CN106378214A - 开放式u形双性电极电致化学发光布芯片及其制法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开放式U形双性电极电致化学发光布芯片及其制法和用途，本发明的布芯片上有三个电极，居中的是双性电极，位居两侧的是驱动电极；疏水坝围成的区域是亲水微通道；亲水微通道为哑铃形；驱动电极位于亲水微通道的两端，驱动电极部分位于亲水微通道内，部分嵌在疏水坝中；双性电极为U形，位于亲水微通道中央，U形双性电极的顶端和底部嵌在疏水坝中。本发明所使用的双性电极为U形，U形双性电极的阴、阳两极以一定空间距离分开，这在一定程度上减少了阴、阳两极上所发生化学反应的相互干扰；此外，双性电极中连接阴、阳两极的部分不在微通道内，这有利于减少导电碳浆中有机成分对生化检测可能产生的不利影响。

Description

开放式U形双性电极电致化学发光布芯片及其制法和用途
技术领域
本发明属于微流控芯片加工及传感应用领域，具体涉及一种开放式U形双性电极电致化学发光布芯片及其制法，和在检测过氧化氢、葡萄糖中的用途。
背景技术
微流控芯片，又称为微全分析系统或者芯片实验室，是指利用微加工技术，在一定衬底材料上将多个单元进行灵活组装和大规模集成，从而构造一个可用于生物、化学、医学等领域检测应用的微系统。
目前，广泛使用的微流控芯片材料有硅、玻璃、石英、陶瓷等无机材料和聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)和SU-8等有机聚合物材料。然而，这些材料所需要的加工设备非常昂贵、操作流程复杂繁琐、制作周期冗长以及成本高，因此极大地限制了它们在微流控芯片领域的发展和应用。
近年来，纸作为一种微流控芯片衬底材料，具有加工简单、设计灵活以及功能多样等特点。但是，已报道的纸基微流控芯片几乎都采用Whatman 1号滤纸，其种类相当单一。另外，纸机械强度、耐用性和湿强均较差；且价格较昂贵、纤维空隙较小。相比于纸而言，布可作为一种新型的衬底材料来制作布基微流控芯片(即布芯片)。布属于多层立体结构，具有良好的机械强度和润湿能力；价格低廉，种类繁多，适于不同的分析需求；具有较好柔性，适于制作三维结构芯片；纤维间缝隙较大，适于对液体的复杂操作；易于和线等材料结合以构成功能多样的微装置。然而，到目前为止，布芯片仍处于早期发展阶段，有待于研究者们进一步开发研究。
目前，布芯片已经耦合了一些检测方法，如比色法、电化学法、化学发光法、电致化学发光法(electrochemiluminescence,ECL)以及电泳分离法。这些方法中，ECL结合了化学发光与电化学的特点，具有在时间和空间上易于控制、分析信号稳定且灵敏度高等优点。然而，传统ECL即为三电极ECL，需要工作电极、对电极和参比电极。重要的是，它需要非常昂贵的恒电位仪或者电化学工作站；并且需要与电极进行直接电接触以实现ECL，这些问题极大地限制了其发展应用。
相比于传统ECL，双性电极电致化学发光(Bipolar electrode-ECL,BPE-ECL)是双性电化学与ECL结合的产物，它具有简单、成本低以及易于实现高通量等显著优点。在BPE-ECL中，仅仅需要一个外部直流电源连接一对驱动电极便可触发一个或多个双性电极阴极和阳极上的氧化还原反应，从而实现双性电化学与电致化学发光的有机耦合。
