CN108489969B - 基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测装置，包括基片，所述基片上设置有通过绝缘隔离带分隔开的检测反应池和信号反应池，所述检测反应池中设置有驱动电极和检测端，所述信号反应池中设置有驱动电极和信号端，所述检测端通过穿过绝缘隔离带的导体与信号端相连，构成封闭式双极电极，所述驱动电极和驱动电极通过导线连接电源，所述检测端设置有至少两个叉枝。在变动的电压下，通过在叉枝双极电极检测端的每个叉枝上构建基于检测目标的电化学传感界面，双极电极的信号端产生的电致化学发光信号能够实现对多个检测目标的同时检测，并可有效避免叉枝上不同检测对象间的相互干扰。
Description
技术领域
本发明涉及封闭式双极电极分析检测装置领域，具体涉及一种基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测装置，还涉及一种基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测方法。
背景技术
双极电极分为开放式和封闭式两种，以两极之间是否有溶液通路作为区分的标志。封闭式双极电极的两极仅通过导体进行连接，在一定的电压驱动下，双极电极两极通过导线发生电子转移并分别发生氧化还原反应，其在生物传感、材料合成与筛选等领域有非常好的应用前景。
作为传感平台时，其最基本的检测方式是在恒定驱动电压下，利用双极电极一端的诸如电致化学发光、电子变色等信号来间接反映另一端上的待检测目标。现有的基于封闭式双极电极阵列的分析检测装置，可以实现对目标的高通量可视化检测，但这一检测方式的不足之处就是在同一个阵列检测单元里，只能检测一个目标，难以实现多目标同时检测。而利用单个检测单元实现多目标同时检测恰恰是当今生物传感等领域所追求的目标之一。当前封闭式双极电极系统的这一不足之处，大大地限制了其应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测装置及方法，可以有效解决现有基于封闭式双极电极的分析检测装置在多目标同时检测时出现的困难。
本发明通过以下技术方案实现：
基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测装置，包括基片，所述基片上设置有通过绝缘隔离带分隔开的检测反应池和信号反应池，所述检测反应池中设置有驱动电极和检测端，所述信号反应池中设置有驱动电极和信号端，所述检测端通过穿过绝缘隔离带的导体与信号端相连，构成封闭式双极电极，所述驱动电极和驱动电极通过导线连接电源，所述检测端设置有至少两个叉枝。
本发明的进一步方案是，所述两个驱动电极采用Ag/AgCl电极或Pt电极，在通过电流较大时，仍然能够提供较稳定的电位。
本发明的进一步方案是，所述封闭式双极电极由铟锡氧化物或金或铂或导电碳材料制成。
基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测方法，包括以下步骤：
a. 根据检测目标的数量，在封闭式双极电极分析检测装置的检测端设置对应数量的叉枝；
b. 在检测端的每个叉枝上分别构建标记有不同电位的电活性物质的传感体系，在检测反应池中添加缓冲溶液，在信号反应池中添加电致化学发光试剂；
c. 封闭式双极电极分析检测装置的电源以线性扫描的方式改变施加在驱动电极和驱动电极上的电压，同时采集封闭式双极电极的信号端上出现的电致化学发光信号，信号的峰值对应各目标溶液的浓度。
本发明的进一步方案是，所述封闭式双极电极分析检测装置包括基片，所述基片上设置有通过绝缘隔离带分隔开的检测反应池和信号反应池，所述检测反应池中设置有驱动电极和检测端，所述信号反应池中设置有驱动电极和信号端，所述检测端通过穿过绝缘隔离带的导体与信号端相连，构成封闭式双极电极，所述驱动电极和驱动电极通过导线连接电源。
本发明的进一步方案是，所述检测驱动电极和信号驱动电极采用Ag/AgCl电极或Pt电极。
本发明的进一步方案是，所述封闭式双极电极由铟锡氧化物或金或铂或导电碳材料制成。
本发明与现有技术相比的优点在于：
一、在变动的电压下，通过在叉枝双极电极检测端的每个叉枝上构建基于检测目标的电化学传感界面，双极电极的信号端产生的电致化学发光信号能够实现对多个检测目标的同时检测，并可有效避免叉枝上不同检测对象间的相互干扰；
二、制备成本低、用途广泛。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
图2为实施中的信号端的信号随时间变化图。
具体实施方式
如图1所示的基于封闭式叉枝双极电极的两目标分析检测装置，包括基片11，所述基片11上设置有通过绝缘隔离带3分隔开的检测反应池2和信号反应池4，所述检测反应池2中设置有驱动电极1和检测端6，所述信号反应池4中设置有驱动电极5和信号端7，所述检测端6通过一根穿过绝缘隔离带3的导体与信号端7相连组成封闭式双极电极8，所述驱动电极1和驱动电极5通过导线9连接电源10，所述检测端6设置有两个叉枝。
将商用铟锡氧化物（ITO）导电玻璃切割成40*50 mm的长方形；使用画图软件adobeillustrator设计相同尺寸的、检测端上设置有两个叉枝的双极电极，以及驱动电极1和驱动电极5的丝网图案，并加工成丝网板；利用简易丝印技术，结合专用ITO印刷油墨以及ITO蚀刻技术，制备检测端上设置有两个叉枝的ITO材质的双极电极以及检测驱动电极1和信号驱动电极5，其余部分的ITO皆被蚀刻掉。
