8-羟基喹啉作为显色剂在纸基微流控芯片中的应用

8-羟基喹啉作为显色剂在纸基微流控芯片中，核心用于重金属离子的快速可视化检测，优势是“特异性强、显色直观、操作简便”，适配现场快速筛查场景。

一、核心应用原理

8-羟基喹啉与多种重金属离子（Cu²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Hg²⁺等）能形成稳定的螯合物，且不同离子对应的螯合物呈现特征颜色（如Cu²⁺形成黄绿色螯合物、Fe³⁺形成橙黄色螯合物）。

纸基微流控芯片通过毛细作用引导样品溶液在纸通道中迁移，与预固定在通道内的 8-羟基喹啉反应，通过颜色变化实现目标离子的定性检测，结合颜色深浅可初步半定量。

二、关键应用设计与优化

1. 显色剂固定方式

物理吸附法：将 8-羟基喹啉乙醇溶液滴涂在纸通道内，自然晾干后，显色剂通过氢键、疏水作用吸附在纸纤维上，操作简单，适用于低成本芯片。

化学交联法：通过戊二醛等交联剂，将8-羟基喹啉与纸纤维表面的羟基结合，固定更牢固，避免检测时显色剂随溶液流失，提升检测稳定性。

优化要点：固定浓度控制在0.05–0.1mol/L，滴涂量为5–10μL/cm²，确保显色剂足量且均匀分布。

2. 纸基芯片通道设计

通道结构：采用单通道或多通道阵列设计，多通道可同时检测多种离子（每个通道固定不同配比的8-羟基喹啉或辅助试剂）。

通道尺寸：宽度1–3mm、长度5–8cm，既保证样品溶液快速迁移（毛细迁移时间3–5分钟），又能提供充足反应空间。

亲水/疏水修饰：用石蜡或PDMS对通道外区域进行疏水修饰，限定溶液迁移路径，避免交叉污染。

3. 检测条件适配

pH调节：8-羟基喹啉与不同离子的螯合反应适宜pH不同（如检测Cu²⁺需pH4.0–6.0，检测Fe³⁺需pH8.0–10.0），可在纸通道内预固定缓冲试剂（如醋酸-醋酸钠缓冲液），无需额外调节样品pH。

干扰抑制：针对复杂样品（如污水、食品提取液），在通道内添加掩蔽剂（如EDTA二钠、柠檬酸钠），避免共存离子干扰显色反应。

三、应用优势与场景

1. 核心优势

操作简便：无需大型仪器，仅需滴加样品溶液，肉眼即可观察结果，适配非专业人员现场使用。

快速高效：从样品滴加至出现显色结果仅需5–10分钟，远快于传统实验室检测方法。

成本低廉：纸基材料与8-羟基喹啉成本低，芯片可一次性使用，避免交叉污染，适合批量制备与推广。

检出限优异：对多数重金属离子的检出限可达0.1–1μmol/L，满足环境监测、食品快检等场景的限量要求。

2. 典型应用场景

环境水质检测：快速筛查地表水、地下水、工业废水中的Cu²⁺、Zn²⁺、Hg²⁺等重金属离子，判断是否超标。

食品安全快检：检测粮食、蔬菜、水产品中的重金属残留（如茶叶中的Fe³⁺、水产品中的Hg²⁺），保障食用安全。

现场应急检测：突发环境污染事件时，快速初步判断重金属污染类型与污染程度，为应急处理提供参考。

四、现存挑战与优化方向

定量精度提升：通过引入颜色识别软件（手机APP），将颜色深浅转化为数值，实现半定量或定量检测，提升结果准确性。

特异性强化：针对单一离子检测，可对8-羟基喹啉进行化学修饰（如引入特定官能团），或优化掩蔽剂配比，减少交叉显色干扰。

稳定性改善：将8-羟基喹啉与纳米材料（如石墨烯、金纳米颗粒）复合固定，提升其在纸基上的稳定性，延长芯片保质期（从现有1–3个月延长至6个月以上）。

本文来源于黄骅市信诺立兴精细化工股份有限公司官网 http://www.xnlxgroup.com/