[发明专利]一种微液滴式PCR芯片及其制作方法

权利要求书

1.一种微液滴式PCR芯片，其特征在于，该芯片采用双层设计，上层为PDMS图形化盖片，下层为玻璃基底，上、下两层采用真空氧等离子体键合封装为一个完整的微液滴PCR芯片；

所述PDMS图形化盖片具体包括：DNA目标片段与引物注入口、单相液滴成型微结构、PCR反应酶和mRNA底物注入口、油相试剂注入口、液滴直线通道、十字混合通道、微液滴缓冲通道、微液滴PCR反应腔室及微液滴PCR废液腔室，所述PDMS图形化盖片采用负胶显影图形化、PMDS倒模得到；其中：DNA目标片段与引物注入口、PCR反应酶和mRNA底物注入口、油相试剂注入口为并行的3个试剂注入口，每个注入口均设置有单相液滴成型微结构；液滴直线通道、十字混合通道、液滴缓冲通道为从左至右相互连接的试剂混合与流通通道；微液滴PCR反应腔室与液滴缓冲通道相连，微液滴PCR废液腔室与微液滴PCR反应腔室相连；将油相试剂通过油相试剂注入口注入，并通过油相试剂注入口流过十字混合通道与微液滴缓冲通道，进入微液滴PCR反应腔室，这样油相试剂就会预先浸没整个混合区域，为后续得到PCR微液滴创造一个连续环境；再将DNA目标片段及DNA引物和PCR反应酶、mRNA底物分别注入到DNA目标片段与引物注入口、PCR反应酶和mRNA底物注入口，流经单相液滴成型微结构，利用单相液滴成型微结构的多层过滤特性将大分子物质滤出，大分子物质逐一分离得到均一稳定的单相液滴；液滴通过液滴直线通道形成粒径大小相同的或相近的物质，待通过液滴直线通道后和十字混合通道的油相环境混合，十字混合通道的尺寸逐步变小，提供毛细作用将PCR反应的各个大分子物质包裹一层油相物质，进而形成微环境独立的微液滴结构；微液滴通过微液滴缓冲通道稳定后，储存在微液滴PCR反应腔室中，并为后续的PCR反应提供微液滴环境和相应试剂物质。

2.根据权利要求1所述的一种微液滴式PCR芯片，其特征在于，所述单相液滴成型微结构采用一级滤网和二级滤器解耦，即将注入的试剂利用一级滤网将大分子物质进行一级过滤，得到初级微尺寸的液滴结构，并通过二级滤器将初级微尺寸的液滴结构进行二级分离，使其尺寸更为微小化，得到单一稳定的微液滴结构。

3.根据权利要求2所述的一种微液滴式PCR芯片，其特征在于，所述一级滤网为对称的扇叶状结构。

4.根据权利要求2所述的一种微液滴式PCR芯片，其特征在于，所述二级滤器三列并排设置，每一列都由间距均匀的方块形PDMS阻流块构成，列与列间隔相同，阻流块间距逐列减小。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种微液滴式PCR芯片，其特征在于，所述玻璃基底作为微液滴PCR芯片的支撑，其设置有对准符号。

6.一种权利要求1所述的微液滴PCR芯片的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一、将所设计的图形进行掩膜版加工：将图形按1：1大小复制到一块菲林版或镉版上，待进行后续模具加工；

步骤二、采用塑模法取图形：运用微加工技术在一块基板上加工凸起的模型作为模具，将复制的图形材料剥离开得到所需要的通道图形；其中模具的制取过程如下：首先在清洁的玻璃基底上溅射一层Cr/Cu，然后在金属层上甩上一层Su-8胶，利用步骤一的掩膜版进行光刻图形化、显影，最后在清水中进行震荡过程，得到最终的刻有该图形的模具；将模具上残留的光刻胶用丙酮和酒精先后清洗震荡；

步骤三、将配制好的PDMS浇灌在模具上，对模具上的微图形进行复制，利用甩胶机将PDMS层甩均匀，使取下的图形平整，待PDMS层固化后从模具上剥离得到具有通道形状的盖片；

步骤四、将PDMS盖片与下层的玻璃基板键合封装成一个完整的芯片：在玻璃基板上甩一层薄的PDMS层，在烘箱内烘到PDMS成为半固态时取出，然后利用真空氧等离子体去胶机对上层的PDMS盖片和下层剥离基板去胶，改变表面化学特性，取出后将两部分对准、键合在一起成完整的芯片。

7.根据权利要求6所述的一种微液滴PCR芯片的制备方法，其特征在于，所述对准是通过PDMS图形化盖片和玻璃基底上的对准符号实现。