双性电极ECL可分有闭合式BPE-ECL(closed BPE-ECL,C-BPE-ECL)和开放式BPE-ECL(open BPE-ECL,O-BPE-ECL)。对于C-BPE-ECL，双性电极阴、阳两极分别位于两个空间分开的微反应池内，两个微反应池之间的电流通路只经过双性电极；而O-BPE-ECL则是将双性电极阴、阳两极放在同一个微反应池内，电流通路不仅通过双性电极，而且经过溶液而形成回路。
当前，绝大多数BPE-ECL是在微流控芯片体系中进行的。芯片材料一般是无机材料或有机聚合物材料，涉及到的微加工设备昂贵、过程繁琐、电极材料价格高。特别是，这些BPE-ECL微流控芯片需要和外界进行一定的管路连接；需要体积大且价格高的外围设备(如泵装置、数据采集分析仪器等)。因此，新型BPE-ECL方法迫切需要以克服BPE-ECL所面临的一系列重大限制。目前，O-BPE-ECL与布芯片相结合的检测方法及装置还没有被报道过。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种开放式U形双性电极电致化学发光(O-U-BPE-ECL)布芯片，该芯片结合了O-U-BPE-ECL和布芯片两种技术优势；所使用的双性电极为U形。
本发明的另一目的在于提供上述布芯片的制备方法，该方法简单、方便、灵活；制备周期短；所使用材料成本低廉、普遍易得。
本发明的再一目的在于提供上述布芯片在检测过氧化氢(H2O2)、葡萄糖中的应用，其所需的设备轻便易携带，操作简单便捷。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种布芯片，衬底是布片；布芯片上有三个电极，居中的是双性电极，位居两侧的是驱动电极；疏水坝围成的区域是亲水微通道；
所述的亲水微通道为哑铃形，该形状有利于窄微通道和宽驱动电极的协调使用；
所述的驱动电极位于亲水微通道的两端，驱动电极部分位于亲水微通道内，部分嵌在疏水坝中；
所述的双性电极为U形，位于亲水微通道中央，U形双性电极的顶端和底部嵌在疏水坝中；U形双性电极的阴、阳两极以一定空间距离分开，这在一定程度上减少了阴、阳两极上所发生化学反应的相互干扰；U形双性电极中连接阴、阳两极的部分(即U形双性电极的底部)不在微通道内，这有利于减少导电碳浆中有机成分对生化检测可能产生的不利影响；
所述的电极都是由导电碳浆制成；
所述的驱动电极为矩形，且尺寸相同。
上述布芯片的制备方法，包括如下步骤：
(1)设计电极和微通道的图案，制成相应的电极网板和微通道网板；
(2)将电极网板覆盖在布片上方，并压紧；
(3)适量导电碳浆倒在电极网板上，并被网印到布片上；
(4)将印有电极的布片从电极网板上取下，并放入80-120℃烘箱内烘烤20-40min；烘烤完毕，布片在室温下冷却；
(5)取印有电极的布片，将未直接印有碳电极的一面朝上，再将微通道网板放置其上方并压紧；然后用固体蜡、平滑器具在微通道网板上先后涂抹、碾磨；接着将布片和微通道网板一并放置加热板上，在60-150℃下加热数秒，使蜡熔融渗入布片中，形成疏水蜡坝包围而成的微通道；
(6)将布片从微通道网板上分离，室温下冷却，得到O-U-BPE-ECL布芯片；
步骤(1)中，微通道和电极的图案优选采用Adobe Illstrator设计；
步骤(2)中，所述的布片优选白色平纹全棉布；
步骤(4)中，碳电极网印到布片上后，布片与电极网板是粘贴在一起的；
步骤(5)中，蜡涂抹、碾磨后，布片和微通道网板是粘贴在一起的；且蜡熔融渗入布片后，布片和微通道网板仍是粘贴在一起的。
上述的布芯片用于检测H2O2和葡萄糖；
检测过程包括如下步骤：
