[發明專利]集成化的電化學發光紙質微流控芯片及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201710142300.7
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106996929A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 王捷;劉仲明;陳鈺;李昕
• 申請（專利權）人: 廣州軍區廣州總醫院
• 主分類號: G01N21/76
• 分類號: G01N21/76;G01N33/576
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 胡輝

技術領域

本發明屬于醫學檢測領域，涉及一種集成化的電化學發光紙質微流控芯片及該芯片的制備方法，還涉及應用該芯片進行乙肝表面抗原檢測的方法。

背景技術

乙肝表面抗原(HBsAg)檢測是臨床診斷乙型肝炎的一項重要指標，目前常用酶聯免疫法和羅氏電化學發光檢測系統對其進行檢測。酶聯免疫法操作繁瑣、無法進行定量檢測，不適用于實時快速檢測；而羅氏電化學發光檢測系統存在設備體積龐大、價格高昂的局限性，不適用于現場即時檢測和廣泛推廣使用。因此，急需一種檢測靈敏度高，同時操作簡單、檢測儀器便于攜帶的新型檢測方法。

紙質微流控芯片(paper-based microfluidic analytical devices，μPADs)是一種新興的微流控分析技術平臺，它以紙張作為基底材料，通過各種加工修飾方法，在紙上形成具有一定構造的親/疏水微細通道網絡，并與相關的分析儀器共同組成“紙上微型實驗室”(lab on paper)，可應用于量小、復雜液體樣品的高效、快速檢測，具有操作簡便、儲存運輸方便、價格低廉、易于修飾等優良特性，適用于臨床診斷及現場即時檢測。

紙質微流控芯片的圖案通道形成方法有紫外光刻、噴墨打印、噴墨溶劑刻蝕、等離子體處理、繪圖、絲網印刷、柔印、激光處理、融蠟浸透及蠟打印等，其中蠟打印的方法最為簡便，適用于大規模的紙質微流控芯片制造。紙質微流控芯片的檢測方法有比色法、化學發光法、電化學法、熒光法等。Kubota等人應用電化學法在紙芯片上進行維生素C和尿酸的檢測，但是該檢測技術靈敏度不高、特異性較差，不適用于免疫檢測。Liu Zhihong等人設計了基于熒光檢測的紙質微流控芯片，但是熒光檢測需要外加光源，背景干擾較大，而且熒光試劑易發生淬滅。

電化學發光(Electrochemiluminescence，ECL)是指直接利用電化學反應形成激發態發光體來發光或通過電解產物之間、電解產物與體系中某組分之間進行化學反應產生光輻射而實現分析物測定的發光分析技術，是電化學分析與化學發光分析相結合的產物。與其它檢測方法相比，電化學發光檢測以其自動、快速、特異性強、靈敏度高和線性檢測范圍寬等優點展示出良好的應用前景。于京華課題組首次將電化學發光檢測與紙質微流控芯片相結合，制備了基于電化學發光檢測的三維紙芯片，實現了腫瘤標志物的檢測，但其在實際應用方面還是存在一定局限性，該紙芯片紙通道的構造較為簡單，仍需要手工進行樣品的分離、試劑的滴加、洗滌分離等步驟，操作繁瑣、耗時，不利于廣泛應用。

為提高檢測靈敏度、簡化操作流程，制備一種可用于臨床診斷和現場即時檢測的紙質微流控芯片，本發明將電化學發光檢測技術與微流控技術相結合，制備了一種集成化的電化學發光紙質微流控芯片。通過紙通道的優化設計和各區抗體的固定，本發明將樣品前處理、混合、反應和檢測等步驟集成于一張紙質微流控芯片，整個檢測過程只需加入樣品和清洗液，無需人工加入各種反應試劑，實現了全血樣品中乙肝表面抗原的分離、傳輸和檢測。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于：提供一種功能豐富、檢測靈敏度高、使用簡單方便和成本低的，集樣品前處理、混合、反應和檢測于一體的，集成化的電化學發光紙質微流控芯片。

本發明的第二目的在于：提供一種功能豐富、檢測靈敏度高、使用簡單方便和成本低的，集樣品前處理、混合、反應和檢測于一體的，集成化的電化學發光紙質微流控芯片的制備方法。

本發明的第三目的在于：提供一種功能豐富、檢測靈敏度高、使用簡單方便和成本低的，集樣品前處理、混合、反應和檢測于一體的，用于乙肝表面抗原檢測的紙質微流控芯片的實現方法。

本發明所采取的第一技術方案是：

一種集成化的電化學發光紙質微流控芯片，包括自上而下分布的上密封層、紙通道層、電極層和下密封層，所述紙通道層集樣品前處理、混合、反應和檢測于一體。

進一步，所述紙通道層包括樣品區、側向免疫層析通道、抗體包埋區、檢測區和廢液區，所述樣品區上覆蓋有濾血膜，所述側向免疫層析通道的前端與樣品區連接，所述抗體包埋區位于側向免疫層析通道的近樣品區端，所述檢測區與側向免疫層析通道的末端連接，所述廢液區位于檢測區的末端和側向免疫層析通道兩側。

進一步，所述電極層包括工作電極、對電極和參比電極，所述工作電極、對電極和參比電極位于檢測區的下方并為檢測區提供電化學發光反應所需的電壓；所述上密封層設有正對著樣品區的加樣區和正對著檢測區的檢測口。

本發明所采取的第二技術方案是：