A Microfluidic Biochip for Rapid Screening of Pesticide Residues

用于快速筛查农药残留的微流控生物芯片

基本信息

  • 批准号:
    7481945
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-05-01 至 2009-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): This Small Business Innovation Research Phase I project will develop an innovative biochip for rapid screening of pesticide residues in water and food samples. The proposed biochip will be built on BioDetection Instruments' exclusively-licensed patented technology and previous work on biosensors that are based on microfluidics, interdigitated microelectrodes (IMEs), and the electrochemical measurement of an indicator of microorganisms' physiological activity. An inexpensive and robust biomaterial that can sense the relevant bioactivity/toxicity of a class of widely-used pesticides will be immobilized onto the surface of an IME. A cover will be attached to the modified IME with a microfluidic channel exposed to the IME. Physiological activity of the immobilized organism will be monitored in the absence and presence of atrazine, a model pesticide, by electrochemical measurement of the indicator, and the IME signal intensity is expected to be related to the pesticide concentration. One of the primary Phase I goals is to prove the concept by demonstrating the detection of atrazine in less than 10 min with a detection limit of = 1 ppb (= 5 nM). The biochip will have the combined advantages of the biomaterial, microfluidics, and IME measurement such as low cost, high sensitivity, rapid speed, etc.. Contamination of water and food by pesticides and the potential hazard to human health remain major concerns of our society. Current pesticide detection methods such as HPLC, GC, and rapid test kits require sophisticated instruments, skilled personnel, extensive sample pretreatment, expensive bioreagents and/or intensive manual operations, and thus are unsuitable for on-site or routine screenings. Part of the challenge that faces the regulatory agencies and industries is to find better technologies for the rapid detection of low-level pesticide residues. Public Health Relevance: The proposed biochip technology will be a rapid and inexpensive method to screen drinking water, beverages, and food products on-site or on-line for the presence of pesticide residues. Using a network of screening tests followed by confirmatory analysis will assure both producers and consumers that these products are free of dangerous levels of pesticide residues and will enhance the protection and safety of the nation's water and food supply.
描述(由申请人提供):该小型企业创新研究第一阶段项目将开发一种创新的生物芯片,用于快速筛查水和食品样品中的农药残留。拟议的生物芯片将建立在 BioDetection Instruments 独家授权的专利技术和之前的生物传感器工作基础上,这些生物传感器基于微流体、叉指微电极 (IME) 和微生物生理活性指标的电化学测量。一种廉价且坚固的生物材料将被固定在 IME 的表面上,这种生物材料可以感知一类广泛使用的农药的相关生物活性/毒性。改进的 IME 上将附有一个盖子,微流体通道暴露在 IME 上。在阿特拉津(一种模型农药)不存在和存在的情况下,将通过指示剂的电化学测量来监测固定生物的生理活性,并且预计 IME 信号强度与农药浓度相关。第一阶段的主要目标之一是通过演示在 10 分钟内检测阿特拉津,检测限 = 1 ppb (= 5 nM),以证明这一概念。生物芯片将具有生物材料、微流控和IME测量的综合优势,如成本低、灵敏度高、速度快等。农药对水和食品的污染以及对人类健康的潜在危害仍然是我们社会关注的主要问题。目前的农药检测方法,如高效液相色谱、气相色谱和快速检测试剂盒,需要精密的仪器、熟练的人员、大量的样品预处理、昂贵的生物试剂和/或密集的手工操作,因此不适合现场或常规筛查。监管机构和行业面临的部分挑战是寻找更好的技术来快速检测低含量农药残留。 公共健康相关性:拟议的生物芯片技术将成为一种快速且廉价的方法,可现场或在线筛查饮用水、饮料和食品中是否存在农药残留。使用筛选测试网络和验证性分析将向生产者和消费者保证这些产品不含危险水平的农药残留,并将加强国家水和食品供应的保护和安全。

项目成果

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