本发明专利技术公开了一种闭合式双性电极电致化学发光布芯片及其制法和用途，该芯片衬底是布片，布片上分布电极，双性电极居中，一对驱动电极分布两侧；阳性驱动电极与双性电极阴极由支持微通道连通，阴性驱动电极与双性电极阳极由报告微通道连通；微通道的四周是疏水性的蜡坝；微通道是亲水性的。本发明专利技术的芯片具有极好的柔性，因此有潜力构建超柔性传感器；另外相比于传统芯片衬底材料，布芯片具有廉价、普遍、用户友好、生物兼容性好、可生物降解等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微流控芯片领域，具体涉及一种闭合式双性电极电致化学发光布芯片及其制法，和在检测三丙胺、过氧化氢、葡萄糖中的用途。
技术介绍
微流控芯片又称微全分析系统，是指利用微加工技术，在一定衬底材料上形成微通道结构的分析系统，可用于生物、医学、化学等领域的检测应用。2011年，Dendukuri小组首次将棉布作为芯片衬底材料引入到微流控芯片加工领域，利用织布机将线缠绕在一起，制备出布基微流控比色免疫芯片。相对于以玻璃、硅片、石英等无机材料以及PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)等高分子聚合材料加工而成的芯片，基于有机纤维的布基微流控芯片(即布芯片)具有廉价易得，易于处理，操作简单、方便等优点，因此逐渐发展成为一种新型的分析检测平台，受到研究者们越来越广泛的关注。到目前为止，布芯片已与一系列检测方法(如比色、电化学、化学发光、电致化学发光(electrochemiluminescence,ECL))耦合联用以实现不同检测目的。目前，ECL可简单分为三电极ECL和双性电极ECL(bipolar electrode-ECL,BPE-ECL)。不同于传统三电极ECL，BPE-ECL仅采用一对驱动电极来无线式激发一个或者数个双性电极，双性电极两端分属阴、阳两极，可以直接耦合电化学和ECL反应。2001年，Manz等人首次将BPE-ECL概念引入到微流控芯片领域。此后，BPE-ECL技术发展非常迅速，形成了闭合式BPE-ECL(closed BPE-ECL,C-BPE-ECL)和开放式BPE-ECL(open BPE-ECL,O-BPE-ECL)两种基本构型。在C-BPE-ECL中，双性电极的阴、阳两极分别位于两个反应池，两个反应池之间的电流流路只通过双性电极；在O-BPE-ECL中，双性电极包埋在一个流体通道中，电流不仅经过双性电极而且经过溶液形成通路。当前，不论是C-BPE-ECL还是O-BPE-ECL，所报道的绝大部分是在微流控芯片中进行。微流控芯片衬底材料包括玻璃、PDMS，或者玻璃/PDMS杂合体，而电极材料通常是金、氧化铟锡薄膜。这样的微流控芯片涉及复杂、冗长、不环保的芯片加工过程以及昂贵的芯片衬底和电极材料。此外，这些微流控芯片检测应用通常需要昂贵的外围设备，包括商业化ECL分析仪用于数据采集、机械泵用于芯片微通道中流体驱动等。因此，新型的BPE-ECL方法迫切需要以克服传统BPE-ECL所面临的一系列重要限制。到目前为止，BPE-ECL与布芯片相结合的检测方法及装置还没有被报道过。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种闭合式双性电极电致化学发光布芯片，该芯片结合了C-BPE-ECL和布芯片两种技术的优点，布芯片上支持微通道和报告微通道可以不在同一平面内，其弯折角θ(是指布芯片沿中间位置弯折后，某个微通道与其原来所处平面所形成的角度)范围为0°-180°；0°表示没有弯折，即两个微通道处于同一个平面；而180°则表示两个微通道几乎重叠。本专利技术的另一目的在于提供上述布芯片的制备方法，所需芯片衬底和电极材料廉价、环保，加工过程简便、快速。本专利技术的再一目的在于提供上述布芯片在检测中的应用，其检测设备操作方便、价格便宜、可便携。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种布芯片，其衬底是布片，布片上分布电极，双性电极居中，一对驱动电极分布两侧；阳性驱动电极与双性电极阴极由支持微通道连通，阴性驱动电极与双性电极阳极由报告微通道连通；所述微通道的四周是疏水性的蜡坝；所述的微通道是亲水性的；两个微通道不相通，双性电极横跨两个微通道；所述的双性电极可以分为三个部分，其两端置于支持微通道和报告微通道中的分别是阴极和阳极，其中间由蜡坝夹着的是第三个部分；优选地，所述的支持微通道和报告微通道，其长度相等，宽度相等；所述的电极由导电碳浆制成；所述的电极其形状是矩形；双性电极到阳性、阴性驱动电极的距离相等。