專利名稱：一種電極陣列微芯片傳感器、其制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電極陣列微芯片傳感器領(lǐng)域。具體的說(shuō)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種集成三電極體系的多通道陣列微芯片傳感器。本發(fā)明還提供了該微芯片傳感器的制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
微型化、集成化、智能化與高通量已成為生物/化學(xué)分析領(lǐng)域的重要研究方向。他們以其鮮明的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在疾病診斷與預(yù)測(cè)、藥物篩選、基因表達(dá)譜分析、新基因的發(fā)現(xiàn)、基因突變檢測(cè)及基因測(cè)序等領(lǐng)域獲得了引人注目的成就，包括從學(xué)術(shù)研究到商業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域都得到了全方位的發(fā)展。將分析檢測(cè)系統(tǒng)微型化后集成到一塊微小芯片上，可以實(shí)現(xiàn)樣品需要量少、檢測(cè)時(shí)間短、靈敏度高、檢測(cè)下限低、多通道、高通量檢測(cè)等諸多特點(diǎn)。這種分析芯片在微小空間內(nèi)可集成了大量的測(cè)試單元，將微芯片與相關(guān)的測(cè)試技術(shù)及數(shù)據(jù)處理軟件相結(jié)合，將可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)原位、在線的微全分析系統(tǒng)，給傳統(tǒng)生物分析和臨床檢測(cè)帶來(lái)根本變革。
MEMS(微電子機(jī)械加工技術(shù))在制作不同的微型化分析裝置方面扮演了一個(gè)重要的角色。MEMS工藝加工的陣列電極芯片被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)生物傳感器、電子舌或電子鼻、毛細(xì)管電泳及高效液相色譜的檢測(cè)器等等。特別是陣列蛋白質(zhì)芯片與電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合在檢測(cè)疾病相關(guān)標(biāo)志物方面有重要的潛能。
綜合專利檢索及文獻(xiàn)查新，現(xiàn)在大部分的多通道電化學(xué)陣列芯片只是工作電極陣列的形式，很少有集成三電極體系的。以“electrodes array”問(wèn)關(guān)鍵詞對(duì)美國(guó)專利進(jìn)行檢索，查到7篇相關(guān)專利。其中專利(860329，Electrochemicalsensor/detector system and method和576289，Electrochemical sensor/detector systemand method)分別提出了一種基于微電極陣列的電化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)；專利(869102，Electrode array for development and testing of materials和681285，Method of usingan array of electrodes for high throughput development and testing of materials)分別介紹了一種用于原材料檢測(cè)的電極陣列；專利(485201，Sensor array for detectingelectrical characteristics of fluids)公開了一種用于檢測(cè)流體導(dǎo)電特征分布的傳感器陣列；上述專利只是實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)體系的多通道，并未實(shí)現(xiàn)工作電極陣列與參比電極及對(duì)電極的集成。而在專利(492369，Unitary multiple electrode sensor和541566，Unitary multiple electrode sensor)中則分別公開了一種用于檢測(cè)血液、血液組分樣品或其它測(cè)試樣品分析的多電極傳感器，然而其中單通道的三電極體系是孤立分布在不同的樣品井中的，還不具備多通道傳感器的特征。
