分子印迹、激光镊子及微流控对化学物的检测法及检测器 【技术领域】
本发明涉及一种分子印迹、激光镊子及微流控对化学物的检测法及检测器。
背景技术
目前，对化学物进行检测的常用方法主要有原子吸收光谱法、等离子发射光谱法、气相或液相色谱法以及等离子发射光谱法、气相或液相色谱法与质谱联用等。这些方法虽然基本满足了对化学物检测的常规要求，但同时存在着样品前处理的步骤繁琐、使用溶剂多而造成的二次污染、所需样品量的要求以及检测时间长且成本高的缺点，因而难以达到对化学物污染突发事件的快速判断、取样量少以及化学物浓度极其微量的检测要求，因此有必要发明一种便捷、快速、高灵敏度及减少二次污染的化学物检测方法及检测器。
【发明内容】
本发明针对现有技术中存在着样品前处理的步骤繁琐、使用溶剂多而造成的二次污染、所需样品量的要求以及检测时间长且成本高的缺点，提供了一种检测快速、简便，容易操作，高灵敏度，低成本，低污染的分子印迹、激光镊子及微流控对化学物的检测法及检测器。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
分子印迹、激光镊子及微流控对化学物的检测法，包括下列步骤：
步骤a：通过半导体泵浦固态激光发射器发射的400nm～2000nm的近红外激光束形成不同偏振态的激光镊子；
步骤b：用双光束双激光镊子聚焦并捕获微流控芯片管腔内的两种分子印迹聚合颗粒物；
步骤c：将经过溶解、过滤后的待测样品注入微流控芯片管腔内与被捕获的两种分子印迹聚合颗粒物混合。
步骤d：位置敏感光探测器检测微流控芯片管腔中与样品混合后的分子印迹聚合物的物理或化学参数引起激光镊子发生能量的改变；
步骤e：根据激光镊子的能量参数对待测样品进行准确定量。
作为优选，所述的步骤b中的分子印迹聚合颗粒物的制备方法包括下列步骤：
步骤f：通过共价键或非共价键使待测样品中的待测分子与功能单体形成官能团和空间结构互补的复合物；
步骤g：加入交联剂，在印迹分子功能单体复合物周围产生聚合反应，将官能团和空间结构互补的形式固定在聚合物中；
步骤h：从聚合物中除去模板，形成能特异识别、结合模板的分子印迹聚合颗粒物。
作为优选，所述的步骤b中的分子印迹聚合颗粒物的大小为50nm～10um。
作为优选，所述的步骤b中的微流控芯片的制备方法包括下列步骤：
步骤i：利用绘图软件绘制微流控芯片掩膜版图，并使用分辨率为12000dpi的激光打印机打印，在透明胶片上制得光刻掩膜板。
步骤j：将玻璃基片置分别置于丙酮、酒精中进行超声处理，然后置于摩尔比为3∶1的浓H2SO4-H2O2溶液中煮沸，用去离子水冲洗干净，氮气吹干，热烘去除水汽；
步骤k：在清洗完毕的玻璃基片表面甩涂光刻胶，软烘、曝光、显影，获得所需刻蚀掩膜层的图形，置于130℃烘箱中进行硬烘；
步骤l：将硬烘后的玻璃基片置于摩尔比为HF∶NH4F∶H2O为3∶6∶9的腐蚀液中进行刻蚀；
步骤m：将刻蚀后的玻璃基片打孔，并与另一表面甩涂紫外光学胶的玻璃基片贴合，形成封闭的微管道和腔体结构，置于强紫外光源下照射，完成固化键合。
作为优选，所述的步骤d中的物理性质为颗粒的尺寸、介电常数、折射率任何一种。所述的步骤d中的化学参数为消光系数、荧光波长、荧光强度、拉曼光谱强度任何一种。
分子印迹、激光镊子及微流控对化学物的检测器，包括激光器系统、纳米或微米定位系统、摄像系统、光学部件、机械部件、数据采集和传输系统、自动控制和图像处理应用软件。
作为优选，所述的激光器系统为二极管泵浦固态激光发射器或其它波长为400～2000纳米的激光发射器(包括但不限于如下激光发射器：光纤激光器、二极管激光器、气态激光器等)。
作为优选，所述的摄像系统为IXON电子倍增电荷耦合器或CCD摄像机，纳米定位系统为纳米级可操控反光镜或其它微米级可操控反光镜。
作为优选，所述的光学部件包括法拉第隔离器、半波板、透镜、滤镜、偏振分束器及位置敏感光探测器。
作为优选，所述的机械部件包括快门、目镜控制台及样本自动控制台。
本发明由于采用了以上技术方案，具有明显的技术效果：本发明检测快速、简便，整个检测过程在几分钟内便可完成，容易操作；检测的灵敏度及准确度非常高，最低检出限在1ng/L以下；低成本，所需的样液仅仅几微升，整个检测过程几乎不对环境造成污染，具有广阔的市场前景。
【附图说明】
图1为本发明检测器的工作原理图。
【具体实施方式】
下面结合附图1与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1
分子印迹、激光镊子及微流控对化学物的检测法，包括下列步骤：
步骤a：通过半导体泵浦固态激光发射器发射的400～2000nm的近红外激光束形成不同偏振态地激光镊子；
步骤b：用双光束双激光镊子聚焦并捕获微流控芯片管腔6两种分子印迹聚合颗粒物；
步骤c：将经过溶解、过滤后的待测样品注入微流控芯片管腔6内与被捕获的两种分子印迹聚合颗粒物混合。
步骤d：位置敏感光探测器检测微流控芯片管腔6中与样品混合后的分子印迹聚合物的物理或化学参数引起激光镊子发生能量的改变；
步骤e：根据激光镊子的能量参数对待测样品进行准确定量。
