用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片，包括：多通道底板，多通道底板的上表面上设有细菌悬液进液通道、参比电极电解质进液通道和出液通道，细菌悬液进液通道和参比电极电解质进液通道均与出液通道相连通；连接板，连接板的下表面上与所述细菌悬液进液通道对应设有工作电极、与参比电极电解质进液通道对应设有参比电极和与所述出液通道对应设有对电极；上盖板；连接板位于所述多通道底板和所述上盖板之间，且上盖板与所述连接板上分别对应设有与细菌悬液进液通道相连通的细菌悬液进液口和与所述参比电极电解质进液通道相连通的参比电极电解质进液口，所述多通道底板上设有与所述出液通道相连通的出液口。

【技术实现步骤摘要】
用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片
本技术涉及一种微流控芯片，具体的为一种用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片。
技术介绍
随着经济发展，环境中水污染日益严重、水中污染物种类的上升导致水体中微生物活性受到直接影响，因此，快速检测、定量分析水体中微生物的行为具有现实意义。但是，常规检测手段耗时长，操作复杂而且不能准确地反应微生物所受影响。近年来，以微生物为核心器件的微生物传感器得到了广泛应用。电活性微生物和电极间的电子传递机制包括直接的电子传递机制和间接的电子传递机制，其中，直接的电子传递机制为细菌通过细胞膜上的某些蛋白(细胞色素)鞭毛、纳米导线等细胞结构与电极直接接触进行电子转移，间接的电子传递机制为微生物通过自身代谢物和电极间的电子交换两种。微流控芯片(microfluidics)又称微流控芯片实验室或芯片实验室(lab-on-a-chip,LOC),是指在一块几平方厘米的芯片上构建化学或生物实验室。微流控技术所需样品体积小、检测效率高、使用成本低而且易于和其他技术设备集成，具有很好的兼容性，有望实现便携式检测装置等特点。微流控技术应用于电化学分析主要是采用电极作为传感器，直接将溶液中待测组分的化学信号转变为电信号的，由于采用电极作为传感器，所以整体的系统结构可以做的很紧凑，从而进一步减小了检测器的体积。腐败希瓦氏菌CN32是一-种典型的电活性微生物。它拥有强大的厌氧异化呼吸能力，具有广泛的环境适应性。但是目前对于腐败希瓦氏菌胞外电子传递机制的研究还不是很透彻，特别是关于不同种类外膜细胞色素蛋白在跨膜电子传递过程中的作用尚存在许多争议。另外，电子胞外释放能力对于产电微生物的环境应用具有重要影响。但是目前已建立的检测微生物胞外电子传递机制及能力的方法存在诸多缺陷，亟需发展一种便捷、高效、便宜的新方法来评估微生物的胞外电子传递能力。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片，能够用于对电活性微生物的界面行为进行分析研究，具有便捷、高效、便宜和操作简单的优点。为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片，包括：多通道底板，所述多通道底板的上表面上设有细菌悬液进液通道、参比电极电解质进液通道和出液通道，所述细菌悬液进液通道和所述参比电极电解质进液通道均与所述出液通道相连通；连接板，所述连接板的下表面上与所述细菌悬液进液通道对应设有工作电极、与所述参比电极电解质进液通道对应设有参比电极和与所述出液通道对应设有对电极；上盖板；所述连接板位于所述多通道底板和所述上盖板之间，且所述上盖板与所述连接板上分别对应设有与所述细菌悬液进液通道相连通的细菌悬液进液口和与所述参比电极电解质进液通道相连通的参比电极电解质进液口，所述多通道底板上设有与所述出液通道相连通的出液口。进一步，所述细菌悬液进液通道间隔设为至少两条，相邻两条所述细菌悬液进液通道之间设有所述参比电极电解质进液通道，且相邻的所述细菌悬液进液通道与所述参比电极电解质进液通道之间设有连通支路，所述连通支路与所述出液通道相连通；所述工作电极与所述细菌悬液进液通道一一对应设置；所述参比电极与所述参比电极电解质进液通道一一对应设置。进一步，所述多通道底板上设有细菌悬液进液总通道，所有的所述细菌悬液进液通道均与所述细菌悬液进液总通道相连通，且所述细菌悬液进液口与所述细菌悬液进液总通道对应设置。进一步，所有的所述细菌悬液进液通道之间相互平行。进一步，所述细菌悬液进液通道间隔设为两条，所述参比电极电解质进液通道设为一条并位于该两条所述细菌悬液进液通道之间。进一步，所述工作电极采用纯金电极，所述参比电极采用Ag/AgCl参比电极，所述对电极采用钛电极。进一步，所述细菌悬液进液通道内注入有与所述工作电极接触的细菌悬液，所述细菌悬液采用含有腐败希瓦氏菌的乳酸盐溶液；所述参比电极电解质进液通道内注入有与所述参比电极接触的参比电极电解质，所述参比电极电解质采用KCL溶液。进一步，所述细菌悬液的OD600值为1.65。进一步，所述细菌悬液进液通道、参比电极电解质进液通道和出液通道的深度为1mm。进一步，所述多通道底板和上盖板采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料制成，所述连接板采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制成。本技术的有益效果在于：本技术的用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片，利用电化学活性菌为催化剂，通过细菌与电极间的相互接触催化发生在电极表面的氧化/还原反应，结合层流三电极体系的特点，在电场作用下促进细菌生物膜的形成，通过观察电极伏安曲线峰电位和峰电流来判断电活性微生物的胞外电子传递机制及胞外电子传递能力，具有简便快速、检测周期短、单人份操作和可快速分析的优点。