[发明专利]集成二氧化钛纳米材料微流控芯片及制备与应用

说明书

本发明涉及集成二氧化钛纳米材料微流控芯片及制备与应用，属于电喷‑电纺技术和微流控技术领域。利用电喷‑电纺技术在玻片上合成单面凹陷TiO₂球。将单面凹陷TiO₂球作为基底，与“鱼骨”形微流控芯片相结合，构建集成TiO₂纳米界面微流控芯片。利用TiO₂与脂质双分子层上磷脂之间的相互作用，单面凹陷TiO₂球的尺寸效应以及微流控芯片的涡旋碰撞作用，协同用于sEVs的高灵敏捕获。该装置体积小，可成批制造，该方法分离sEVs无需抗体、适配体、短肽等的修饰，简单快速，高效，成本低，且整个分离过程中无需大型仪器。同时该装置也可进行抗体、适配体、短肽等的修饰，达到特异性捕获某一类sEVs、循环肿瘤细胞、病毒、细菌等病原体的目的。

技术领域

本发明属于电喷-电纺技术和微流控技术领域，更具体地，涉及集成二氧化钛纳米材料微流控芯片及制备与应用。

背景技术

采用电流体动力学射流技术制备单分散的微/纳米颗粒和超细纤维成为研究热点之一。根据产物形貌的不同，可将静电射流分为电喷和电纺两种形式，前者可制备单分散的微/纳颗粒，后者则能制备连续纳米纤维。目前，电喷-电纺技术在高性能吸附、防护、过滤、生物医学等众多领域具有广阔应用前景。

sEVs作为“液体活检”的主要标志物之一是目前研究的热点之一。由于sEVs含量较高，并在所有生理和疾病阶段都持续存在，同时sEVs固有的稳定性保证了其携带的生物分子的完整性，因此sEVs在癌症的早期诊断和癌症治疗疗效监控中受到了广泛地关注。若想实现sEVs用于癌症早期诊断和癌症复发的监控，首先需从基质复杂的生物样本中分离出sEVs，以便进行后续分析。目前，已经开发了多种技术用于sEVs的分离，尽管传统的sEVs分离方法在科学研究中被广泛应用，但它们不能处理微量样本、处理时间长、得到的sEVs纯度低、sEVs具有破损的风险。微流控技术为微量样品中sEVs的分离提供了一个新的技术平台，该技术中微米或纳米制造的通道和结构可用于处理少量液体。这种方法具有独特的优势，包括试剂和样本消耗少、分离和分析速度快以及微型化集成等优势。因此，微流控技术越来越多地被用于sEVs的快速分离和分析中，以实现对癌症早期诊断和治疗后复发监控的目的。

发明内容

本发明解决了现有技术中从标本中分离和富集含量较低sEVs存在的技术难度，提供了一种集成二氧化钛纳米材料微流控芯片及制备与用于细胞外囊泡分离，用于下游核酸分析的简便方法。该装置体积小，可成批制造，该方法简单快速，高效，成本低，无需抗体、适配体、短肽等的修饰，整个分离过程中无需大型仪器。同时该装置也可进行抗体、适配体、短肽等的修饰，达到特异性捕获某一类sEVs、循环肿瘤细胞、病毒、细菌等病原体的目的。

根据本发明第一方面，提供了集成二氧化钛纳米材料微流控芯片的制备方法，包括以下步骤：

(1)以钛酸四正丁酯为原料采用电喷方法制备单面凹陷TiO₂纳米球，或者以钛酸四异丙酯为原料采用电纺方法制备TiO₂纳米纤维；

(2)制备微通道模板，所述微通道模板整体为连续的凸起结构，且表面为凹凸不平结构；将预聚物倒入固定于容器中的微通道模板上，除去气泡后进行固化，得到微通道；

(3)通过预聚物将步骤(2)得到的微通道粘附在步骤(1)得到的单面凹陷TiO₂纳米球或TiO₂纳米纤维上，即得到集成二氧化钛纳米材料微流控芯片。

优选地，步骤(2)的具体制备过程为：用匀胶机在硅片上均匀覆盖光刻胶，经过掩膜和负胶显影后，得到微通道模板；将该微通道模板固定在培养皿中，采用原位反应成型法，将液态预聚物倒在培养皿中，预聚物固化后，将聚合物脱模成型得到微通道。

优选地，所述微通道整体为S形。