[发明专利]一种用于酶催化产物荧光检测的集成化微流控芯片及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及酶催化反应分析技术，具体涉及包含一种用于酶催化产物荧光检测的集成化微流控芯片及其应用。

背景技术

酶催化技术广泛应用于工业、农业、医药及环境科学等各领域，酶催化产物分析更是酶催化反应的研究、酶抑制剂的筛选等的关键技术。荧光分析法在酶催化反应分析研究中被广泛采用，具有专一性强、灵敏度高等优点。但酶催化反应分析中应用荧光分析须具备一定的条件：能制备出有荧光的特定底物；或者在酶催化反应条件下产物能转化成有荧光的衍生物。稳定的荧光底物通常不易获得；而在酶催化反应环境中将产物能转化成有荧光的衍生物往往会影响酶催化反应，甚至改变反应。这些都是酶催化反应分析中荧光分析法应用所面对的问题。

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，可以控制流体流经整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能。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，将微流控技术与荧光分析法结合，可在一定程度上克服传统的微孔板中酶催化反应分析中应用荧光分析法所遇到的一些问题，近几年来已引起研究者的广泛关注。基于微流控芯片的酶分析技术具体一些优点：(1)酶催化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；(2)可将样品预处理、分离与检测等操作分区域集成化，能优化分析条件，避免干扰，提高分析的准确性；(3)操作简便，自动化程度高，能大大地节约试剂用量。

本发明的目的在于提供一种用于酶催化产物荧光检测的集成化微流控芯片及其应用，可作为酶、抑制剂活性分析及药物快速筛选的工具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于酶催化产物荧光检测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、酶的吸附固定、冲洗、孵育反应和产物荧光衍生反应等单元操作，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：

一种用于酶催化产物荧光检测的集成化微流控芯片，芯片主要由两层微通道网络构成，其上设置输入输出小孔，在输入输出孔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以便能装进酶标仪里。

集成化微流控芯片的结构如图1和图2所示；图3为用于酶催化产物荧光检测的集成化微流控芯片组装结构和透视示意图；4图是用聚甲基硅酮基材制作的实物图。

本发明将芯片设计成上下两层微通道网络结构，下层中的微通道网络为迂回的折线通道组合，这种迂回的折线通道从右至左(或从左至右)逐层分支增加一列，交错排列，作为浓度梯度生成单元；在其最右端(或最左端)设有2个输入口，试剂、酶和药物等由此输入口进入芯片下层微通道网络；迂回的折线通道增扩至6个出口，每列出口处有一个穿透芯片基材的孔，这些孔有两个功能：①作为酶固定和酶催化反应的主要区域；②联通上下两层微通道网络的通路。

芯片上层中的微通道网络分为两个功能单元，以下层6个联通孔相应的位置为界。左侧(或右侧)的微通道网络由逐层增加分支通道组合，作为等量分配单元，微通道网络左端(或左端)设有2个输入口，荧光衍生剂和相关试剂等由此输入口进入上层芯片微通道网络；每个通道的末端与另外6列迂回的折线通道相连。

上层芯片右侧(或左侧)的微通道网络由6列迂回的折线通道组合，起始端分别与下层6个联通孔对齐，作为荧光衍生反应区。迂回的折线通道的末端设计成扩展通道，作为酶标仪检测窗，共6个检测窗的间距与标准的微孔板的孔距相同，使芯片与标准的酶标仪兼容。通道最终汇聚于芯片上的废液口。

分别刻有上述微通道网络的两片聚甲基硅酮基材，连同最下层没有通道的第三片聚甲基硅酮基材精确对准，粘贴键合成本发明用于酶催化产物荧光检测的集成化微流控芯片。

所述用于酶催化产物荧光检测的集成化微流控芯片的应用过程如下：

1.将双通道微量注射泵的针头分别与芯片上输入口C1、C2连接管线连通，与固定酶相关的通道修饰剂、交联剂、洗涤液等由注射泵经下层通道的输入口C1、C2，恒速、定量地注入芯片下层微通道网络，液体流过芯片下层微通道网络后，经末端穿透芯片基材的孔进入上层芯片通道，此时上层芯片通道输入口C3、C4关闭，液体由废液口C5流出芯片。