專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微流控液滴陣列檢測(cè)方法，特別涉及一種基于雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列的方法。
背景技術(shù)：
微流控液滴系統(tǒng)的研究是微流控學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展方向，已引起了國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者的廣泛關(guān)注。這主要是由于微流控液滴系統(tǒng)具備作為微反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)高通量分析的潛力。目前，液滴微流控系統(tǒng)已廣泛用于化學(xué)合成、蛋白質(zhì)結(jié)晶、單分子檢測(cè)和單細(xì)胞分析等領(lǐng)域。電化學(xué)是一種常用的分析檢測(cè)技術(shù)。由于電極體系極易實(shí)現(xiàn)微型化且不降低其檢測(cè)的靈敏度，電化學(xué)技術(shù)被認(rèn)為是一種最有潛力實(shí)現(xiàn)微流控系統(tǒng)微型化、集成化和便攜化 要求的檢測(cè)技術(shù)。然而，這種技術(shù)在微流控液滴系統(tǒng)檢測(cè)中未能得到廣泛的應(yīng)用，目前僅有少數(shù)的相關(guān)報(bào)道。一個(gè)關(guān)鍵的原因可能是由于油水間隔的液滴連續(xù)流過(guò)電極，極易造成電極表面的污染，從而使電極檢測(cè)性能下降。另一個(gè)可能的原因是連續(xù)流液滴與電極的接觸時(shí)間過(guò)短，物質(zhì)不能及時(shí)擴(kuò)散到電極表面而未能獲得明顯的電化學(xué)信號(hào)。已報(bào)道的微流控液滴系統(tǒng)主要以?xún)煞N方式進(jìn)行，一種為連續(xù)流液滴依次流經(jīng)下游加工的微電極系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，另一種為集成的三電極系統(tǒng)一起插入靜置的液滴中檢測(cè)。兩種方式在同一時(shí)刻均只能實(shí)現(xiàn)對(duì)單一液滴的檢測(cè)，雖能獲得優(yōu)良的檢測(cè)性能，但較難實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴陣列的同時(shí)檢測(cè)?；陔p極電極的微流控系統(tǒng)是近期興起的一種新型分析模式。所謂雙極電極是指不與外電源連接而置于陰極和陽(yáng)極之間電解液中的一段導(dǎo)體。在這類(lèi)分析系統(tǒng)中，雙極電極通常置于微通道的電解液中，無(wú)需通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與外界連接，僅通過(guò)插入電解液中連接外加電源的另外兩根電極(即驅(qū)動(dòng)電極)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在這種檢測(cè)模式中，電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在雙極電極的兩端，一端發(fā)生氧化反應(yīng)，另一端同時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)。雖然響應(yīng)電流不能像傳統(tǒng) 的三電極法一樣直接獲得，但可通過(guò)檢測(cè)雙極電極一端發(fā)出的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)或目測(cè)金屬(如銀)的溶解程度來(lái)進(jìn)行分析。目前，這種新型檢測(cè)模式已廣泛用于微流控系統(tǒng)中目標(biāo)物的傳感、分離和富集等方面，尚未見(jiàn)關(guān)于微流控液滴陣列檢測(cè)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列方法；該方法操作簡(jiǎn)單、樣品和試劑耗量少、靈敏度高、分析時(shí)間短、可同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)。雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置包括驅(qū)動(dòng)電極、雙極電極、氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片、聚二甲基硅氧烷蓋片、試劑微液滴微儲(chǔ)液池、樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列、導(dǎo)線(xiàn)、電源；在氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片上兩邊設(shè)有驅(qū)動(dòng)電極，在兩驅(qū)動(dòng)電極之間設(shè)有雙極電極，雙極電極長(zhǎng)為5 20 mm、寬為0.1 5 mm，與驅(qū)動(dòng)電極的間距為0. 