三碳電極電致化學發光布基微流控芯片及其制法和用圖
【技術領域】
[0001]本發明屬于微流控分析領域，具體涉及一種三碳電極電致化學發光布基微流控芯片及其制法和用途。
【背景技術】
[0002]2011年以來，微流控布基分析裝置(或稱為布基微流控芯片)得到一定程度的發展。相比于早些時候發展起來的微流控紙基分析裝置，布基微流控芯片具有如下幾個鮮明的優點:(1)布材料價格很低廉，幾乎能生產于世界上每個地方，屬于可再生、可循環資源；
[2]反應試劑等生化材料易于通過涂層、印染或者浸染等方式對布材料進行改性；(3)布能用來過濾或者分離樣品；(4)布是一種生物可降解材料，可直接拋棄，或者通過焚燒方式進行安全處理；(5)布材料彈性好、機械強度大、耐用，而且具有良好的“濕強”；(6)布材料具有良好的多孔毛細特性，無需任何外界泵就能執行側向流測試，且能獲得紙材料無可比擬的吸液速度。
[0003]目前，用于布基微流控芯片的檢測方法比較少，已報道的有比色分析法、電化學分析法和化學發光分析法。
[0004]比色分析法是布基微流控芯片檢測中較為常用的一種分析方法。Bhandari等人(Lab Chip, 2011, 11:2493-2499)和 Bagherbaigi 等人(Anal.Methods, 2014, 6:7175-7180)將布基微流控芯片比色分析用于免疫檢測；Baysal等人將布基微流控芯片比色分析用于過氧化氫檢測(Sens.Actuators B-Chem., 2015, 208:475-484) ；Nilghaz 等人(Lab Chip,2012，12:209-218 ；Microfluid.Nanofluid., 2015, DO1:10.1007/sl0404-015-1545-9)以及 Zhang 等人(Lab Chip, 2015，15:1598-1608)分別將比色分析法與布基微流控芯片相結合實現葡萄糖和蛋白質檢測；Baysal等人將布基微流控芯片比色分析法用于檢測 PBS 中乳酸(Text.Res.J.，2014，84:1729-1741 ；Appl.Mech.Mat.，2014，490-491:274-279)。比色分析法操作相對簡單，一般通過照相機或掃描儀來記錄顏色強度，并經過相關軟件將顏色強度變成灰度值來定量待測樣品。
[0005]最近，Malon等人在布基微流控芯片上采用循環伏安法檢測唾液中乳酸(Analyst, 2014，139，3009-3016)，電化學分析法具有微小化、信號穩定以及檢測限低等優點。
[0006]另外，Zhang等人最近開發出一種布基微流控芯片化學發光分析法，并成功用于肉制品中過氧化氫的檢測，取得了較為滿意的結果(B1sens.B1electron.，2015, 72，114-120)。該分析技術無需外界光源，儀器設備簡單，且具備高靈敏度，低背景信號以及高信噪比等優點。
[0007]電致化學發光是電化學和化學發光結合的產物。電致化學發光是在黑暗中進行，相比于比色分析法，背景信號低甚至接近零。相比于化學發光分析法，電致化學發光不僅具備高靈敏度和寬線性范圍，而且可以通過電壓對反應時間和空間進行靈活控制。相比于電化學分析法，電致化學發光也常常具有信號生成迅速快、采集的光信號可用光電倍增管等方式放大、檢測動態范圍寬且靈敏度高等優點。然而，到目前為止，電致化學發光分析法與布基微流控芯片相結合的傳感方法還沒有被報道過。
【發明內容】
[0008]本發明的首要目的在于提供一種三碳電極電致化學發光布基微流控芯片的制備方法，其芯片加工和電極制備簡單、廉價和環保。
[0009]本發明的另一目的在于提供由上述方法制備得到的三碳電極電致化學發光的布基微流控芯片，該芯片結合了三電極電化學、化學發光以及布基微流控芯片各自技術的優勢，其芯片襯底和電極材料的價格極其低廉。
[0010]本發明的再一目的在于提供上述的三碳電極電致化學發光的布基微流控芯片在成像傳感中的應用，該芯片所要求儀器設備價格便宜、操作簡單、可便攜。
