[发明专利]一种用于核酸扩增的数字化芯片及方法

说明书

本发明提供一种用于核酸扩增的数字化芯片及方法，包括数字化检测阵列反应室、总进样口和总出样口；数字化阵列反应室包括若干个主渠道和若干个微单元，每个微单元通过一个主渠道连通总进样口和总出样口；所述微单元包括微单元反应室，微单元反应室的入口和出口分别连通主渠道，且微单元反应室入口与主渠道连接处之后的一段主渠道的宽度减小，使主渠道内流经此处的水相转流到微单元反应室内，而油相的流向不变。本发明利用油水界面张力控制液体在疏水性渠道内的流体行为，从而将PCR试剂封存在设计的微反应室内、并用油将其密封，可用于高效、便利的核酸扩增检测实验。以解决目前dPCR领域芯片技术复杂、制备工艺要求高、操作不便等问题。

技术领域

本发明属于医学检验分析领域，具体涉及一种可应用于核酸扩增的数字化微流控芯片及方法。

背景技术

核酸，包括DNA(deoxyribonucleic acid)和RNA(ribonucleic acid)，是在携带遗传信息的生物体中发现的最重要的生物大分子，已被广泛的用作检测各种疾病的重要生物标记。在诊断遗传性或获得性疾病时，通常进行核酸测试以确定靶标浓度(例如靶标核苷酸序列的拷贝数)。但是，临床样品(例如血液)中目标核酸的浓度通常较低，而通常大多数现有的检测方法都无法检测到很低浓度的核酸样品，因此需要对目标分子进行扩增。聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)是应用最广泛的核酸扩增技术，用于扩增和检测低浓度的核酸。

现在数字化PCR(digital PCR，dPCR)技术已经发展成为检测核酸的重要的手段，可以得到非常好的定量分析结果。在dPCR中，DNA模板首先会被稀释至一定浓度，从统计学角度在扩增之前在反应室中只会存在一个或零个分子。反应室内存在等量的核酸扩增反应物，在适当的热反应条件下，核酸进行扩增反应。反应试剂中预先加入了荧光指示剂，检测到的荧光信号与扩增产物浓度呈正比关系。根据反应室的荧光信号的明暗对比，即可知道反应室存在的目标核酸的浓度。

目前，主要有四种手段可以进行dPCR检测：基于微乳液滴法、微陷阱法、微渠道法和液滴打印技术。液滴的荧光信号收集方法适用于光电倍增管检测，其他方法利用CCD或互补CMOS来捕获2D荧光图像。这四种技术都涉及到油水接触界面，其中微乳液滴法对油水接触性质要求较高，由于产生的液滴需要进行转移操作，因此要求微乳液滴具有很高的稳定性。打印法对油要求较低，但整个技术需要精密设备，成本较高。微陷阱法成本低，但也存在操作复杂，需要一定的检测经验的人才可操作的缺陷。微渠道法，相对操作简单，也无需昂贵设备支持，它需要巧妙设计芯片结构才能得到完美测试结果。然而，目前市面上还没有一种能够方便制备和操作，可以实现高通量的数字化分析芯片技术。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种简单工艺制作的微流控数字化芯片，利用油水界面张力控制液体在疏水性渠道内的流体行为，从而将PCR试剂封存在设计的微反应室内、并用油将其密封，可用于高效、便利的核酸扩增检测实验。以解决目前dPCR领域芯片技术复杂、制备工艺要求高、操作不便等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于核酸扩增的数字化芯片，包括数字化检测阵列反应室、总进样口和总出样口；数字化阵列反应室包括若干个主渠道和若干个微单元，每个微单元通过一个主渠道连通总进样口和总出样口；所述微单元包括微单元反应室，微单元反应室的入口和出口分别连通主渠道，且微单元反应室入口与主渠道连接处之后的一段主渠道的宽度减小后变大，使主渠道内流经此处的水相转流到微单元反应室内，而主渠道内流经此处的油相继续沿着主渠道流动。

优选的，所述若干个主渠道互相平行。

优选的，所述数字化芯片厚度为50-80um。

基于上述数字化芯片的核酸扩增方法，包括如下步骤：

步骤1：将芯片内充满油，连接进样器到总进样口；出样口连接缓冲瓶，缓冲瓶连接抽气泵；