分析化学发光/芯片实验室

D4. 芯片实验室

微型化全分析系统（也称为“芯片”）是由多种材料制成的微型微流体装置，其中构建了用于运输样品和试剂的通道。小型化使试剂消耗量最小化，降低了制造成本，并增加了自动化可能性。然而，检测器的微型化会导致问题，因为检测器中的液体体积减少，以及将检测器的特定尺寸缩小所固有的困难。一个解决方案是将芯片与宏观检测器（例如光电倍增管）连接；这被称为“芯片外”方法。例如，可以使用光纤将来自芯片的光传递到检测器来实现这一点。另一种解决方案——“芯片上”方法——是在芯片上组装一个紧凑版本的检测器，并将该检测器与分析系统的其余部分集成在一起。

化学发光检测具有高灵敏度、低检测限和仪器简单性，但需要在微芯片上建立一个相对复杂的流路，具体细节取决于所使用的化学发光反应系统；例如，当使用过氧化物-鲁米诺化学发光时，Y形通道连接最有效。试剂由微型泵输送。芯片设计必须确保大部分发射的光进入芯片外的光电倍增管；这通常涉及与光纤耦合。这种布置通常可以实现微摩尔检测限，并已用于一系列分析物，包括邻苯二酚、多巴胺、氨基酸、细胞色素 c 和肌红蛋白，以及芯片分离的铬（III）、钴（II）和铜（II）的测定。辣根过氧化物酶可以在亚纳摩尔水平测定。可以通过荧光素-荧光素酶生物发光测量三磷酸腺苷 (ATP) 的微摩尔浓度。使用结合过氧化物-草酸酯化学发光的微流体系统，通过将抗氧化剂注入过氧化氢流中，可以测量抗氧化剂的影响。该方法简单快速，在灵敏度、动态范围和精密度方面获得了优异的分析性能。电化学发光检测已应用于使用在制造过程中安装的电极进行的微芯片分离。

光电二极管已在微流体通道底部集成到芯片中，并已被用于芯片上化学发光检测聚合酶链式反应产生的 DNA，并通过毛细管电泳在同一芯片上分离。这些器件也用于检测鲁米诺化学发光，用于对葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖产生的过氧化氢进行微摩尔测定。薄膜有机光电二极管可以通过真空沉积制造并集成到芯片中。铜酞菁-富勒烯小分子二极管具有高量子效率，已被用于通过过氧化物-草酸酯化学发光测定过氧化氢。另一个例子已用于通过鲁米诺化学发光测定过氧化氢。