一種便攜式微流控芯片電泳裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及低壓微流控裝置檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計一種可從USB接口直接取電的用于蛋白質(zhì)檢測分離的U盤型便攜式微流控芯片電泳裝置、以及其在蛋白質(zhì)和其他生化樣品、生化小分子等分離檢測中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片(LOC)是指把生化、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域里實驗所包括的各種微小反應(yīng)通過一種微細(xì)加工技術(shù)全部轉(zhuǎn)移并迷你化到一塊類似玻璃片大小的芯片上，制作出許多微結(jié)構(gòu)裝置，構(gòu)建出各結(jié)構(gòu)單元靈活組合集成的可微檢測的系統(tǒng)，伴隨芯片電泳幾十年內(nèi)的不斷創(chuàng)新和進步，微流控芯片電泳技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代分析類學(xué)科不斷向微型化、自動化、一體化的方向發(fā)展的具有巨大潛力的前沿技術(shù)。
[0003]與此同時，芯片電泳技術(shù)不斷創(chuàng)新，研究焦點也正慢慢轉(zhuǎn)移到建設(shè)不同學(xué)科類型的芯片，從分析化學(xué)到生物學(xué)，從信息學(xué)到電子學(xué)、從醫(yī)學(xué)到環(huán)境學(xué)，不勝枚舉，它的應(yīng)用也不僅僅限制在以往常見的生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷學(xué)等領(lǐng)域，如環(huán)境污染物檢測、農(nóng)藥化學(xué)、食品化學(xué)、DNA檢測、蛋白質(zhì)分離、藥品檢測、臨床檢測、醫(yī)療健康、司法鑒定等，也拓展在光學(xué)、信息學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域，如熒光檢測儀、化學(xué)熒光免疫定量檢測儀的應(yīng)用、電子信號的加密解密、DNA計算等方面。
[0004]國際上關(guān)于制備微流控芯片低壓檢測分離蛋白質(zhì)的研究不多，相關(guān)專利也鮮有報道，到目前為止已有一些文獻采用如下的制備方法:(I)Urresti等在《MicroelectronicsReliability))雜志2005，45，1181-1186報道了一種新型的在帶有四層摻雜輪廓芯片建立橫向擊穿瞬態(tài)電壓抑制器，其在低電壓范圍內(nèi)有重要應(yīng)用；(2)Xu等在《Analytical andB1analytical Chemistry))雜志2009，394, 1947-1953報道了一種新型的利用低電壓誘導(dǎo)微流控芯片檢測氨基酸的方法技術(shù)，結(jié)果表明，苯丙氨酸和賴氨酸的混合樣品可在7分鐘內(nèi)完成有效分離;(3)Kim 等在《Analytical Chemistry))雜志 2007，79，7761-7766 報道了在微流控蒸發(fā)器上施加一持續(xù)的較低直流電壓(7-15V)發(fā)現(xiàn)了人類慢性白血病K562細(xì)胞的電滲透行為;(4) Guido 等在《Microelectronic Engineering))雜志 2012, 98, 707-710 報道開發(fā)了一類能在微流體平臺上持續(xù)供應(yīng)直流電壓的哺乳動物細(xì)胞電穿孔系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可在超低電壓(〈2V)下觀察到酵母細(xì)胞的電滲透行為。
[0005]以上所列相關(guān)的低電壓微流控芯片制備方法，普遍工藝復(fù)雜，操作條件苛刻，芯片需與多種電壓及檢測裝置聯(lián)用，生產(chǎn)成本和能耗較高，生產(chǎn)效率偏低，常常需要幾周時間才能完成芯片的制備和檢測，限制了它們的應(yīng)用。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為此，本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有的低電壓微流控芯片存在工藝復(fù)雜，操作條件苛刻，生產(chǎn)成本和能耗較高，生產(chǎn)效率偏低的問題，進而提供一種便攜式微流控芯片電泳裝置，其易于攜帶、工藝設(shè)備簡單，重復(fù)性好，原料價格低廉，具有明顯的低成本的優(yōu)點。