以“電極陣列”或“電極芯片”為關(guān)鍵詞對(duì)中國(guó)專利進(jìn)行檢索，共檢索到6篇相關(guān)專利。其中專利(01136952，電極陣列型基因芯片及其制作方法)公開了一種電極陣列型基因芯片及其制作方法，屬于生命科學(xué)領(lǐng)域，涉及一種具有對(duì)基因進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別、鑒定、診斷功能的器件。該基因芯片選用金絲或表面鍍金的金屬絲作為電極，電極排成陣列并固定在芯片基底上，電極的一端用作探針的探頭，部分或全部探頭表面生長(zhǎng)并固化有探測(cè)基因，電極的另一端用作引腳；專利(03129410，微電極陣列芯片傳感器)提供了一種硅基表面的微電極陣列芯片傳感器，該微電極陣列由叉指狀微電極組成；專利(03159801，多電極陣列及其制造方法和03252672，一種多電極陣列)涉及多電極陣列技術(shù)，特別是一種多電極陣列結(jié)構(gòu)。該多電極陣列由微孔陣列、單電極和固定樹脂組成，其單電極為直角形，置于微孔陣列的垂直孔中，單電極的尾部較頭部長(zhǎng)，水平延伸，單電極的頭部呈尖狀，伸出微孔陣列的垂直孔，在單電極的部分水平尾部與微孔陣列的上表面上方有固定樹脂；專利(98811070，毫微電極陣列和200530002301，電極陣列傳感器)所述的電極陣列傳感器也都僅僅是工作電極的陣列化，并未實(shí)現(xiàn)與參比電極及對(duì)電極的集成化。另外，據(jù)文獻(xiàn)追新檢索，目前只有美國(guó)Michael S.Wilson小組于2006年4月(Michael S.Wilson and Weiyan Nie，Analytical Chemistry2006，78(8)，2507-2513)提出過(guò)基于玻璃基底集成三電極體系的免疫蛋白質(zhì)芯片。但是，此處免疫蛋白質(zhì)芯片的電解池是通過(guò)粘合硅墊圈粘結(jié)聚碳酸酯井形成的，體積(0.5-1.5mL)比較大，同時(shí)又由于未在玻璃基底表面實(shí)現(xiàn)微加工，因此并未實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢測(cè)體系的微型化。
目前，蛋白質(zhì)免疫微芯片的檢測(cè)方法主要還是放射免疫、酶連免疫或化學(xué)發(fā)光檢測(cè)，這幾種方法都需對(duì)反應(yīng)物先行進(jìn)行標(biāo)記，然后才能進(jìn)行免疫反應(yīng)的檢測(cè)。而標(biāo)記過(guò)程的存在極易給檢測(cè)體系帶來(lái)干擾，使體系目標(biāo)物的測(cè)定準(zhǔn)確性產(chǎn)生誤差，產(chǎn)生的干擾信號(hào)還會(huì)影響測(cè)定的特異性；并且標(biāo)記過(guò)程的存在還進(jìn)一步增加了檢測(cè)成本。
從以上分析可以看出，現(xiàn)階段電化學(xué)免疫蛋白質(zhì)芯片雖然已經(jīng)突破了單通道的局限，但在集成化與微型化方面仍有待進(jìn)一步發(fā)展，使電化學(xué)檢測(cè)在免疫蛋白質(zhì)芯片中的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供了一種電極陣列微芯片傳感器，以期實(shí)現(xiàn)檢測(cè)體系的微型化、集成化與智能化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供了上述微芯片傳感器的制備方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供了上述微芯片傳感器的應(yīng)用，即將微芯片傳感器與控制儀器相連，通過(guò)一定的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境樣品的分析檢測(cè)。
本發(fā)明提供了一種電極陣列微芯片傳感器，它由電極陣列微芯片和檢測(cè)池組成，電極陣列微芯片是由工作電極陣列、對(duì)電極及參比電極組成，工作電極陣列相對(duì)平行，陣列中間是對(duì)電極，對(duì)電極中間是參比電極，工作電極與多通道一一相應(yīng)，電極的引線引出端分別位于微芯片的四邊，密封電極引線后形成的檢測(cè)池位于微芯片表面。
