免疫電化學紙芯片電極制造技術

一種免疫電化學紙芯片，包括底板、參比電極層和工作電極層，其中所述工作電極層包括多個中心分流區、多個微溝道、檢測區和多個工作電極，其中所述多個微溝道用于分別將待檢測樣品從所述檢測區導流到對應的中心分流區，所述多個工作電極分別位于對應的中心分流區，其表面分別固定有不同抗體，以用于分別對FSH、LH和E2開展多參數聯合檢測。本發明專利技術的紙芯片采用多層組合設計，在單個紙芯片上實現加樣、分離、免疫檢測等功能，操作簡單，檢測快速，同時采用直接電化學免疫檢測方法，無須加入二抗，所需試劑少，可減少人為操作誤差。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及試紙檢測和紙芯片
，更具體地涉及一種用于性激素多參數快速檢測的免疫電化學紙芯片電極。
技術介紹
評估卵巢的功能是了解女性生殖健康的關鍵，臨床上多采用檢測卵巢儲備功能的方法來實現。卵巢儲備功能監測在卵巢疾病診斷(如卵巢早衰、性早熟、月經紊亂、多囊卵巢綜合癥及圍絕經期等)，治療效果評估(如促排卵治療時卵巢反應性評估)，備孕指導及女性生理健康等具有非常重要的意義。目前在臨床上評估卵巢儲備功能主要參考年齡、基礎卵泡刺激素(FSH)、FSH/LH(黃體生成素)、基礎雌二醇(E2)等臨床指標。其中FSH、FSH/LH、E2是最常用的檢測指標，這三項聯合檢測基本可以滿足臨床醫生和科研人員對卵巢儲備功能監測的基本需求。在對卵巢儲備力的評價中，將E2水平與年齡和FSH，以及FSH/LH水平結合起來，能夠更好的評價卵巢的儲備能力。如基礎FSH水平正常，但E2水平升高，則促排卵失敗率增加，妊娠率下降。因此測血E2和FSH水平比單一測定FSH或E2預測準確率更高。E2水平對預計IVF周期的反應和結局具有更有價值的補充意義。由于卵巢功能是一種周期性變化，激素指標與每個月經周期卵泡的發育數量和質量密切相關，因此動態監測LH、FSH和E2的變化對于了解卵巢功能乃至卵泡發育都至關重要。現有檢測手段對于需要動態監測卵巢功能的患者不僅存在經濟負擔、時間損失以及反復靜脈采血的身體損傷，同時，漫長的就診流程和長達6-12小時的化驗結果的等待也為醫院的門診帶來巨大的負荷。世界衛生組織提出了理想的診斷檢測方法應具有價格便宜、測試敏感、特異、易于使用、檢測快速、無需儀器、易于共享等特點，因此探索一種操作簡便，能夠通過微量血液(1-2滴血)的檢測即可即時獲得FSH、LH和E2的定量數據的方法，對于臨床卵巢功能動態監測、指導備孕乃至卵巢功能性疾病的個性化診斷和治療具有重要的指導意義。LH, FSH和E2等性激素在人體血液中含量極低，需要較高的檢測靈敏度，目前檢測主要采用免疫方法，比如免疫膠體金試條以及基于免疫生化檢測儀的ELISA、化學發光、電化學發光等方法。其中膠體金試條基于免疫層析方法，結構簡單，操作方便，價格低，但是由于采用免疫顯色方法，為定性或半定量檢測，靈敏度不高，無法滿足定量檢測需求。免疫生化檢測儀可以實現多參數同時檢測，檢測靈敏度高，但是檢測周期長，需樣量大(采用靜脈采血3-4ml)，且免疫分析儀多為大型儀器，價格高，適于醫院的檢驗科或中心實驗室，難以滿足家庭、個人對LH、FSH和E2等快速檢測的需求。微流控紙芯片以濾紙為基底材料，具有微流控芯片的功能，可以在一個芯片上完成加樣、過濾、檢測等功能，且結構簡單、成本低廉、用樣量少，可以實現生物分子的微量、多參數聯合檢測。2007年美國哈佛大學的Whitesides研究組研制出第一種用于生化樣品檢測的紙芯片，之后在芯片的制作方法、流體操控原理以及檢測方法等方面進行了一系列開拓性工作。電化學免疫檢測方法結合了免疫分析和電化學檢測的優點，利用免疫反應捕獲待測物，通過電化學信號改變檢測待測物濃度，具有檢測裝置簡單，操作簡便，靈敏度高等優點，可以滿足LH、FSH和E2檢測需求。但是，目前采用直接電化學檢測方法的紙芯片多為滴加樣品，用樣量大，需要在紙芯片研制過程中解決降低樣品使用量、減小不同參數檢測相互干擾、優化微溝道、微反應區等微結構的關鍵科學問題；性激素在體內含量極低，而直接電化學免疫檢測紙芯片易受電極制備修飾條件和環境因素干擾，需要解決超痕量性激素的定量檢測、電極表面修飾和生物敏感膜制備等科學問題。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的一個目的在于提供一種免疫電化學紙芯片。本專利技術的再一個目的在于提供一種采用上述免疫電化學紙芯片對性激素進行快速檢測的方法。