[0011]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0012]一種三碳電極電致化學發光布基微流控芯片的制備方法，包括以下步驟:
[0013](I)使用繪圖軟件設計反應池形狀和電極圖案，然后制成反應池網板和電極網板；反應池形狀如說明書附圖1所示；電極圖案如說明書附圖2所示，電極為三碳電極，包括工作電極、對電極和參比電極；
[0014](2)將布片置于反應池網板下方，使布片和網板緊貼，并在反應池網板上涂蠟；接著，將布片與反應池網板一起在80-90°C下加熱數秒，過后將布片從反應池網板上取下并冷卻至室溫，該布片即為反應池芯片；
[0015](3)將電極網板放置于反應池芯片上方，使電極網板上電極圖案的中心與芯片上反應池的中心對齊，并使反應池芯片和電極網板緊貼，然后在電極網板上面網印導電碳漿，接著將布芯片與電極網板分開，室溫下晾干電極，使電極電阻趨于穩定，制得三碳電極電致化學發光布基微流控芯片；
[0016]所述繪圖軟件為Adobe Illustrator CS5 ；
[0017]所采用的布片為全棉布。
[0018]由上述方法制得的三碳電極電致化學發光布基微流控芯片可用于檢測三丙胺(TPA)、H2O2或葡萄糖；
[0019]檢測過程包括以下步驟:
[0020](I)把芯片固定到支架上，并將支架放進暗箱中，芯片反應池中工作電極對準CCD配置的宏觀鏡頭，調節CCD相關參數，使成像最清晰；
[0021](2)往芯片反應池中加入檢測工作液，等待3?5秒鐘，啟動CXD自動成像功能以采集電致化學發光圖像，緊接著啟動恒電位儀觸發電致化學發光；改變檢測物濃度，記錄不同濃度下發光成像數據；
[0022](3)通過 Matlab R2012a(Mathfforks company, USA)和 Origin 7.0(MicrocalSoftware Inc., Newark, USA)軟件對成像數據作分析處理；
[0023]上述步驟中，對于不同的檢測物其檢測工作液是不同的:
[0024]對于TPA，其檢測工作液由8mM三聯吡啶釕溶液(pH值7.4的PBS溶液配制)和TPA溶液(溶劑是pH值為7.4的PBS溶液)等體積混合而成；檢測過程中，三聯吡啶釕濃度保持不變，只改變TPA濃度；另外，循環伏安法設置掃描電位為OV到1.2V到0V，掃描速率為 50mV/so
[0025]對于H2O2,檢測工作液由5mM魯米諾溶液(溶劑是0.1M NaOH溶液)與H2O2溶液(溶劑是0.1M NaOH溶液)等體積混合而成；檢測過程中，魯米諾濃度保持不變，只改變H2O2濃度；另外，循環伏安法設置掃描電位為-0.5V到IV到-0.5V，掃描速率為100mV/S。
[0026]對于葡萄糖，檢測工作液由5mM魯米諾溶液(溶劑是0.1M NaOH溶液)與葡萄糖溶液(溶劑為PH值7.4的PBS溶液或pH值6.0的人工尿)等體積混合而成；當芯片用于檢測葡萄糖時，其工作電極首先要預固定葡萄糖氧化酶，接著再往反應池中加入檢測工作液；檢測過程中，魯米諾濃度保持不變，只改變葡萄糖濃度；循環伏安法設置掃描電位為-0.5V到IV到-0.5V，掃描速率為100mV/s ；
[0027]人工尿的配制方法是:2.427g尿素，0.034g尿酸，0.090g肌酸酐，0.297g檸檬酸鈉二水合物，0.634g氯化鈉，0.450g氯化鉀，0.161g氯化銨，0.089g氯化鈣二水合物，0.1OOg七水硫酸鎂，0.034g碳酸氫鈉，0.003g草酸鈉，0.258g硫酸鈉，0.1OOg磷酸二氫鈉一水合物和0.0llg磷酸氫二鈉先溶解于一定體積的去離子水中，接著用去離子水定容于200mL，最后用IM的HCl調pH值至6.0 ；
[0028]芯片工作電極上預固定葡萄糖氧化酶的過程是:首先用pH值6.8的PBS溶液配制活力單位為lunits/ μ L葡萄糖氧化酶溶液；接著將3 μ L酶溶液滴加到工作電極正中心，數秒后即完成預固定工作。
[0029]所述的CCD是指便攜式CCD數字成像設備，是廣州市明美科技有限公司產品，型號為 MC15 ；
[0030]所述的恒電位儀為上海辰華儀器有限公司產品，型號為CHI 1242Β。
[0031]本