单层滤纸三维微流控纸芯片的构建及用于复杂试样的在线净化和农药残留快速检测研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31601554
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2008.食品质量与安全检测
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In current project, a new protocol for the fabrication of 3D microfluidic paper-based analytical devices (3D uPADs) is established on single layer filterpaper substrate, to meet the sample purification demands in rapid detection. The new type of 3D uPAD contains only one single layer of filter paper substrate. It is fabricated by region-strength double selective surface modification of paper substrate, without involving any additional facilities like adhesive glues or chip holders for further chip stabilization. Sample pre-filtering function is integrated onto the fabricated 3D uPADs to achieve solid-liquid separation for agricultural product analysis, through flow manipulation by the 3D microchannel construction on the device. Samples are pipetted to sampling points on one side of the device and guided to permeate through the chip substrate by the hydrophilic paper fibers of the 3D micro-channels, during which solid impurities are filtered out before samples arrive at the detection points on the other side of the device. Filtering/separating efficiency of this process is characterized by image scanning of the detection areas and comparing the obtained images with those from normal sampling method (in which fluids do not penetrate through chip substrate during flow). In order to establish the solvent handling ability for further applications, channel walls of the new developed 3D uPADs could be Teflon-modified to acquire lipophobicity. High analytical sensitivity is expected in the detection of acetylcholinesterase inhibitors in tea samples through a unique strategy established in present project based on the special 3D uPADs, which combines online sample pre-purification, solvent isolation and enzyme inhibition measurement. Rapid detection ability and performance of the new founded 3D uPADs platform are evaluated. The new 3D uPADs are believed to have great perspective on rapid detection, as well as in future establishment of miniaturized and portable analytical equipment.
针对目前微流控纸芯片上比色法快速检测中集成化样品前处理难、对复杂样品检测性能差的问题,本项目拟采用区域和深度双重选择性的表面改性方法,在单层滤纸上构建三维微流控通道,研制由单层滤纸构成的新型三维微流控纸芯片;拟在纸芯片的正面进行进样和试样预净化、在背面进行显色反应和比色法检测,实现三维纸芯片上的集成化样品在线净化预处理,提高芯片在实际样品检测中的抗干扰能力;拟对研制的三维纸芯片通道壁进行疏脂功能化修饰,并利用纸芯片特性和有机溶剂易挥发的特点,建立“样品有机溶剂前处理-芯片上在线样品预净化和溶剂分离-酶抑制率测定”一体化的胆碱酯酶抑制剂类农药残留快速检测方法,实现实际样品中农药残留水平的高灵敏度、低检测限快速检测。最后,以实际茶叶样品中的农药残留快速检测为模型,研究芯片对实际样品的在线预净化和快速检测性能,为快速检测应用及未来仪器小型化开发奠定基础。

结项摘要

基于乙酰胆碱酯酶活性抑制的农药残留快速检测方法是目前应用最广的有机磷和氨基甲酸酯类农药残留速测方法。为了避免有机溶剂对酶试剂的影响,该方法在实际应用时一直采用水性溶剂进行样品前处理,因而对大部分潜在农残组分的提取率低下,严重制约了检测结果的可靠性;同时,快检产品用于现场速测时,受制于操作条件,通常难以对样品溶液进行常规净化,待测液中的固体杂质易对检测结果产生干扰。.本研究分别研究了“十八烷基三氯硅烷(OTS)整体修饰—空气等离子体区域选择性处理”和“灰度控制喷蜡打印”两种滤纸亲、疏水性改性方法,建立了单层滤纸上3D微流控纸芯片的制备方法,考察了芯片通道对固体杂质的在线分离能力,建立了基于3D通道构型的集成化样品净化方法,实现了对液体中固体颗粒的在线分离,提高了快检方法对样品溶液中固体杂质的抗干扰能力。.本项目利用芯片基底材料具有超大比表面积的优势,以及有机溶剂易挥发的特性,建立了基于有机溶剂样品前处理的有机磷和氨基甲酸酯类农药残留快速检测方法,显著提高了实际样品中农药残留快速检测的灵敏度和可靠性。0.80 mg/kg的加标水平下,应用本研究所建立的方法,生菜样品中的辛硫磷的回收率可达到107.5%(vs.传统快检方法18.6%)。本研究所建立的方法还可实现地对水、饮料等样品中超低浓度的农药污染的现场快速筛查。.基于以上研究,我们在传统的农药残留速测卡的基础上,通过集成独立的进样功能区,研发了可对有机溶剂提取的样品溶液直接检测的新型农药残留速测卡,实现了便携式快速检测产品与有机溶剂样品前处理方法的兼容,可显著提高对实际样品检测结果的可靠性,同时具有成本低、操作简单的优势,具有明显的应用和推广价值。下一步研究中,我们希望能进一步优化和完善该速测卡的进样区功能,在探明不同农产品基质对酶抑制法快速检测结果干扰的具体原因(干扰来源)及干扰水平的前提下,在进样区集成具有针对性的基质净化材料,实现对典型农产品中农药残留的快速、灵敏、可靠检测。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
超高效液相色谱-静电场轨道阱高分辨质谱法测定茶叶中21种农药残留量
  • DOI:
    10.13305/j.cnki.jts.2018.06.006
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    茶叶科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金莉莉;郝振霞;高贯威;柴云峰;王晨;陈红平;鲁成银
  • 通讯作者:
    鲁成银
A facile microfluidic paper-based analytical device for acetylcholinesterase inhibition assay utilizing organic solvent extraction in rapid detection of pesticide residues in food
一种简便的微流体纸基分析装置,利用有机溶剂萃取进行乙酰胆碱酯酶抑制测定,快速检测食品中的农药残留
  • DOI:
    10.1016/j.aca.2019.11.067
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Analytica Chimica Acta
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Lili Jin;Zhenxia Hao;Qinqin Zheng;Hongping Chen;Li Zhu;Chen Wang;in liu;Chengyin Lu
  • 通讯作者:
    Chengyin Lu

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其他文献

分散固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定不同茶类中2,4-表芸苔素内酯残留
  • DOI:
    10.13305/j.cnki.jts.2018.06.005
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    茶叶科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    诸力;陈红平;柴云峰;马桂岑;郝振霞;王晨;刘新;鲁成银
  • 通讯作者:
    鲁成银

其他文献

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郝振霞的其他基金

抗基质干扰导向的AChE仿生荧光探针的设计合成及农药残留速测应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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