一种便携式微流控芯片电泳装置及其应用_2

文档序号:9395521阅读:来源:国知局
发明的便携式微流控芯片电泳装置的透视结构示意图;
[0030]图2是本发明的便携式微流控芯片电泳装置的爆炸图;
[0031]图3是图1中微流控芯片的仰视图;
[0032]图4是图1中电路板的结构示意图;
[0033]图5是实施例1的分离效果图;
[0034]图6是为毛细管电泳仪和本发明便携式微流控芯片装置相同条件下的蛋白质分离检测对比图;
[0035]其中附图标记:1-微流控芯片,2-电路板,3-样品池,4-缓冲池,5-检测池,6-USB接口,7-供压线,8-微流通道,81-第一微流通道,82-第二微流通道,9-封装盖,10-接地线。
【具体实施方式】
[0036]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
[0037]蛋白质分离检测电流-时间曲线由CH1-832C电化学工作站测得。
[0038]如图1和图2所示,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I和电路板2,所述电路板2设置有USB接口 6,所述的电路板2通过USB接口 6与电源连接为微流控芯片I提供低压电源;
[0039]如图3所示,所述的微流控芯片I设置有微流通道8,待检测物质在所述微流通道8内发生分离后通过电化学工作站进行检测。
[0040]所述的微流控芯片I设置有相互连通的样品池3、缓冲池4和检测池5,所述的样品池3、缓冲池4和检测池5通过流通道8实现相互连通。
[0041]所述的微流控通道8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3和缓冲池4分别为两个,所述样品池3设置在所述和纵向微流控通道的两端,所述缓冲池4设置在所述横向微流控通道的两端,所述检测池5设置在所述两个缓冲池4之间。
[0042]如图4所示,所述的电路板2上设置有分别与所述USB接口 6电导通的供压线7和接地线10,其中一个所述的样品池3、缓冲池4和检测池5分别与所述的供压线7电导通,另一个所述的样品池3和缓冲池4分别与所述的接地线10电导通。所述样品池3、缓冲池4和检测池5统称为储液池,所述的各个储液池都分别通过铜丝与电路板上相对应位置相连,铜丝通过锡焊焊接到电路板上。
[0043]所述微流控通道的有效分离长度为25-200mm,直径为50-375 μ m,优选为375 μ m。
[0044]所述便携式微流控芯片电泳检测装置还包括封装盖9,所述的封装盖9与电路板2形成封闭区域,所述的微流控芯片I设置在所述的封闭区域内,所述样品池3、缓冲池4和检测池5的一端贯穿所述微流控芯片1,另一端穿过所述封装盖9。所述的微流控通道8设置在微流控芯片I靠近所述电路板2的一侧,所述导电线7设置在所述电路板2靠近所述微流控芯片I的一侧。
[0045]作为优选的实施方式,所述的微流控芯片I和封装盖9分别设置有相对应的第一微流通道81和第二微流通道82,所述第一微流通道81和第二微流通道82设置在微流控芯片I和封装盖9的相对的一侧,当将微流控芯片I和封装盖9组装到一起是,第一微流通道81和第二微流通道82共同构成微流通道8。本发明的封装盖采用透明材质,作为其他实施方式,也可以采用不透明材质。
[0046]本发明所述的述便携式微流控芯片电泳装置的制备方法如下:
[0047]S1、制备微流控芯片I
[0048]先用模板浇铸法将硅橡胶与硅橡胶固化剂以10:1的比例混合并充分搅拌,倒入带有十字通道的模板内加热固化成型,将样品池3、缓冲池4和检测池5放置于预定位置后,再将硅橡胶与硅橡胶固化剂以10:1的比例混合并充分搅拌,倒入带有除去十字通道的模板内加热固化成型,得到硅橡胶微流控芯片,其中微通道直径为375 μm,有效分离长度分别为25,45,65mm ;使所述样品池3、缓冲池4和检测池5的一端贯穿所述微流控芯片I。
[0049]S2、制备电路板2
[0050]用干膜刻蚀法对铜板上的干膜进行紫外曝光、显影、刻蚀完成对电路板的制备;
[0051]S3、封装
[0052]最后用浇铸法对微流控芯片和电路板进行封装形成封装盖,并在其电路的一端焊接USB接头完成对U盘型微流控芯片电泳装置的制备(如图1),所述样品池3、缓冲池4和检测池5的另一端穿过所述封装盖。
[0053]—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:
[0054]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3、缓冲池4和检测池5中,所述检测池5与电化学工作站连接,并向样品池3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。最优检测条件为:室温25°C,其中温度过高会导致蛋白质溶液的变质,温度过低难以控制操作温度,pH = 6.0,40mmol/L的磷酸缓冲溶液体系,其中pH过高和过低都会引起蛋白质的变质,导致检测结果不准确,0.5mg/mL的牛血清蛋白、细胞溶菌酶和细胞色素C三种蛋白质混合样品,其中样品浓度太低会使信号减弱,浓度太高会使该装置失去微检测的意义,一般检测过程可在2min左右完成。
[0055]本发明所用的信号检测方式为电化学检测,所述电化学工作站的电极置于所述检测池5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。所述的低压电源为电脑。当不同的蛋白质样品电泳至电极位置时,电化学分析仪就会出现相应的信号响应,此处重点观察记录电流-时间曲线。
[0056]具体地,利用本发明的便携式微流控芯片电泳装置进行蛋白质的检测分离,首先将该装置的USB接口 6插入到电脑USB接口处,注入1.5 μ L蛋白质标准样品到两个样品池3中将3mL浓度为40mmol/L的磷酸缓冲溶液注入到缓冲池4中,将电化学工作站的电极置于检测池5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 ο,此时所述便携式微流控芯片电泳装置从电脑USB接口获得电压后,蛋白质标准样品通过电压的作用慢慢电泳到微流通道8中,微流通道8两端连通的样品池3中的蛋白质标准样品开始在磷酸缓冲溶液体系中电泳分离,打开电化学工作站进行电流-时间曲线信号的记录。微流控芯片I的微流通道8的有效分离长度对样品分离完成时间和效果有一定的影响,在上述操作方法下对不同分离长度下的微流控芯片I进行蛋白质电泳分离,在得到相似的分离效果后决定采用较短的25mm有效分离长度的微通道制备微流控芯片,此时得到的微电泳装置美观小巧,易携带,且分离蛋白质样品效果良好。
[0057]本申请的发明人还对检测目标物、样品浓度、缓冲溶液体系酸碱度、检测温度等条件进行了探索,结果发现本发明的便携式微流控芯片电泳装置能够对牛血清蛋白、细胞溶菌酶、细胞色素C、多巴胺、尿酸等具有较好的检测效果,检测条件为室温25°C,pH = 6.0,40mmol/L的磷酸缓冲溶液体系中进行分离,效果最佳。
[0058]检测对象的筛选
[0059]本实施例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25mm直径为375 μπι。根据该装置的操作方法对浓度为0.5mg/mL的以下几种蛋白质混合样品室温下pH = 6,40mmol/L磷酸缓冲溶液体系中进行分离,这几种蛋白质分别是牛血清蛋白、细胞溶菌酶、细胞色素C、核糖核酸苷霉酶和肌红蛋白。由此可得到这五种蛋白质的检测分离图,但可能由于核糖核酸苷霉酶和肌红蛋白相对其他三种蛋白质所携带电荷较大分离速度慢,或不适合电化学检测方式进行检测分离,在短时间内得到的分离图谱这两种物质的电化学信号极弱,因而只可以用该微装置较好的测试牛血清蛋白、细胞溶菌酶、细胞色素C三种蛋白质混合样品,分离
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