CN103293050A - 一种血清过滤芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种血清过滤芯片及其制备方法，该微流控芯片由进样口、上层通道、多孔膜、下层通道、血液出口、血清出口构成。其制备及工作原理在于：将一张高分子多孔薄膜，采用三明治夹心方式集成于微流控芯片中的两层通道之间；将全血驱动流经上层通道，血液中的血细胞组分可以被膜截留，血清进入下层通道，从而实现血清的在线、快速分离。采用本发明提供的血清过滤芯片，可以在数十分钟内获得微升级别的血清样品。
Description
技术领域
本发明涉及一种微流控芯片，特别是涉及一种血清过滤芯片及其制备方法。
背景技术
基于人体体液例如血液、尿液和唾液的生化医学检测，可以提供反应人们健康状态的重要信息。目前，血液检测是生物医学、临床诊断、卫生检疫诊断中最广泛的样本检测，但是红细胞的存在对血液检测中的光谱分析存在很大的干扰，因此如何快速方便地从全血中分离出血清一直是血液检测研究的热点与难点问题。
目前，绝大多数医院和实验室还是使用大型的离心机分离血清和血细胞，此方法需要从患者体内抽取毫升量的血液样本，而真正用于检测的样本仅仅数十乃至数微升，导致样本的大量浪费；而且此类离心设备体积大，机械结构复杂，血清分离过程和检测是分开独立进行，易引起血液样品的损失和污染，不适合临床诊断和微型分析系统的集成化，不能满足医疗诊断中微型全分析系统发展的需要，因此有必要发展一种新的微分离技术。
近几年来，微流控芯片技术已经在生物、化学、医学等领域获得广泛的研究和应用。由于具有材料成本和加工成本低廉、适合批量生产、设计思想灵活多变等显著特点，一次性的微流控芯片非常适用于医疗器械领域。目前，在微流控芯片平台上，已经实现了低样品消耗、高通量、即时快速的生化医疗检测，如果能够进一步将血清分离的功能单元在微流控芯片上集成，则可以真正发挥微流控芯片“微”而“全”的分析目标，这对于“芯片实验室”的实现，具有极其重要的科学和应用意义。
发明内容
本发明提供一种血清过滤芯片及其制备方法，该血清过滤芯片的原理在于：将一张高分子多孔薄膜，采用三明治夹心方式集成于微流控芯片中的两层通道之间；将全血驱动流经上层通道，血液中的血细胞组分可以被膜截留，血清进入下层通道，从而实现血清的在线、快速分离。
本发明提供一种血清过滤芯片及其制备方法，所述的微流控芯片由进样口、上层通道、多孔膜、下层通道、血液出口、血清出口构成。
本发明提供一种血清过滤芯片及其制备方法，所述的微流控芯片材料为聚二甲基硅氧烷。
本发明提供一种血清过滤芯片及其制备方法，所述的高分子多孔膜材料可以是聚碳酸酯、硝酸纤维素、聚四氟乙烯等，孔径为100～2000纳米。优先使用孔径200纳米的聚碳酸酯膜。
本发明提供一种血清过滤芯片及其制备方法，所述的通道宽度为100～3000微米，深度为10～1000微米。为保证分离效率，优选地，上层通道的宽度和深度小于下层通道。
本发明提供一种血清过滤芯片及其制备方法，所述的进样口和血液出口和上层通道相连通，所述的血清出口和下层通道相连通。
本发明提供一种血清过滤芯片的制备方法，具体包括：
1)用计算机辅助设计软件设计和绘制血清过滤芯片的微结构图形；
2)通过微加工技术制备具有微结构和微通道的聚二甲基硅氧烷芯片，包括微孔和微槽；
3)将高分子多孔膜和聚二甲基硅氧烷芯片表面采用等离子体活化处理后，采用三明治夹心方式，和两层聚二甲基硅氧烷芯片封合在一起；
4)将一滴微升级别的全血样品加入进样口，利用泵阀驱动全血流经上层通道，最后在下层通道获得微升级别的血清样品。
本发明提供一种血清过滤芯片及其制备方法，所述的血清分离芯片，可以在同一张芯片上制备多组微通道结构，从而提高单位时间的平行血清分离能力。同时，采用本发明提供的血清过滤芯片，可以在数十分钟内获得微升级别的血清样品。
附图说明
图1.一种血清分离芯片的三层夹心结构示意图。其中，a为上层芯片，b为高分子多孔膜，c为下层芯片，d为全血进口，e为上层通道，f为血液出口，g为下层通道，h为血清出口。