[0007]本實用新型另一目的是提供利用上述便攜式微流控芯片電泳裝置進行檢測蛋白質(zhì)的方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種便攜式微流控芯片電泳檢測裝置，包括微流控芯片和電路板，所述電路板設(shè)置有USB接口，所述的電路板通過USB接口與電源連接為微流控芯片提供低壓電源；
[0010]所述的微流控芯片設(shè)置有微流通道，待檢測物質(zhì)在所述微流通道內(nèi)發(fā)生分離后通過電化學(xué)工作站進行檢測。
[0011]所述的微流控芯片設(shè)置有相互連通的樣品池、緩沖池和檢測池，所述的樣品池、緩沖池和檢測池通過流通道實現(xiàn)相互連通。
[0012]所述的微流控通道包括彼此相互連通的橫向微流控通道和縱向微流控通道，所述樣品池和緩沖池分別為兩個，所述樣品池設(shè)置在所述和縱向微流控通道的兩端，所述緩沖池設(shè)置在所述橫向微流控通道的兩端，所述檢測池設(shè)置在所述兩個緩沖池之間。
[0013]所述的電路板上設(shè)置有分別與所述USB接口電導(dǎo)通的供壓線和接地線，其中一個所述的樣品池、緩沖池和檢測池分別與所述的供壓線電導(dǎo)通，另一個所述的樣品池和緩沖池分別與所述的接地線電導(dǎo)通。
[0014]所述微流控通道的有效分離長度為25-200mm，直徑為50-375 μ m。
[0015]所述便攜式微流控芯片電泳檢測裝置還包括封裝蓋，所述的封裝蓋與電路板形成封閉區(qū)域，所述的微流控芯片設(shè)置在所述的封閉區(qū)域內(nèi)，所述樣品池、緩沖池和檢測池的一端貫穿所述微流控芯片，另一端穿過所述封裝蓋。
[0016]所述的微流控芯片和封裝蓋分別設(shè)置有相對應(yīng)的第一微流通道和第二微流通道，所述第一微流通道和第二微流通道共同構(gòu)成微流通道。
[0017]所述的微流控通道設(shè)置在微流控芯片靠近所述電路板的一側(cè)，所述導(dǎo)電線設(shè)置在所述電路板靠近所述微流控芯片的一側(cè)。
[0018]—種采用所述便攜式微流控芯片電泳裝置檢測的方法，包括下述步驟:
[0019]將所述便攜式微流控芯片電泳裝置與輸出電壓為4.5-12V的低壓電源連接后，將PH值為3-8的磷酸緩沖溶液體系置于樣品池、緩沖池和檢測池中，所述檢測池與電化學(xué)工作站連接，并向樣品池中加入溫度為20-40°C，濃度為0.1-1.0mg/mL蛋白質(zhì)混合液，采用電化學(xué)工作站記錄實驗開始至1.5-6min時的檢測信號。
[0020]所述電化學(xué)工作站的電極置于所述檢測池中，所述的電極為三電極檢測模式，所述三電極包括參比電極Ag/AgCl，輔助電極Pt，和工作電極Au。
[0021]所述的低壓電源為電腦。
[0022]本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0024](I)本實用新型的便攜式微流控芯片電泳檢測裝置，包括微流控芯片和電路板，所述電路板設(shè)置有USB接口，所述的電路板通過USB接口與電源連接為微流控芯片提供低壓電源；所述的微流控芯片設(shè)置有微流通道，待檢測物質(zhì)在所述微流通道內(nèi)發(fā)生分離后通過電化學(xué)工作站進行檢測。便攜式微流控芯片電泳檢測裝置可直接從USB接口取電，可以采用4.5-12V的低壓電源，能耗低，小巧易攜帶。
[0025](2)本實用新型的便攜式微流控芯片電泳檢測裝置的所述微流控通道的有效分離長度為25-200_，直徑為375 μ m，采用4.5-12V的低壓電源可即可使蛋白質(zhì)和其他生化樣品、生化小分子分離，使用該裝置檢測條件為:環(huán)境溫度為20-40°C，磷酸緩沖溶液體系pH值為3-8，蛋白質(zhì)混合樣品的濃度范圍為0.1-1.0mg/mL，測試時間為2min左右，通過電化學(xué)工作站采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)快速檢測，因此簡單易操作。
[0026](3)本實用新型的便攜式微流控芯片電泳檢測裝置僅需兩三天的時間即可完成制備，工藝設(shè)備簡單，重復(fù)性好，原料價格低廉，具有明顯的低成本優(yōu)勢。
[0027](4)實用新型的便攜式微流控芯片電泳檢測裝置解決了常規(guī)檢測檢測分離儀器如毛細(xì)管電泳儀等高壓危險、不方便攜帶、檢測時間長、成本高等存在的問題，克服了只能高電壓檢測，電源及檢測儀器笨重等困難。
[0028](5)常規(guī)的蛋白質(zhì)檢測分離裝置毛細(xì)管電泳儀笨重、體積大、不方便攜帶，而U盤型微流控芯片電泳裝置質(zhì)量僅為12g，小巧輕便，易攜帶，可用性更大；在同樣最優(yōu)實驗條件:室溫25°C，pH = 6.0，40mmol/L的磷酸緩沖溶液體系中檢測分離0.5mg/mL牛血清蛋白、