(1)将布芯片固定在一个硬质塑料垫片上，这一方面便于固定芯片且保持平整；另一方面防止微通道中滴加的测试液与载物台接触而造成污染；
所述垫片对应于微通道的区域要求是挖空的，使微通道悬空，避免对微通道内的反应产生不利影响；
(2)用鳄鱼夹和导电胶布将阳性驱动电极和阴性驱动电极分别连接到直流电源的正极和负极，并一起放入到暗箱中可调节载物台上；调节布芯片位置和CCD(ChargeCoupled Device，电感耦合器件)焦距使得电脑屏幕上清晰显示芯片图像；设置CCD相关参数(如拍照间隔、曝光时间等)；
(3)往微通道中加入测试液，等待数秒钟后测试液充满整个微通道；启动CCD自动拍照模式；
(4)接通电源对布芯片施加驱动电压以触发O-U-BPE-ECL；采用CCD实时成像ECL过程；对于每个数据点，做多次重复实验；
(5)实时拍摄的O-U-BPE-ECL图像以JPEG格式保存；采用美图秀秀软件将图片裁剪成包含整个双性电极阳极发光区域的、总像素点为150像素×250像素的图片；采用MatlabR2012a(MathWorks company,USA)开发的图像自动处理程序软件对图片进行平均灰度值测量以得到最大平均灰度值的图片；将最大平均灰度值乘以总像素点表示整张发光图的光密度值；所得数据导入Origin软件进行数据分析，得到相关的数据曲线；
上述步骤中，对于不同的检测对象，测试液是不同的；
对于检测H2O2，用0.1M NaOH配制鲁米诺母液，接着用碳酸盐缓冲液(pH值7.50-11.50)将其稀释以得到一定浓度的鲁米诺溶液；用碳酸盐缓冲液(pH值7.50-11.50)配制一定浓度的H2O2溶液；将鲁米诺溶液和H2O2溶液等体积混合得到测试液；
对于检测葡萄糖，用0.1M NaOH配制鲁米诺母液，接着用碳酸盐缓冲液(pH值7.50-11.50)将其稀释以得到一定浓度的鲁米诺溶液；用碳酸盐缓冲液(pH值7.50-11.50)配制一定浓度的葡萄糖溶液；将鲁米诺溶液和葡萄糖溶液等体积混合得到测试液；在检测前，用葡萄糖氧化酶(GOD)对双性电极阳极端进行预处理，其操作是：首先向双性电极阳极端滴加0.5μL GOD溶液，等待2min晾干，再添加0.5μL相同的酶溶液，晾干；
所述鲁米诺溶液的浓度优选1-2mM；
所述碳酸盐缓冲液的pH值优选9.50-11.00；
步骤(2)所述的直流电源包含两个模块：可充电电池组和恒电压转换电路模块；
可充电电池组可提供最高电压为24V，充电一次可重复使用140-150h，具有节能环保的特点；恒电压转换电路模块具有电压实时显示功能、其两个开关可分别控制电压转换和电压输出；
步骤(4)所述的驱动电压优选8-12V。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1.本发明首次在布芯片上实现开放式双性电极电致化学发光技术，并能很好地应用于生化检测。
2.本发明首次在布芯片上实现开放式U形双性电极电致化学发光技术。
3.本发明所使用的双性电极为U形，U形双性电极的阴、阳两极以一定空间距离分开，这在一定程度上减少了阴、阳两极上所发生化学反应的相互干扰。
4.本发明所使用的U形双性电极中，连接阴、阳两极的部分不在微通道内，这有利于减少导电碳浆中有机成分对生化检测可能产生的不利影响。
5.本发明所使用的U形双性电极中，阴、阳两极末端不在微通道内，这有助于对双性电极上氧化还原反应进行电流分析。
6.本发明所使用的U形双性电极，方便对电极进行后处理(如酶固定)。