05 5 mm，驅(qū)動(dòng)電極寬為0.1 5 _，在氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片上設(shè)有聚二甲基硅氧烷蓋片，聚二甲基硅氧烷蓋片上設(shè)有試劑微液滴微儲(chǔ)液池、樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列，試劑微液滴微儲(chǔ)液池內(nèi)加有試劑微液滴，樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列內(nèi)加有樣品微液滴，一驅(qū)動(dòng)電極通過(guò)接有電源的導(dǎo)線(xiàn)與另一驅(qū)動(dòng)電極相連。所述的樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列形狀為圓形、正方形或矩形。雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置的檢測(cè)方法向試劑微液滴微儲(chǔ)液池和樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列中分別加入試劑微液滴和樣品微液滴，在驅(qū)動(dòng)電極上施加恒電位I. 50 5.25 V，促使雙極電極兩端發(fā)生氧化還原反應(yīng)，通過(guò)觀察雙極電極陽(yáng)極端發(fā)出的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)微流控液滴陣列的檢測(cè)；所述的試劑微液滴為含有0 5X10—3 M鐵氰化鉀的3 M氯化鉀溶液，所述的樣品微液滴為0. I M，pH 7. 2的磷酸緩沖溶液，所述磷酸緩沖溶液含有I X 10_5 I X 10_3 M三聯(lián)吡啶氯化釕和I X 10, 2 X 10_2 M 二丁基氨基乙醇，所述的試劑微液滴和樣品微液滴的體積為5 150 u L0
本發(fā)明的有益效果
I、該方法所用的芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作，可方便、快速實(shí)現(xiàn)對(duì)微流控液滴陣列的檢測(cè)。2、由于采用微流控芯片裝置，所需的樣品和試劑體積少；具備樣品和試劑消耗少的優(yōu)點(diǎn)，非常適合昂貴樣品和試劑的分析。3、電化學(xué)發(fā)光無(wú)需外加激發(fā)光源，因而該方法具有檢測(cè)背景低、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)；由于電化學(xué)反應(yīng)快速，分析在數(shù)秒至數(shù)十秒內(nèi)即可完成。


圖I是聚二甲基硅氧烷-導(dǎo)電玻璃微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖。其中3是氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片、4是聚二甲基硅氧烷蓋片、5是試劑微液滴微儲(chǔ)液池、6是樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列、7是導(dǎo)線(xiàn)、8是電源。圖2是氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片、聚二甲基硅氧烷蓋片和聚二甲基硅氧烷-導(dǎo)電玻璃微流控芯片的俯視圖。其中I是驅(qū)動(dòng)電極、2是雙極電極、3是氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片、4是聚二甲基硅氧烷蓋片、5是試劑微液滴微儲(chǔ)液池、6是樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列。圖3是含有I X 10_3 M三聯(lián)吡啶氯化釕和2 X 10_2 M 二丁基氨基乙醇的樣品微液滴在5. 25 V電位下的電化學(xué)發(fā)光圖。其中左圖對(duì)應(yīng)含有0 M鐵氰化鉀的試劑微液滴溶液，中間圖對(duì)應(yīng)含有I X 10_5 M鐵氰化鉀的試劑微液滴溶液，右圖對(duì)應(yīng)含有5 X 10_3 M鐵氰化鉀的試劑微液滴溶液。圖4是含有不同濃度三聯(lián)吡啶氯化釕和2X10_2 M 二丁基氨基乙醇的樣品微液滴在4. 75 V電位下的電化學(xué)發(fā)光圖。其中左圖樣品微液滴中三聯(lián)吡啶氯化釕的濃度為1X10_5 M，右圖樣品微液滴中三聯(lián)吡啶氯化釕的濃度為2X10_4 M。圖5是含有1X10_3 M三聯(lián)吡啶氯化釕和不同濃度二丁基氨基乙醇的樣品微液滴在2. 50 V電位下的電化學(xué)發(fā)光圖。其中左圖樣品微液滴中二丁基氨基乙醇的濃度為1X10, M，右圖樣品微液滴中二丁基氨基乙醇的濃度為1X10_6 M。圖6是含有I X 10_3 M三聯(lián)吡啶氯化釕和I X 10_7 M 二丁基氨基乙醇的樣品微液滴在不同恒電位下的電化學(xué)發(fā)光圖。左圖施加的恒電位為I. 50 V，右圖施加的恒電位為3. 00N。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖I和圖2，雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置包括驅(qū)動(dòng)電極I、雙極電極2、氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片3、聚二甲基硅氧烷蓋片4、試劑微液滴微儲(chǔ)液池5、樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6、導(dǎo)線(xiàn)7、電源8 ;在氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片3上兩邊設(shè)有驅(qū)動(dòng)電極1，在兩驅(qū)動(dòng)電極I之間設(shè)有雙極電極2，雙極電極2長(zhǎng)為5 20 mm、寬為0.1 5 mm，與驅(qū)動(dòng)電極I的間距為0. 