本发明专利技术公开了一种布芯片重力/毛细流动化学发光方法，具体公开了一种重力/毛细力耦合驱动流体的布芯片，及其在检测重金属离子中的应用。本发明专利技术的布芯片分为疏水区和亲水区，亲水区又分为加样区、检测区和流体通道区三个部分；在使用时，该布芯片要紧贴放置在一个支架上，该支架的倾斜面与水平面形成一个夹角，放置后加样区和流体通道区应在支架倾斜面上，检测区在支架的水平部分上，同时在布芯片检测区下方垫上一个疏水薄片。本发明专利技术的布芯片和检测方法与传统的流动化学发光相比，无需采用任何价格昂贵的泵装置(精密注射泵、蠕动泵等)来驱动液体流动。本发明专利技术仅通过液体自然的重力以及布纤维空隙的毛细力来驱动液体流动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微流控分析领域，涉及，具体涉及一种重力/毛细力耦合驱动流体的布芯片，及其在检测重金属离子中的应用。
技术介绍
目前，Cr (VI), Cr(III)、U(VI)、Te(III)、Co(III)、Se (VI)、Pu (III)、Hg(II)、Mn(VII)等重金属离子的污染事件频繁发生，这给自然环境和人类生活带来了巨大的压力，所以实现对重金属离子的快速检测在应对重大突发以及应急事件中显得至关重要。近年来，化学发光作为一种有效的检测方法被广泛应用于重金属离子、核酸和蛋白质等物质分析。化学发光检测主要分为静态体系、流动体系和两相流测量体系。相比于其他两种方式，流动化学发光体系由于具有反应耗时短、样品实时分析、高灵敏度、高通量和高重复性等特点，受到人们极大的关注。目前，国际上已被报道的用于分析检测的流动化学发光方法主要包括流动注射化学发光(F1-CL)、毛细管电泳化学发光(CE-CL)、离子色谱法化学发光(IC-CL)和高效液相色谱法化学发光(HPLC-CL)。然而，传统的流动化学发光方法及系统具有装置尺寸大，耗时长，耗样大，检测过程局限于实验室等缺点。近些年，随着微流控芯片技术的出现，实现了在芯片上采用流动化学发光方法检测生化样品。这种带有高度集成功能的微流控芯片不仅减少了流动化学发光检测的耗样量及检测时间，并且使得自动化、简单和便携的流动化学发光检测装置得到一定程度的发展。但是，这些已被报道的微流控芯片流动化学发光方法依然存在一些缺点:(1)几乎所有的化学发光芯片都是基于玻璃、硅、聚合物等衬底材料，这些材料用于微加工时过程相对复杂；(2)反应所需的较长微通道和精致设计的微混合器给芯片设计和加工增加了难度；(3)类似于大尺寸系统，PMT作为光学检测器不仅需要高电压，而且体积较大；(4)大多数流动化学发光微流控芯片系统都需要外置栗用于液体操控。另外，还需要一些管道用于连接芯片通道和外置栗。以上这些缺点极大地限制了流动化学发光芯片简单、廉价、便携式应用。2011年以来，布芯片(也称微流控布基分析装置、布基微流控技术、图案化布基装置)(B1microfluidics, 2013, 7:051501)的研究日益引起人们的关注。然而，相比于其它种类的芯片，布芯片的研究仍然较少，仅有少量的检测方法(如比色、电化学、电化学发光等)被报道用于酶联免疫吸附试验，尿中蛋白、葡萄糖检测，以及亚硝酸离子测定等。最近，本实验室已经研究出一种检测过氧化氢(H202)的底物预固定布基微流控化学发光方法(B1sens.B1electron.，2015, 72:114-120 ;专利技术专利申请号:201410719841.8)。然而，在这项工作中，分析物仅仅通过多孔布纤维毛细流动从进样区流到检测区进行化学发光检测。根据毛细流动特征，分析物到达检测区的速度相当缓慢。这样的流速常常不能够用来触发需要快速溶液混合的化学发光体系，如重金属离子催化氧化剂氧化发光剂的化学发光体系。由于这个原因，到目前为止，在布芯片上还未曾发现化学发光方法检测重金属或重金属离子的报道。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种重力/毛细力耦合驱动流体的布芯片，该布芯片无需外置栗驱动流体流动、无需外接管道，装置简单、实用、廉价。本专利技术的另一目的在于提供上述的重力/毛细力耦合驱动流体的布芯片的制备方法，该方法简单、易于操作。本专利技术的再一目的在于提供上述的布芯片重力/毛细力驱动流体的流动化学发光(gravity/capillary flow chemiluminescence, GCF-CL)在检测重金属离子中的应用，其可以实现水溶液中微量重金属离子的快速检测，灵敏且选择性高。