7.本发明方法与现有的微流控芯片双性电极电致化学发光相比，其优势是不需要昂贵、复杂、体积庞大的外界设备；无需价格高昂的芯片材料以及对材料进行复杂处理；芯片使用过后无需特殊处理，对环境无污染。
8.本发明方法与现有的传统电致化学发光，仅仅需要价格低廉、操作简单、体积小、质量轻的直流电源，无需昂贵的恒电位仪或电化学工作站。
9.本发明布芯片对H2O2和葡萄糖的检测具有较高的灵敏度、良好的动态范围、以及极好的存储稳定性，这对未来食品安全监管、临床医疗检测和环境监测保护等方面的发展提供了一个新的思路。
附图说明
图1是电极网板。
图2是微通道网板。
图3是本方明开放式U形双性电极电致化学发光布芯片的实物图；其中，1-阳性驱动电极，2-微通道，3-双性电极，4-疏水坝，5-阴性驱动电极。
图4是发光强度随U形双性电极阳极宽度(Wanode)和阴极宽度(Wcathode)变化的柱状图。
图5是发光强度随驱动电压(Etot)变化曲线图。
图6是发光强度随鲁米诺浓度变化曲线图。
图7是发光强度随碳酸盐缓冲液pH值变化曲线图。
图8是发光强度随过氧化氢浓度变化曲线图(内插图为数据线性拟合曲线图)。
图9是发光强度随葡萄糖浓度变化曲线图(内插图为数据线性拟合曲线图)。
图10是双性电极阳极未固定酶的布芯片发光强度随存储时间变化的柱状图。
图11是双性电极阳极预固定酶的布芯片发光强度随存储时间变化的柱状图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
O-U-BPE-ECL布芯片的制备方法，包括如下步骤：
(1)利用软件Adobe Illustrator设计电极和微通道的图案，制成相应的300目聚酯电极网板(图1)和微通道网板(图2)，图中白色区域可使导电碳浆和蜡透过网板分别形成电极和蜡坝；
(2)将电极网板覆盖在布片(白色、全棉、10.7mg/cm2、96根线/英寸宽)上方，并压紧，使布片和网板紧贴；
(3)适量导电碳浆(<60Ω/square)倒在电极网板上，并被网印到布片上；
(4)将印有电极的布片从电极网板上取下，并放入100℃烘箱(型号DHG-9035A)内烘烤30min；烘烤完毕，布片在室温下冷却；
(5)取印有电极的布片，将未直接印有碳电极的一面朝上，再将微通道网板放置其上方并压紧；然后用蜡笔、平滑器具在微通道网板上先后涂抹、碾磨；接着将布片和微通道网板一并放置加热板(型号YH-946B)上，在85℃下加热3s，使蜡熔融渗入布片中，形成疏水蜡坝包围而成的微通道；
(6)将布片从微通道网板上分离，室温下冷却，得到O-U-BPE-ECL布芯片；
制得的芯片如图3所示，衬底是布片；布芯片上有三个电极，居中的是U形双性电极3，位居两侧的是阳性驱动电极1和阴性驱动电极5；疏水坝4围成的区域是亲水微通道2；
亲水微通道2为哑铃形；驱动电极位于亲水微通道2的两端，驱动电极部分位于亲水微通道2内，部分嵌在疏水坝4中；U形双性电极3位于亲水微通道2中央，U形双性电极3的顶端和底部嵌在疏水坝4中。
实施例2
实施例1制得的布芯片在检测H2O2中的应用，包括如下步骤：
(1)将布芯片固定在一个PET塑料垫片上(垫片对应于微通道的区域是挖空的，使微通道悬空，避免对微通道内的反应产生不利影响)，这一方面便于固定芯片且保持平整；另一方面防止微通道中滴加的测试液与垫片及载物台接触而造成污染；
(2)用一对鳄鱼夹和裁剪好的导电胶布将阳性驱动电极和阴性驱动电极分别连接到直流电源的正极和负极，并一起放入到暗箱中可调节载物台上；调节布芯片位置和CCD(型号MC15)焦距使得电脑屏幕上清晰显示芯片图像；设置CCD拍照间隔0.2s、曝光时间0.2s；
