一种微流控芯片、微流控系统、基于微流控系统的化合物检测方法及应用与流程

本发明属于化合物检测，尤其涉及一种微流控芯片、微流控系统、基于微流控系统的化合物检测方法及应用。

背景技术：

1、如今，越来越多的具有特殊功效的化妆品出现在人们的生活中。随着化妆品在生活中的广泛应用及相关法律法规的不断推出，化妆品的产品功效，以及其功效是否有充分的科学依据越来越受关注。

2、针对化妆品功效成分的检测技术已成为了化妆品产业链上极其重要的一环。以美白功效化妆品为例，除了已经推出市场的诸如烟酰胺、熊果苷等功效成分，还有更多的成分，比如从特定动植物提取的成分，或者化学合成的有机衍生物，生物合成的蛋白、氨基酸等等，其美白功效有待检测、解析和评价，有待筛选并最终应用于美白化妆品中。随着研究的深入以及提取、合成技术的发展，诸如此类待检测、评价和筛选的成分将越来越多。因此，在化妆品的研发过程中，针对用于化妆品的天然产物或人工合成化合物的特定功效的测试、评价和筛选提出了更高的要求。检测方法的能力、效率与成本，直接影响了后续功效化妆品的研发与生产流程。

3、然而，传统方法在处理规模日益增大的待测样品时存在局限性，通常需要付出高昂的成本并经历漫长的时间周期。主流的成熟的检测方法在面对更大量的、以“化学库”形式存在的待测样品时，其检测能力和检测效率仍然较为乏力，且检测成本较高，对高端的昂贵的设备需求较大。综上所述，考虑到目前化妆品研发过程中的美白功效成分检测方法的局限性，亟需开发一种能够突破极限的、快速高效且准确检测大量待测样品的成分的检测装置及检测方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种微流控芯片、微流控系统及基于微流控系统的化合物检测方法，旨在解决相关技术中化合物的检测效率低、检测成本高的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种微流控芯片，包括：基底、主通道和检测装置；

3、所述主通道设置于所述基底上，所述主通道包括依次连通的生成区、反应区以及检测区；

4、所述生成区连通有多个进液通道，至少一所述进液通道开设有待测样品入口且用于注入待测样品至所述生成区；

5、所述反应区连通有多个注射通道，各所述注射通道用于分别注入酪氨酸和酪氨酸酶，所述待测样品、所述酪氨酸和所述酪氨酸酶能够在所述反应区内混合反应后流至所述检测区；

6、所述检测区设置有出样口；

7、所述检测装置用于检测流经所述检测区处的微液滴的吸光度。

8、进一步地，所述生成区包括第一生成通道和第二生成通道；

9、至少部分所述进液通道分别开设水相入口和油相入口，所述水相入口和所述油相入口分别用于注入水相缓冲液和油相液体；

10、所述第一生成通道的第一端连通所述水相入口和所述待测样品入口，所述第一生成通道的第二端连通所述油相入口和所述第二生成通道。

11、进一步地，所述第一生成通道的横截面的面积小于所述第二生成通道的横截面的面积。

12、进一步地，所述微流控芯片还包括微电极通道，所述微电极通道能够在所述反应区形成电场，所述电场用于为所述酪氨酸和所述酪氨酸酶提供注入所述反应区的电场力。

13、进一步地，所述检测装置包括第一光纤和第二光纤；

14、所述第一光纤和所述第二光纤设置于所述基底上，所述第一光纤用于连接光源输出测试光，所述测试光沿一方向穿过所述检测区，所述第二光纤用于接收穿过所述检测区后的所述测试光且连接至光检测器。

15、进一步地，所述检测装置包括两个微光纤通道，两所述微光纤通道对称设置于所述检测区的两侧，所述第一光纤和所述第二光纤分别固定于各所述微光纤通道内。

16、本发明第二方面提供了一种微流控系统，包括：控制装置、液体泵送装置、电压放大器、光源、光检测器以及如上所述的微流控芯片；

17、所述控制装置连接所述液体泵送装置、所述电压放大器、所述光源以及所述光检测器；

18、所述液体泵送装置连接所述微流控芯片的多个进液通道和注射通道，所述液体泵送装置用于向各所述进液通道内分别泵送待测样品、水相缓冲液和油相液体，所述液体泵送装置还用于向各所述注射通道内分别泵送酪氨酸和酪氨酸酶；

