[发明专利]非水电泳分离和过氧草酸酯类化学发光检测的微流控芯片

说明书

技术领域

本发明属于微全分析系统技术领域，涉及一种集成非水芯片毛细管电泳分离和过氧草酸酯类化学发光的微流控芯片。

背景技术

芯片毛细管电泳是20世纪90年代初由Manz等首次实现的一种以毛细管电泳为核心技术，以微流控芯片为操作平台的电泳分离技术。近年来，它已经广泛的应用于生物和生物医学领域。与传统的分离技术相比，芯片毛细管电泳具有分离效率高、分析时间短（数秒至数十秒）、试剂和样品消耗少（微升至皮纳升级）、高度微型化和集成化等优点。但是，低进样量对高灵敏检测提出了挑战。化学发光检测无需光源、仪器设备简单、背景噪声低、灵敏度高，芯片毛细管电泳的理想检测器之一。过氧草酸酯类化学发光检测系统是目前发现的发光量子效率最高的非酶催化的发光体系，其最大量子效率达34%。过氧草酸酯类化学发光检测系统具有的高灵敏度、高通用性以及干扰相对较少等特点使之非常适用于芯片毛细管电泳中。

Tsukagoshi等和刘等采用十字通道微流控芯片和电动夹流方式进样，柱端过氧草酸酯类化学发光检测法实现单酰化氨基酸、癌症标记物和手性氨基酸的检测。该系统简单、易于实现。但是，由于检测池同时作为废液池，化学发光反应产生的废液不断积累，这将影响检测灵敏度和重现性。为改善重现性，苏等在玻璃芯片上设计了一个流通的Y-型检测池。在这个系统中，化学发光试剂通过一个微型泵传送，并与电渗流驱动的样品在检测池反应。但是压力流和电渗流必须精确匹配，否则会造成分离失败。

综上所述，文献报道的芯片毛细管电泳分离-过氧草酸酯类化学发光检测方法主要有以下缺点：第一，灵敏度较低，主要是由于电动夹流进样的体积有限，同时发光试剂与待测物的混合效率较低，此外，单点检测方式的检测区域太小；第二，重现性较差，主要是因为化学发光反应的反应废液在检测池积累或者压力流与电渗流的不匹配；第三，稳定性不好，主要是发光试剂（如H₂O₂等）在高电场下易分解产生气泡从而降低甚至中断电渗流。另外，过氧草酸酯，如双[2,4,6-三氯苯基]草酰酯（TCPO）和过氧化氢反应必须在非水大环境中进行，少量水的存在会加速过氧草酸酯的分解，影响发光强度和检测稳定性，而文献中芯片毛细管电泳分离部分都采用了水溶液缓冲体系，这与过氧草酸酯类化学发光检测的非水环境反应相冲突。

发明专利200910154432.7中，提出了一种集成芯片毛细管电泳分离和化学发光检测的微流控分析芯片，该芯片已成功的应用于铬、锰、钴、铜、镍、锌、金、铂、铅等重金属的芯片毛细管电泳分离和鲁米诺-过氧化氢化学发光检测的高效连用。但是，将该芯片应用到过氧草酸酯类化学发光检测时，发现在过氧草酸酯与过氧化氢溶液交界处有很明显的层流现象，虽然经过螺旋形通道后，界面很快消失，但随着反应的进行，发现过氧草酸酯与过氧化氢液流速度越来越慢，不利于反应的进行。这可能是样品在电渗流驱动下至汇流处，预先与两相交界处（过氧草酸酯与过氧化氢反应界面上）过氧草酸酯与过氧化氢反应的中间体反应，反应产生的产物在界面处不利于顺利流出至废液池W，而越积越多，影响了液流流动。另外，如果将接地电极放在过氧草酸酯池，一段时间后，会出现黑色沉淀，进一步阻碍液流流动。

由于这些原因，芯片毛细管电泳分离与过氧草酸酯类化学发光检测并未实现很好的联用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供了一种结构简单、操作方便的非水电泳和过氧草酸酯类化学发光检测的微流控芯片。

本发明包括基片，缓冲液储液池、样品储液池、样品废液池、缓冲液废液池、过氧草酸酯储液池、过氧化氢储液池和废液池设置在基片上。

直线形的进样通道的一端与样品储液池连通，另一端与样品废液池连通；缓冲液储液池通道与有效分离通道相接构成直线型的分离通道，缓冲液储液池通道的一端与缓冲液储液池连通，有效分离通道的一端以及缓冲液储液池通道的另一端与进样通道连通，分离通道与进样通道垂直，构成十字相交通道；有效分离通道内设置有多孔塞。

直线形的过氧草酸酯池通道的一端与过氧草酸酯储液池连通，直线形的过氧化氢储液池通道的一端与过氧化氢储液池连通，过氧草酸酯池通道的另一端和过氧化氢储液池通道的另一端均与螺旋形的化学发光试剂混合通道的一个端口相接，形成三通道互通结构。

检测通道包括连通的螺旋形段和直线形段，直线形段的端口接废液池；直线形的缓冲液废液池通道的一个端口接缓冲液废液池；有效分离通道的另一端、化学发光试剂混合通道的另一个端口、检测通道的螺旋形段的端口、缓冲液废液池通道的另一个端口相接，形成四通道互通结构。