(3)用移液枪往微通道中加入测试液20μL，该测试液由鲁米诺溶液(用0.1M NaOH配制母液，接着用pH值7.50-11.50碳酸盐缓冲液稀释)和H2O2溶液(用pH值7.50-11.50的碳酸盐缓冲液配置)等体积混合而得；等待5s使测试液充满整个微通道；启动CCD自动拍照模式；
(4)开启直流电源的电压转换开关，并调节变阻器得到所需要的输出电压；开启直流电源的电压输出开关对布芯片施加3-13V驱动电压以触发O-U-BPE-ECL；采用CCD实时成像ECL过程；对于每个数据点，做5次重复实验；
(5)实时拍摄的O-U-BPE-ECL图像以JPEG格式保存；采用美图秀秀软件将图片裁剪成包含整个双性电极阳极发光区域的、总像素点为150像素×250像素的图片；采用MatlabR2012a(MathWorks company,USA)开发的图像自动处理程序软件对图片进行平均灰度值测量以得到最大平均灰度值的图片；将最大平均灰度值乘以总像素点表示整张发光图的光密度值；所得数据导入Origin软件进行数据分析，得到相关的数据曲线；
现以含2.5mM鲁米诺和0.5mM H2O2的测试液(pH值10.50)以及布芯片(芯片参数：微通道两端方形区域长度(LDSA)和宽度(WDSA)分别为6mm和6mm；微通道中央部分的方形区域长度(LCSA)和宽度(WCSA)分别为10mm和4mm；U型双性电极宽度(WBPE)为5mm；驱动电极长度(LDE)和宽度(WDE)分别为8mm和5mm)为例来测试在驱动电压Etot为8V下双性电极阳极宽度(Wanode)和阴极宽度(Wcathode)与ECL发光强度之间的关系。
测试结果如图4所示，可以看出：当Wcathode固定为500μm时，随着Wanode从100μm变化到300μm，ECL发光强度逐渐增大，进一步增加宽度至400μm和500μm时，发光强度几乎不变(相对标准偏差小于2％)，因此Wanode优选为300μm。相似地，当Wanode固定为300μm时，随着Wcathode从100μm变化到400μm，ECL发光强度逐渐增大，进一步从400μm增加到500μm时，发光强度轻微下降，因此Wcathode优选为400μm。
实施例3
对影响实施例2中布芯片发光强度的若干重要因素(驱动电压Etot、鲁米诺浓度、碳酸盐缓冲液pH值)进行优选
a)优选驱动电压Etot
1、其他条件同实施例2，即布芯片LDSA＝6mm、WDSA＝6mm、LCSA＝10mm、WCSA＝4mm、WBPE＝5mm、Wanode＝300μm、Wcathode＝400μm、LDE＝8mm、WDE＝5mm；碳酸盐缓冲液pH值为10.50；鲁米诺浓度为2.5mM；H2O2浓度为0.5mM。
2、设置若干实验组：驱动电压Etot设置为几个不同值(3V、4V、5V、6V、8V、10V、11V、12V、13V)。
3、布芯片O-U-BPE-ECL检测过程同实施例2，测试结果如图5所示。
由实验结果可以看出：当驱动电压Etot为3V时，几乎观察不到ECL信号；当驱动电压Etot从4V增加到12V时，ECL发光强度逐渐增大；当驱动电压Etot增加到13V时，ECL发光强度出现下降趋势。因此，驱动电压Etot优选为12V，可接受的范围是8-12V。
b)优选鲁米诺浓度
1、其他条件同实施例2，即布芯片LDSA＝6mm、WDSA＝6mm、LCSA＝10mm、WCSA＝4mm、WBPE＝5mm、Wanode＝300μm、Wcathode＝400μm、LDE＝8mm、WDE＝5mm；碳酸盐缓冲液pH值为10.50；驱动电压Etot为12V；H2O2浓度为0.5mM。
