[发明专利]基于海藻胶液滴的数字PCR芯片及其应用

说明书

本发明公开了一种液滴捕获芯片，其包括多个平行排列的流体微通道，其中，沿着所述流体微通道间隔地形成多个液滴捕获结构，所述液滴捕获结构包括液滴进入端以及抑制液滴流出端，抑制液滴流出端与相邻的流体微通道相连通。本发明还公开了全集成的基于海藻胶液滴的数字PCR芯片及其应用，本发明的基于海藻胶的数字PCR芯片，可以完成从液滴生成到捕获以及检测的全过程。并且引入海藻胶，海藻胶凝固后，海藻胶液滴稳定、不会发生融合并且不会影响PCR的扩增效率，该方法可以应用到血液中循环肿瘤DNA的检测以及其他相关生物、医学的应用，由于海藻胶的引入，可以进一步扩展应用到单细胞分析等。

技术领域

本发明属于微流控技术领域，尤其涉及一种基于海藻胶液滴的数字PCR芯片及其应用。

背景技术

微流控技术是多学科交叉的科技前沿领域之一，具有尺寸小、效率高、集成度高、分析速度快、价格低廉等一系列特点。液滴微流控是微流控技术的重要分支，微流控液滴系统为单细胞分析提供了一个潜在的工具，利用微流控系统，可对单细胞进行快速分割和高通量平行观察检测。利用微流控液滴进行细胞培养已经是比较成熟的技术，采用特定的微通道设计如捕获阵列、培养小室、微孔阵列来固定微液滴，可以实现在线细胞培养，整个实验过程中细胞的相对位置不会发生变化。基于微流控芯片的液滴数字PCR(dropletdigital PCR,ddPCR)是近年发展起来的高灵敏的核酸检测分析技术，受到广泛重视。ddPCR将含有待测核酸分子的反应体系包入成千上万10^-12-10^-9升的油包水型液滴，根据泊松分布原理，合理控制反应物浓度，绝大多数液滴不含或最多只包含1个待测核酸分子，PCR扩增之后，只有包含待测核酸分子的液滴才能产生荧光信号。对荧光信号呈阳性的液滴逐个计数，即得到样本中待测核酸分子的拷贝数。由于ddPCR是在单分子层面绝对定量待测核酸分子，大大提高了检测的灵敏度和结果的准确性，特别适用于微量核酸的检测和定量分析。

国际市场上，基于液滴数字PCR技术已经研发成功的公司有Bio-Rad、Fluidigm，Life Technoligies和Raindance,其中Bio-Rad公司已经成为数字PCR领域的市场领导者，但其高昂的仪器价格，使得很多实验室望而却步。Bio-Rad的液滴PCR仪从液滴生成，核酸扩增，荧光检测都是不同的仪器操作，从而增加了操作的繁琐性，并且每一步骤都带入了样品转移引起的损耗，降低了集成度，既增加了操作时间，也增加了仪器成本。

发明内容

一方面，本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供了一种液滴捕获芯片，本发明的液滴捕获芯片可有效减少堵塞，可结合海藻胶液滴使用。

一种液滴捕获芯片，其包括多个平行排列的流体微通道，其中，沿着所述流体微通道间隔地形成多个液滴捕获结构，所述液滴捕获结构包括液滴进入端以及抑制液滴流出端，抑制液滴流出端与相邻的流体微通道相连通；每个流体微通道的两端分别设有第一入口和第一出口；垂直于流体微通道的两侧分别设有多个并行排列的第二入口和第二出口，用于施加垂直于流体微通道的方向上的压力以允许液滴进入液滴捕获结构。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述液滴捕获结构为底部设有开口的U型结构，所述液滴进入端位于U型结构的顶部开口处，所述抑制液滴流出端位于U型结构的底部开口处。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述抑制液滴流出端的宽度为10-30μm，所述液滴进入端的宽度为80-120μm。

为对上述技术方案的更进一步改进，所述抑制液滴流出端的宽度为20μm，所述液滴进入端的宽度为110μm。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述流体微通道设有50-200行，每行流体微通道设有50-200个液滴捕获结构。

作为对上述技术方案的进一步改进，相邻两条流体微通道的液滴捕获结构交叉布设，其中，一条流体微通道的液滴捕获结构的抑制液滴流出端与另一条流体微通道的两个液滴捕获结构之间的空隙相对应。