[发明专利]具有纳米结构电极的生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微流控设备的电化学免疫测定。更具体地，本发明涉及一种用于微流控设备的基底，所述微流控设备用于在生物或化学测定中的检测目标分析物。

背景技术

微流控设备，首先开发于20世纪90年代初，最初使用改变自微电子产业的光刻和蚀刻技术在硅和玻璃中制作，这样的微流控设备精确但价格昂贵并且不灵活。这一趋势最近已经走向应用基于印刷和成型有机材料的软光刻制造方法。微流控是指一组控制微量液体流或气体流的技术，通常在小型化的系统中以纳升和皮升测量。哈佛大学的化学与化学生物学马林克罗特教授(Mallinckrodt Professor)乔治怀特塞兹(George Whitesides)说：“不像微电子，其目前的重点在于降低晶体管的尺寸，微流控的重点在于使通道体系更加复杂具有更精细的流体处理能力。”

微流控设备可被表征为具有一个或多个通道，所述通道具有至少一个小于1mm的维度。微流控设备中使用的一般流体包括全血样品、细菌细胞悬浮液、蛋白质或抗体溶液及各种缓冲剂。微流控设备可被用来获得各种有趣的测量，包括分子的扩散系数、流体粘度、pH值、化学结合系数和酶反应动力学。微流控设备的其它应用包括毛细管电泳、等电聚焦、免疫测定、流式细胞术、用于通过质谱法分析的蛋白质样品注射、PCR扩增、DNA分析、细胞操作、细胞分离、细胞图形化和化学梯度的形成。这些应用中很多都具有临床诊断的应用。

近年来，化学和生化工具的小型化已成为一个扩大的领域。使用微流控设备来进行生物医学研究并产生临床上有用的技术具有许多显著优点。鼓励微流控设备发展的主要因素是对降低分析物的消耗、快速分析和改善自动化能力的需求。进行的越来越多的测定突出了限制分析物消耗的需要。为降低成本，并且限制废物的产生，需要将用于分析的反应物的使用保持尽可能小。

此外，传统的检测要求采样，然后转移到实验室。较新的设备提供了可用于进行测定而无需实验室仪器的手持设备。

欧洲专利申请公开号1391241公开了一种用于检测目标分析物的微流控设备。所述微流控设备采用固体支持物，其具有样品入口、存储室和微流体通道，将所述固体支持物与所述样品入口和所述存储室连接。印刷的电路板被用作固体支持物，在所述固体支持物上设置检测电极。通过自组装单层设置所述检测电极，所述自组装单层是专用于特定基底的，例如硫醇类。

PCT申请公开号WO2010020574公开了一种用于测定试样(特别是生物样品)的微流控系统。所述微流控系统被配置成允许两种样品(例如测试样品和对照样品)在相同的反应条件下没有交叉污染地进行处理。本发明还涉及包含微流控系统的盒系统，并涉及使用微流控系统或盒系统进行的分析。所述微流控系统包括两个反应槽、将试剂输送到所述反应槽的试剂输送通道、废料通道和用于将一种或多种试剂保持在各反应区的装置，例如磁性的或可磁化的。所述反应槽与废料室连接。所述反应槽具有互连的存储加工成分和样品制备成分的室。因此，所述设备有太多的互连，非常复杂。

美国专利第7419821号公开了一种使用电化学免疫传感器或其它配体/配体受体基的生物传感器测定生物样品中的分析物的单次使用的一次性盒。所述盒包括盒盖、基体和被设置在所述基体和所述盒盖之间的薄膜粘合垫片。在涂覆分析物传感器的液体薄膜中进行分析物测量，并且这样的薄膜测定是通过测量电流进行的。由诸如金、铂或铱的非反应性金属的基体传感器微制造包括免疫传感器的所述盒。

PCT申请公开号WO2004/061418描述了用于进行多个生化分析的盒。所述盒包括具有入口、出口和检测室的流动池。所述入口、出口和检测室限定了通过流动池的流动路径。所述检测室包括多个电极，包括专用工作电极、专用对电极和两个或更多个双用(dual-role)电极，其中每个所述双用电极被用作用于测量测定从属信号的工作电极，并且随后作为用于在所述多个电极中不同的一个电极处测量不同的测定从属信号的对电极。采用适合于盒体材料的制作方法，例如立体光刻、化学/激光蚀刻、整体模制、机加工、层压等在所述盒中形成流体网络。

市场上可用的微流控设备是通过使用微机械加工和研磨技术制造的，因此，这些微流控设备昂贵。因此，有必要开发一种廉价的手持式微型测定设备，它可以高敏感和特异地分析一个或多个目标分析物，并对低浓度的分析物提供定性和定量测量。

发明内容

本发明提供了一种用于快速筛选和诊断多种疾病的标识物的即时检测、自校准、独立的手持式设备。