2、设置若干实验组：鲁米诺浓度设置为几个不同值(0.5mM、1mM、1.5mM、2mM、2.5mM、3mM)。
3、布芯片O-U-BPE-ECL检测过程同实施例2，测试结果如图6所示。
由实验结果可以看出：当鲁米诺浓度从0.5mM增加到2mM时，ECL发光强度几乎呈线性增长；当鲁米诺浓度继续增加为2.5mM和3mM时，ECL发光强度呈逐渐下降。因此，鲁米诺浓度优选为2mM，可接受的范围是1-2mM。
c)优选碳酸盐缓冲液pH值
1、其他条件同实施例2，即布芯片LDSA＝6mm、WDSA＝6mm、LCSA＝10mm、WCSA＝4mm、WBPE＝5mm、Wanode＝300μm、Wcathode＝400μm、LDE＝8mm、WDE＝5mm；鲁米诺浓度为2mM；驱动电压Etot为12V；H2O2浓度为0.5mM。
2、设置若干实验组：碳酸盐缓冲液的pH值设置为几个不同值(9.00、9.50、10.00、10.50、11.00、11.25)。
3、布芯片O-U-BPE-ECL检测过程同实施例2，测试结果如图7所示。
由实验结果可以看出：当碳酸盐缓冲液pH值从9.00增加到11.00时，ECL发光强度随着缓冲液pH值的增加而增大；当缓冲液pH值为11.25时，ECL发光强度下降约38％。所以优选碳酸盐缓冲液pH值为11.00，可接受的范围是9.50-11.00。
实施例4
以实施例2和实施例3摸索到的一些优选条件进行H2O2检测：
1、采用实施例2优选的一些布芯片参数即LDSA＝6mm、WDSA＝6mm、LCSA＝10mm、WCSA＝4mm、WBPE＝5mm、Wanode＝300μm、Wcathode＝400μm、LDE＝8mm、WDE＝5mm。
2、采用实施例3优选的一些参数，即驱动电压Etot为12V，鲁米诺浓度为2mM，碳酸盐缓冲液pH值为11.00。
3、设置若干实验组：H2O2浓度设置为几个不同值(0mM、0.025mM、0.05mM、0.25mM、0.5mM、1mM、2.5mM、10mM)。
4、布芯片O-U-BPE-ECL检测过程同实施例2，测试结果如图8所示。
由实验结果可以看出：H2O2浓度在0-10mM的范围内，ECL发光强度随着浓度的增加而增大；当H2O2浓度在0.025-10mM范围内变化时，其发光强度(用Y表示)与H2O2浓度的对数值(用X表示)呈一定线性关系，线性方程可表达为Y＝5.543X+8.935(R2＝0.9866，n＝5)，检测限估算为0.024mM。其中，检测限的计算方法为：YL＝Yb+3Sb(Yb表示空白对照时的平均发光强度，Sb表示空白对照时的平均发光强度标准偏差)(5次重复实验)，利用所得YL值计算出相应的H2O2浓度即为检测限。
实施例5
以实施例2和实施例3摸索到的一些优选条件进行葡萄糖检测：
1、采用实施例2优选的一些布芯片参数即布芯片LDSA＝6mm、WDSA＝6mm、LCSA＝10mm、WCSA＝4mm、WBPE＝5mm、Wanode＝300μm、Wcathode＝400μm、LDE＝8mm、WDE＝5mm。
2、采用实施例3优选的一些参数即驱动电压Etot为12V、鲁米诺浓度为2mM，碳酸盐缓冲液pH值为11.25(由于pH值7.4的酶溶液对双性电极阳极端进行预处理，葡萄糖检测时碳酸盐缓冲液pH值要略高于H2O2检测的，以保证发光反应时的pH值等于实施例3中优化的pH值)。
