[发明专利]一种用于海洋铜离子检测的微流控生物逻辑门

说明书

本发明公开了一种用于海洋铜离子检测的微流控生物逻辑门，包括一价铜离子发生单元，一价铜离子发生单元根据一价铜离子浓度大小作为第一逻辑门的输出信号；抑制活性发生单元，抑制活性发生单元将是否抑制活性剂的活性作为第二逻辑门的输出信号；控制显色发生单元，控制显色发生单元用于控制显色溶液的输出，将是否输出控制开始反应或终止反应的控制溶液作为第三逻辑门的输出信号；总输出单元，将是否输出显色溶液或与标准样品的显色情况对比后的显色深浅作为总输出信号；运算单元，运算单元根据总输出信号、第二逻辑门的输出信号判断第一逻辑门的输出信号，实现海水中二价铜离子浓度是否超标的检测；使用本发明检测方便，成本低。

技术领域

本发明涉及一种逻辑器件，特别是一种用于检测海洋铜离子的生物逻辑门。

背景技术

海洋环境污染是日益严峻的全球化问题，其中，重金属离子超标对海洋环境造成了持久性的损伤。微量铜离子是海洋中不可或缺的营养素，其浓度随着海水的盐度、温度、深度、酸碱度等因素改变。正常海水中铜离子的浓度在fM-pM，然而，受污染的海水中铜离子浓度可以高达μM。高浓度的铜离子对生物的新陈代谢有严重影响，例如影响海胆的受精、抑制海藻的生长。对人类而言，高浓度的铜离子会诱发阿尔茨海默病等疾病。中国海水质量标准规定，与人类直接接触或与食品加工相关的海水中，铜离子浓度应该低于0.16μM。因此，开发一种快速检测海水中铜离子浓度的技术手段具有现实意义。

现有铜离子检测技术中，常使用荧光法、比色法等方式。荧光法是铜离子通过荧光增强、猝灭或荧光光谱变化进行选择性检测，比色法是通过比色变化或紫外吸收光谱的变化选择性地检测铜离子。然而，现有荧光法大多需要制备与铜离子进行电子变换的配体或量子点，或开发一种材料与铜离子进行电子变换，现有比色法大多需要开发新的试剂或配体进行显色反应。这类技术中检测试剂的制备过程极为复杂，成本高昂的同时产量并不高，荧光信号易淬灭，读出依赖大型仪器，在一定程度上限制了此类技术的实际应用。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的海洋铜离子检测中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种用于海洋铜离子检测的微流控生物逻辑门，其通过逻辑结构的设置实现海水水质的快速检测，在生物计算机领域中有潜在的应用价值，同时逻辑结构与功能芯片本体设为一体，相辅相成，实现海水中铜离子污染的迅速判别。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于海洋铜离子检测的微流控生物逻辑门，其包括，

一价铜离子发生单元，所述一价铜离子发生单元用于将待检测试剂和反应溶液在第一逻辑门反应通道内进行反应，将是否产生一价铜离子及一价铜离子浓度大小作为第一逻辑门的输出信号；

抑制活性发生单元，所述抑制活性发生单元用于活性剂在第二逻辑门反应通道内与一价铜离子发生单元的混合溶液进行反应，将是否抑制活性剂的活性作为第二逻辑门的输出信号；

控制显色发生单元，所述控制显色发生单元用于控制显色溶液的输出，将是否输出控制开始反应或终止反应的控制溶液作为第三逻辑门的输出信号；

总输出单元，所述总输出单元用于将第二逻辑门反应通道内的溶液和控制显色溶液进行反应，将是否输出显色溶液或与标准样品的显色情况对比后的显色深浅作为总输出信号；

运算单元，所述运算单元根据总输出信号、第二逻辑门的输出信号判断第一逻辑门的输出信号，实现海水中二价铜离子浓度是否超标的检测。

作为本发明所述用于海洋铜离子检测的微流控生物逻辑门的一种优选方案，其中：所述一价铜离子发生单元、抑制活性发生单元、控制显色发生单元和总输出单元均通过功能芯片本体实现相应功能。