19、所述电压放大器电连接于所述微电极通道的电压信号端口和接地端口；

20、所述光源连接于所述微流控芯片的第一光纤，所述光源用于向所述第一光纤输出测试光，所述测试光沿一方向穿过所述微流控芯片的检测区；

21、所述光检测器连接于所述微流控芯片的第二光纤，所述第二光纤接收穿过所述检测区后的所述测试光，所述光检测器用于检测流经所述检测区处的微液滴的吸光度。

22、本发明还提供了一种基于上述微流控系统的化合物检测方法，步骤包括：

23、准备微流控芯片；

24、将所述微流控芯片的多个进液通道和多个注射通道连接至液体泵送装置；

25、将所述微流控芯片的微电极通道与电压放大器电性连接；

26、将所述微流控芯片的第一光纤连接至光源，所述微流控芯片的第二光纤连接至光检测器；

27、通过所述液体泵送装置向所述进液通道内泵送待测样品、水相缓冲液和油相液体，并在所述微流控芯片的生成区生成微液滴；

28、通过所述液体泵送装置向所述注射通道内泵送酪氨酸和酪氨酸酶，以使所述酪氨酸、所述酪氨酸酶在所述微流控芯片的反应区与所述微液滴反应；

29、反应后的所述微液滴流经所述微流控芯片的检测区时，所述光检测器检测所述微液滴的吸光度。

30、进一步地，所述通过所述液体泵送装置向所述进液通道内泵送待测样品、水相缓冲液和油相液体，并在所述微流控芯片的生成区生成微液滴，具体包括：

31、通过所述液体泵送装置向所述进液通道内恒压泵送所述油相液体；

32、再通过所述液体泵送装置向所述进液通道内以第一预设压力恒压泵送所述水相缓冲液；

33、通过所述液体泵送装置向所述进液通道内泵送所述待测样品，在预设时间内，所述待测样品的泵送压力由0匀速增加至所述第一预设压力，同时，所述水相缓冲液的泵送压力由所述第一预设压力匀速降低至0，以此所述生成区形成所述待测样品浓度呈梯度增加的多个所述微液滴。

34、进一步地，所述通过所述液体泵送装置向所述注射通道内泵送酪氨酸和酪氨酸酶，以使所述酪氨酸、所述酪氨酸酶与所述微液滴在所述微流控芯片的反应区反应，具体包括：

35、开启所述电压放大器以向所述微电极通道施加电压，所述微电极通道能够在所述反应区形成电场，所述电场向所述注射通道内提供注入酪氨酸和酪氨酸酶的电场力；

36、同时，所述液体泵送装置向所述注射通道内以第二预设压力恒压泵送等量的酪氨酸和酪氨酸酶，在电场力和第二预设压力的作用下使酪氨酸和酪氨酸酶注射进入所述微液滴内，以使所述酪氨酸、所述酪氨酸酶与所述微液滴在微流控芯片的反应区反应。

37、本发明还公开了一种如上所述的方法在化妆品功效检测中的应用。

38、本发明中的微流控芯片、微流控系统、基于微流控系统的化合物检测方法及应用与现有技术相比，有益效果在于：

39、本发明提供的基于微流控系统的化合物检测方法，将传统的酪氨酸酶测试法的检测步骤高度集成于微流控芯片上，在微流控芯片内设有微米级的主通道，待测样品引入主通道的生成区后大量形成微液滴。微液滴作为反应容器与导入到主通道的反应区的酪氨酸及酪氨酸酶发生反应，最终在主通道的检测区能够对微液滴进行吸光度测试。

40、微液滴体积小，具有高表面积与体积比，能够形成高效反应的反应容器。通过控制微流控芯片的各进液通道和注射通道的液体泵入流速，能够快速、精准测量不同浓度的待测样品，全流程高度自动化，减少了人工干预，能够批量得到检测结果。此外，由于本发明是基于微流控芯片的方法，还具有试剂消耗量少、节能环保、所需检测空间小、可以规模化并行运作等优势。