專利名稱：一種雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于微流控液滴陣列檢測方法，特別涉及一種基于雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列的方法。
背景技術(shù)：
微流控液滴系統(tǒng)的研究是微流控學的一個重要發(fā)展方向，已引起了國內(nèi)外專家學者的廣泛關(guān)注。這主要是由于微流控液滴系統(tǒng)具備作為微反應器實現(xiàn)高通量分析的潛力。目前，液滴微流控系統(tǒng)已廣泛用于化學合成、蛋白質(zhì)結(jié)晶、單分子檢測和單細胞分析等領域。電化學是一種常用的分析檢測技術(shù)。由于電極體系極易實現(xiàn)微型化且不降低其檢測的靈敏度，電化學技術(shù)被認為是一種最有潛力實現(xiàn)微流控系統(tǒng)微型化、集成化和便攜化 要求的檢測技術(shù)。然而，這種技術(shù)在微流控液滴系統(tǒng)檢測中未能得到廣泛的應用，目前僅有少數(shù)的相關(guān)報道。一個關(guān)鍵的原因可能是由于油水間隔的液滴連續(xù)流過電極，極易造成電極表面的污染，從而使電極檢測性能下降。另一個可能的原因是連續(xù)流液滴與電極的接觸時間過短，物質(zhì)不能及時擴散到電極表面而未能獲得明顯的電化學信號。已報道的微流控液滴系統(tǒng)主要以兩種方式進行，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)進行檢測，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。兩種方式在同一時刻均只能實現(xiàn)對單一液滴的檢測，雖能獲得優(yōu)良的檢測性能，但較難實現(xiàn)對液滴陣列的同時檢測?；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極之間電解液中的一段導體。在這類分析系統(tǒng)中，雙極電極通常置于微通道的電解液中，無需通過導線與外界連接，僅通過插入電解液中連接外加電源的另外兩根電極(即驅(qū)動電極)來進行驅(qū)動。在這種檢測模式中，電化學反應發(fā)生在雙極電極的兩端，一端發(fā)生氧化反應，另一端同時發(fā)生還原反應。雖然響應電流不能像傳統(tǒng) 的三電極法一樣直接獲得，但可通過檢測雙極電極一端發(fā)出的電化學發(fā)光信號或目測金屬(如銀)的溶解程度來進行分析。目前，這種新型檢測模式已廣泛用于微流控系統(tǒng)中目標物的傳感、分離和富集等方面，尚未見關(guān)于微流控液滴陣列檢測的報道。

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發(fā)光檢測微流控液滴陣列方法；該方法操作簡單、樣品和試劑耗量少、靈敏度高、分析時間短、可同時進行多點檢測。雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置包括驅(qū)動電極、雙極電極、氧化銦錫導電玻璃基片、聚二甲基硅氧烷蓋片、試劑微液滴微儲液池、樣品微液滴微儲液池陣列、導線、電源；在氧化銦錫導電玻璃基片上兩邊設有驅(qū)動電極，在兩驅(qū)動電極之間設有雙極電極，雙極電極長為5 20 mm、寬為0.1 5 mm，與驅(qū)動電極的間距為0. 05 5 mm，驅(qū)動電極寬為0.1 5 _，在氧化銦錫導電玻璃基片上設有聚二甲基硅氧烷蓋片，聚二甲基硅氧烷蓋片上設有試劑微液滴微儲液池、樣品微液滴微儲液池陣列，試劑微液滴微儲液池內(nèi)加有試劑微液滴，樣品微液滴微儲液池陣列內(nèi)加有樣品微液滴，一驅(qū)動電極通過接有電源的導線與另一驅(qū)動電極相連。所述的樣品微液滴微儲液池陣列形狀為圓形、正方形或矩形。雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置的檢測方法向試劑微液滴微儲液池和樣品微液滴微儲液池陣列中分別加入試劑微液滴和樣品微液滴，在驅(qū)動電極上施加恒電位I. 50 5.25 V，促使雙極電極兩端發(fā)生氧化還原反應，通過觀察雙極電極陽極端發(fā)出的電化學發(fā)光信號實現(xiàn)對微流控液滴陣列的檢測；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)簡單、易于制作，可方便、快速實現(xiàn)對微流控液滴陣列的檢測。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，非常適合昂貴樣品和試劑的分析。3、電化學發(fā)光無需外加激發(fā)光源，因而該方法具有檢測背景低、靈敏度高的優(yōu)點；由于電化學反應快速，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-導電玻璃微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖。其中3是氧化銦錫導電玻璃基片、4是聚二甲基硅氧烷蓋片、5是試劑微液滴微儲液池、6是樣品微液滴微儲液池陣列、7是導線、8是電源。圖2是氧化銦錫導電玻璃基片、聚二甲基硅氧烷蓋片和聚二甲基硅氧烷-導電玻璃微流控芯片的俯視圖。其中I是驅(qū)動電極、2是雙極電極、3是氧化銦錫導電玻璃基片、4是聚二甲基硅氧烷蓋片、5是試劑微液滴微儲液池、6是樣品微液滴微儲液池陣列。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電位下的電化學發(fā)光圖。其中左圖對應含有0 M鐵氰化鉀的試劑微液滴溶液，中間圖對應含有I X 10_5 M鐵氰化鉀的試劑微液滴溶液，右圖對應含有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。
