[发明专利]一种全流程集成液滴数字PCR芯片、制备方法和应用

说明书

本发明公开一种包含核酸纯化的全流程集成液滴数字PCR芯片，属于核酸检测技术领域，所述PCR芯片包括芯片本体，所述芯片本体包括样品处理单元、液滴生成结构和液滴平铺腔室，所述样品处理单元包括依次连通的裂解腔室、一个或多个洗涤腔室和混合腔室，所述混合腔室通过所述液滴生成结构与所述液滴平铺腔室连通，位于所述混合腔室中的液滴在外加正压或负压下，经过所述液滴生成结构后形成多个微液滴，多个微液滴平铺于所述液滴平铺腔室内。本发明集成了样品处理、液滴生成、PCR反应、平铺检测功能，在芯片上实现了核酸分析的全部流程，能够集成化、自动化、封闭地纯化核酸样品并实现数字化PCR检测。

技术领域

本发明涉及核酸检测技术领域，特别是涉及一种全流程集成液滴数字PCR芯片、制备方法和应用。

背景技术

核酸检测是一种重要的的生物检测手段，在肿瘤诊断、致病菌检测、传染病筛查等领域有着广泛的应用。使用微流控技术对核酸检测流程进行改进，对于其进一步的应用推广具有潜在社会经济价值。在现有核酸检测流程中，需要将样品提取核酸分子(即核酸纯化)后再进行PCR反应并检测，其中的样品处理过程较为繁琐、效率低、集成化程度低、自动化水平低，且存在核酸泄露污染的问题。

目前，芯片上样品处理的一种解决方案被称为油浸式无损微全分析系统(OilImmersed Lossless Total Analysis System,OIL-TAS)，此方案中样品被加入到串联腔体中被油包裹的试剂液滴中进行处理，并以被磁铁驱动的磁珠作为中介，将吸附在磁珠上的核酸分子转移到不同试剂液滴中进行反应，最后在芯片腔体内以毫米直径的液滴形式完成荧光定量PCR(Quantitative polymerase chain reaction,QPCR)检测。

通过增加液滴生成芯片，可以高灵敏度的数字PCR检测(ddPCR)来达到更高精度和更低的检测限。然而目前这些ddPCR方案不具有核酸纯化的样品处理功能，需要将样品在芯片外处理，再转移到额外的液滴生成芯片中得到微液滴，其转移过程中存在样品损失和污染的问题，也不能实现从“样品进，结果出”的全流程的片上集成。另外，如果要将常规数字PCR与油浸式无损微全分析系统相结合，从油中无污染地分离出样品用于生成液滴是一大难点。上述问题限制了液滴式数字PCR芯片在全流程自动化、集成化、高灵敏度核酸样品检测方面更广泛的应用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全流程集成液滴数字PCR芯片、制备方法和应用，集核酸样品裂解、洗涤、洗脱、PCR反应液混合、液滴生成、ddPCR反应全流程于一体的微流控芯片及其液滴生成方法与应用，能够集成化、自动化、封闭地纯化核酸样品并实现数字化PCR检测。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供一种全流程集成液滴数字PCR芯片，包括芯片本体，所述芯片本体包括样品处理单元、液滴生成结构和液滴平铺腔室；

所述样品处理单元包括依次连通的裂解腔室、一个或多个洗涤腔室和混合腔室；

所述混合腔室通过所述液滴生成结构与所述液滴平铺腔室连通；

位于所述混合腔室中的液滴在外加正压或负压下，经过所述液滴生成结构后形成多个微液滴，多个微液滴平铺于所述液滴平铺腔室内。

采用本发明的全流程集成液滴数字PCR芯片，可以实现对核酸样品片上处理、液滴生成和检测，完全实现“样品进，结果出”的全流程片上集成。

在本发明的一些实施方式中，所述芯片本体包括相贴合的第一盖片和第一基片；

所述第一盖片设有多个通孔，分别用于形成所述裂解腔室、洗涤腔室和混合腔室；与所述第一基片相贴合的第一盖片的一面设有依次将裂解腔室、洗涤腔室和混合腔室连通的微流控通道。