[发明专利]一种用于免疫分析研究的集成化微流控芯片及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及免疫分析技术，具体涉及包含一种用于免疫分析研究的集成化微流控芯片及其应用。 

背景技术

免疫分析方法具有极高的选择性和灵敏度，可广泛用于临床诊断、蛋白质组学、药物研究、生物学研究、环境分析等领域。常规的免疫分析分为均相免疫分析与非均相免疫分析，而酶联免疫吸附试验(ELISA)是最常见的应用最广泛的非均相免疫分析，并且都是在96微孔板中进行。作通常包含包被抗体、抗原，反复洗涤、甩干，封闭、标记抗体，孵育反应等多项操作。传统的ELISA步骤繁琐，且多为手工操作，需要消耗大量昂贵的免疫试剂，分析时间较长，通常需要数小时。 

微流控芯片，指的是把化学和生物等领域中所涉基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能。1990年后发展起来的微流控分析技术在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体，可执行样品预处理、分离与检测等步骤，具有体积小、比表面积大、反应时间短、分析速度快、试剂和样品用量少、易集成化和自动化等优点。因此，将微流控分析技术与免疫分析结合，可在一定程度上克服传统免疫分析的缺点，近几年来已引起研究者的广泛关注。基于微流控芯片的免疫分析大大改善了常规免疫分析的性能，具体包括：(1)易于集成化，便携化；(2)操作简便，自动化程度高；(3)免疫反应在微通道中进行，由于其体积小，比表面积大，缩短了反应时间，提高了分析效率；(4)大大节约了昂贵的免疫试剂用量。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于免疫分析研究的集成化微流控芯片及其应用。本发明集成了样品溶液的分配、浓度梯度的生成、抗体和抗原的包被封闭、酶的吸附固定、冲洗、孵育反应等单元操作，通过连接微量注射泵自动运行，完成操作后可置于普通酶标仪上检测读取数据。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种用于免疫分析研究的集成化微流控芯片，芯片主要由三个功能单元构成，其上设置输入输出小孔，在其上装置可拆卸的连接接头，通过细管线与微量注射泵和废液回收池相接。整块集成化微流控芯片的尺寸与标准的多孔板相同(集成化微流控芯片的结构见图1，其功 能模块如图2所示)。 

第一个功能单元为迂回的折线通道组合，这种迂回的折线通道从左至右(或从右至左)逐层分支增加一个，交错排列，作为浓度梯度生成单元；在其最左端(或最右端)设有2个入口，试剂、酶和药物等由此入口进入芯片；迂回的折线通道增扩至6个出口，每条出口与第二功能单元中的逐层对称增加分支通道组相连。 

第二个功能单元由6个逐层对称增加分支通道组成，作为等量分配单元，每个通道组的上游与第一功能单元的一条分支相连，下游与第三功能单元中的4个反应室相通。 

第三个功能单元由48个直径为5.8mm，深100μ的微孔矩阵构成，作为免疫分析之需的抗体、抗原和酶的吸附固定场所和分析检测窗口。该微孔矩阵的排列与传统的多孔板一致，这样可应用在标准的酶标仪上进行分析数据的测定和采集。 

所述集成化微流控芯片的应用过程如下： 

所有的试剂、抗体、抗原、酶、底物、药物及洗涤液等依次由注射泵经微流控芯片上的输入口C1，C2恒速、定量地注入芯片，当需要一系列不同浓度的样品溶液时，只须配制两个最高和最低的样品溶液经C1，C2注入，在流经第一功能单元的逐层增加分支的蛇形通道时，两个不同浓度的样品溶液经历了不断地定量分配、混合；再分配、再混合，最后生成所需的不同浓度的样品溶液输出给下一个功能单元。第一功能单元的每条分支流向第二功能单元中的一个等量分配单元组，将该浓度的样品溶液等量地分配给第三功能单元中同一排的4个反应室。从输入口C1，C2注入的两个不同浓度的样品溶液流经第一功能单元和第二功能单元后，在第三功能单元中同时自动地形成48个样品溶液矩阵。第三功能单元中的反应室提供了较大的有效面积，特别是比表面积，是传统多孔板的约23倍。流入反应室的抗体被吸附滞留，随后抗原、酶依次流入反应室，与其上的抗体相互作用，将酶固定。完成酶的固定化后，底物或底物与药物的混合溶液被注入反应室，再孵育一定时间，待酶催化的反应完成或达到平衡后，拆除芯片上的连接接头及管线。将芯片装入标准的酶标仪，检测各反应室的紫外-可见光吸光度或荧光发射强度，提供分析数据。 

本发明具有如下优点：