CN102174383A - 基于纳米磁珠技术的dna生物传感器芯片及其实验方法 - Google Patents
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Abstract
在常规的T型玻璃芯片上，利用永久磁铁在芯片的分离通道中固定修饰了DNA探针的纳米磁珠，利用电驱动进样，结合激光诱导荧光检测器或电化学检测器实现对DNA的快速、灵敏、高特异性、高稳定性和低成本的分离检测，解决了微流控芯片分离检测DNA时间长、分离效果差、灵敏度低、特异性差和稳定性差等缺点，电动进样的方式避免了接口的制作，消除了死体积的影响，较窄且均匀的微管道在减少样品的用量的同时保证较低的检测限。
Description
技术领域
本发明涉及一种芯片分离检测DNA的生物传感器芯片及其制备方法，特别涉及一种基于纳米磁珠技术的微流控DNA生物传感器芯片及其制备方法。
背景技术
目前，基于芯片分离检测DNA的常用方法有芯片凝胶电泳和芯片无胶筛分电泳。前者存在凝胶柱制备过程繁琐耗时、柱寿命短、易堵塞等缺点；后者的非胶介质体系选择尚无明确规律，且非胶介质的存在可能影响后续的检测。另外，两者都存在着分离管道较长、无法分离相同碱基数的DNA和无法区分单碱基错配等缺点。
近几年来，拥有纳米管道结构的芯片被用作DNA的分离和研究，但是其对管道制作工艺和环境的洁净度提出了更高的要求。同时，随着DNA生物传感器的发展，DNA生物传感器芯片的研制也受到越来越多学者的关注。目前，已有研究者尝试在芯片上集成微电极系统，利用磁珠富集目标DNA和信号探针后进入微管道，用电化学信号进行检测。但是，由于微电极制作相对繁琐，工艺要求高，成本高，无法普及。另外，有人尝试通过永久磁铁固定微管道中的磁性纳米颗粒，用压力泵运输DNA，实现DNA的分离、富集和检测，但其有些芯片管道结构较复杂，有些固定磁珠的微管道较宽，影响检测限，且芯片和压力泵之间的接口制作麻烦，压力控制微流量不够精确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片，使用该芯片进行DNA的检测和分离具有快速、灵敏、高特异性、高稳定性和低成本的特点。
本发明的技术方案在于：一种基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片，包括盖片玻璃和基片玻璃，其特征在于：所述基片玻璃上刻蚀有T型微管道，对应T型微管道的三个端点处的盖片玻璃上分别设有样品池、废液池和缓冲池，所述样品池上设置有一管道，管道另一端连接有蠕动泵，所述样品池和废液池之间的微管道上设置有纽扣磁铁。
本发明的另一目的在于提供一种基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片的实验方法，该方法便于操作，分离DNA快速、灵敏。
本发明的另一技术方案在于：一种基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片的实验方法，其特征在于：按以下步骤进行：
1）将样品池上设置的塑料管道用胶水与样品池实现密封连接，塑料管道的另一端连接上蠕动泵，通过蠕动泵的抽动产生负压，将废液池中的连接有DNA探针的磁性纳米颗粒引入T型管道，T型管道上的A位置处设有纽扣磁铁，连接有DNA探针的磁性纳米颗粒被固定在A位置；
2）在样品池和废液池之间加上电压，利用电驱动模式将靶标DNA带入T型管道，实现进样；
3）在缓冲池和废液池之间加上电压，通过电驱动将T型管道中的靶标DNA带向废液池，在流经A位置时，靶标DNA与磁性纳米颗粒上固定的DNA探针发生杂交反应，靶标DNA被吸附在磁性纳米颗粒上；
4）移除纽扣磁铁，磁性纳米颗粒在电泳的作用下向废液池方向移动，再通过激光诱导荧光检测器或电化学检测器对磁性纳米颗粒上的DNA进行检测。
本发明的优点在于：在常规的“T型玻璃芯片上，利用永久磁铁在芯片的分离通道中固定修饰了DNA探针的纳米磁珠，利用电驱动进样，结合激光诱导荧光检测器或电化学检测器实现对DNA的快速、灵敏、高特异性、高稳定性和低成本的分离检测，解决了微流控芯片分离检测DNA时间长、分离效果差、灵敏度低、特异性差和稳定性差等缺点，电动进样的方式避免了接口的制作，消除了死体积的影响，较窄且均匀的微管道在减少样品的用量的同时保证较低的检测限。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