上述布芯片的制备方法，包括以下步骤：(1)设计出微通道和电极的图案，然后制成微通道网板和电极网板；(2)取布片紧贴在电极网板下方，在电极网板上刷涂导电碳浆，将电极印刷在布片上；涂刷完毕，将布片在80-120℃下烘烤20-40分钟，使电极电阻趋于稳定，烘烤后在室温下冷却；(3)取印有电极的布片，将微通道网板紧贴在布片背面(即没有电极的一面)上，用固体蜡、平滑器具在微通道网板上先后涂抹、碾磨；接着将布片和微通道网板一起放在加热板上，70-130℃下加热数秒，蜡渗透在布片中形成微通道；(4)将布片冷却至室温，制得闭合式双性电极电致化学发光布芯片；步骤(1)中，优选用绘图软件Adobe Illustrator CS5设计微通道和电极的图案；步骤(2)中，所述的布片优选白色全棉布。上述的布芯片可用于检测TPA(三丙胺)、H2O2和葡萄糖；检测过程包括以下步骤：(1)把布芯片固定到一个支架上，支架下方垫上一层垫片，一方面便于固定芯片且保持平整；另一方面防止芯片上支持微通道和报告微通道中滴加的反应溶液与载物台接触，给载物台造成不必要污染；所述垫片对应于布芯片微通道的区域要求是掏空的，使微通道悬空，避免对微通道内的反应产生影响；(2)采用导电胶布和鳄鱼夹将支架上布芯片的驱动电极与电源连接，并一起放入到暗箱中的载物台上；调节布芯片位置和CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)焦距使得电脑屏幕上能够显示出清晰的布芯片图像；设置CCD相关参数(如曝光时间，拍照间隔等)以便获得所需的ECL成像图；(3)往芯片上支持微通道中加入缓冲液，往报告微通道中加入测试液，等待数秒钟使溶液充满整个微通道，启动CCD自动拍照模式；(4)接通直流电源对驱动电极施加适当电压以触发C-BPE-ECL，采用CCD实时成像ECL过程。对于每个数据点，实验重复多次。实时拍摄的成像图通过Adobe Photoshop CS4、Origin等软件进行分析处理，从而得到数据曲线；上述步骤中，对于不同的检测对象，缓冲液都为0.1M PBS(phophate buffer solution,磷酸盐缓冲液)(pH值7.4)，而测试液是不同的：对于检测TPA，用0.1M PBS(pH值7.4)配置一定浓度的Ru(bpy)32+溶液和一定浓度的TPA溶液，然后等体积混合这两种溶液得到检测TPA的测试液；对于检测H2O2，用0.1M NaOH和0.1M PBS分别配置一定浓度的Luminol溶液和一定浓度的H2O2溶液，然后等体积混合这两种溶液得到检测H2O2的测试液；对于检测葡萄糖，用0.1M NaOH和0.1M PBS分别配置一定浓度的Luminol溶液和一定浓度的葡萄糖溶液，然后等体积混合这两种溶液得到检测葡萄糖的测试液。测试液加入到报告微通道中。在检测之前，双性电极阳极已预固定葡萄糖氧化酶，酶预固定过程为：在双性电极阳极端滴加2μL葡萄糖氧化酶溶液，2min晾干后，再滴加1μL相同的酶溶液，在4℃冰箱内晾干并保存备用。上述步骤中，对于不同的检测对象，芯片弯折角θ或溶液滴加方式是不同的；对于检测TPA，芯片弯折角θ为0°，溶液滴加方式是采用移液枪将缓冲液和测试液分别加入到布芯片的支持微通道和报告微通道中；对于检本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种布芯片，其特征在于：衬底是布片，布片上分布电极，双性电极居中，一对驱动电极分布两侧；阳性驱动电极与双性电极阴极由支持微通道连通，阴性驱动电极与双性电极阳极由报告微通道连通；所述微通道的四周是疏水性的蜡坝；所述的微通道是亲水性的。
【技术特征摘要】
1.一种布芯片，其特征在于：衬底是布片，布片上分布电极，双性电极居中，一对驱动电极分布两侧；阳性驱动电极与双性电极阴极由支持微通道连通，阴性驱动电极与双性电极阳极由报告微通道连通；所述微通道的四周是疏水性的蜡坝；所述的微通道是亲水性的。2.根据权利要求1所述的布芯片，其特征在于：所述的两个微通道不相通，双性电极横跨两个微通道。3.根据权利要求1所述的布芯片，其特征在于：所述的双性电极分为三个部分，其两端置于支持微通道和报告微通道中的分别是阴极和阳极，其中间由蜡坝夹着的是第三个部分。4.根据权利要求1所述的布芯片，其特征在于：所述的支持微通道和报告微通道，其长度相等，宽度相等。5.根据权利要求1所述的布芯片，其特征在于：所述的电极由导电碳浆制成。6.根据权利要求1所述的布芯片，其特征在于：所述的电极其形状是矩形；双性电极到阳性、阴性驱动电极的距离相等。7.权利要求1-6任一项所述的布芯片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)设计出微通道和电极的图案，然后制成微通道网板和电极网板；(2)取布片紧贴在电极网板下方，在电极网板上刷涂导电碳浆，将电极印刷在布片上；涂刷完毕，将布片在80-120℃下烘烤20-40分钟，使电极电阻趋于稳定，烘烤后在室温下冷却；(3)取印有电极的布片，将微通道网板紧贴在布片背面上，用固体蜡、平滑器具在微通道网板...
【专利技术属性】
技术研发人员：章春笋，刘敏，
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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