本發(fā)明的電極陣列微芯片中，工作電極是圓盤電極，分為兩組，呈軸對(duì)稱平行分布在芯片兩側(cè)；對(duì)電極及參比電極亦呈軸對(duì)稱，分別獨(dú)立分布在微芯片內(nèi)側(cè)。
本發(fā)明中，工作電極的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要而定，例如為2-10對(duì)。
本發(fā)明中，作為電極陣列微芯片的基質(zhì)材料可以是硅、普通玻璃、優(yōu)質(zhì)石英以及有機(jī)聚合物材料等。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用單晶硅片作為基質(zhì)。
本發(fā)明中，電極陣列微芯片及各電極的尺寸、工作電極的數(shù)量均可根據(jù)集成度及實(shí)際需要確定。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，制備了一種集成工作電極陣列、對(duì)電極及參比電極的電極陣列硅微芯片，工作電極陣列通道數(shù)為6通道。
本發(fā)明中，電極陣列微芯片與外接控制設(shè)備之間通過(guò)引線和電極連接。該陣列電極微芯片的電極可采用各種金屬材料制成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中采用鈦金材料制作工作電極與對(duì)電極，采用鈦鎳銀材料制作參比電極基底。引線的引入是利用壓片技術(shù)將微芯片壓制到一個(gè)設(shè)計(jì)好的管芯中，從而引出導(dǎo)線。
本發(fā)明的電極陣列微芯片中，電極陣列微芯片表面所形成的電解池容積大小為10-50微升。
本發(fā)明的電極陣列微芯片中，圓盤工作電極直徑為0.2-2毫米，對(duì)電極與參比電極的寬度為0.1-0.5毫米。各電極之間的距離為0.1-1毫米。
本發(fā)明的電極陣列微芯片中，各電極與基質(zhì)材料邊緣的距離為0.5-2毫米。
另一方面，本發(fā)明提供了上述電極陣列微芯片傳感器的制備方法，它包括以下步驟1.對(duì)基質(zhì)進(jìn)行第一次光刻，用脫膜(lift-off)工藝制作工作電極及對(duì)電極；2.對(duì)基質(zhì)進(jìn)行第二次光刻，用脫膜工藝制作參比電極基底；3.對(duì)基質(zhì)劃片，然后將單片微芯片壓片、引線并封裝；4.參比電極制作。
如前所述，作為電極陣列微芯片的基質(zhì)材料可以是硅、普通玻璃、優(yōu)質(zhì)石英以及有機(jī)聚合物材料等。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用單晶硅片作為基質(zhì)。
在單晶硅片上制作電極的方法也有很多，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用蒸鍍的方法。在蒸鍍之前，要先設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的掩膜。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求及單晶硅尺寸進(jìn)行芯片圖形設(shè)計(jì)，然后將設(shè)計(jì)好的圖形分別制作成掩膜板。
上述電極陣列微芯片傳感器的制備方法可按如下步驟具體操作1.單晶硅片的預(yù)處理(1)清洗直徑2.5-7.5英寸的單晶硅片表面進(jìn)行清洗。
(2)氧化生成SiO2絕緣基底氧化爐內(nèi)，氧氣存在，300-800℃條件下，單晶硅表面熱氧化生成一層約200-700納米厚的SiO2薄層。
2.電極制作(1)工作電極及對(duì)電極的制作使用光刻機(jī)進(jìn)行第一次光刻(版圖去掉銀后剩下的圖形)；蒸發(fā)臺(tái)下依次蒸發(fā)Cr或Ti5-20納米，金200-600納米，lift-off，制作出金工作電極陣列及對(duì)電極。
(2)參比電極基底的制作第二次光刻(銀的圖形)；依次蒸發(fā)Cr5-20納米，Ni5-20納米，Ag300-700納米，lift-off，制作出銀基底電極。