一种基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片，包括盖片玻璃和基片玻璃，其特征在于：所述基片玻璃上刻蚀有T型微管道8，对应T型微管道的三个端点处的盖片玻璃上分别设有样品池1、废液池2和缓冲池3，所述样品池上设置有一管道4，管道另一端连接有蠕动泵5，所述样品池和废液池之间的微管道上设置有纽扣磁铁9。
所述废液池中装有磁性纳米颗粒6，所述磁性纳米颗粒上连接有DNA探针7。
一种基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片的实验方法，其特征在于：按以下步骤进行：
1）将样品池上设置的塑料管道用胶水与样品池实现密封连接，塑料管道的另一端连接上蠕动泵，通过蠕动泵的抽动产生负压，将废液池中的连接有DNA探针的磁性纳米颗粒引入T型管道，T型管道上的A位置处设有纽扣磁铁，连接有DNA探针的磁性纳米颗粒被固定在A位置；
2）在样品池和废液池之间加上电压，利用电驱动模式将靶标DNA带入T型管道，实现进样；
3）在缓冲池和废液池之间加上电压，通过电驱动将T型管道中的靶标DNA带向废液池，在流经A位置时，靶标DNA与磁性纳米颗粒上固定的DNA探针发生杂交反应，靶标DNA被吸附在磁性纳米颗粒上；
4）移除纽扣磁铁，磁性纳米颗粒在电泳的作用下向废液池方向移动，再通过激光诱导荧光检测器或电化学检测器对磁性纳米颗粒上的DNA进行检测。
所述基片和盖片均采用TIO玻璃。
所述T型微管道的宽度为40~60微米，深度为10~15微米
本发明所述的基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片的制备方法如下：1）在基片玻璃上刻蚀T型微管道；2）在盖片上对应基片T型微管道的三个端点处使用玻璃钻各钻出一个孔洞作为样品池、废液池及缓冲池；3）通过高温将基片和盖片键合成所需的芯片。
所述基片和盖片均采用TIO玻璃，便于取材，材料成本低。
步骤1）中所述的刻蚀方法采用光刻技术和湿法刻蚀，上述方法为玻璃刻蚀的常用方法，无需特殊工艺，操作简便。
步骤1）中形成的微管道宽度为40~60微米，深度为10~15微米。
步骤2）中盖片上形成的孔洞为直径3mm的孔洞。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片，包括盖片玻璃和基片玻璃，其特征在于：所述基片玻璃上刻蚀有T型微管道，对应T型微管道的三个端点处的盖片玻璃上分别设有样品池、废液池和缓冲池，所述样品池上设置有一管道，管道另一端连接有蠕动泵，所述样品池和废液池之间的微管道上设置有纽扣磁铁。
2.根据权利要求1所述的基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片，其特征在于：所述废液池中装有磁性纳米颗粒，所述磁性纳米颗粒上连接有DNA探针。
3.一种基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片的实验方法，其特征在于：按以下步骤进行：
1）将样品池上设置的塑料管道用胶水与样品池实现密封连接，塑料管道的另一端连接上蠕动泵，通过蠕动泵的抽动产生负压，将废液池中的连接有DNA探针的磁性纳米颗粒引入T型管道，T型管道上的A位置处设有纽扣磁铁，连接有DNA探针的磁性纳米颗粒被固定在A位置；
2）在样品池和废液池之间加上电压，利用电驱动模式将靶标DNA带入T型管道，实现进样；
3）在缓冲池和废液池之间加上电压，通过电驱动将T型管道中的靶标DNA带向废液池，在流经A位置时，靶标DNA与磁性纳米颗粒上固定的DNA探针发生杂交反应，靶标DNA被吸附在磁性纳米颗粒上；
4）移除纽扣磁铁，磁性纳米颗粒在电泳的作用下向废液池方向移动，再通过激光诱导荧光检测器或电化学检测器对磁性纳米颗粒上的DNA进行检测。
4.根据权利要求1所述的基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片，其特征在于：所述基片和盖片均采用TIO玻璃。
5.根据权利要求1所述的基于纳米磁珠技术的DNA生物传感器芯片，其特征在于：所述T型微管道的宽度为40~60微米，深度为10~15微米。
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