為了實現上述目的，作為本專利技術的一個方面，本專利技術提供了一種免疫電化學紙芯片，包括:底板，其上設置有輸出電極，分別用于與工作電極、對電極和參考電極電連接，以便所述工作電極、對電極和參考電極與外部檢測儀器形成檢測回路；參比電極層，其上設置有對電極和參考電極；以及工作電極層，包括多個中心分流區、多個微溝道、檢測區和多個工作電極，其中所述多個微溝道用于分別將待檢測樣品從所述檢測區導流到對應的中心分流區，所述多個工作電極分別位于對應的中心分流區，其表面分別固定有不同抗體，以用于捕獲所述待檢測樣品中的激素。作為本專利技術的另一個方面，本專利技術還提供了一種工作電極的制備方法，包括以下步驟:向氧化石墨烯中加入聚乙酰亞胺PEI，在回流作用下加熱多個小時，得到還原氧化石墨稀;將硫堇分子通過- Ji堆積作用吸附到所述還原氧化石墨烯的表面；將金納米粒子與所述還原氧化石墨稀上的胺基發生反應形成復合物；選用碳電極作為工作電極，將所述工作電極浸泡在所述復合物中，從而在所述工作電極上形成金納米/硫堇/石墨稀納米復合膜；將所需抗體通過納米金與蛋白質的氨基作用固定在所述工作電極上。作為本專利技術的再一個方面，本專利技術還提供了一種免疫電化學紙芯片的制備方法，包括以下步驟:分別制備如上所述免疫電化學紙芯片的各個組成部分；將制備得到的各個組成部分組裝在一起。作為本專利技術的還一個方面，本專利技術還提供了一種性激素多參數快速檢測方法，采用如上所述免疫電化學紙芯片對待檢測樣品進行檢測。基于上述技術方案可知，本專利技術的免疫電化學紙芯片電極及采用其的檢測方法具有以下有益效果:(I)本專利技術的多參數檢測紙芯片面對家庭個人檢測需求，采用專業軟件進行高精度設計，通過噴蠟打印和精確加熱融蠟形成微溝道和微反應區等微結構，以減小樣品使用量，滿足微量檢測(1-2滴血)需求；由于傳感器采用精準的流量控制，保證液體能均勻的流向三個檢測區，檢測不受相互干擾，實現了多參數聯合檢測。采用多層組合設計，在單個紙芯片上實現加樣、分離、免疫檢測等功能，操作簡單，檢測快速，同時采用直接電化學免疫檢測方法，無須加入二抗，所需試劑少，可減少人為操作誤差；通過仿真和實驗相結合的方法，優化紙芯片的流路結構，保證液體能均勻的流向三個檢測區，檢測不受相互干擾；(2)采用石墨烯、金納米粒子形成復合納米材料對工作電極進行修飾，增加電子媒介體的電活性，提高檢測靈敏度；采用金屬納米粒子固定捕獲抗體，優化抗體固定方式，增大生物分子固載量、提高其反應活性；(3)本專利技術提供了一種操作簡便，能夠通過微量血液(1-2滴血)的檢測即可即時獲得FSH、LH和E2的定量數據的方法，對于臨床卵巢功能動態監測、指導備孕乃至卵巢功能性疾病的個性化診斷和治療具有重要的指導意義。【附圖說明】圖1為本專利技術的免疫電化學紙芯片的結構分解示意圖；圖2為本專利技術的免疫電化學紙芯片的覆蓋層結構示意圖；圖3為本專利技術的免疫電化學紙芯片的雙面膠層結構示意圖；圖4為本專利技術的免疫電化學紙芯片的工作電極層結構示意圖；圖5為本專利技術的免疫電化學紙芯片的工作電極層的制備工序流程圖；圖6為本專利技術的免疫電化學紙芯片的參比電極層的制備工序流程圖；圖7為本專利技術的免疫電化學紙芯片的底板的制備工序流程圖。【具體實施方式】為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術作進一步的詳細說明。本專利技術公開了一種免疫電化學紙芯片，包括:底板，其上設置有輸出電極，分別用于與工作電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種免疫電化學紙芯片，包括：底板，其上設置有輸出電極，分別用于與工作電極、對電極和參考電極電連接，以便所述工作電極、對電極和參考電極與外部檢測儀器形成檢測回路；參比電極層，其上設置有對電極和參考電極；以及工作電極層，包括多個中心分流區、多個微溝道、檢測區和多個工作電極，其中所述多個微溝道用于分別將待檢測樣品從所述檢測區導流到對應的中心分流區，所述多個工作電極分別位于對應的中心分流區，其表面分別固定有不同抗體，以用于捕獲所述待檢測樣品中的激素。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉軍濤，蔡新霞，金鴻雁，王楊，羅金平，樊艷，
申請(專利權)人：中國科學院電子學研究所，北京大學第一醫院，
類型：發明
國別省市：北京;11