3.使用劃片機(jī)對(duì)前述單晶硅片進(jìn)行劃片，然后將單片微芯片室溫下(25±2℃)通過(guò)504萬(wàn)能膠黏合到陶瓷底座上，手動(dòng)引線儀引線，利用硅橡膠黏合劑室溫下進(jìn)行微芯片的封裝。硅橡膠黏合劑固化后，微芯片表面即形成10-50微升的電解池。
4.參比電極制作微芯片表面所形成電解池內(nèi)加入10-50微升的5-50毫摩爾濃度的氯化鉀溶液，以芯片表面銀作為工作電極，外接鉑絲對(duì)電極及銀、氯化銀絲參比電極，0.05-0.5V(相對(duì)于銀/氯化銀絲電極)下氧化50-300秒(上海辰華儀器公司CHI1030電化學(xué)工作站)。
本發(fā)明還提供了上述電極陣列微芯片傳感器的應(yīng)用。即將傳感器與控制設(shè)備相連接，對(duì)加入微芯片表面電解池內(nèi)不同的電解質(zhì)或樣品分別進(jìn)行分析、檢測(cè)。
臨床免疫學(xué)檢測(cè)是指根據(jù)抗原、抗體特異性反應(yīng)的原理，利用已知的抗體去檢測(cè)相應(yīng)的疾病標(biāo)志物抗原，通過(guò)檢測(cè)結(jié)果給臨床診斷提供依據(jù)。臨床免疫學(xué)檢測(cè)自提出到被廣泛應(yīng)用經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期而又扎實(shí)的發(fā)展，以我國(guó)為例，我國(guó)臨床免疫學(xué)檢測(cè)基本經(jīng)歷了放射免疫檢測(cè)(興起于20世紀(jì)70年代)；酶聯(lián)免疫檢測(cè)(興起于20世紀(jì)80年代)；以化學(xué)發(fā)光為代表的光生物學(xué)標(biāo)記免疫檢測(cè)技術(shù)(20世紀(jì)90年代開始推廣使用)三個(gè)階段。上述三種免疫檢測(cè)方法在目前醫(yī)療市場(chǎng)上并存。令人遺憾的是，目前醫(yī)院采用的大部分為昂貴的進(jìn)口設(shè)備。經(jīng)綜合分析，以上三種免疫檢測(cè)方法有以下問(wèn)題需要解決操作復(fù)雜，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)；儀器設(shè)備昂貴，檢測(cè)成本較高；方法的準(zhǔn)確性有待提高，存在假“陽(yáng)性”；單指標(biāo)檢測(cè)，無(wú)法做到多種相關(guān)疾病標(biāo)志物同時(shí)檢測(cè)的要求；樣品需要量大，加重病人痛苦。本發(fā)明的應(yīng)用之一就是側(cè)重于解決現(xiàn)階段臨床免疫分析所存在的上述問(wèn)題。
將電極陣列微芯片與CHI1030電化學(xué)工作站相連，首先加入聚合單體及待共聚抗體，一定電化學(xué)條件下，生成抗體-聚合物膜。然后利用這層抗體-聚合物膜去特異性的檢測(cè)樣品中相對(duì)應(yīng)的抗原。其原理是抗體可以以物理包埋及氫鍵等作用力方式與電化學(xué)高分子聚合物共聚生成抗體-聚合物膜。然后利用抗原-抗體的特異性反應(yīng)達(dá)到利用抗體-聚合物膜去檢測(cè)樣品中相對(duì)應(yīng)的抗原的目的。
具體操作步驟如下首先，生成抗體-聚合物膜。在電極陣列微芯片表面所形成的電解池內(nèi)加入10-50微升的聚合單體-抗體溶液，將電極陣列微芯片的各引線連接到多通道電化學(xué)工作站的對(duì)應(yīng)的工作電極、對(duì)電極及參比電極連線端口。一定的電化學(xué)條件下生成抗體-聚合物膜。
通過(guò)更換前述聚合單體溶液及改變其中所含抗體的種類，可以在同一微芯片傳感器的不同的電極位置固定上不同的抗體，從而制備出多通道的免疫微芯片傳感器。
其次，消除所生成的抗體-聚合物膜的非特異性吸附。在已生成抗體-聚合物膜的微芯片傳感器表面的電解池內(nèi)加入合適的溶液與抗體-聚合物膜一定溫度下作用一段時(shí)間。
最后，樣品的檢測(cè)。將待測(cè)樣品加入到已消除非特異性吸附的微芯片傳感器表面所形成的電解池內(nèi)。通過(guò)選定的電化學(xué)手段對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)分析。
