[发明专利]双极电极-纸基微流控的芯片及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种双极电极-纸基微流控的芯片及其制备方法，属于微流控分析技术领域。

背景技术：

自从20世纪九十年代提出微全分析系统的概念以来，微流控芯片作为其中的核心技术己经成为国际发展最迅速的领域之一。纸基微流控是近几年来微流控芯片研究的一个新方向。它以滤纸作为芯片材料，使用光刻技术、绘图仪技术、喷墨印刷技术、蜡印刷技术、剪纸、丝网印刷、柔版印刷、打印PDMS和等离子体氧化、激光处理、折纸术等都可以单独用来制作纸基微流控芯片，它们被己经成功的用于比色分析、电化学分析、生物样品分析等领域。由于它具有重量轻、携带方便、可一次性使用、成本低廉、所需样品的体积小、分析速度快、可以进行多种物质同时检测等优点，己经被越来越多地应用于化学、生物、医学等领域。

许多化学分析和化学反应都以纸作为载体，滤纸在点滴试验、pH试纸和纸色谱等有广泛应用。纸基微流控是由Martinez等人[Martinez et al.,Angew.Chem.Int.Ed.2007,46,1318-1320]于2007年首次提出。普通滤纸由纤维素组成，呈亲水性，其纤维层的毛细作用可使水溶液自动渗透，为用纸质微流控芯片制作和应用创造了良好条件。与硅片、玻璃、PDMS等微流控芯片基材相比，纸质微流控芯片具有成本低、制备简单、无需复杂外围设备等特点，非常适用于在资源匮乏或空间搭载等极端条件下，进一步发展一系列生化检测新方法。

用于微流控分析系统中的双极电极（Bipolar electrode,BPE），是指一个放置在微流通道中的导体，当足够高的电场施加在微流通道中的离子缓冲液时，这个导体一端发生氧化反应，一端发生还原反应，这个导体就称为BPE。国际上所报道的双极电极芯片装置主要以玻璃和PDMS为主，而本专利公布的纸基微流控-双极电极电泳分离芯片及其制备方法还没见报道。

发明内容：

本发明的目的是提供一种双极电极-纸基微流控的芯片及其制备方法，双极电极-纸基微流控芯片具有重量轻、携带方便、成本低廉、可一次性使用、所需样品的体积小、分析速度快的特点，适用于地基或空间搭载生命科学仪器的复杂样品的检测等。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

双极电极-纸基微流控的芯片，包括纸质基片、纸质盖片、纳米电极、双极电极；纸质盖片通过光刻法有疏水障碍形成微流体通道，纳米电极和双极电极(7)积于纸质基片表面，介于纸质基片和纸质盖片之间；纳米电极有两个，分别位于双极电极的两侧；纸质盖片上设置有进样入口区和出口区，预分离浓缩区为微通道前半部分，微通道形成纸电泳-纸色谱，所述纳米电极作为微流通道中电渗流和双极电极电化学的驱动单元，双极电极作为微流通道的形成非均匀电场使组份高倍浓集，并使被检测组份发生在双极电极两端发生氧化还原反应，对复杂样品中低丰度物质进行聚焦浓缩和检测分析。

所述纳米电极厚度为100nm；

所述双极电极厚度为100nm，与盖片的微通道垂直；

所述的纳米电极为半导体氧化物电极或者金属电极；

所述的双极电极材料为金或铂或者氧化锡铟；

所述纸质基片和纸质盖片材料均为纸；

所述的纳米电极和双极电极为磁控溅射形成的纳米薄膜结构；

一种制备双极电极-纸基微流控芯片的方法，包括如下步骤：

1）纸质盖片的制作

将光刻胶和稀释剂按照体积比1:（4～8）进行稀释，将0.5ml的稀释后的光刻胶均匀涂在直径为5cm的色谱纸上，室温干燥后，直接在光刻机上将掩膜菲林片与色谱纸对齐曝光30s，丙酮显影5min，得到具有微通道的纸质盖片；

2）纸质基片的制作

以普通A4纸裁成一定大小的纸片当掩膜，并按照色谱纸设计的电极的大小和形状把纸片电极区剪掉，把做好的纸掩膜放在色谱纸上面，采用磁控溅射氧化锡铟薄膜或者金属薄膜，获得100nm厚纳米电极和双极电极；双极电极置于两个纳米电极中间，即得纸质基片；

3）纸质芯片封合

预先在双面胶上裁剪出合适的图形，剪掉的部分与电极的形状一致，将双面胶与下层基片精确对齐黏牢，再把纸质盖片与双面胶对齐，再另外用一层透明胶带薄膜覆盖在纸质盖片的上表面，即得本发明的纸基微流控-双极电极芯片。