05 5 mm，驅(qū)動(dòng)電極I寬為0. I 5 mm，在氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片3上設(shè)有聚二甲基硅氧烷蓋片4，聚二甲基硅氧烷蓋片4上設(shè)有試劑微液滴微儲(chǔ)液池5、樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6，試劑微液滴微儲(chǔ)液池5內(nèi)加有試劑微液滴，樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6內(nèi)加有樣品微液滴，一驅(qū)動(dòng)電極I通過(guò)接有電源8的導(dǎo)線(xiàn)7與另一驅(qū)動(dòng)電極I相連。所述的樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6形狀為圓形、正方形或矩形，個(gè)數(shù)為3個(gè)或更多個(gè)。 微流控芯片的制備可采用標(biāo)準(zhǔn)的軟光刻技術(shù)制作設(shè)有驅(qū)動(dòng)電極I和雙極電極2的氧化銦導(dǎo)電玻璃基片3，采用模塑法加工設(shè)有試劑微液滴微儲(chǔ)液池5和樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6的聚二甲基硅氧烷蓋片4，將二者封合制得所用芯片。雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置的檢測(cè)方法，向試劑微液滴微儲(chǔ)液池5和樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6中分別加入試劑微液滴和樣品微液滴,在驅(qū)動(dòng)電極I上施加恒電位I. 50 5.25 V，促使雙極電極2兩端發(fā)生氧化還原反應(yīng)，通過(guò)觀察雙極電極2陽(yáng)極端發(fā)出的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)微流控液滴陣列的檢測(cè)；所述的試劑微液滴為含有0 5X10_3 M鐵氰化鉀的3 M氯化鉀溶液，所述的樣品微液滴為0. I M，pH 7. 2的磷酸緩沖溶液，所述磷酸緩沖溶液含有IX 10_5 1X10_3 M三聯(lián)吡啶氯化釕和1X10_1Q 2X10_2 M二丁基氨基乙醇，所述的試劑微液滴和樣品微液滴的體積為5 150 ii L ;電化學(xué)發(fā)光信號(hào)可由CCD照相機(jī)捕獲。實(shí)施例I
雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置的檢測(cè)方法，步驟如下分別向樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列和試劑微液滴微儲(chǔ)液池中加入5 u L含有I X 10_3 M三聯(lián)吡啶氯化釕和2X10—2 M 二丁基氨基乙醇的樣品微液滴和80iiL含有0，1X10_5或5X10—3 M鐵氰化鉀的試劑微液滴溶液，施加5. 25 V的恒電位，用CCD照相機(jī)檢測(cè)雙極電極陽(yáng)極端的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)，獲得如圖3所示的發(fā)光圖像結(jié)果。實(shí)施例2
雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置的檢測(cè)方法，步驟如下分別向樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列和試劑微液滴微儲(chǔ)液池中加入20 ii L含有I X 10_5或2 X 10_4 M三聯(lián)吡啶氯化釕和2X 10_2 M 二丁基氨基乙醇的樣品微液滴和150 L含有0 M鐵氰化鉀的試劑微液滴溶液，施加4. 75 V的恒電位，用CCD照相機(jī)檢測(cè)雙極電極陽(yáng)極端的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)，獲得如圖4所示的發(fā)光圖像結(jié)果。實(shí)施例3
雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置的檢測(cè)方法，步驟如下分別向樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列和試劑微液滴微儲(chǔ)液池中加入20 ii L含有I X 10_3 M三聯(lián)吡啶氯化釕和I X 10,或I X 10_6 M 二丁基氨基乙醇的樣品微液滴和150 u L含有5X 10_3 M鐵氰化鉀的試劑微液滴溶液，施加2. 50 V的恒電位，用CCD照相機(jī)檢測(cè)雙極電極陽(yáng)極端的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)，獲得如圖5所示的發(fā)光圖像結(jié)果。實(shí)施例4
雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置的檢測(cè)方法，步驟如下分別向樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列和試劑微液滴微儲(chǔ)液池中加入20 ii L含有I X 10_3 M三聯(lián)吡啶氯化釕和I X 10_7 M 二丁基氨基乙醇的樣品微液滴和150 ii L含有5 X 10_3 M鐵氰化鉀的試劑微液滴溶液，施加I. 50 V或3. 00 V的恒電位，用CCD照相機(jī)檢測(cè)雙極 電極陽(yáng)極端的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)，獲得如圖6所示的發(fā)光圖像結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置，其特征在于它包括驅(qū)動(dòng)電極I、雙極電極2、氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片3、聚二甲基硅氧烷蓋片4、試劑微液滴微儲(chǔ)液池5、樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6、導(dǎo)線(xiàn)7、電源8 ;在氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片3上兩邊設(shè)有驅(qū)動(dòng)電極1，在兩驅(qū)動(dòng)電極I之間設(shè)有雙極電極2，雙極電極2長(zhǎng)為5 20 mm、寬為0.1 5 mm，與驅(qū)動(dòng)電極I的間距為0. 05 5 mm，驅(qū)動(dòng)電極I寬為0. I 5 mm，在氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片3上設(shè)有聚二甲基硅氧烷蓋片4，聚二甲基硅氧烷蓋片4上設(shè)有試劑微液滴微儲(chǔ)液池5、樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6，試劑微液滴微儲(chǔ)液池5內(nèi)加有試劑微液滴，樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6內(nèi)加有樣品微液滴，一驅(qū)動(dòng)電極I通過(guò)接有電源8的導(dǎo)線(xiàn)7與另一驅(qū)動(dòng)電極I相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置，其特征在于所述的樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6形狀為圓形、正方形或矩形。
3.—種如權(quán)利要求I所述的雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置的檢測(cè)方 法，其特征在于向試劑微液滴微儲(chǔ)液池5和樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列6中分別加入試劑微液滴和樣品微液滴，在驅(qū)動(dòng)電極I上施加恒電位I. 50 5. 25 V，促使雙極電極2兩端發(fā)生氧化還原反應(yīng)，通過(guò)觀察雙極電極2陽(yáng)極端發(fā)出的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)微流控液滴陣列的檢測(cè)；所述的試劑微液滴為含有0 5X10—3 M鐵氰化鉀的3 M氯化鉀溶液，所述的樣品微液滴為0.1 M, pH 7. 2的磷酸緩沖溶液，所述磷酸緩沖溶液含有IX 10_5 1X10_3 M三聯(lián)吡啶氯化釕和I X 10, 2 X IO-2 M二丁基氨基乙醇，所述的試劑微液滴和樣品微液滴的體積為5 150 u L0
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙極電極電化學(xué)發(fā)光檢測(cè)微流控液滴陣列裝置及其檢測(cè)方法。通過(guò)在氧化銦錫導(dǎo)電玻璃基片上加工雙極電極和驅(qū)動(dòng)電極，在聚二甲基硅氧烷蓋片上加工樣品微液滴微儲(chǔ)液池陣列和試劑微液滴微儲(chǔ)液池，將基片與蓋片封合制得聚二甲基硅氧烷–導(dǎo)電玻璃微流控芯片；將微升級(jí)體積的樣品微液滴和試劑微液滴分別加入雙極電極兩端的微儲(chǔ)液池后，在驅(qū)動(dòng)電極上施加恒電位，促使雙極電極兩端發(fā)生氧化還原反應(yīng)；通過(guò)觀察雙極電極陽(yáng)極端發(fā)出的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)微流控液滴陣列的檢測(cè)。該方法具有操作簡(jiǎn)單、樣品和試劑耗量少、靈敏度高、分析時(shí)間短、可同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/76GK102749322SQ201210229319
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者吳鎖柱, 方群, 蘇彬 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)