图2.一种血清分离芯片的工作原理示意图。其中，A为全血进样口；B为上层通道；C为血液出口；D为下层通道；E为血清出口；F为全血样品；G为过滤后的血液溶液；H为血清溶液；I为血细胞；J为血清中的蛋白质及其他微颗粒；K为多孔膜。
具体实施方案
下面的实施例将结合说明书附图对本发明予以进一步的说明。
实施例1
一种血清分离芯片，由聚二甲基硅氧烷制备而成。如图1所示，芯片为三层结构，其中，中间层为聚碳酸酯多孔膜，孔径200nm，厚度为100μm，上下两层为聚二甲基硅氧烷。制备步骤如下：首先用计算机辅助设计软件设计和绘制血清过滤芯片的微结构图形；然后通过微加工技术制备具有微结构和微通道的聚二甲基硅氧烷芯片，包括微孔和微槽；将聚碳酸酯多孔膜表面预处理后，采用三明治夹心方式，和两层聚二甲基硅氧烷芯片封合在一起制备而成血清分离芯片。血清分离芯片工作原理如图2所示，首先将全血样品(F)从进样口(A)流经上层通道(B)，血液中的血细胞(I)被多孔膜(K)截留，而含有蛋白质及其他微颗粒(J)的血清样品(H)则透过多孔膜，流经下层通道(D)从血清出口(E)流出，被收集。剩下的血液样品(G)从血液出口(C)流出。
使用本发明提供的血清分离芯片，可以在15min内制备获得100μL的血清样品，实现在线、快速的血清制备。
实施例2
一种血清分离芯片，由聚二甲基硅氧烷制备而成。如图1所示，芯片为三层结构，其中，中间层为硝酸纤维素多孔膜，孔径2μm，厚度为200μm，上下两层为聚二甲基硅氧烷。制备步骤如下：首先用计算机辅助设计软件设计和绘制血清过滤芯片的微结构图形；然后通过微加工技术制备具有微结构和微通道的聚二甲基硅氧烷芯片，包括微孔和微槽；将聚碳酸酯多孔膜表面预处理后，采用三明治夹心方式，和两层聚二甲基硅氧烷芯片封合在一起制备而成血清分离芯片。血清分离芯片工作原理为：将全血驱动流经上层通道，血液中的血细胞组分可以被膜截留，血清进入下层通道，从而实现血清的在线、快速分离。使用本发明提供的血清分离芯片，可以在15min内制备获得300μL的血清样品，实现在线、快速的血清制备，而且便于和后续的生化反应检测进一步集成，具有极其重要的科学和实际意义。
Claims (8)
1.一种血清过滤芯片及其制备方法，其特征在于该血清过滤芯片的原理在于：将一张高分子多孔薄膜，采用三明治夹心方式集成于微流控芯片中的两层通道之间；将全血驱动流经上层通道，血液中的血细胞组分可以被膜截留，血清进入下层通道，从而实现血清的在线、快速分离。
2.按照权利要求1所述的一种血清过滤芯片及其制备方法，其特征在于，所述的微流控芯片由进样口、上层通道、多孔膜、下层通道、血液出口、血清出口构成。
3.按照权利要求1所述的一种血清过滤芯片及其制备方法，其特征在于，所述的微流控芯片材料为聚二甲基硅氧烷。
4.按照权利要求1所述的一种血清过滤芯片及其制备方法，其特征在于，所述的高分子多孔膜材料可以是聚碳酸酯、硝酸纤维素、聚四氟乙烯等，孔径为100～2000纳米。
5.按照权利要求1所述的一种血清过滤芯片及其制备方法，其特征在于，所述的通道宽度为100～3000微米，深度为10～1000微米。
6.按照权利要求1所述的一种血清过滤芯片及其制备方法，其特征在于，所述的进样口和血液出口和上层通道相连通，所述的血清出口和下层通道相连通。
7.按照权利要求1所述的一种血清过滤芯片及其制备方法，其特征制备步骤依次如下：
1)用计算机辅助设计软件设计和绘制血清过滤芯片的微结构图形；
2)通过微加工技术制备具有微结构和微通道的聚二甲基硅氧烷芯片，包括微孔和微槽；
3)将高分子多孔膜、两层聚二甲基硅氧烷芯片表面经等离子体活化处理后，采用三明治夹心方式，封合在一起。
4)将一滴微升级别的全血样品加入进样口，利用泵阀驱动全血流经上层通道，最后在下层通道获得微升级别的血清样品。
8.按照权利要求1所述的一种血清过滤芯片及其制备方法，其特征在于，所述的血清分离芯片，可以在同一张芯片上制备多组微通道结构，从而提高单位时间的平行血清分离能力。
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