通过间隔设置多条细菌悬液进液通道，可以同时对同一样品进行不同电位下的分析。附图说明为了使本技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本技术提供如下附图进行说明：图1为本技术用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片实施例的正视图；图2为图1的A-A剖视图；图3为多通道底板的上表面的结构示意图；图4为连接板的下表面的结构示意图；图5为运用该微流控电化学芯片在细菌液流动的不同时间下对电活性微生物的正向扫描与反向扫描对比的DPV图；图6为运用该微流控电化学芯片正向扫描模拟阳极的细菌液流动的不同时间下的对比DPV图；图7为对用该微流控电化学芯片检测过以后的工作电极金电极进行Raman表征图谱。图8为对用该微流控电化学芯片检测60h过以后的工作电极扫描电镜图。附图标记说明：10-多通道底板；11-细菌悬液进液通道；12-参比电极电解质进液通道；13-出液通道；14-出液口；15-连通支路；16-细菌悬液进液总通道；20-连接板；21-工作电极；22-参比电极；23-对电极；24-细菌悬液进液口；25-参比电极电解质进液口；30-上盖板；31-细菌悬液进液口；32-参比电极电解质进液口。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。如图1所示，为本技术用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片实施例的正视图。本实施例用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片，包括：多通道底板10，多通道底板10的上表面上设有细菌悬液进液通道11、参比电极电解质进液通道12和出液通道13，细菌悬液进液通道11和参比电极电解质进液通道12均与出液通道13相连通；连接板20，连接板20的下表面上与细菌悬液进液通道11对应设有工作电极21、与参比电极电解质进液通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片，其特征在于：包括：/n多通道底板(10)，所述多通道底板(10)的上表面上设有细菌悬液进液通道(11)、参比电极电解质进液通道(12)和出液通道(13)，所述细菌悬液进液通道(11)和所述参比电极电解质进液通道(12)均与所述出液通道(13)相连通；/n连接板(20)，所述连接板(20)的下表面上与所述细菌悬液进液通道(11)对应设有工作电极(21)、与所述参比电极电解质进液通道(12)对应设有参比电极(22)和与所述出液通道(13)对应设有对电极(23)；/n上盖板(30)；/n所述连接板(20)位于所述多通道底板(10)和所述上盖板(30)之间，且所述上盖板(30)与所述连接板(20)上分别对应设有与所述细菌悬液进液通道(11)相连通的细菌悬液进液口(24,31)和与所述参比电极电解质进液通道(12)相连通的参比电极电解质进液口(25,32)，所述多通道底板(10)上设有与所述出液通道(13)相连通的出液口(14)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片，其特征在于：包括：
多通道底板(10)，所述多通道底板(10)的上表面上设有细菌悬液进液通道(11)、参比电极电解质进液通道(12)和出液通道(13)，所述细菌悬液进液通道(11)和所述参比电极电解质进液通道(12)均与所述出液通道(13)相连通；
连接板(20)，所述连接板(20)的下表面上与所述细菌悬液进液通道(11)对应设有工作电极(21)、与所述参比电极电解质进液通道(12)对应设有参比电极(22)和与所述出液通道(13)对应设有对电极(23)；
上盖板(30)；
所述连接板(20)位于所述多通道底板(10)和所述上盖板(30)之间，且所述上盖板(30)与所述连接板(20)上分别对应设有与所述细菌悬液进液通道(11)相连通的细菌悬液进液口(24,31)和与所述参比电极电解质进液通道(12)相连通的参比电极电解质进液口(25,32)，所述多通道底板(10)上设有与所述出液通道(13)相连通的出液口(14)。


2.根据权利要求1所述用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片，其特征在于：所述细菌悬液进液通道(11)间隔设为至少两条，相邻两条所述细菌悬液进液通道(11)之间设有所述参比电极电解质进液通道(12)，且相邻的所述细菌悬液进液通道(11)与所述参比电极电解质进液通道(12)之间设有连通支路(15)，所述连通支路(15)与所述出液通道(13)相连通；
所述工作电极(21)与所述细菌悬液进液通道(11)一一对应设置；
所述参比电极(22)与所述参比电极电解质进液通道(12)一一对应设置。


3.根据权利要求2所述用于微生物生物膜界面行为研究的微流控电化学芯片，其特征在于：所述多通道底板(10)上设有细菌悬液进液总通道(16)，所有的所述细菌悬液进液通道(11)均与所述细菌悬液进液总通道(16)相连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔琰，韩笑，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：新型
国别省市：重庆;50