一种高通量光电化学生物检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高通量光电化学生物检测装置及方法，其中装置包括内置型薄膜对电极、薄膜工作电极、参比电极、电解池、光源、电化学工作站和计算机，检测方法包括单独孵育和集中检测，内置型薄膜对电极均匀沉积或涂覆在电解池顶部凹槽内壁，避免测试过程中因电极距离变化引起的误差；光源通过电解池底部通孔为薄膜工作电极提供稳定光照；检测时首先在电解池通孔内单独孵育抗原

【技术实现步骤摘要】
一种高通量光电化学生物检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及光电化学生物检测领域，具体为一种高通量光电化学生物检测装置及方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和生活水平的提高，生物检测技术被越来越多的应用于医疗保健和疾病诊断中，其中光电化学生物检测技术因其背景信号低、响应速度快、灵敏度高等优势，受到了广泛的关注。在光电化学生物检测中，往往需要抗原和抗体之间长时间的孵育，因此在大量样品待检的应用场景中，高通量生物检测相比于单通道生物检测能够大大缩减时间和人力成本，实现快速高效的检测，保证检测结果的时效性。目前高通量光电化学生物检测方法主要有光寻址、电寻址和双寻址。这些检测方法中，往往要求检测装置配备精密的移动机械，以满足精确定位和寻址的需求，因此设备成本和维护费用较高(CN202211399485.7)。在光寻址装置中，对电极的位置是固定的，而工作电极位置是跟随光寻址而变化的，这会导致工作电极和对电极之间距离的变化，影响检测的准确性和稳定性。此外，工作电极作为光电化学生物检测系统中的关键部件，其制备工艺的稳定性、可重复性对生物传感器的检测信号都有较大影响，通常需要对不同批次工作电极进行复杂的校正。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种高通量光电化学生物检测装置及方法，其中检测装置不涉及任何移动机械部件，结构简单、成本低廉、维护方便；采用在电解槽内部均匀沉积薄膜对电极的方案，避免了测试过程中因电极距离变化引起的误差；采用磁控溅射法制备单一均匀大面积的工作电极，降低因工作电极材料制备批次不同引起的干扰；采用抗原
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抗体单独孵育，光电化学集中测试的策略，避免了相邻样品之间的污染，同时可实现快速、高效的高通量检测。
[0004]本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。
[0005]一种高通量光电化学生物检测装置，包括内置型薄膜对电极、薄膜工作电极、参比电极、电解池、光源、电化学工作站和计算机；所述内置型薄膜对电极和参比电极集成于电解池顶部凹槽内壁；光源位于电解池下方，通过电解池底部通孔为固定在电解池中间的薄膜工作电极提供稳定的光照；电化学工作站分别与工作电极、对电极和参比电极连接，将检测到的电信号传输至计算机进行处理、显示和储存。
[0006]进一步地，内置型薄膜对电极为均匀沉积或涂覆在电解池顶部凹槽内壁的金属薄膜或碳薄膜，每个通孔内的工作电极和对电极的距离一致，消除电极间距不同带来的误差。
[0007]进一步地，工作电极采用磁控溅射技术制备。
[0008]进一步地，电解池分为上下两部分，中心位置有上下对应的通孔，上部分通孔用于承载缓冲液，下部分通孔用于光照。
[0009]进一步地，电解池边缘位置有上下对应的螺栓孔，用于安装固定螺栓。
[0010]进一步地，橡胶垫片对应电解池开设有通孔，保证缓冲液和工作电解接触时的密封，防止漏液。
[0011]进一步地，光源为可编程控制的阵列灯珠板，能控制任一灯珠开关状态、开关持续时间、灯珠亮度，配合与电化学工作站的联动，实现全自动检测。
[0012]进一步地，所述对电极为均匀沉积在电解池顶部凹槽内部的薄膜或均匀铺设在电解池顶部凹槽内部的网，对电极的材料为铂或碳。
[0013]进一步地，电解池顶部的凹槽长宽根据通孔区域确定，凹槽深度为10mm～20mm。
[0014]实现所述的一种高通量光电化学生物检测装置的检测方法，包括单独孵育和集中检测步骤：1)单独孵育：将抗原
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抗体在单独的电解池通孔内孵育；
[0015]2)集中检测：在电解池的凹槽内加入缓冲液，利用计算机控制电化学工作站和光源对电解池通孔内的传感信号进行逐一集中检测。
