微流控芯片检测技术实现化学污染快速检测

在化学事故应急救援与处置工作中，需要对事故现场的化学污染物进行快速、准确的实时检测，以便针对污染物特性，尽快正确地开展应急救援与处置工作，将事故损失和危害降低到最小。但现有的基于分析化学实验室的采样分析检测手段，化验设备体积较大、分析速度较慢、工作效率较低、试剂用量较多，不能适应现场及野外严酷工作环境条件、难以做到便携式使用。

微流控芯片分析检测系统，主要以分析化学和生物分析技术为基础，以微机电系统为依托，以微管道网络为结构特征， 采用微加工方法，在平板上制作出微米级的结构，通过试样和试剂在这些微通道中的受控流动、混合、反应及分离，完成试样的分析检测，在体积低于普通化学分析几个数量级的水平上，实现自动控制的定量操作。目的是把完成一项化学分析所需的所有过程在微型化的基础上集成在一块芯片上。

近十多年来，国内外微流控芯片分析检测技术及系统发展迅速，尤其在生物医学样品分析方面取得了较显著的成就，对小分子环境样品的微流控芯片分析检测技术及系统的相关研究也有一些报道。便携式、数字化、现场化微流控芯片实时分析检测仪器系统对提高化学事故应急救援与处置能力具有重要的现实意义。

复杂基质样品的微流控芯片预处理技术

由于现场化学分析的环境污染样品多为复杂基质样品，因此样品预处理在微流控芯片分析中尤为重要，而国内外对微流控芯片分析系统中的样品预处理方法和技术的研究正方兴未艾，目前已提出了多种相关的方法和 技术，包括基于液/液双相相互作用的液/液萃取技术、多相层流技术；以及基于固/液双相相互作用的固相萃取技术、过滤技术、膜分离技术；基于电驱动的场放大堆积技术、等速电泳技术、等电聚焦技术；基于磁场、声场作用的场效应分离技术，超声波分离技术等；这些方法各有特色和优势，需要根据环境污染物及其降解产物等相关化合物的特点进行筛选、评价和优化。

快速灵敏的微流控芯片检测技术

在样品检测方面，由于化学反应、分离等发生在微米量级尺寸的微结构中，使得微流控芯片分析系统对检测器的要求较传统检测器更为苛刻，主要体现在灵敏度 高、响应速度快和体积小三个方面。目前，微流控芯片的检测方法大体可以分为3类：电化学检测法，如安培检测、电导检测、电位检测等；光学检测法，如荧光检测、吸收光度检测和化学发光检测等；质谱检测法。通过开展检测环境污染物及其相关化合物的通用检测器的研究，以选配出广谱高效的检测器。在此基础上，对检测器的结构和组成进行改造，实现微型化，提高检测的灵敏度、快速性和环境可靠性，研制出适合环境污染物及其降解产物等相关化合物小分子特点的微流控芯片检测器。

随着新的微流控分析检测技术的不断涌现，环境污染物的现场实时分析不断显露出新的突破点。起源于20世纪90年代的微流控芯片系统，可在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体，目标是把分析实验室的功能，包括进样、样品预处理、反应、分离、检测等集成在一块微芯片上完成，具有高速、高效、高通量、集成化、低消耗、便携化等优点。