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:一种重力/毛细力耦合驱动流体的布芯片，该布芯片分为疏水区和亲水区，亲水区又分为加样区、检测区和流体通道区三个部分；在使用时，该布芯片要紧贴放置在一个支架上，该支架的倾斜部分(即支架倾斜面)与水平面形成一个夹角，放置后加样区和流体通道区应在支架倾斜面上，检测区在支架的水平部分上，同时在布芯片检测区下方垫上一个疏水薄片；所述支架的倾斜面和水平部分上与布芯片亲水区域对应的位置是被掏空的，以保证充分的重力/毛细流动；设支架倾斜面与水平面形成的夹角为Θ，须满足0° < Θ <90°，夹角优选45。。上述的布芯片的制备方法，包括如下步骤:(a)使用绘图软件设计出亲水区的图案，然后制成网板；(b)将网板紧贴在布片上，并在网板上涂蜡，然后用平滑器具研磨网板；将布片和网板一同放在加热板上加热数秒，蜡渗透在布片中形成疏水区，布片的其他区域即为亲水区；然后，将布片与网板从加热板上取下，剥离布片，得到布芯片；(c)按布芯片上检测区与流体通道区的分界处折叠，然后紧贴固定在支架上，加样区和流体通道区在支架倾斜面上，检测区在支架的水平部分上，同时在检测区下方垫上一个疏水薄片，得到重力/毛细力耦合驱动流体的布芯片；所述的绘图软件优选Adobe Illustrator CS5 ;所述布片优选白色全棉布。上述的布芯片可用于重金属离子的检测；所述的重金属离子是指Cu(II)、Hg(II)、Pb(II)、Cr(III)、Ni(II)、Co (II)和Fe(II);其中的Cu(II)是指二价的铜离子，其他的与此类同；上述的布芯片在检测重金属离子中的应用，包括以下步骤:(a)将固定着布芯片的支架放进暗箱中，布芯片检测区正对准CCD相机的宏观镜头，调节CCD相关参数和焦距，使成像最清晰；(b)将含有重金属离子的测试液滴加到检测区中心位置，紧接着将过量的化学发光底液滴加到加样区以用来触发化学发光；在重力和布纤维毛细力作用下，化学发光底液向下流动，数秒后以较高流速进入检测区与测试液混合，从而触发化学发光；(c)采用CCD相机视频成像化学发光过程，并通过VGIF(http://video-to-gif.watermark-software.com/)、Matlab R2012a(Mathfforks company, USA)开发的图像自动处理程序、Adobe Photoshop CS4，以及0rigin7.0 (Microcal Software Inc.，Newark, USA)对成像数据进行分析；所述的含有重金属离子的测试液的配制方法，是将重金属离子的标准溶液储备液用去离子水稀释到所需浓度，然后与等体积的、含有掩蔽剂和增敏剂溶液均匀混合，再调节其pH值1.5-4.5，以制得测试液；所述的掩蔽剂为乙二胺四乙酸(EDTA)或柠檬酸铵，优选乙二胺四乙酸(EDTA);所述的增敏剂为溴化钾(KBr)或邻啡啰啉，优选溴化钾(KBr);测试液中，掩蔽剂浓度优选10mM以下；pH值优选3.0 ;增敏剂浓度优选0.75M ; 所述的化学发光底液的配制方法，是用TE缓冲液配制0.5-10mM的发光剂溶液和0.01-0.6M的氧化剂溶液，然后将发光剂溶液和氧化剂溶液等体积均匀混合，调节其pH值为10.0-13.0，制得底液；所述的发光剂是指鲁米诺(Luminol)或光泽精，优选鲁米诺(Luminol)；所述的氧化剂是指H202或高锰酸钾，优选Η 202；底液中，发光剂浓度优选3.0mM ;本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种重力/毛细力耦合驱动流体的布芯片，其特征在于：该布芯片分为疏水区和亲水区，亲水区又分为加样区、检测区和流体通道区三个部分；在使用时，该布芯片要紧贴放置在一个支架上，该支架的倾斜面与水平面形成一个夹角，放置后加样区和流体通道区应在支架倾斜面上，检测区在支架的水平部分上，同时在布芯片检测区下方垫上一个疏水薄片。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：章春笋，刘瑞，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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