一种用于电化学检测的微流控芯片及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种用于电化学检测的微流控芯片及其制备方法与应用。所述微流控芯片包括芯片本体和声波引发组件，所述芯片本体依次包括电极层、微流道层和顶层，所述微流道层中设有微流道，所述电极层、所述顶层分别与所述微流道相连通，所述顶层内设有与所述微流道相连通的微坑阵列；检测时，所述微坑阵列形成气泡阵列；所述声波引发组件引发声场，在声场作用下所述气泡阵列形成声微流，所述声微流增加待测样品与电极的接触，从而实现大的响应信号和高灵敏检测。本发明专利技术中的微流控芯片应用于电化学检测中，具有高灵敏和低温升的特点。具有高灵敏和低温升的特点。具有高灵敏和低温升的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电化学检测的微流控芯片及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于微流控
，具体涉及一种用于电化学检测的微流控芯片及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]电化学检测是利用物质的电化学性质进行表征和测量的分析方法。采用电化学的分析方法不但可以实现自动记录分析结果，而且还有利于对痕量物质的检测，包括葡萄糖、肌氨酸和尿素等，在工业、农业、食品安全等方面应用广泛。微流控技术是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术，可以在芯片上实现多步骤的生化反应。微流控技术在电化学检测研究方面具有特殊的优势，包括小的样品量，低成本，快速的样品分析以及提高的反应可靠性和重现性。
[0003]在电化学检测中，实现超高灵敏度的原理包括增加工作电极表面附近的扩散传质，研究人员已经能够通过主动和被动增强技术来改善扩散过程。其中，检测生物标记物时，样品的温升需要尽可能小。然而目前，采用传统基于声力增强分析物与电极接触的电化学检测器进行电化学检测时，检测样品容易出现明显的温升明显，可在几秒到几十秒内，局部或整体升温可达40℃以上。这种温升对电极表面修饰的生物样品和生物成分(如DNA和酶)具有破坏性影响，极大地阻碍了微流控技术在生物标志物检测领域的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种具有声微流引发结构的微流控芯片在电化学检测中的应用，具有检测样品温升小的特点。
[0005]本专利技术还提出一种用于电化学检测的微流控芯片。
[0006]本专利技术还提出一种用于电化学检测的微流控芯片的制备方法。
[0007]本专利技术还提出一种微流控平台。
[0008]本专利技术还提出一种电化学检测器。
[0009]本专利技术还提出一种电化学检测平台。
[0010]本专利技术还提出上述微流控芯片、微流控平台、电化学检测器或电化学检测平台的应用。
[0011]本专利技术的第一方面，提出了一种具有声微流引发结构的微流控芯片在电化学检测中的应用。
[0012]根据本专利技术实施例的具有声微流引发结构的微流控芯片在电化学检测中的应用，至少具有以下有益效果：本专利技术基于声微流技术，非常适合地用于增加电极表面附近的扩散和轻微的温升。声微流技术可以在不显著温升的情况下增加电极表面附近的传质效率。将所述微流控芯片应用于电化学检测中，具有高灵敏和低温升的特点，非常适合用于生物标记物的检测。其中，声微流引发结构为可引发产生声微流的结构。优选地，所述声微流引
发结构包括可引发声场的声波引发组件、芯片中可形成气泡阵列的微坑阵列，检测时，微坑阵列形成气泡阵列；声波引发组件引发声场，在声场作用下气泡阵列形成声微流，所述声微流增加待测样品与芯片内电极的接触。
[0013]本专利技术的第二方面，提出了一种用于电化学检测的微流控芯片，包括芯片本体和声波引发组件，所述芯片本体依次包括电极层、微流道层和顶层，所述微流道层中设有微流道，所述电极层、所述顶层分别与所述微流道相连通，所述顶层内设有与所述微流道相连通的微坑阵列；
[0014]检测时，所述微坑阵列形成气泡阵列；所述声波引发组件引发声场，在声场作用下所述气泡阵列形成声微流，所述声微流增加待测样品与电极的接触。
[0015]根据本专利技术实施例的用于电化学检测的微流控芯片，至少具有以下有益效果：本专利技术基于微流控技术，将声微流和电化学检测相结合，可以在不显著温升的情况下增加电极对分析物的传质效率。将所述微流控芯片应用于电化学检测中，具有高灵敏和低温升的特点，温升在3℃以内。在本专利技术的实施例中，在具有声微流的工作过程中，微流控芯片内液体温度变化小于1℃，这展示了微流控芯片在电化学生物标记物检测中的优越性。
[0016]具体地，待测样品液注入微流控芯片后，由于顶层设有微坑阵列，微坑可以自发形成微型气泡，形成气泡阵列，通过声波引发组件施加一定频率的声波激励，引发声场，在声场作用下所述气泡阵列于微流道内形成声微流(包括在电极附近形成声微流，优选地，所述附近指距电极的距离≤3mm)，从而在微流控芯片内集成声微流，实现大的响应信号和高灵敏检测。本专利技术基于气泡激发的声波微流技术，能有效搅拌的液体体积可在纳升或者微升的范围，从而有效地搅动检测区域内的溶液，实现超高灵敏度的电化学分析。
