[发明专利]电化学发光电极阵列的制备和修饰方法

说明书

技术领域

本发明涉及在生物检测技术领域中使用的一种电化学发光微阵列芯片的电极制备以及表面修饰方法。

背景技术

电化学发光(electrochemiluminescence)是在电化学反应和化学发光现象的结合产物。在化学反应过程中，分子由于吸收了化学反应所释放的能量而产生所谓“能量跃迁”，由基态转化为不稳定的激发态。当分子从激发态重新衰变成基态时释放出光子即产生化学发光现象。电化学发光又被称为电至化学发光，与普通化学发光不同的是，电化学发光依赖在激发电极表面产生的氧化还原反应。在目前最常用的三丙胺-吡啶钌电化学发光体系中，化学发光剂三联吡啶钌[Ru(bpy)₃]^2 +和电子供体三丙胺(TPA)在阳极表面分别被氧化成[Ru(bpy)₃]^3 +和TPA⁺·。TPA⁺·很不稳定, 很容易失去一个质子(H⁺) 而形成强还原剂TPA·。当[Ru(bpy)₃]³⁺和TPA·发生氧化还原反应时, [Ru(bpy)₃]³⁺被TPA·还原形成激发态的二价[Ru(bpy)₃]²⁺·, TPA·被氧化成二丙胺和丙醛。接着激发态的[Ru(bpy)₃]²⁺·衰减成基态的[Ru(bpy)₃]²⁺, 同时发射一个波长为614nm 的光子。在三丙胺-吡啶钌电化学发光体系中，发光分子三联吡啶钌在电极表面周而复始地进行基态-激发态-基态的能量转移, 产生大量光子。

反应电极是参与电化学发光反应的主要控制因素之一。目前最常用的电化学发光检测电极主要采用金、银、碳、导电玻璃等导电材质，通过对电极进行复杂的表面修饰来增强电极对发生在其表面附近的化学反应的催化能力，从而提高光信号强度。

与普通化学发光相比，电化学发光具有试剂稳定性好、反应容易控制、试验结果重复性好等优点，但是电化学发光相对而言反应更加复杂，尤其是对于激发电极的制作和修饰对于检测数值的稳定性异常重要。为提高检测灵敏度和降低变异系数(Coefficient of Variation)，通常需要对电极表面做许多修饰以改善捕获探针装载密度、均匀度、以及自由度等参数。

在微阵列芯片领域针式点样法和液珠喷点法是目前最常用的捕获探针加载方法，然而，对于电化学发光微阵列而言，上述方法常常导致所加载的试剂在电极表面分布不均匀，并且这些方法均需要采购昂贵的专用微阵列点样设备。这导致目前电化学发光微阵列检测方法无法向普通化学发光微阵列检测方法那样被广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在电化学发光微阵列电极制备和修饰领域提供一种简易高效的电极阵列制备和修饰方法。其具有设备制作使用简单、耗材成本低、操作方便、检测结果重复性好等优点。

本发明采用的技术方案为: （1）在电极阵列中，采用带圆弧顶角的方形电极结构使电极表面积最大化并减少尖角效应；（2）采用同步法用配体或接枝分子修饰电极阵列中的每一个电极表面以获得均一的电极表面；（3）使用印痕法在电极表面加载捕获探针分子，加载捕获探针印痕时，可采用逐次加载法或并行加载法；（4）采用较大的电极表面和相对较小的相似形印模，使每个电极表面均可获得一个完整的捕获探针印痕，以提高反应的均一性。（5）对电极进行充分的封闭处理以降低非特异性吸附。（电极阵列及捕获探针印痕样式参见图1、图2）。

当固定在电极表面的探针捕捉住待检目标分子-电化学发光标记物复合物时，电化学发光反应体系在反应电极表面进行电化学发光反应产生光信号，用光电倍增管（PMT）检测所产生的光信号。

所述的电极阵列是指：由多个带圆弧顶角的方形电极纵横整齐排列形成的电极组阵列，其中每个电极的表面积为0.25～25 mm²，各电极之间的间距为0.2～2 mm。

所述的同步法电极表面修饰是指：将电极阵列用同一批次试剂同时进行修饰处理。 

所述的配体包括：生物素、亲和素、链霉亲和素、抗抗体、以及分子印迹聚合物（Molecular Imprinted Polymer，MIP）。