[发明专利]包括多孔聚合物电极的微流体系统

说明书

概述

使用小规模分析系统例如微流体系统(microfluidic system)可进行各 种分析。这样的系统的灵敏度、轻便性和耐久性可通过结合多孔聚合物电 极作为系统部件来增强。多孔聚合物电极将导电材料的有利的导电特性与 多孔结构相结合。因而形成的多孔电极可用于定性或定量分析，并捕获和 /或释放带电材料，例如核酸。电极基质的孔也可填充有不导电材料，从而 产生具有多个分立的导电表面的电极。在微流体系统中的这样的多孔电极 的使用可使在因而形成的设备上的电极具有有利的特性。

附图说明

图1是示例性多孔聚合物电极组件的横截面图。

图2是可选择的示例性多孔聚合物电极组件的部分横截面图。

图3是另一示例性电极组件的表面的透视图。

图4是又一示例性电极组件的部分横截面图。

图5是又一示例性电极组件的横截面图。

图6又一电极组件的透视图。

图7是示例性微流体系统的示意性描述。

图8可选择的选定微流体系统的示意性描述。

图9是示出网状玻璃碳上甲氧基噻吩的电聚合的曲线，如实施例1中 描述的。

图10是示出在正电荷和中性电荷之间的多孔聚合物电极的周期性变 化的循环伏安图(cyclic voltammogram)，如实施例1中描述的。

图11是保持在正电势的示例性电极组件的荧光微观图，如实施例2 中描述的。在电极表面上吸附的DNA的存在通过借助于YOYO-1核酸染 色剂的DNA的荧光染色来演示。

图12是保持在中性电势的示例性电极组件的荧光微观图，如实施例2 中描述的。在电极表面上有很少的或没有DNA存在，且在电极基质内只 有很少的量，如通过借助于YOYO-1核酸染色剂的DNA的荧光染色演示 的。

选定实施方式的描述

I.多孔聚合物电极

图1描绘了示例性多孔导电聚合物电极组件10，如在横截面中看到的。 虽然各种几何结构适合于所公开的电极组件，但图1的特定电极组件是圆 柱形的。电极组件包括为因而形成的电极提供基质的多孔整料12。应用于 多孔整料表面的是导电聚合物14。选定的多孔聚合物电极在2006年6月 30日提交的Lau等人的“POROUS POLYMER ELECTRODES”的美国专 利申请第11/479,175号的中被描述，其在此以引用方式并入。

导电聚合物14一般与电势源电接触。在一方面，与导电聚合物14接 触的导电层16提供电接触。电极组件10的导电层16包围圆柱形电极组 件本身。电接触可以是直接的，其中导电层16物理地接触导电聚合物14 的至少一部分，或间接的，例如其中多孔整料12本身适当地导电。任何 适当耐用和导电的材料可用于提供导电聚合物14和电势源之间的电连接。 导电层16一般为导电金属，例如金、铂、铝、镍或铬。在电极组件的特 定方面，导电层包括金属金。在电极组件的可选择方面，导电层包括铂。

电极组件可制成各种几何结构中的任何一种。一般来说，电极组件微 观上是多孔的。也就是说，组件结合具有孔、腔或通道17的基质。一般 孔或通道尺寸范围从约2μm到约100μm宽，其中基质表面的至少一部分 是导电的和/或能够被充电。存在于多孔基质中的孔、腔或通道可手工形成， 或可作为多孔整料12的形成的副产品存在。这些孔17可具有规则或不规 则的形状，并可规则地排列，例如以阵列或以不特定的短程或长程顺序。 一般来说，在电极组件是多孔的场合，可跟踪弯曲路径的微通道17允许 流体流过基质，以便流体与导电聚合物的区域至少间断地接触。电极组件 的特定多孔性取决于所使用的特定的制备方法，并可被该特定方法修整。 在一方面，电极组件的多孔特征根据应用于具有所期望的多孔性的多孔整 料12的导电聚合物出现。

虽然电极组件的部件可选择和制造成使得它们对实际使用拥有足够 的强度和完整性，但是因而形成的电极的耐久性可通过基底层18的存在 而提高，如图2的平面电极组件示出的。虽然基底可参与向聚合物12传 导电势，但一般基底对电极组件提供机械完整性，并可选择地提供制造电 极组件的前提或基础。