在本發(fā)明中，通過(guò)MEMS工藝加工的電極陣列微芯片首次實(shí)現(xiàn)了集成化多通道電極陣列芯片傳感器的微型化，微芯片表面所形成的電解池體積不大于50微升，微型化的實(shí)現(xiàn)同時(shí)增加了檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)速度；并且由于MEMS工藝可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)并且生產(chǎn)過(guò)程具高度重現(xiàn)性，從而使得陣列電極微芯片傳感器在制作成本大大降低的同時(shí)，給實(shí)際樣品的檢測(cè)提供了可能。在本發(fā)明所提供的電極陣列微芯片傳感器的應(yīng)用中，通過(guò)無(wú)標(biāo)記電化學(xué)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了多通道免疫蛋白質(zhì)芯片對(duì)實(shí)際血清樣品的檢測(cè)，從而避免了標(biāo)記免疫檢測(cè)方法存在的前述問(wèn)題，進(jìn)一步提高了免疫檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性，同時(shí)降低了檢測(cè)下限。
本發(fā)明充分發(fā)揮了集成式多通道電極陣列微芯片的優(yōu)勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)體系的微型化、集成化與智能化。本發(fā)明的電極陣列微芯片傳感器除了可以應(yīng)用于臨床免疫分析，還可應(yīng)用于分析檢測(cè)化工、生物、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)的樣品，具有高通量、高靈敏度和低檢測(cè)限等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量化生產(chǎn)，相對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)大大降低了檢測(cè)成本。因此，本發(fā)明在臨床免疫分析及環(huán)境樣品檢測(cè)等領(lǐng)域?qū)⒂蟹浅V闊的應(yīng)用前景。


圖1為陣列電極微芯片的設(shè)計(jì)圖。其中1為單晶硅片的SiO2絕緣基底，2為圓盤工作電極，3為參比電極，4為對(duì)電極，5為工作電極引線引出端，6為參比電極引線引出端，7為對(duì)電極引線引出端。圓盤工作電極直徑為0.2-2毫米，對(duì)電極與參比電極的寬度為0.1-0.5毫米。各電極之間的距離為0.1-1毫米，各電極與基質(zhì)材料邊緣的距離為0.5-2毫米。
圖2為封裝后的芯片示意圖。其中1為單晶硅片的SiO2絕緣基底，2為圓盤工作電極，3為參比電極，4為對(duì)電極，5為工作電極引線引出端，6為參比電極引線引出端，7為對(duì)電極引線引出端，8為陶瓷底座。
圖3為封裝后的芯片橫截面示意圖。其中8為陶瓷底座，9為封裝后在芯片表面形成的檢測(cè)池。電極陣列微芯片傳感器表面所形成的電解池大小為10-50微升。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1電極陣列微芯片傳感器的制作1.單晶硅片的預(yù)處理(1)清洗直徑2.5-7.5英寸的單晶硅片表面先按照以下過(guò)程進(jìn)行清洗，。1#液(NH3∶H2O2∶H2O＝1∶2∶7)煮沸10分鐘，去離子水沖洗15min；再用2#液(HCl∶H2O2∶H2O＝1∶2∶7)煮沸10分鐘，去離子水沖洗15分鐘，紅外燈下烘干。
(2)氧化生成SiO2絕緣基底國(guó)產(chǎn)氧化爐內(nèi)，氧氣存在，500℃條件下熱氧化生成一層約500納米厚的SiO2薄層。
2.電極制作(1)工作電極及對(duì)電極的制作使用德國(guó)卡爾休斯光刻機(jī)進(jìn)行第一次光刻(版圖去掉銀后剩下的圖形)；國(guó)產(chǎn)蒸發(fā)臺(tái)下依次蒸發(fā)Cr或Ti10納米，金400納米，lift-off，制作出金工作電極陣列及對(duì)電極。其中，圓盤工作電極直徑為1毫米，對(duì)電極寬度為200微米，各電極間距離為200微米。
(2)參比電極基底的制作第二次光刻(銀的圖形)；依次蒸發(fā)Cr10納米，Ni10納米，Ag500納米，lift-off，制作出銀基底電極。其中，銀電極寬度為200-400微米。
