将宏系统与微系统连接起来进行在线检测在不同的生物技术过程中非常重要,因为其可以在小尺度上实现过程参数的精准监测,并最终改进过程控制和优化方案。此外,它还允许对样本进行连续监测,而无需人工采样和分析,从而提高生产效率和成本效益。
近期,来自塞尔维亚诺维萨德大学(University of Novi Sad)的研究人员提出了一种用于液体分析物中葡萄糖传感的3D打印微流控(MF)芯片。该微流控芯片由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制备而成,并且集成了利用立体光刻(SLA)工艺制造的蛇纹微混合器以及用于商用DropSens电极的USB式集成的插槽。该微流控芯片显示出与生物反应器等宏系统连接的巨大潜力,可以直接在线监测液体样品中的质量参数。相关研究成果以“3D-Printed Microfluidic Chip for Real-Time Glucose Monitoring in Liquid Analytes”为题发表在Micromachines期刊上。
在集成DropSens传感器的微流控芯片中,随着微流体的流动,葡萄糖分子在化学反应中被葡萄糖氧化酶(GOx)氧化。在一定时间内与目标介质完全混合后,反应的副产物过氧化氢(H₂O₂)被氧化,在一定电压下产生电化学信号。该研究中使用的丝网印刷工艺制造的三电极系统集成在微流控芯片内,采用金(Au)工作/对电极和银/氯化银(Ag/AgCl)参比电极,并且在0.9 V电压左右具有H₂O₂氧化峰。利用循环伏安法(CV)进行电化学检测,结果如图3所示。可以看出,H₂O₂的生成量随着葡萄糖浓度的增加而增加,从而导致输出电流呈指数增长。
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