[发明专利]一种用于微球多元生物检测的微流控芯片

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于微球多元生物检测的微流控芯片及其制备方法。该芯片用于检测蛋白质、DNA等生物分子，能够广泛应用于临床检测、检验检疫、环境监测、药物筛选、微生物鉴定以及核酸和蛋白功能分析等领域。

背景技术

微流控分析芯片是指通过微细加工技术在芯片上构建由储液池、微反应室、微管道等微功能元件构成的微流路系统，加载生物样品和反应液后，在压力泵或者电场作用下形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应，以实现对组织和细胞中DNA、蛋白质和其他生物组分的高通量快速分析。它是20世纪90年代初中期在分析化学领域发展起来的一种分析技术，以分析化学和分析生物化学为基础，应用微机电加工技术，在微芯片上加工出微米级的容器、泵、阀、管道等微结构网络，将采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等过程进行集成的微全分析系统。芯片的大小在几个平方厘米左右，选用硅片、玻璃、石英、高聚物等材料作为芯片基本载体，通过蚀刻、光刻或印模等方法加工微通道，采用电、压力、重力、离心力等方式驱动通道内的流体，最后采用化学发光、电化学、吸收光度、荧光检测器等进行检测。该芯片在装置上的主要特征是其容纳流体的有效结构（包括其通道、反应室和其它功能部件）至少在一个维度上为微米级尺度。与宏观尺度的实验装置相比，微流控芯片的微米级结构显著增大了流体环境的比表面积。这一变化在微流控系统中导致一系列与物体表面有关的决定其特殊性能的特有效应，如层流效应，表面张力及毛细效应，快速热传导效应以及扩散效应等。这些效应可以使微流体分析芯片的分析性能得到显著的改善，包括可以使分析装备的体积减小，装备更加的集成化自动化，可以显著提高分析效率以及使试样和试剂消耗显著下降等。把实验室大型设备集成在尽可能小的操作平台上,用以完成不同的实验过程,并能对产物进行分析的技术。它不仅使试剂的消耗降低,而且使实验速度提高,费用降低，充分体现了当今实验室设备微型化、集成化和便携化的发展趋势。现在微流控芯片已在生物化学分析和环境分析诸方面发有了广泛的应用和快速的发展。由于微流控芯片将整个样品分析的过程，包括取样和样品的处理、预浓集、稀释和混合、分离、化学反应和信号检测全部集成化在一块小的芯片上，它与传统的分析装置相比实现了亚微升甚至纳升级的试剂和样品消耗，反应空间的大大缩小使反应的均一性提高，反应速度加快，同时降低了生产成本并便于携带。

发明内容

技术问题: 本发明的目的是提供一种以微球为固相载体进行生物分子检测的微流控芯片。将固定有生物探针分子的编码微球通过芯片进行进样、与待测样品反应、洗涤和检测，提供一种检测分析的芯片平台。

技术方案: 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于微球多元生物检测的微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片包括盖片、基片以及方孔阵列，所述的盖片上设置有多个并列的进样通道和与所述进样通道连通的反应池，该反应池的出口位于所述的盖片的内表面上；所述的基片上设置有多个并列的出样通道和与所述出样通道连通的出样池，该出样池的入口位于所述基片的内表面上；所述的方孔阵列位于所述盖片的反应池和基片的出样池之间；在所述基片出样通道的出样口还连接有一液滴导出管；在所述反应池内设置有编码的微球，在该微球的表面固定有生物分子探针；所述方孔阵列的孔径小于所述微球的直径。

微球的大小在45μm～300μm之间；反应池和出样池的直径均在1.5mm~2.5mm之间，反应池和出样池的高度均在300μm~1200μm之间，进样通道的进样口直径在200μm～1000μm之间，长度在5mm～20mm之间；方孔阵列的孔径在40μm~290μm之间。

所述生物分子探针是核酸、蛋白质或多肽。

所述微球的材料是二氧化硅或聚苯乙烯和聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶；所述盖片的材料是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷或聚碳酸酯；所述基片的材料是玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷或聚碳酸酯；方孔阵列的材料是聚合物膜、硅片或铜网。

微球的编码是条形码编码、荧光编码、量子点编码、光子晶体编码、拉曼标签编码、红外光谱编码、形状编码、射频编码、大小编码或位置编码。

其工作原理是：

a)        利用移液枪吸取一定量的编码微球，将微球连其运载缓冲液通过进样通道的进样口，注入出样池。由于方孔阵列的尺寸小于编码微球的直径，因此微球留在方孔阵列上方的反应池中，而废液通过出样通道的出样口由液滴导出管导出；

b)       之后，将液滴导出管与真空泵连接，抽干芯片中的残余液体；