其中，分子印迹聚合物的制备方法包括下列步骤：
步骤f：通过共价键或非共价键使待测分子与功能单体形成官能团和空间结构互补的复合物；
步骤g：加入交联剂，在印迹分子功能单体复合物周围产生聚合反应，将官能团和空间结构互补的形式固定在聚合物中；
步骤h：从聚合物中除去模板，形成能特异识别、结合模板的分子印迹聚合物。
微流控芯片的制备方法包括下列步骤：
步骤i：利用绘图软件绘制微流控芯片掩膜版图，并使用分辨率为12000dpi的激光打印机打印，在透明胶片上制得光刻掩膜板。
步骤j：将玻璃基片置分别置于丙酮、酒精中进行超声处理，然后置于摩尔比为3∶1的浓H2SO4-H2O2溶液中煮沸，用去离子水冲洗干净，氮气吹干，热烘去除水汽；
步骤k：在清洗完毕的玻璃基片表面甩涂光刻胶，软烘、曝光、显影，获得所需刻蚀掩膜层的图形，置于130℃烘箱中进行硬烘；
步骤l：将硬烘后的玻璃基片置于摩尔比为HF∶NH4F∶H2O为3∶6∶9的腐蚀液中进行刻蚀；
步骤m：将刻蚀后的玻璃基片打孔，并与另一表面甩涂紫外光学胶的玻璃基片贴合，形成封闭的微管道和腔体结构，置于强紫外光源下照射，完成固化键合。
取5ul水样注入微流控芯片，以层流状态在芯片通路流动形成两路水流，其中一路水流与纳米或微米级大小的阿特拉津分子印迹聚合物混合；而另一路与作为对照，与非特异性的分子印迹聚合物混合，用摄像头观察混合状况。双光束双激光镊子分别检测两路水流的混合溶液。水中阿特拉津与其分子印迹聚合物发生聚合，使后者的尺寸、介电常数、折射率、消光系数、荧光波长、荧光强度、拉曼光谱强度等参数发生改变；而对照水路上的分子印迹聚合物的参数不会发生任何改变。这些参数可引起激光镊子发生能量的改变，而被两个位置敏感光探测器所反映，根据这些参数的变化强弱引起的激光镊子能量的改变(本实验能量的变化范围在15x10-12～26x10-12伏特^2/赫兹之间，而最低能量响应值在2x10-12伏特^2/赫兹)，经计算机处理可准确定量水中阿特拉津检测浓度。本方法对阿特拉津检测的线性范围在10ng/L～100ng/L，加标回收率在90％～106％之间，最低检出限在1ng/L以下。
本发明与采用二氯甲烷萃取，丙酮定容，毛细管柱分离，电子捕获检测器(μECD)气相色谱法检测阿特拉津，方法最低检出浓度为200ng/L(程萍等，科技信息，2008年8期，20-20，22)相比较，方法灵敏度提高200倍以上；与用固相萃取气相色谱技术检测环境水中痕量阿特拉津，此方法的检出限为110ng/L(王东冬等，北方工业大学学报http://202.107.204.73/QK/91687X/index.asp？CSID＝％7bB15972EA-6DD3-4390-879A-9BAABDCBDD63％7d，2004年16卷3期，32-34，52)相比较，灵敏度也高出100余倍。
因此，本发明具有检测快速、简便，容易操作，高灵敏度，低成本，低污染的优点。
实施例2
分子印迹、激光镊子及微流控对化学物的检测器，如图1所示，包括激光器系统1、纳米定位系统2、摄像系统3、光学部件4、机械部件、数据采集和传输系统、自动控制和图像处理应用软件。激光器系统1为二极管泵浦固态激光发射器或其它波长为400～2000纳米的激光发射器(包括但不限于如下激光发射器：光纤激光器、二极管激光器、气态激光器等)；摄像系统3为IXON电子倍增电荷耦合器或CCD摄像机；纳米定位系统2为纳米级可操控反光镜或其它微米级可操控反光镜；光学部件4包括法拉第隔离器41、半波板42、43、透镜44、偏振分束器45、46、47、48、位置敏感光探测器49、50、微流控芯片管腔6，机械部件包括快门、目镜控制台及样本自动控制台。
用半导体泵浦激光器(diode pumped solid state，DPSS，1064纳米、4W、连续波模式产生的激光)做为捕获激光。此近红外激光束首先穿过法拉第隔离器41(Faradayisolator)以消除正光路引起的背景反射。激光束通过一块半波板42(half wave plate)转变自身的偏振后，接着进入第一块偏振分束器45(polarized beam splitter，PBS1)。产生的S偏振光被反射去除，同时剩余的P偏振光则通过第二块半波板43的传导重新调整光偏振。调整后的偏振光束经透镜44后放大，到达最终12毫米平行光束(1/e2)。经过两级放大和聚焦，激光束被第二块偏振分束器46(PBS2)分别分束成P和S偏振光。用一对置于目镜5(OBJ1)后聚焦共轭平面上可操纵的反射镜控制S偏振光，产生的两束光线用偏振分束器47(PBS3)合并、传到目镜5(OBJ1)后聚焦在微流控芯片管腔6内。聚焦后的P和S偏振光分别由一相同目镜7收集，而后根据它们各自的偏振状况再次由偏振分束器48(PBS4)分裂。分裂后的光束分别由位置灵敏光探测器49(position sensitivephotodector，PSPD1)和位置灵敏光探测器50(PSPD2)实时检测。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。