采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为绝缘介质材料，按照单体与固化剂10:1的比例混合、固化出厚度为5mm、尺寸为40mm*40mm的PDMS片；切割掉部分PDMS，形成带有2个12*25 mm中空结构的PDMS绝缘介质；将此PDMS绝缘介质与基片11贴合，形成检测反应池2和信号反应池4，封闭式双极电极8的检测端6和信号端7分别位于检测反应池2和信号反应池4，并互相隔离，仅通过被PDMS覆盖的ITO导体相连，从而形成封闭式双极电极8；同时，对于位于检测反应池2和信号反应池4中的ITO材质的驱动电极1和驱动电极5，通过涂覆Ag/AgCl胶的方式，制备非极化的驱动电极。
使用银导电胶带将外露于绝缘介质之外的基片11上的ITO导电层与电源10相连，工作电极接口连接驱动电极5，对参比电极接口连接驱动电极1。
采用上述基于封闭式叉枝双极电极的两目标分析检测装置检测两种目标的方法，在双极电极的信号端7以电致化学发光试剂产生的光信号为检测信号，在双极电极的检测端6的两个叉枝上，以不同的电活性物质标记二抗，并通过一抗-抗原-二抗这种夹心法固定抗原于不同的叉枝上，实现两种抗原同时检测，包括以下步骤：
a. 在检测端6的两个叉枝上分别附着两种抗体抗原二抗的夹心结构，两种二抗上分别标记有二茂铁和硫堇；
b. 将300ml的联吡啶钌（5mM）/三正丙胺（50mM）混合液作为电致化学发光试剂加入到信号反应池4；将300ml 的PBS缓冲溶液（pH=7）加入检测反应池2；
c. 由电化学工作站提供的电源10通过线性扫描的方式改变驱动电压，利用电化学工作站附带的电致化学发光检测仪记录下信号端7上出现的电致化学发光光强随时间的改变，对应出现的两个ECL信号峰值即为反映两种抗原的浓度，如图2所示。
Claims (7)
1.基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测装置，包括基片（11），所述基片（11）上设置有通过绝缘隔离带（3）分隔开的检测反应池（2）和信号反应池（4），所述检测反应池（2）中设置有驱动电极A（1）和检测端（6），所述信号反应池（4）中设置有驱动电极B（5）和信号端（7），所述检测端（6）通过穿过绝缘隔离带（3）的导体与信号端（7）相连，构成封闭式双极电极（8），所述驱动电极A（1）和驱动电极B（5）通过导线（9）连接电源（10），其特征在于：所述检测端（6）设置有至少两个叉枝，每个叉枝上分别构建标记有不同电位的电活性物质的传感体系。
2.如权利要求1所述的基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测装置，其特征在于：所述驱动电极A（1）和驱动电极B（5）采用Ag/AgCl电极或Pt电极。
3.如权利要求1所述的基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测装置，其特征在于：所述封闭式双极电极（8）由铟锡氧化物或金或铂或导电碳材料制成。
4.基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测方法，其特征在于包括以下步骤：
a. 根据检测目标的数量，在封闭式双极电极分析检测装置的检测端（6）设置对应数量的叉枝；
b. 在检测端（6）的每个叉枝上分别构建标记有不同电位的电活性物质的传感体系，在检测反应池（2）中添加缓冲溶液，在信号反应池（4）中添加电致化学发光试剂；
c. 封闭式双极电极分析检测装置的电源（10）以线性扫描的方式改变施加在驱动电极A（1）和驱动电极B（5）上的电压，同时采集封闭式双极电极的信号端（7）上出现的电致化学发光信号，信号的峰值对应各目标溶液的浓度。
5.如权利要求4所述的基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测方法，其特征在于：所述封闭式双极电极分析检测装置包括基片（11），所述基片（11）上设置有通过绝缘隔离带（3）分隔开的检测反应池（2）和信号反应池（4），所述检测反应池（2）中设置有驱动电极A（1）和检测端（6），所述信号反应池（4）中设置有驱动电极B（5）和信号端（7），所述检测端（6）通过穿过绝缘隔离带（3）的导体与信号端（7）相连，构成封闭式双极电极（8），所述驱动电极A（1）和驱动电极B（5）通过导线（9）连接电源（10）。
6.如权利要求4或5所述的基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测方法，其特征在于：所述驱动电极A（1）和驱动电极B（5）采用Ag/AgCl非极化电极或Pt电极。
7.如权利要求4或5所述的基于封闭式叉枝双极电极的多目标分析检测方法，其特征在于：所述封闭式双极电极（8）由铟锡氧化物或金或铂或导电碳材料制成。
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Application publication date: 20180904 Assignee: Wuxi Molecular Bridge Technology Co.,Ltd. Assignor: HUAIYIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980053337 Denomination of invention: Multi target analysis and detection device and method based on closed bifurcated bipolar electrodes Granted publication date: 20230113 License type: Common License Record date: 20231221 |
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