[发明专利]微流控芯片电泳安培检测系统及其组建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片电泳安培检测系统及其组建方法，微流控芯片电泳安培检测系统，可用于药物分析、环境检测等领域。

技术背景

微全分析系统，或称芯片实验室(Lab-on-a-chip)，是指以微机电加工技术为基础，将试样采集、样品处理、生化反应、分离检测、信号输出等一系列过程都集成在一块几个平方厘米大小的芯片上，以满足各行业对分析的需求。这一概念由Manz等人在1990年提出，随着信息科学、微加工技术、材料科学的迅速发展，以及降低试样消耗、控制能耗等迫切需要，这一领域近年来发展很快。微流控分析芯片是Lab-on-a-chip研究的核心内容，体现了将分析实验室的功能转移到芯片上的思想。微流控分析芯片集成了试样引入、样品在线衍生、电泳分离及检测等功能，可以快速完成试样预处理及分离测定等操作。分析系统通过微流控芯片实现微型化，不仅在于分析系统尺寸的变化，更重要的是带来了分析性能上的显著提升。微流控分析系统的分析耗时很短，目前的加工水平即可实现多通道并行分析，可极大的提高分析效率；一次进样的样品消耗量为几个nL乃至pL的水平，降低了分析成本，并且极大的减少了环境污染及能耗；芯片的微结构可以灵活设计，以满足不同分析对象的需要；带来分析系统的便携化，用于现场分析等场合。

目前药物分析主要采用高效液相色谱(HPLC)的方法，国内制药企业使用的HPLC仪器90％以上是进口产品，价格昂贵、分析速度慢。微流控芯片电泳是HPLC的下一代技术，具有分离效率高、分析速度快(比HPLC快10倍以上)、易于自动化和集成等特点，世界上主要的分析仪器生产商如赛默飞世尔、珀金埃尔默、安捷伦科技等已开始研制用于基因分析的微流控芯片电泳系统，而国内仪器生产商尚未掌握微流控分析技术，微流控分析仪器尚处于萌芽状态，在药物分析领域与HPLC竞争，将有光明的市场前景。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种微流控芯片电泳安培检测系统，由微流控分析芯片、多路输出高压电源、显微镜及显微操纵手、微电极检测器、电化学安培计组成，所述微流控分析芯片为玻璃材质，其进样通道和分离通道宽度为5～100μm，深度为5～100μm，长度为5～150mm，所述多路输出高压电源，每一路输出电压均可单独控制，电压输出范围在50～5000V范围内可调，工作时电流输出为1～50μA；所述显微操纵手为XYZ及角度四维控制，XYZ轴向行程为5～20mm，调节的分辨率为0.2～10μm，调节角度在30～120度之间；所述微电极材料为碳纤维、金、银、铂或基于这些材料的化学修饰电极，电极的三维尺寸中至少有一项小于50μm；所述电化学安培计记录微电极检测器的电流对于时间的变化，电流可记录范围为10^-12～10^-3A。其组建方法如下：

a、将微电极检测器固定在显微操作手上，在显微镜下调节，使微电极检测器的尖端对准微流控分析芯片分离通道的出口，使得微电极检测器尖端和分离通道出口截面的距离为1～200μm；

b、将缓冲试液及试样加到微流控分析芯片上，让缓冲试样充满芯片的分离通道和进样通道，通过控制多路输出的高压电源实现试样的进样和分离，试样组分在通过微电极检测器时被分别检出，信号由电化学安培计采集，输出到电脑上得到分析谱图。

总的来说，本发明就是通过微加工技术将进样单元、分离微通道、检测器等元件集成在一块微流控芯片上，利用电泳技术实现药物各组分的分离，电泳是依据样品各组分在淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术，这些组分通过电泳分离后在微电极检测器上逐个检出，具有分离效率高、快速、耗样量少等优点。

有益效果

与使用传统的HPLC仪器和高效液相色谱(HPLC)方法相比，本系统有以下优点：

(1)分离效率高，分离微通道线宽很小(100微米以内)，分离时具有良好的散热效能，可有效抑制组分区带的扩散，分离效率明显优于HPLC；

(2)分析速度快，一次样品分析时间在3分钟以内，而HPLC分析一个样品通常需时40～80分钟；

(3)试样消耗少，只需50微升样品即可完成分析，每次进样量低至1个纳升以下，远小HPLC对试样的消耗。

附图说明

图1为1.0×10⁴mol/L的DA和CA混合溶液在本发明所述微流控芯片电泳安培检测系统的分析谱图

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。