[发明专利]集成化的电化学发光纸质微流控芯片及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于医学检测领域，涉及一种集成化的电化学发光纸质微流控芯片及该芯片的制备方法，还涉及应用该芯片进行乙肝表面抗原检测的方法。

背景技术

乙肝表面抗原(HBsAg)检测是临床诊断乙型肝炎的一项重要指标，目前常用酶联免疫法和罗氏电化学发光检测系统对其进行检测。酶联免疫法操作繁琐、无法进行定量检测，不适用于实时快速检测；而罗氏电化学发光检测系统存在设备体积庞大、价格高昂的局限性，不适用于现场即时检测和广泛推广使用。因此，急需一种检测灵敏度高，同时操作简单、检测仪器便于携带的新型检测方法。

纸质微流控芯片(paper-based microfluidic analytical devices，μPADs)是一种新兴的微流控分析技术平台，它以纸张作为基底材料，通过各种加工修饰方法，在纸上形成具有一定构造的亲/疏水微细通道网络，并与相关的分析仪器共同组成“纸上微型实验室”(lab on paper)，可应用于量小、复杂液体样品的高效、快速检测，具有操作简便、储存运输方便、价格低廉、易于修饰等优良特性，适用于临床诊断及现场即时检测。

纸质微流控芯片的图案通道形成方法有紫外光刻、喷墨打印、喷墨溶剂刻蚀、等离子体处理、绘图、丝网印刷、柔印、激光处理、融蜡浸透及蜡打印等，其中蜡打印的方法最为简便，适用于大规模的纸质微流控芯片制造。纸质微流控芯片的检测方法有比色法、化学发光法、电化学法、荧光法等。Kubota等人应用电化学法在纸芯片上进行维生素C和尿酸的检测，但是该检测技术灵敏度不高、特异性较差，不适用于免疫检测。Liu Zhihong等人设计了基于荧光检测的纸质微流控芯片，但是荧光检测需要外加光源，背景干扰较大，而且荧光试剂易发生淬灭。

电化学发光(Electrochemiluminescence，ECL)是指直接利用电化学反应形成激发态发光体来发光或通过电解产物之间、电解产物与体系中某组分之间进行化学反应产生光辐射而实现分析物测定的发光分析技术，是电化学分析与化学发光分析相结合的产物。与其它检测方法相比，电化学发光检测以其自动、快速、特异性强、灵敏度高和线性检测范围宽等优点展示出良好的应用前景。于京华课题组首次将电化学发光检测与纸质微流控芯片相结合，制备了基于电化学发光检测的三维纸芯片，实现了肿瘤标志物的检测，但其在实际应用方面还是存在一定局限性，该纸芯片纸通道的构造较为简单，仍需要手工进行样品的分离、试剂的滴加、洗涤分离等步骤，操作繁琐、耗时，不利于广泛应用。

为提高检测灵敏度、简化操作流程，制备一种可用于临床诊断和现场即时检测的纸质微流控芯片，本发明将电化学发光检测技术与微流控技术相结合，制备了一种集成化的电化学发光纸质微流控芯片。通过纸通道的优化设计和各区抗体的固定，本发明将样品前处理、混合、反应和检测等步骤集成于一张纸质微流控芯片，整个检测过程只需加入样品和清洗液，无需人工加入各种反应试剂，实现了全血样品中乙肝表面抗原的分离、传输和检测。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种功能丰富、检测灵敏度高、使用简单方便和成本低的，集样品前处理、混合、反应和检测于一体的，集成化的电化学发光纸质微流控芯片。

本发明的第二目的在于：提供一种功能丰富、检测灵敏度高、使用简单方便和成本低的，集样品前处理、混合、反应和检测于一体的，集成化的电化学发光纸质微流控芯片的制备方法。

本发明的第三目的在于：提供一种功能丰富、检测灵敏度高、使用简单方便和成本低的，集样品前处理、混合、反应和检测于一体的，用于乙肝表面抗原检测的纸质微流控芯片的实现方法。

本发明所采取的第一技术方案是：

一种集成化的电化学发光纸质微流控芯片，包括自上而下分布的上密封层、纸通道层、电极层和下密封层，所述纸通道层集样品前处理、混合、反应和检测于一体。

进一步，所述纸通道层包括样品区、侧向免疫层析通道、抗体包埋区、检测区和废液区，所述样品区上覆盖有滤血膜，所述侧向免疫层析通道的前端与样品区连接，所述抗体包埋区位于侧向免疫层析通道的近样品区端，所述检测区与侧向免疫层析通道的末端连接，所述废液区位于检测区的末端和侧向免疫层析通道两侧。

进一步，所述电极层包括工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极、对电极和参比电极位于检测区的下方并为检测区提供电化学发光反应所需的电压；所述上密封层设有正对着样品区的加样区和正对着检测区的检测口。

本发明所采取的第二技术方案是：