一种用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片的制备方法和应用

本发明涉及生物传感器，具体涉及一种用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片的制备方法和应用。

背景技术：

1、草莓营养丰富，但其生产中易发生病虫害现象。由于草莓生产中存在选药盲目、喷药过量、农药残留超标和生态环境污染等突出问题，草莓的农药残留检测广受关注。现有的草莓农药残留检测方法普遍需要对样品进行匀浆、稀释，存在步骤多、耗时长的问题，且匀浆之后的果胶粘度较大，易堵塞试纸条，造成试纸条检测结果的误差。本专利提出了基于水凝胶微针贴片结合胶体金免疫层析试纸条的即时检测技术。相比于传统匀浆方法，本技术的优势体现在快速原位检测，无需将草莓匀浆，结合胶体金免疫层析试纸条，将结果可视化，减小了草莓样品的损失和浪费，避免了人工匀浆的操作误差以及匀浆对试纸条结果造成的误差，在农产品农药残留现场检测方面具有广阔的应用前景。

2、农药残留对农产品安全具有重要意义，目前，农产品中农药残留的检测方法包括免疫分析、色谱质谱联用、波谱、毛细管电泳和酶抑制法等。免疫分析法中，胶体金免疫层析试纸条以胶体金作为显色媒介，利用免疫学中抗原抗体特异性结合的原理，实现农残的检测，与其它检测方法相比，具有操作简单、检测效率高等优点，然而，检测前需要将草莓样品进行匀浆处理，再进行稀释，为草莓农残的检测增添了难度，因此，研究前处理简单的草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片及其制备方法和应用具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有草莓农药残留检测方法普遍存在的前处理步骤多、耗时长的问题，提出了一种用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片的制备方法和应用。相比于传统的方法，本技术的优势体现在快速原位检测，无需将草莓样品进行匀浆处理，再进行稀释的过程，结合胶体金免疫层析试纸条将结果可视化，减小了草莓样品的损失和浪费，避免了草莓匀浆的操作误差，以及匀浆对试纸条结果造成的误差，在农产品农药残留现场检测方面具有广阔的应用前景。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、一、一种用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片的制备方法，

4、包括以下步骤：

5、步骤s1：通过3d打印制备倒模，将pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)和固化剂以10：1的比例混合均匀，将pdms混合物注入倒模中，注入过程中避免产生气泡，再经抽真空后静置于大气压下，使得边缘厚度均匀，然后在80℃下固化两小时，获得pdms的微针模板；

6、步骤s2：配制pva(polyvinyl alcohol，聚乙烯醇)溶液作为母液，将母液浇铸在pdms微针模具中；

7、步骤s3：将步骤s2得到的含母液的微针模具进行真空循环处理后，放入烘箱中，在一定时间后取出，待恢复至室温后，揭起上层透明膜，制得pva微针贴片，干燥后即得用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片。

8、所述步骤s2中，pva溶液的制备步骤如下：称取20克pva，量取80ml去离子水作为溶剂，然后将二者混合后加入带有搅拌装置的容器中，在90℃下以40转/分钟的速度搅拌，待pva全部溶解后，停止加热搅拌过程，冷却后获得20％的pva溶液。

9、所述步骤s3中，通过微针模具制得的微针尺寸为：单针的高度为1000μm，底部直径为520μm，微针贴片的整体形状为28mm*8mm的长方形，表面固定有8*28个均匀排布的微针。

10、所述步骤s3中的真空条件为：0.1mpa真空下持续60分钟；烘箱的条件设置为：80℃下6小时。

11、二、上述制备得到水凝胶微针贴片在草莓农药残留现场快速检测中的应用

12、首先，记录水凝胶微针贴片的初始重量，然后用食指和拇指将微针压入草莓中一定时间后，取下微针贴片，记录重量；微针压入草莓的提取时间为3分钟。

13、之后，将取下的微针贴片转入离心管，加入甲醇溶液，离心后取上清液；离心管中甲醇溶液为500μl，离心条件为10k rpm-2min。

14、最后，用胶体金免疫层析试纸条对上清液进行检测，从而完成草莓农药残留的检测。用胶体金免疫层析试纸条测定草莓农药残留的方法具体为：

15、取100μl上清液，用胶体金免疫层析试纸条进行检测，当检测到的农药残留高于胶体金免疫层析试纸条的检出限时，呈现出一条红色线，表示阳性；否则显示出两条红色线，表示阴性。

16、本发明制备得到的用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片，外形为长条形的无色贴片，贴片一面为针长为1000μm的微针阵列，另一面光滑。由于pva高分子的尺寸比溶剂小分子的尺寸大得多，两者的扩散速度相差悬殊,溶剂小分子扩散渗入pva大分子内，而pva本身为大分子，向溶剂扩散的速度较慢，导致pva较易吸收、不易溶解，因此pva水凝胶微针具有优良的提取能力。本发明利用这种性质，构建了pva水凝胶微针贴片，实现了对草莓农药残留现场快速检测。

17、本发明的用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片的原理是：pva水凝胶微针具有优良的提取能力，将微针压入草莓中进行提取之后，将微针贴片转入离心管，并加入甲醇溶液，离心之后取上清液，用于胶体金免疫层析试纸条检测，当检测到的农药残留高于胶体金免疫层析试纸条的检出限时，呈现出一条红色线，表示阳性；否则显示出两条红色线，表示阴性。

18、本发明的有益效果为：

19、本发明提供的用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片，可以现场快速检测草莓农药残留，并有望解决传统方法存在的步骤多、耗时长、误差大的局限性，为农产品农药残留现场快速检测提供了新的思路。

技术特征：

1.一种用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，pva溶液的制备步骤如下：称取20克pva，量取80ml去离子水作为溶剂，然后将二者混合后加入带有搅拌装置的容器中，在90℃下以40转/分钟的速度搅拌，待pva全部溶解后，停止加热搅拌过程，冷却后获得20％的pva溶液。

3.根据权利要求1所述的用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，通过微针模具制得的微针尺寸为：单针的高度为1000μm，底部直径为520μm，微针贴片的整体形状为28mm*8mm的长方形，表面固定有8*28个均匀排布的微针。

4.根据权利要求1所述的用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中的真空条件为：0.1mpa真空下持续60分钟；烘箱的条件设置为：80℃下6小时。

5.采用权利要求1～4任一所述方法制备得到的水凝胶微针贴片在草莓农药残留现场快速检测中的应用，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的水凝胶微针贴片在草莓农药残留现场快速检测中的应用，其特征在于：微针压入草莓的提取时间为3分钟。

7.根据权利要求5所述的水凝胶微针贴片在草莓农药残留现场快速检测中的应用，其特征在于：离心管中甲醇溶液为500μl，离心条件为10k rpm-2min。

8.根据权利要求5所述的水凝胶微针贴片在草莓农药残留现场快速检测中的应用，其特征在于：用胶体金免疫层析试纸条测定草莓农药残留的方法具体为：

技术总结
本发明公开了一种用于草莓农药残留现场快速检测的水凝胶微针贴片的制备方法和应用。包括以下步骤：结合3D打印制备PDMS模具，将预先配置的PVA溶液浇铸微针模具上，并在真空下填充到模具中真空干燥箱处理，制备得到用于农药残留检测的水凝胶微针贴片；从微观结构、二级结构、内部孔隙、机械性能方面对水凝胶微针贴片进行表征；用拇指将微针贴片压入草莓果实，用离心方法提取草莓样液用于胶体金免疫层析试纸条检测。本发明可以实现现场快速检测草莓农药残留，并对农药残留进行半定量测量。

技术研发人员：应义斌,伍新月,平建峰
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13