3、设置若干实验组：葡萄糖浓度设置为几个不同值(0、0.025、0.05、0.25、0.5、1.25、2.5、10mM)。
4、布芯片O-U-BPE-ECL检测过程类似于实施例2，主要有两点区别：(a)在检测前，用pH值7.4的葡萄糖氧化酶(GOD)对双性电极阳极端进行预处理，其操作是：首先向双性电极阳极端滴加0.5μL GOD溶液(5unit/μL)，等待2min晾干，再添加0.5μL相同的酶溶液，在4℃冰箱内晾干并保存备用；(b)加入测试液之后，等待约30s，开启自动拍照，并接通电源。
测试结果如图9所示。由实验结果可以看出：葡萄糖浓度在0-10mM的范围内，ECL发光强度随着浓度的增加而增大；当葡萄糖浓度在0.025-10mM范围内变化时，其发光强度(用Y表示)与葡萄糖浓度的对数值(用X表示)呈一定线性关系，线性方程可表达为Y＝2.301X+3.770(R2＝0.9886，n＝5)，检测限估算为0.023mM。其中，检测限的计算方法为：YL＝Yb+3Sb(Yb表示空白对照时的平均发光强度，Sb表示空白对照时的平均发光强度标准偏差)(5次重复实验)，利用所得YL值计算出相应的葡萄糖浓度即为检测限。
实施例6
布芯片存储稳定性评价
a)双性电极阳极未固定酶的布芯片
1、所使用实验条件同实施例4：LDSA＝6mm、WDSA＝6mm、LCSA＝10mm、WCSA＝4mm、WBPE＝5mm、Wanode＝300μm、Wcathode＝400μm、LDE＝8mm、WDE＝5mm；驱动电压Etot为12V；鲁米诺浓度为2mM；碳酸盐缓冲液pH值为11.00；H2O2浓度为1mM；所使用的布芯片未经GOD预处理，存储于室温、空气中；
2、设置若干实验组：布芯片存储时间间隔设置为数个不同值(0天、2天、4天、6天、8天、10天、12天、14天、16天、18天、20天)。
3、布芯片O-U-BPE-ECL检测过程同实施例2，测试结果如图10所示。
由实验结果可以看出：在20天的存储期间内，ECL发光强度仅发生轻微变化。布芯片储存10天和20天后，其发光强度相比于存储0天时分别下降到约98％和89.9％。
b)双性电极阳极固定酶的布芯片
1、所使用实验条件同实施例5：布芯片LDSA＝6mm、WDSA＝6mm、LCSA＝10mm、WCSA＝4mm、WBPE＝5mm、Wanode＝300μm、Wcathode＝400μm、LDE＝8mm、WDE＝5mm；驱动电压Etot为12V；鲁米诺浓度为2mM，碳酸盐缓冲液pH值为11.25(由于pH值7.4的酶溶液对双性电极阳极端进行预处理，葡萄糖检测时碳酸盐缓冲液pH值要略高于H2O2检测的，以保证发光反应时的pH值等于实施例3中优化的pH值)；葡萄糖浓度为2.5mM；所使用布芯片相同于实施例5。
2、设置若干实验组：布芯片存储时间间隔设置为数个不同值(0天、2天、4天、6天、8天、10天、12天、14天、16天、18天、20天)。
3、布芯片O-U-BPE-ECL检测过程同实施例2，测试结果如图11所示。
由实验结果可以看出：在20天的存储期间内，ECL发光强度仅发生轻微变化。布芯片储存10天和20天后，其发光强度相比于存储0天时分别下降到约95.4％和88.5％。
综上所述，布芯片不论双性电极是否经过GOD预处理，在一定的存储时间内，均能表现出良好的存储稳定性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种布芯片，衬底是布片；布芯片上有三个电极，居中的是双性电极，位居两侧的是驱动电极；疏水坝围成的区域是亲水微通道；其特征在于：
