[发明专利]多参数纸芯片电化学免疫传感器及肺癌标志物检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及纸芯片制作、纳米修饰和免疫检测技术领域，具体地涉及一种石墨烯基纳米复合材料修饰的多参数纸芯片电化学免疫传感器及其在肺癌检测中的应用。

背景技术

肺癌是最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率在各类恶性肿瘤中均居首位，如何快速早期诊断是提高肺癌疗效和治愈率的关键。肿瘤标志物是癌细胞分泌或脱落到体液或组织中的物质，其检测与传统的影像学检查相比，费用低廉、无损伤、患者易于接受，但单一标志物对肺癌诊断尚缺乏足够的敏感性和特异性。多种肿瘤标志物联合检测对肺癌的早期诊断及疗效检测更具价值，美国临床生化学会根据肺癌病理学特点，推荐将癌胚抗原(CEA)、细胞角蛋白19片断(CYFRA21-1)联合用于腺肺癌和大细胞肺癌的检测，将神经元特异性烯醇化酶(NSE)、胃泌素释放肽前体(ProGRP)联合用于小细胞肺癌的检测，将CEA、CYFRA21-1和鳞状细胞癌抗原(SCC)三参数联合用于鳞状细胞癌的检测，将CEA、CYFRA21-1、NSE和ProGRP联合用于不明原因肺癌的检测。目前有许多免疫分析法可用于肿瘤标志物的定量检测，包括放射免疫分析、酶联免疫分析、电化学发光免疫分析、化学发光免疫分析等，但是这些方法大多涉及烦琐的溶液处理过程、需配备专用仪器，难以实现多项指标的快速联合检测。

微型全分析系统是当前世界上最前沿的科技领域之一，其核心技术即是以微流控技术为基础的微流控芯片，它可以将多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成，能简化操作、增加分析速度和降低试剂消耗，有望实现对多种指标的同时检测。常见的微流控芯片部件是由玻璃、塑料、硅胶原料等构成的微通道、微泵、微阀等，这些部件复杂且制作成本较高，不适合在发展中国家大规模推广应用。为此，2007年初哈佛大学Whitesides小组首次以滤纸为基底构建了用于葡萄糖、总蛋白检测的纸基微流控芯片(纸芯片)，该装置具有成本低、制作简单、无需外在驱动力(如泵)、样品体积小、易于焚化处理等优点。之后，研究者尝试了多种纸芯片的构建和检测方法，其中，蜡打印是最省时有效、并易于大量制作的方式，电化学免疫传感器则因为具有电极可以批量生产、特异性好、可结合小型仪器实现定量检测等优势，使得开发出成本低、操作简单的多参数纸芯片电化学免疫传感器成为可能。为了提高电化学免疫检测的灵敏度，研究者普遍采用修饰纳米材料(如金纳米粒子、碳纳米管、金属氧化物等)来增强识别电子信号的传输，如济南大学于京华小组基于碳纳米管修饰和纸芯片相结合构建了检测肿瘤标志物的电化学免疫传感器，需要配备丝网印刷电极和电化学工作站来使用，且修饰材料碳纳米管的成本较高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术灵敏度低的技术问题，本发明的目的是提供一种用石墨烯基复合纳米材料修饰的纸芯片电化学免疫传感器。

(二)技术方案

为了解决现有技术的问题，本发明的第一方面提供多参数纸芯片电化学免疫传感器，该传感器包括覆盖层、过滤膜和可折叠纸芯片，其中：

在覆盖层上设置一个进样孔，在覆盖层的另一端设置第一梳齿，第一梳齿用于露出多个金属引线的末端；

过滤膜紧贴于进样孔的下方，过滤膜的尺寸大于进样孔且与进样孔的中心重合，用于过滤截留待测样品中较大的细胞；

可折叠纸芯片是具有亲水和疏水区域交替出现的蜡图案化滤纸芯片，包括第一滤纸芯片、第二滤纸芯片和位于中间位置的对折线，第一滤纸芯片与第二滤纸芯片能沿对折线折叠起来；通过覆盖层自身的粘结作用将覆盖层、过滤膜与第一滤纸芯片组装成一体，而第二滤纸芯片沿对折线与第一滤纸芯片折叠起来，这样，在敏感区与不同待测物特异性识别后，第二滤纸芯片与第一滤纸芯片折叠起来即可用于检测各敏感区识别待测物质引起的电化学信号变化；

在第一滤纸芯片的一端部设置第二梳齿，当第一滤纸芯片与第二滤纸芯片折叠后，第二梳齿用于露出多个金属引线的末端；在靠近对折线的一侧和第二梳齿之间设置疏水蜡区域、多个敏感区、分液沟道、中心引流孔和多个分液孔；中心引流孔位于分液沟道的直线段的中心位置且与进样孔、过滤膜的中心垂直线沿该多参数纸芯片免疫电化学传感器的垂直竖向方向重合；多个分液孔位于中心引流孔的两侧，且多个分液孔分别与分液沟道的多个V型段的一端连接，每个V型段的一端设置敏感区，用以引导液体样品分流进入到敏感区而不发生渗漏；