[发明专利]全血中血红蛋白检测的纸基微流控芯片及其制作和应用

说明书

全血中血红蛋白检测的纸基微流控芯片及其制作和应用，通过丝网印刷和激光雕刻技术在纸基上加工胞浆预分离、血细胞洗脱、细胞裂解及血红蛋白释放、干扰杂质除去、三电级系统等多个功能单元；包含不同密度的激光刻蚀阵列微缝的扇形洗脱池，用于不同洗脱剂针对血细胞及血红蛋白的多次快速洗涤；通过亚甲蓝简单物理修饰的抛光碳工作电极，加速血红蛋白和电极间的电子传递，使三电级系统具有较大的电流响应及检测范围；通过简单的将该芯片不同区域的功能单元叠置及部分翻折，即可获得三维结构的立体纸基微流控芯片；整个检测过程操作简单、分析速度快、所需样品体积小，适用于家庭医疗、野外急诊、偏远及不发达等地区的全血中血红蛋白含量的快速检测。

技术领域

本发明涉及微流控分析应用于全血中血红蛋白定量测定技术领域，特别涉及全血中血红蛋白检测的纸基微流控芯片及其制作和应用，是一种将全血分析中涉及的胞浆预分离、血细胞洗脱、细胞裂解及血红蛋白释放、干扰杂质去除(无机盐、葡萄糖和脂质)等样品预处理单元，与用于循环伏安电化学检测的丝网印刷三电极系统集成的全血血红蛋白检测纸基微流控芯片。

背景技术

血红蛋作为血液的组成成分，负责从肺部运载氧气到身体各器官和组织，具有非常重要的生理作用(A.N.Schechter,Blood,2008,112,3927)。血红蛋白含量过高或过低都会导致血液输氧能力的降低，严重时使各器官的功能紊乱。血液中血红蛋白浓度的变化与多种疾病相关，如白血病、贫血、心脏病等(X.F.Yang,et al.,Talanta,2003,61,439-445)，血红蛋白疾病遍布人群极广，女性中贫血的病发率就高达64.4％。因此血红蛋白的测定对许多疾病的预防、确诊和治疗都有重要意义。目前血红蛋白含量检测方法主要包括，分光光度法(K.Takahata,et al.,Clin.Chim.Acta,1999,283,129-138)、免疫分析法(K.Zhang,etal.,Anal.Chim.Acta,2000,413,109-113)、化学发光法(Z.S.Traore,et al.,Luminescence,2013,28,56-62)、高效液相色谱法(M.R.V.Bommel,et al.,J.Chromatogr.A,2000,886,19-29；T.H.J.Huisman,et al.,Anal.Chim.Acta,1997,352,187-200)和质谱法(F.Helmich,et al.,Clin.Chim.Acta,2016,460,220-226)。传统方法(色谱、质谱等)虽然检测结果准确稳定，但依赖操作繁琐、价格昂贵的大型检测仪器。比色分析虽然仪器简单，但需有生物毒害的试剂(荧光染料等)辅助检测。电化学生物传感器技术以其响应快、灵敏度高等显著优点在临床诊断领域发展迅速。Pakapongpan等通过自组装过程将亚甲蓝-多壁碳纳米管复合物修饰在玻碳电极表面，该电化学传感器在较宽浓度范围内(5nM～2μM)均对血红蛋白有相应(R.Palangsuntikul,et al.,Electrochim.Acta,2011,56,6831-6836)。Wang等通过电聚合作用制备了一种基于离子液体功能化的石墨烯分子印迹聚合材料，将其作为蛋白分子识别元件修饰玻碳工作电极，用于血红蛋白检测(Z.Wang,et al.,Biosens.Bioelectron.,2014,61,391-396)。2015年Matysiak等将碳封装的铁纳米颗粒修饰在工作电极(碳膜沉积的金石英电极)表面，无需预处理过程，通过外加磁场可直接对全血样品中的血红蛋白进行电化学定量检测，结果表明该修饰电极不受血液样本中杂质干扰，对血红蛋白的电活性响应良好(E.Matysiak,et al.,Biosens.Bioelectron.,2015,64,554-559)。然而上述研究使用成本较高的玻碳电极、银电极和金电极等，电极修饰过程相对复杂，部分方法的检测结果依赖前期的样品预处理效果，传统独立的电级体系亦不利于三电极的集成和批量生产。