一种便携式微流控芯片电泳装置及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及低压微流控装置检测技术领域，具体设计一种可从USB接口直接取电的用于蛋白质检测分离的U盘型便携式微流控芯片电泳装置、以及其在蛋白质和其他生化样品、生化小分子等分离检测中的应用。
【背景技术】
[0002]微流控芯片(LOC)是指把生化、医学等领域里实验所包括的各种微小反应通过一种微细加工技术全部转移并迷你化到一块类似玻璃片大小的芯片上，制作出许多微结构装置，构建出各结构单元灵活组合集成的可微检测的系统，伴随芯片电泳几十年内的不断创新和进步，微流控芯片电泳技术已经成为当代分析类学科不断向微型化、自动化、一体化的方向发展的具有巨大潜力的前沿技术。
[0003]与此同时，芯片电泳技术不断创新，研究焦点也正慢慢转移到建设不同学科类型的芯片，从分析化学到生物学，从信息学到电子学、从医学到环境学，不胜枚举，它的应用也不仅仅限制在以往常见的生物、化学、医学诊断学等领域，如环境污染物检测、农药化学、食品化学、DNA检测、蛋白质分离、药品检测、临床检测、医疗健康、司法鉴定等，也拓展在光学、信息学、电子学等领域，如荧光检测仪、化学荧光免疫定量检测仪的应用、电子信号的加密解密、DNA计算等方面。
[0004]国际上关于制备微流控芯片低压检测分离蛋白质的研究不多，相关专利也鲜有报道，到目前为止已有一些文献采用如下的制备方法:(I)Urresti等在《MicroelectronicsReliability))杂志2005，45，1181-1186报道了一种新型的在带有四层掺杂轮廓芯片建立横向击穿瞬态电压抑制器，其在低电压范围内有重要应用；(2)Xu等在《Analytical andB1analytical Chemistry))杂志2009，394, 1947-1953报道了一种新型的利用低电压诱导微流控芯片检测氨基酸的方法技术，结果表明，苯丙氨酸和赖氨酸的混合样品可在7分钟内完成有效分离;(3)Kim 等在《Analytical Chemistry))杂志 2007，79，7761-7766 报道了在微流控蒸发器上施加一持续的较低直流电压(7-15V)发现了人类慢性白血病K562细胞的电渗透行为;(4) Guido 等在《Microelectronic Engineering))杂志 2012, 98, 707-710 报道开发了一类能在微流体平台上持续供应直流电压的哺乳动物细胞电穿孔系统，利用该系统可在超低电压(〈2V)下观察到酵母细胞的电渗透行为。
[0005]以上所列相关的低电压微流控芯片制备方法，普遍工艺复杂，操作条件苛刻，芯片需与多种电压及检测装置联用，生产成本和能耗较高，生产效率偏低，常常需要几周时间才能完成芯片的制备和检测，限制了它们的应用。
【发明内容】
[0006]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有的低电压微流控芯片存在工艺复杂，操作条件苛刻，生产成本和能耗较高，生产效率偏低的问题，进而提供一种便携式微流控芯片电泳装置，其易于携带、工艺设备简单，重复性好，原料价格低廉，具有明显的低成本的优点。
[0007]本发明另一目的是提供利用上述便携式微流控芯片电泳装置进行检测蛋白质的方法。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0009]—种便携式微流控芯片电泳检测装置，包括微流控芯片和电路板，所述电路板设置有USB接口，所述的电路板通过USB接口与电源连接为微流控芯片提供低压电源；
[0010]所述的微流控芯片设置有微流通道，待检测物质在所述微流通道内发生分离后通过电化学工作站进行检测。
[0011]所述的微流控芯片设置有相互连通的样品池、缓冲池和检测池，所述的样品池、缓冲池和检测池通过流通道实现相互连通。