[0016]进一步地，具体操作为：滴加少量包含抗体的缓冲液在通孔内，孵育30min～120min，其中一孔加入不含抗体的缓冲液，用作电极校正；抗体孵育完成后，用缓冲液清洗通孔，加入大量缓冲液，没过通孔，开始集中逐一检测光电化学信号，记为基准信号；滴加少量待测实际样品(可能包含抗原)的缓冲液在通孔内，孵育30min～120min，其中一孔加入不含抗原的缓冲液，作为空白对照组；在抗原孵育完成后，用缓冲液清洗通孔，然后加入大量缓冲液，没过通孔，开始集中逐一检测光电化学信号，记为样品信号。
[0017]与现有的技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0018]本专利技术提供了一种高通量光电化学生物检测装置及方法，采用在电解槽内部均匀沉积薄膜对电极的方案，避免了测试过程中因电极距离变化引起的误差；采用磁控溅射法制备单一均匀大面积的工作电极，降低因工作电极材料制备批次不同引起的干扰；采用抗原
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抗体单独孵育，光电化学集中测试的策略，避免了相邻样品之间的污染，同时可实现快速、高效的高通量检测；检测装置不涉及任何移动机械部件，结构简单、成本低廉、维护方便。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例通用型高通量光电化学分析测试装置示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例灯珠和通孔编码示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例光电联动集中检测程序示意图。
具体实施方式
[0022]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，以下将结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面将结合本专利技术提供的检测装置，详细说明本专利技术中提供的高通量光电化学生物检测方法的实施。
[0023]如图1所示的一种高通量光电化学生物检测装置，包括内置型薄膜对电极1、均匀大面积工作电极2、参比电极3、电解池4、光源5、橡胶垫片6、紧固螺栓7、电化学工作站8和计算机9等；所述电解池4顶部开有凹槽，在凹槽内壁上集成对电极1和参比电极3；内置型薄膜
对电极1均匀沉积或涂覆在电解池4顶部凹槽内壁；电解池4下方设有光源5，电解池4底部设有多个通孔，通过底部通孔为测试提供稳定的光照；电化学工作站8分别和工作电极2、对电极和参比电极3连接，将检测到的电信号传输至计算机进行处理、显示和储存。
[0024]内置型薄膜对电极1为均匀沉积或涂覆在电解池4凹槽底面的金属薄膜或碳薄膜，其作用是保证相对任一检测孔，电解池4底部的每个通孔内的工作电极2和对电极1的距离一致，消除电极间距不同带来的误差。
[0025]均匀大面积工作电极2采用磁控溅射技术制备，保证工作电极上不同位置处材料的均匀性和材料特性的一致性。本实施例的均匀大面积工作电极2的制备方法采用一种基于CuV2O6的光电传感器及其在精氨酸检测的应用中的制备方法(CN113295744A)。
[0026]作为一种实施例，电解池4分为上下两部分，中心位置有上下对应的通孔，通孔孔径为1mm～5mm，通孔之间间距为1mm～3mm，通孔深度为10mm～40mm，上部分通孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高通量光电化学生物检测装置，其特征在于，包括内置型薄膜对电极(1)、薄膜工作电极(2)、参比电极(3)、电解池(4)、光源(5)、电化学工作站(8)和计算机(9)；所述内置型薄膜对电极(1)和参比电极(3)集成于电解池(4)顶部凹槽内壁；光源(5)位于电解池(4)下方，通过电解池底部通孔为固定在电解池(4)中间的薄膜工作电极(2)提供稳定的光照；电化学工作站(8)分别与工作电极(2)、对电极(1)和参比电极(3)连接，将检测到的电信号传输至计算机进行处理、显示和储存。2.根据权利要求1所述的一种高通量光电化学生物检测装置，其特征在于，内置型薄膜对电极(1)为均匀沉积或涂覆在电解池(4)顶部凹槽内壁的金属薄膜或碳薄膜，每个通孔内的工作电极(2)和对电极的距离一致，消除电极间距不同带来的误差。3.根据权利要求1所述的一种高通量光电化学生物检测装置，其特征在于，工作电极(2)采用磁控溅射技术制备。4.根据权利要求1所述的一种高通量光电化学生物检测装置，其特征在于，电解池(4)分为上下两部分，中心位置有上下对应的通孔，上部分通孔用于承载缓冲液，下部分通孔用于光照。5.根据权利要求1所述的一种高通量光电化学生物检测装置，其特征在于，电解池(4)边缘位置有上下对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张心亚，董博恒，蒋翔，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：