[发明专利]双性电极电致化学发光纸基微流控芯片及其成像传感应用

说明书

技术领域

本发明属于微流控芯片传感领域，具体涉及一种双性电极电致化学发光的纸基微流控芯片及其在成像传感中的应用。

背景技术

近年来，用于生化、医学检测的微流控芯片能显著降低试剂消耗量、价格低廉，而且能极大地提高分析效率。微流控芯片技术由于具有这些优点而得到非常迅速的发展，在分析化学、食品卫生、环境监测、生物、医学等领域已表现出极大的应用潜力。随着市场的需求，研究人员越来越寻求价格低廉、小巧轻便、操作简单、稳定性好、检测速度快、灵敏度高的微流控芯片，尤其是能够用于发展中国家的相对贫困地区以及资源有限地区的医疗检测微流控芯片。

目前，Whiteside研究组2007年提出使用纸作为微流控衬底材料(即纸基微流控芯片)的概念已引起了微流控学研究者们的极大关注。纸基微流控芯片是利用毛细吸引力引导液体在亲水纸通道内流动和分布，这避免了额外的外部加样系统，使得芯片的操作更加简易、方便。另外，纸衬底材料价格低廉、表面易于微图案化、且具有良好的生化兼容性。因此，纸基微流控芯片有望成为轻巧便携式生物芯片。近年来，研究者们已经能够在纸基微流控芯片上实现了比色、电化学、电致化学发光、化学发光等分析，将传统的昂贵微流控芯片转变成新型的廉价纸基微流控芯片。

双性电极电化学由于其独特的优势已在多个领域得到广泛应用。在双性电极电化学中，工作电极不与外接电源直接接触，能够使用一对驱动电极同时控制多个工作电极，实现生化物质的富集与筛选，实验设备简单。近年来，微流控体系中的双性电极电化学也得到了许多研究者的关注。到目前为止，仅仅京华研究组在纸上采用金电极双性电极与电泳技术集成来分离检测三种氨类物质。然而，这种传感检测技术具有金材料价格昂贵，电极制备复杂、不环保，检测设备要求高且昂贵等缺点。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种双性电极电致化学发光的纸基微流控芯片的制备方法，其芯片加工和电极制备廉价、简便、环保。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的双性电极电致化学发光的纸基微流控芯片，该芯片综合了双性电极电化学和纸基微流控两种技术的优点，其芯片衬底和电极材料的价格低廉。

本发明的再一目的在于提供上述的双性电极电致化学发光的纸基微流控芯片在成像传感中的应用，该芯片所要求的检测设备便宜，操作简单，适用性广。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种双性电极电致化学发光的纸基微流控芯片的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用绘图软件设计出微流控通道和溶液储存池的形状和尺寸，然后制成通道网板；使用绘图软件设计出驱动电极和工作电极的形状和尺寸，然后制成电极网板；

(2)取滤纸，将电极网板紧贴在滤纸上，通过在电极网板上刷涂导电碳浆而将电极的形状和尺寸印刷在滤纸上；刷涂完毕，将电极网板连同滤纸在70～100℃下烘烤7～10min，使电极电阻趋于稳定，然后再将滤纸与电极网板分离；

(3)取印有电极的滤纸，将通道网板紧贴在滤纸上，用蜡笔在通道网板上研磨刷涂；刷涂完后，将滤纸和通道网板一同在70～90℃下加热4～6s，蜡渗透在滤纸中形成微流控通道和溶液储存池；然后将滤纸与通道网板分离，得到双性电极电致化学发光的纸基微流控芯片。

步骤(1)中，所述的绘图软件优选Adobe Illustrate CS5；

所述的微流控通道为长方形，以便在驱动电极作用下在通道中形成均匀的电场分布；两个溶液储存池位于微流控通道的两端，由微流控通道连通；驱动电极位于溶液储存池内，以避免在步骤(3)中被蜡所覆盖而降低其导电性；工作电极位于微流控通道中；

步骤(2)中，滤纸应裁剪成与通道网板一致的大小，所述的滤纸优选1号Whatman滤纸。

由上述方法制备得到的双性电极电致化学发光的纸基微流控芯片可用于成像传感，尤其可用于以Ru(bpy)₃²⁺(三-(2,2’-联吡啶)钌(II))的ECL体系来检测TPrA(三丙胺)；当其用于检测TPrA时，包括以下步骤：

(1)分别用pH值6.9的PBS缓冲液配制梯度浓度的TPrA溶液和浓度为2.0mM的Ru(bpy)₃²⁺溶液；然后将TPrA溶液和Ru(bpy)₃²⁺溶液以体积比1:1混合，得到含有Ru(bpy)₃²⁺和TPrA的混合溶液；