據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，北京市農(nóng)林科學院質(zhì)量標準與檢測技術研究所（以下簡稱“質(zhì)標所”）在TOP期刊Journal of Hazardous Materials（IF: 13.6）上在線發(fā)表了題為“A microfluidic concentration gradient colorimetric system for rapid detection of nitrite in surface water”的論文。該研究設計并制備了一種可自動化形成“等差”特征濃度梯度的微流控濃度梯度稀釋芯片，建立了一種基于抑制金納米顆粒（AuNPs）信號放大的亞硝酸鹽比色快檢方法，同時利用編寫的智能手機顏色識別APP及3D打印的信號采集箱，搭建了一種便攜式、可視化的亞硝酸鹽微流控濃度梯度快檢平臺。

亞硝酸鹽是天然氮循環(huán)中重要的中間產(chǎn)物，普遍存在于地表水、土壤、食物等人類環(huán)境中。然而，亞硝酸鹽可與血紅蛋白結合形成高鐵血紅蛋白血癥，并可與次生胺反應形成強致癌物N-亞硝胺。過量或長期攝入亞硝酸鹽對人體健康的危害更大。累積攝入0.3 mg ~ 0.5 mg亞硝酸鹽可引起食物中毒，超過3 g可導致死亡。AuNPs由于其局部表面等離子體共振特性而具有較高的消光系數(shù)。目前，AuNPs已成為比色法的理想候選物。研究人員實驗中發(fā)現(xiàn)亞硝酸鹽可以抑制AuNPs的信號放大。基于這一原理，快速和高靈敏度的亞硝酸鹽比色檢測只需兩個步驟就可以實現(xiàn)，且無需標記。

此外，所有檢測方法的建立都需要建立線性標準曲線，這就需要對一系列不同濃度梯度的樣品進行定量檢測。然而，手工制備具有一系列等差濃度梯度的標準樣品既費時又費力。微流控技術由于其對流速的精確控制和穩(wěn)定的時空分布，已成為自動產(chǎn)生化學和物理濃度梯度最受歡迎的技術。

基于此，本文利用微流控濃度梯度比色檢測芯片、搭建的信號采集箱和編寫的智能手機APP，構建了一種快速、實時、便捷的亞硝酸鹽濃度梯度比色檢測系統(tǒng)。初始濃度為C?的亞硝酸鹽，在設計的微流控芯片上可被自動稀釋成具有等差數(shù)列特征的8個濃度梯度，濃度分別為0、0.20 C?、0.33 C?、0.46 C?、0.59 C?、0.72 C?，0.86 C?和C??；谝种艫uNPs信號放大的新型無標記比色法能夠檢測低至0.14 mg/L的亞硝酸鹽，并且具有良好的特異性。

微流控濃度梯度芯片的設計及亞硝酸鹽抑制AuNPs信號放大的機理

此外，研究人員也通過信號采集箱和智能手機APP對比色信號進行采集和分析。信號采集箱避免了光斑對數(shù)據(jù)采集的干擾。微流控濃度梯度比色檢測系統(tǒng)可在45 min內(nèi)檢測出低至0.43 mg/L的亞硝酸鹽。最后，研究人員通過對加標和未加標的10個實際水樣進行分析，考察了微流控濃度梯度比色檢測系統(tǒng)的實際應用性。結果顯示，其回收率為94.92% ~ 105.60%。該微流控濃度梯度比色檢測系統(tǒng)不需要手動、繁瑣、耗時的樣品稀釋過程，也不需要外部驅動裝置和大型檢測設備。

信號采集箱的搭建 質(zhì)標所滿燕副研究員為該論文的第一/通訊作者，該論文的第一通訊單位為北京市農(nóng)林科學院。該研究得到了北京市農(nóng)林科學院科技創(chuàng)新能力建設項目（批準號KJCX20200409）和國家自然科學基金（31801618）的資助。

審核編輯：劉清