具體實施例方式參見圖I和圖2，雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置包括驅(qū)動電極I、雙極電極2、氧化銦錫導電玻璃基片3、聚二甲基硅氧烷蓋片4、試劑微液滴微儲液池5、樣品微液滴微儲液池陣列6、導線7、電源8 ;在氧化銦錫導電玻璃基片3上兩邊設有驅(qū)動電極1，在兩驅(qū)動電極I之間設有雙極電極2，雙極電極2長為5 20 mm、寬為0.1 5 mm，與驅(qū)動電極I的間距為0. 05 5 mm，驅(qū)動電極I寬為0. I 5 mm，在氧化銦錫導電玻璃基片3上設有聚二甲基硅氧烷蓋片4，聚二甲基硅氧烷蓋片4上設有試劑微液滴微儲液池5、樣品微液滴微儲液池陣列6，試劑微液滴微儲液池5內(nèi)加有試劑微液滴，樣品微液滴微儲液池陣列6內(nèi)加有樣品微液滴，一驅(qū)動電極I通過接有電源8的導線7與另一驅(qū)動電極I相連。所述的樣品微液滴微儲液池陣列6形狀為圓形、正方形或矩形，個數(shù)為3個或更多個。 微流控芯片的制備可采用標準的軟光刻技術(shù)制作設有驅(qū)動電極I和雙極電極2的氧化銦導電玻璃基片3，采用模塑法加工設有試劑微液滴微儲液池5和樣品微液滴微儲液池陣列6的聚二甲基硅氧烷蓋片4，將二者封合制得所用芯片。雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置的檢測方法，向試劑微液滴微儲液池5和樣品微液滴微儲液池陣列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，通過觀察雙極電極2陽極端發(fā)出的電化學發(fā)光信號實現(xiàn)對微流控液滴陣列的檢測；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 ;電化學發(fā)光信號可由CCD照相機捕獲。實施例I
雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置的檢測方法，步驟如下分別向樣品微液滴微儲液池陣列和試劑微液滴微儲液池中加入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照相機檢測雙極電極陽極端的電化學發(fā)光信號，獲得如圖3所示的發(fā)光圖像結(jié)果。實施例2
雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置的檢測方法，步驟如下分別向樣品微液滴微儲液池陣列和試劑微液滴微儲液池中加入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照相機檢測雙極電極陽極端的電化學發(fā)光信號，獲得如圖4所示的發(fā)光圖像結(jié)果。實施例3
雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置的檢測方法，步驟如下分別向樣品微液滴微儲液池陣列和試劑微液滴微儲液池中加入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照相機檢測雙極電極陽極端的電化學發(fā)光信號，獲得如圖5所示的發(fā)光圖像結(jié)果。實施例4
雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置的檢測方法，步驟如下分別向樣品微液滴微儲液池陣列和試劑微液滴微儲液池中加入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照相機檢測雙極 電極陽極端的電化學發(fā)光信號，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發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置，其特征在于它包括驅(qū)動電極I、雙極電極2、氧化銦錫導電玻璃基片3、聚二甲基硅氧烷蓋片4、試劑微液滴微儲液池5、樣品微液滴微儲液池陣列6、導線7、電源8 ;在氧化銦錫導電玻璃基片3上兩邊設有驅(qū)動電極1，在兩驅(qū)動電極I之間設有雙極電極2，雙極電極2長為5 20 mm、寬為0.1 5 mm，與驅(qū)動電極I的間距為0. 05 5 mm，驅(qū)動電極I寬為0. I 5 mm，在氧化銦錫導電玻璃基片3上設有聚二甲基硅氧烷蓋片4，聚二甲基硅氧烷蓋片4上設有試劑微液滴微儲液池5、樣品微液滴微儲液池陣列6，試劑微液滴微儲液池5內(nèi)加有試劑微液滴，樣品微液滴微儲液池陣列6內(nèi)加有樣品微液滴，一驅(qū)動電極I通過接有電源8的導線7與另一驅(qū)動電極I相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置，其特征在于所述的樣品微液滴微儲液池陣列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發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置的檢測方 法，其特征在于向試劑微液滴微儲液池5和樣品微液滴微儲液池陣列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，通過觀察雙極電極2陽極端發(fā)出的電化學發(fā)光信號實現(xiàn)對微流控液滴陣列的檢測；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)明公開了一種雙極電極電化學發(fā)光檢測微流控液滴陣列裝置及其檢測方法。通過在氧化銦錫導電玻璃基片上加工雙極電極和驅(qū)動電極，在聚二甲基硅氧烷蓋片上加工樣品微液滴微儲液池陣列和試劑微液滴微儲液池，將基片與蓋片封合制得聚二甲基硅氧烷–導電玻璃微流控芯片；將微升級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液池后，在驅(qū)動電極上施加恒電位，促使雙極電極兩端發(fā)生氧化還原反應；通過觀察雙極電極陽極端發(fā)出的電化學發(fā)光信號，實現(xiàn)對微流控液滴陣列的檢測。該方法具有操作簡單、樣品和試劑耗量少、靈敏度高、分析時間短、可同時進行多點檢測的優(yōu)點。
文檔編號G01N21/76GK102749322SQ201210229319
公開日2012年10月24日 申請日期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 申請人:浙江大學