感染，但是该类药物表现出较强的耳毒性，肾毒性，神经和肌肉阻断及变态反应等副作用，严重可导致听力和肾功能的损害，甚至危及生命，所以，使用时需要密切监测其在体内的浓度。另外，在动物养殖业中氨基糖苷类抗生素也是一类普遍使用的抗菌药物。由于这些药物在动物体内的残留，直接影响动物源性食品的质量与安全。因此，在临床上和动物养殖与食品生产过程中，开发快速，简单，灵敏和低成本的分析方法用于监测氨基糖苷类抗生素在体内和食品中的含量，对于保证人们的健康具有非常重要的意义。

目前，氨基糖苷类抗生素的分析方法主要有微生物检测法、酶免疫测定法、薄层色谱法、高效液相色谱法和毛细管电泳等。虽然它们在氨基糖苷类抗生素分析中得到了广泛的应用与发展，但是均存在不同程度的局限性。其中，微生物检测方法耗时费力，只能给出总的氨基糖苷类抗生素的粗略结果，准确性和重现性较差；酶免疫测定法受到酶和试剂本身条件的限制，一般无法同时测定多种氨基糖苷类抗生素；高效液相色谱法测定氨基糖苷类抗生素较为普遍，但是，氨基糖苷类抗生素缺少紫外发色团和荧光基团，无法直接采用紫外法或荧光法对其进行检测，需要采取柱前或者柱后衍生化反应，引入发色团或荧光基团，再对其进行检测，而且衍生化反应一般需要较长的时间（0.5-1.5h），并且实验步骤繁琐，分析成本较高；质谱法与色谱联用可以对氨基糖苷类抗生素进行较好的定性和定量分析，但仪器昂贵、运行成本高；毛细管电泳具有分离效率高、分析速度快、样品和试剂消耗量少等优点，亦被广泛用于氨基糖苷类抗生素的分析，其中多数是采用分离前衍生化，再通过激光诱导荧光检测。但是，由于毛细管与电化学和质谱检测器受到接口问题的限制，因此，有关这方面的应用报道目前较少。

微流控芯片毛细管电泳作为一种微型化的毛细管电泳技术，不仅囊括了毛细管电泳的基本功能，而且其尺寸更小、试剂消耗量更少、分析速度更快、并且易实现多通道平行分析以及能和其它操作单元整合等，特别适合于生物样品的微量分析及功能研究，同时也在生命科学，新药研发，疾病诊断，环境保护，食品检验，刑侦鉴定，太空探索等领域展示出巨大的应用前景。在许多与微流控芯片电泳联用的检测方法中，电化学检测方法因其具有灵敏度高、选择性好、设备简单、易于集成和微型化等特点，已在微流控芯片电泳研究中发挥着重要作用，成为较广泛采用的一种检测方法。人们利用多种过渡金属纳米材料修饰电极，借助纳米材料较大的比表面积和特殊理化性质，促进糖在电极表面的氧化和电子传递，提高电极的灵敏度和稳定性，用于测定糖和氨基酸等物质。

对于多数中性糖类物质只有在强碱性（pH值大于12）的溶液中，糖醇基（羟基）才能解离为阴离子，对其进行电泳分离。但是，在强碱条件下使用较大分离电压时，微通道内产生较大的电流和焦耳热，容易导致气泡的产生，从而破坏电泳分离。由于氨基糖苷类抗生素含有多个氨基具有一定的碱性，在酸性和中性条件下易带正电荷，因此，非常适合在酸性缓冲液中进行电泳分离，而且通过在分离缓冲液中添加阳离子表面活性剂，如十六烷基三甲基溴化氨（CTAB），可以进一步改善分离效果。由于电化学检测糖和氨基糖苷类抗生素均需要强碱条件，其反应机理是强碱条件下高价态铜（三价）氧化物参加糖的电化学氧化反应过程，促进电子传递，降低反应活化能。为了更好地采用微芯片电泳分离和电化学检测氨基糖苷类抗生素和糖类物质，我们设计一种新型微流控芯片装置，可以在分离通道的末端加入强碱溶液，提高电极测定区域的pH值，既满足氨基糖苷类抗生素电化学检测所需要的碱性条件，又不影响其在酸性条件下的电泳分离，这种方法有助于氨基糖苷类抗生素在临床上的合理使用和监测其在食品中的残留。

发明内容