3.使用國(guó)產(chǎn)劃片機(jī)對(duì)前述單晶硅片進(jìn)行劃片，然后將單片微芯片室溫下通過(guò)504萬(wàn)能膠黏合到陶瓷底座上，國(guó)產(chǎn)手動(dòng)引線儀引線，利用硅橡膠黏合劑室溫下進(jìn)行微芯片封裝。硅橡膠黏合劑固化后，微芯片表面即形成10-50微升的電解池。
4.參比電極制作微芯片傳感器表面電解池內(nèi)加入50微升的10毫摩爾濃度的氯化鉀溶液，以芯片表面銀作為工作電極，外接鉑絲對(duì)電極及銀、氯化銀絲參比電極，0.1V(相對(duì)于銀/氯化銀絲電極)下氧化120秒(CHI1030電化學(xué)工作站)。
實(shí)施例2用于人血清樣品中多種疾病標(biāo)志物的高通量檢測(cè)1.多通道電極陣列微芯片傳感器的制作參照實(shí)施案例1的方法制作6通道的電極陣列微芯片傳感器。
2.抗體-聚合物膜的生成在微芯片傳感器表面所形成的電解池內(nèi)加入50微升的10毫摩爾濃度的pH7.0磷酸緩沖溶液，其中含10毫摩爾濃度的鄰苯二胺聚合單體及3微克/毫升的待共聚抗體。將電極陣列微芯片傳感器的各引線連接到多通道電化學(xué)工作站的對(duì)應(yīng)的工作電極、對(duì)電極及參比電極連線端口。室溫下利用循環(huán)伏安法(CV)生成抗體-聚合物膜。實(shí)驗(yàn)條件如下掃描范圍(0-0.8V)，掃描速度(100毫伏/秒)，掃描圈數(shù)(2圈)。
通過(guò)微芯片傳感器表面沖洗(10毫摩爾濃度的pH7.0磷酸緩沖溶液沖洗3次)、更換前述待聚合溶液(改變所含抗體的種類)及儀器控制，可以在同一微芯片傳感器的不同的電極位置固定上不同的抗體，從而制備出多通道的免疫微芯片傳感器。其中前述所共聚的抗體分別有透明質(zhì)酸結(jié)合蛋白、層粘連蛋白抗體及IV型膠原抗體。
所生成的抗體-聚合物膜為CV，電化學(xué)交流阻抗譜，掃描電鏡，共聚焦熒光顯微鏡等表征手段所證實(shí)。
3.抗體-聚合物膜表面非特異性的消除在已生成抗體-聚合物膜的微芯片傳感器表面的電解池內(nèi)加入10納克/毫升的牛血清白蛋白溶液或稀釋100倍的正常人學(xué)清，與微芯片傳感器表面的抗體-聚合物膜在室溫下(25度左右)作用30分鐘。隨后微芯片傳感器表面以10毫摩爾濃度的pH7.0磷酸緩沖溶液沖洗3次。通過(guò)上述操作，即可有效消除抗體-聚合物膜的非特異性吸附問(wèn)題。
該結(jié)果為CV所證實(shí)。
4.樣品的檢測(cè)在已消除非特異性吸附的微芯片傳感器表面加入50微升的1毫摩爾濃度的二茂鐵甲醇探針溶液(內(nèi)含10毫摩爾濃度pH7.0磷酸緩沖液)，CV法測(cè)定各電極的原始響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下，掃描范圍-0.3至0.5伏；掃描速度100毫伏/秒；掃描圈數(shù)1。隨后在探針溶液中加入0.5-1微升待測(cè)樣品，室溫下(25度左右)作用30分鐘，再測(cè)定各電極的響應(yīng)。線性工作曲線通過(guò)線性標(biāo)準(zhǔn)加入法獲得，實(shí)際樣品的濃度可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)加入法或直接在工作曲線上擬合得到。測(cè)定結(jié)果表明，利用多通道電極陣列微芯片傳感器，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)混合抗原溶液(3種肝纖維化標(biāo)志物透明質(zhì)酸，IV-C膠原，層粘連蛋白)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差為0-13.6％；對(duì)實(shí)際血清樣品，與利用放免法所得到的結(jié)果對(duì)照，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0-19.6％。對(duì)同一樣品連續(xù)測(cè)定5次，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.13％。利用多通道陣列電極微芯片傳感器對(duì)3種肝纖維化標(biāo)志物透明質(zhì)酸，IV-C膠原，層粘連蛋白的檢測(cè)下限分別為1納克/毫升，0.5納克/毫升和1納克/毫升。