[0017]本专利技术首次提出可以利用基于气泡的声微流技术辅助增强电化学传感灵敏度。同时采用微流控芯片的检测平台存在消耗量小，工作过程温升小的优势，具有在生物传感的极大潜力。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述电极层、微流道层和顶层为层叠设置。所述微流道与所述电极层、所述顶层平行设置。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述顶层靠近所述微流道的一侧设置所述微坑阵列，所述顶层远离所述微流道的一侧设置所述声波引发组件，所述顶层位于所述微流道层的上方。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述声波引发组件为压电换能器。
[0021]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述压电换能器为压电片。
[0022]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述压电片的激发电信号波形是正弦波，波形峰峰电压是4
‑
15V，波形的频率是6
‑
15kHz。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，所述顶层的材料包括高分子聚合物。所述高分子聚合物包括但不限于塑料。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述顶层的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯或丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物中的至少一种。
[0025]聚二甲基硅氧烷，简称：PDMS；聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称：PET；丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物，简称：ABS。
[0026]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述顶层为PDMS顶层。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，所述微坑阵列中，微坑的数量为1
‑
1000个。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，所述微坑阵列中各微坑排列呈圆形阵列、扇形阵列、环形阵列、椭圆形阵列、三角形阵列、四边形阵列、五边形阵列或六边形阵列中的至少一种。
[0029]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述微坑阵列中各微坑排列呈等距六边形阵列。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，所述微坑阵列中微坑为圆柱状、锥体状、圆台状或微锥形的坑洞。
[0031]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述微坑阵列中微坑为微锥形的坑洞。
[0032]在本专利技术的一些实施方式中，所述微坑阵列中微坑的深度为10μm
‑
10mm。
[0033]本专利技术中，所引起的声微流强度与所制备的微坑阵列的深度相关。
[0034]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述微坑阵列中微坑的深度为100μm
‑
1mm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有声微流引发结构的微流控芯片在电化学检测中的应用。2.一种用于电化学检测的微流控芯片，其特征在于，包括芯片本体和声波引发组件，所述芯片本体依次包括电极层、微流道层和顶层，所述微流道层中设有微流道，所述电极层、所述顶层分别与所述微流道相连通，所述顶层内设有与所述微流道相连通的微坑阵列；检测时，所述微坑阵列形成气泡阵列；所述声波引发组件引发声场，在声场作用下所述气泡阵列形成声微流，所述声微流增加待测样品与电极的接触。3.根据权利要求2所述的一种用于电化学检测的微流控芯片，其特征在于，所述顶层的材料包括高分子聚合物；优选地，所述顶层为PDMS顶层；优选地，所述微坑阵列中，微坑的数量为1
‑
1000个；优选地，所述微坑阵列中各微坑排列呈圆形阵列、扇形阵列、环形阵列、椭圆形阵列、三角形阵列、四边形阵列、五边形阵列或六边形阵列中的至少一种。4.根据权利要求2所述的一种用于电化学检测的微流控芯片，其特征在于，所述微坑阵列中微坑的深度为10μm
‑
10mm；优选地，所述微坑阵列中微坑的深度为100μm
‑
1mm；优选地，所述微坑阵列中微坑的间距为10
‑
500μm；优选地，所述微坑阵列中微坑靠近所述微流道层的一端的直径为10
‑
500μm，微坑远离所述微流道层的一端的直径为10
‑
500μm。5.根据权利要求2所述的一种用于电化学检测的微流控芯片，其特征在于，所述微流道...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永刚，陈超湛，陈华英，冉斌，刘波，刘校璇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：