所述的亲水微通道为哑铃形；
所述的驱动电极位于亲水微通道的两端，驱动电极部分位于亲水微通道内，部分嵌在疏水坝中；
所述的双性电极为U形，位于亲水微通道中央，U形双性电极的顶端和底部嵌在疏水坝中。
2.根据权利要求1所述的布芯片，其特征在于：所述的电极都是由导电碳浆制成。
3.根据权利要求1所述的布芯片，其特征在于：所述的驱动电极为矩形，且尺寸相同。
4.权利要求1-3任一项所述布芯片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)设计电极和微通道的图案，制成相应的电极网板和微通道网板；
(2)将电极网板覆盖在布片上方，并压紧；
(3)将导电碳浆倒在电极网板上，并被网印到布片上；
(4)将印有电极的布片从电极网板上取下，并放入80-120℃烘箱内烘烤20-40min；烘烤完毕，布片在室温下冷却；
(5)取印有电极的布片，将未直接印有碳电极的一面朝上，再将微通道网板放置其上方并压紧；然后用固体蜡、平滑器具在微通道网板上先后涂抹、碾磨；接着将布片和微通道网板一并放置加热板上，在60-150℃下加热数秒，使蜡熔融渗入布片中，形成疏水蜡坝包围而成的微通道；
(6)将布片从微通道网板上分离，室温下冷却，得到O-U-BPE-ECL布芯片。
5.权利要求1-3任一项所述的布芯片在检测过氧化氢和葡萄糖中的应用。
6.根据权利要求5所述的布芯片在检测过氧化氢和葡萄糖中的应用，其特征在于包括如下步骤：
(1)将布芯片固定在一个硬质塑料垫片上；所述垫片对应于微通道的区域是挖空的，使微通道悬空；
(2)用鳄鱼夹和导电胶布将阳性驱动电极和阴性驱动电极分别连接到直流电源的正极和负极，并一起放入到暗箱中可调节载物台上；调节布芯片位置和CCD焦距使得电脑屏幕上清晰显示芯片图像；设置CCD相关参数；
(3)往微通道中加入测试液，等待数秒钟后测试液充满整个微通道；启动CCD自动拍照模式；
(4)接通电源对布芯片施加驱动电压以触发O-U-BPE-ECL；采用CCD实时成像ECL过程；对于每个数据点，做多次重复实验；
(5)实时拍摄的O-U-BPE-ECL图像以JPEG格式保存；采用图像自动处理程序软件对图片进行平均灰度值测量以得到最大平均灰度值的图片；将最大平均灰度值乘以总像素点表示整张发光图的光密度值；所得数据导入Origin软件进行数据分析，得到相关的数据曲线。
7.根据权利要求6所述的布芯片在检测过氧化氢和葡萄糖中的应用，其特征在于：对于检测过氧化氢，用0.1M NaOH配制鲁米诺母液，接着用碳酸盐缓冲液将其稀释以得到鲁米诺溶液；用碳酸盐缓冲液配制一定浓度的H2O2溶液；将鲁米诺溶液和H2O2溶液等体积混合得到测试液。
8.根据权利要求6所述的布芯片在检测过氧化氢和葡萄糖中的应用，其特征在于：对于检测葡萄糖，用0.1M NaOH配制鲁米诺母液，接着用碳酸盐缓冲液将其稀释以得到鲁米诺溶液；用碳酸盐缓冲液配制一定浓度的葡萄糖溶液；将鲁米诺溶液和葡萄糖溶液等体积混合得到测试液。
9.根据权利要求7或8所述的布芯片在检测过氧化氢和葡萄糖中的应用，其特征在于：
所述鲁米诺溶液的浓度为1-2mM；
所述碳酸盐缓冲液的pH值为9.50-11.00。
10.根据权利要求6所述的布芯片在检测过氧化氢和葡萄糖中的应用，其特征在于：步骤(4)所述的驱动电压为8-12V。
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