以上結(jié)果表明，本發(fā)明所研制的集成三電極體系的陣列電極微芯片傳感器可以成功的應(yīng)用于實(shí)際樣品的高效、快速檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種電極陣列微芯片傳感器，其特征在于，它由電極陣列微芯片和檢測(cè)池組成，電極陣列微芯片是由工作電極陣列、對(duì)電極及參比電極組成，工作電極陣列相對(duì)平行，陣列中間是對(duì)電極，對(duì)電極中間是參比電極，工作電極與多通道一一相應(yīng)，電極的引線引出端分別位于微芯片的四邊，密封電極引線后形成的檢測(cè)池位于微芯片表面。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，工作電極是圓盤電極，分為兩組，呈軸對(duì)稱平行分布在芯片兩側(cè)；對(duì)電極及參比電極亦呈軸對(duì)稱，分別獨(dú)立分布在微芯片內(nèi)側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的傳感器，其特征在于，圓盤工作電極直徑為0.2-2毫米。
4.如權(quán)利要求2所述的傳感器，其特征在于，工作電極為2-10對(duì)。
5.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，作為電極陣列微芯片的基質(zhì)材料是硅、普通玻璃、優(yōu)質(zhì)石英或者有機(jī)聚合物材料。
6.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，對(duì)電極與參比電極的寬度為0.1-0.5毫米。
7.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，電極陣列微芯片表面所形成的檢測(cè)池容積大小為10-50微升。
8.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，各電極之間的距離為0.1-1毫米。
9.如權(quán)利要求1所述傳感器的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)對(duì)基質(zhì)進(jìn)行第一次光刻，用脫膜工藝制作工作電極及對(duì)電極；(2)對(duì)基質(zhì)進(jìn)行第二次光刻，用脫膜工藝制作參比電極基底；(3)對(duì)基質(zhì)劃片，然后將單片微芯片壓片、引線并封裝；(4)參比電極制作。
10.如權(quán)利要求1所述傳感器的應(yīng)用，其特征在于，將傳感器與控制設(shè)備相連接，對(duì)加入微芯片表面檢測(cè)池內(nèi)的電解質(zhì)或樣品進(jìn)行分析、檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及電極陣列微芯片傳感器領(lǐng)域。具體的說(shuō)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種集成三電極體系的多通道陣列微芯片傳感器，它由電極陣列微芯片和檢測(cè)池組成；電極陣列微芯片是由工作電極陣列、對(duì)電極及參比電極組成。本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)了集成化多通道電極陣列芯片傳感器的微型化，微芯片表面所形成的電解池體積不大于50微升，微型化的實(shí)現(xiàn)增加了檢測(cè)靈敏度、準(zhǔn)確性和檢測(cè)速度；同時(shí)降低生產(chǎn)成本和檢測(cè)成本。本發(fā)明可以應(yīng)用于化工、生物、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)的樣品檢測(cè)分析，具有高通量、高靈敏度和低檢測(cè)限等諸多優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N33/48GK1865959SQ20061002719
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者孔繼烈, 史綿紅, 余紹寧, 周佳, 黃宜平 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué), 上海伍鰲醫(yī)學(xué)科技有限公司