[0012]所述的微流控通道包括彼此相互连通的横向微流控通道和纵向微流控通道，所述样品池和缓冲池分别为两个，所述样品池设置在所述和纵向微流控通道的两端，所述缓冲池设置在所述横向微流控通道的两端，所述检测池设置在所述两个缓冲池之间。
[0013]所述的电路板上设置有分别与所述USB接口电导通的供压线和接地线，其中一个所述的样品池、缓冲池和检测池分别与所述的供压线电导通，另一个所述的样品池和缓冲池分别与所述的接地线电导通。
[0014]所述微流控通道的有效分离长度为25-200mm，直径为50-375 μ m。
[0015]所述便携式微流控芯片电泳检测装置还包括封装盖，所述的封装盖与电路板形成封闭区域，所述的微流控芯片设置在所述的封闭区域内，所述样品池、缓冲池和检测池的一端贯穿所述微流控芯片，另一端穿过所述封装盖。
[0016]所述的微流控芯片和封装盖分别设置有相对应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构成微流通道。
[0017]所述的微流控通道设置在微流控芯片靠近所述电路板的一侧，所述导电线设置在所述电路板靠近所述微流控芯片的一侧。
[0018]—种采用所述便携式微流控芯片电泳装置检测的方法，包括下述步骤:
[0019]将所述便携式微流控芯片电泳装置与输出电压为4.5-12V的低压电源连接后，将PH值为3-8的磷酸缓冲溶液体系置于样品池、缓冲池和检测池中，所述检测池与电化学工作站连接，并向样品池中加入温度为20-40°C，浓度为0.1-1.0mg/mL蛋白质混合液，采用电化学工作站记录实验开始至1.5-6min时的检测信号。
[0020]所述电化学工作站的电极置于所述检测池中，所述的电极为三电极检测模式，所述三电极包括参比电极Ag/AgCl，辅助电极Pt，和工作电极Au。
[0021]所述的低压电源为电脑。
[0022]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0023]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0024](I)本发明的便携式微流控芯片电泳检测装置，包括微流控芯片和电路板，所述电路板设置有USB接口，所述的电路板通过USB接口与电源连接为微流控芯片提供低压电源；所述的微流控芯片设置有微流通道，待检测物质在所述微流通道内发生分离后通过电化学工作站进行检测。便携式微流控芯片电泳检测装置可直接从USB接口取电，可以采用4.5-12V的低压电源，能耗低，小巧易携带。
[0025](2)本发明的便携式微流控芯片电泳检测装置的所述微流控通道的有效分离长度为25-200mm，直径为375 μπι，采用4.5-12V的低压电源可即可使蛋白质和其他生化样品、生化小分子分离，使用该装置检测条件为:环境温度为20-40°C，磷酸缓冲溶液体系pH值为3-8，蛋白质混合样品的浓度范围为0.1-1.0mg/mL，测试时间为2min左右，通过电化学工作站采集数据，实现快速检测，因此简单易操作。
[0026](3)本发明的便携式微流控芯片电泳检测装置仅需两三天的时间即可完成制备，工艺设备简单，重复性好，原料价格低廉，具有明显的低成本优势。
[0027](4)发明的便携式微流控芯片电泳检测装置解决了常规检测检测分离仪器如毛细管电泳仪等高压危险、不方便携带、检测时间长、成本高等存在的问题，克服了只能高电压检测，电源及检测仪器笨重等困难。
[0028](5)常规的蛋白质检测分离装置毛细管电泳仪笨重、体积大、不方便携带，而U盘型微流控芯片电泳装置质量仅为12g，小巧轻便，易携带，可用性更大；在同样最优实验条件:室温25°C，pH = 6.0，40mmol/L的磷酸缓冲溶液体系中检测分离0.5mg/mL牛血清蛋白、细胞溶菌酶、细胞色素C蛋白质混合样品下，毛细管电泳仪需20kV电压约1min完成检测过程，而U盘型微流控芯片电泳装置仅需约5V电压约2min检测分离三种蛋白质混合样品，且分离效果较好。
【附图说明】
[0029]图1是本