[发明专利]一种基于数字微流控技术的自动化噬菌体淘选平台

说明书

本发明公开了一种基于数字微流控技术的自动化噬菌体淘选平台，包括数字微流控平台，所述数字微流控平台由为微流控芯片、集成电路、温控模块、磁分离模块四部分组成，微流控芯片及其集成电路用于流体操纵，温控模块用于提供细菌和噬菌体扩增的适宜温度，磁分离模块用于实现集成化的磁珠洗涤。自动化淘选方案可以在16小时内自动化地完成三轮生物淘选，与传统方法近一周的繁琐人工操作相比，大大解放了劳动力。此外，该方案的试剂用量仅为常规方法的3％，大大降低了试剂成本。总之，本发明将进一步推动亲和多肽筛选及其在诊断、成像、递送和治疗等领域的应用。

技术领域

本发明涉及基于噬菌体展示的自动化淘选平台和淘选实施方案，属于数字微流控技术领域。

背景技术

分子识别是生理和病理活动的分子基础，大部分复杂的生理病理活动都依赖于分子识别。噬菌体展示技术是研究分子识别的有效方法之一。噬菌体展示技术通过基因工程将外源基因插入到噬菌体基因组中，使外源肽或抗体融合表达在噬菌体表面(Angew.Chem.Int.Ed.2019,58,14428-14437)。噬菌体表面的其展示肽或抗体可以直接针对不同靶标进行亲和筛选，其展示肽或抗体的序列可以很容易地通过噬菌体基因测序获取。到目前为止，已通过噬菌体展示技术鉴定了大量亲和配体，其靶标范围广泛，包括小分子、DNA、蛋白质、细胞、细菌、组织切片，甚至纳米材料等，广泛应用于生物传感、疫苗开发、体外和体内成像、靶向递送和治疗等领域(Biotechnol.J.2016,11,732-745)。

为了获得亲和配体，噬菌体展示技术一般通过亲和筛选方法(也称生物淘选)逐轮富集相应噬菌体，它包括多轮反筛、正筛、洗涤、洗脱和扩增的循环过程。然而，多轮生物淘选带来了重复性高、耗时长、操作劳动密集、试剂消耗大等问题，限制了新型配体的开发进程。

因此，需要开发一种适合配体开发的技术。

发明内容

本发明依托数字微流控技术，针对传统噬菌体展示技术亲和筛选中的重复性高、耗时长、操作劳动密集、试剂消耗大等问题，提出一种自动化噬菌体淘选平台，具有自动化、集成化、解放劳动力、试剂消耗少等优势。

本发明的技术方案之一为：

一种基于数字微流控技术的自动化噬菌体淘选平台，其特征在于：包括数字微流控芯片，所述的数字微流控芯片包括驱动电极阵列、过渡电极、洗涤液储液槽、培养基储液槽和洗涤液储液槽、正筛磁珠储液槽、中和液储液槽和反筛磁珠储液槽，以及包括用于控制驱动电极阵列、各储液槽、各过渡电极通断电的辅助电极；所述的过渡电极包括第一过渡电极和第二过渡电极，各储液槽分别通过第一过渡电极和至少一第二过渡电极和所述的驱动电极阵列连接，并通过第一过渡电极、第二过渡电极和驱动电极的断电和通电从各储液槽产生液滴至驱动电极阵列；

还包括用于控制驱动电极阵列中的磁珠的磁铁，驱动电极阵列中任意三个连接的驱动电极通过通电和断电以及磁铁的配合产生包含磁珠的小液滴和不包含磁珠的液滴；

以及包括用于加热微流控芯片的电加热片。

优选地，本发明所述的数字微流控芯片包括上、下级板两部分，采用四层双面胶间隔，通过夹具固定，与控制系统连接使用。上级板是Teflon AF1600疏水化的导电氧化铟锡(ITO)玻璃。下极板以石英玻璃为基底，于其上溅射约300nm的铬导电层，光刻约11.7μm的SU-8 1040介质层、最后涂覆约200nm的Teflon AF 1600疏水层。

优选地，集成电路为数字微流控电路控制系统。软件操纵经由数模转化单元传递给电路板，再经过正弦波发生器、功率放大器和高压交流开关矩阵处理后，通过PCB板弹簧顶针将信号传递至芯片接触电极。

优选地，磁铁为圆锥体状的磁铁。