CN103323605B - 一种糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，该芯片由进样池、微流体通道、反应池、检测池、废液池和泵阀接口构成。其中进样池、反应检测池、废液池和泵阀接口由微流体通道串行联接，反应检测池中预先固定蛋白检测所需的抗原或抗体；待检测血清样品溶液借助外接的泵阀系统依次经由进样池和微流体通道进入反应池，并在反应池中完成抗原抗体特异性反应并形成凝集；最后将反应产物进行吸光度分析，从而实现待测样品的免疫凝集反应和检测。本发明具有进样便捷、样品消耗少、反应效率高、检测时间短等优点。

Description

一种糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片
技术领域
本发明涉及微流控芯片技术领域，提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片。
背景技术
糖尿病是一种终生性疾病，由于其高并发症和高致死率，已成为世界各国的主要保健卫生问题。在临床上糖尿病主要采用血糖参数的检测来进行判定，而血糖参数只代表抽血时的血糖水平，对确诊有局限性。近年来的医学研究证明：血液中的糖化血红蛋白(HbA1c)浓度相对稳定，其浓度值能准确反映最近2～3个月期间的血糖水平，便于医生对糖尿病进行早期诊断。目前，糖化血红蛋白的检测主要通过大型的生化分析仪或离子交换高压液相色谱仪完成，这些方法带来了样品消耗量大、操作程序复杂、仪器成本高等缺点，并且往往需要配备实验室水平的操作环境和专业的技术操作人员，上述缺点则严重阻碍了糖尿病即时快速检测的应用及推广。因此，开发快速、直观、携带方便、操作简便的用于糖化血红蛋白的微型检测系统成为当前国内外研究的重点。
微流控芯片又称芯片实验室(Lab on a Chip)，指的是一种在一块几平方厘米的芯片上构建的生物或化学实验室。它把生物和化学领域中所涉及的反应、分离、培养、分选、检测等基本操作单元分别做成微/纳米量级的构件，集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规生物或化学实验室的各种功能。由于微流控芯片技术具有进样量小、集成度高、易实现自动化控制和高通量分析的特点，使得在微流控芯片上进行生化反应操作较常规的分析样品前处理更方便、快速、成本低廉。而且，高特异性的免疫反应与微流控芯片强大的分离、检测能力相结合将显示出更为显著的优势，因此以药物筛选或生化样品分析为目的而进行的酶反应、免疫反应、PCR反应、酶联免疫分析(ELISA)如能在微流控芯片上实现，不仅将使样品处理时间大幅缩短、试剂和仪器成本大幅降低、检测分辨率和灵敏度显著提高，而且将使得免疫反应的现场即时检测成为可能。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于血清中糖化血红蛋白免疫反应及检测的微流控芯片，采用外接的泵阀系统对进样、反应和检测过程中的流体运作进行操控，待测样品通过进样池经由微流体通道进入反应池，进行免疫凝集反应，对反应产物进行光度分析，最终实现简便、快速的免疫反应和检测。
本发明提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，该芯片由进样池、微流体通道、反应检测池、废液池和泵阀接口构成。
本发明提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，所述的微流控芯片可以由玻璃、PDMS、PMMA、PET或PC等材料加工而成，芯片材料可以是单一的，也可以是上述材料的组合。
本发明提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，进样池、反应检测池、废液池和泵阀接口由微流体通道串行联接。
本发明提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，所述的反应池和微流体通道具有避光特性。所述的避光特性是指构成反应池和微流体通道的材料对波长600～800nm的可见光具有全吸收的性质，即该波长特征的光无法通过芯片材料直接照射到样品溶液上。
本发明提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，所述的检测池四周具有避光特性，同时位于检测光路上的检测池的上下面具有特定波长范围的透光特性。所述的避光特性是指构成检测池四周的材料对波长600～800nm的可见光具有全吸收的性质，而所述的特定波长范围的透光特性是指构成检测池上下面的材料对光度分析所使用的光源的透光率大于90％。
本发明提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，所述的反应池预先固定有免疫反应所需的抗原或抗体，固定方式可以是物理吸附、化学交联、溶胶-凝胶包埋、微珠固定或膜固定等。
本发明提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，所述的进样池其容积大于反应体系所需的各种溶液体积的最大值，以保证能够完全容纳所需添加的试剂。
本发明提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，所述的检测池的深度即光度分析的检测光程为0～10mm。
本发明提供了一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，所述的废液池其容积大于反应体系所需的所有溶液体积的总和，以保证免疫凝集反应和检测过程中试剂不与外接的泵阀接口接触，避免交叉污染。
本发明基于微流控芯片技术平台，集样品进样、免疫凝集反应和光电检测于一体，极大地简化了操作流程，降低了样品和试剂消耗，并且不需要配备昂贵的仪器，极大地降低了使用成本，使现场即时检测成为可能，具有可预见的巨大的经济价值和社会价值。
附图说明
图1一种用于单样品的糖化血红蛋白免疫反应检测芯片示意图，(a)为该芯片的平面结构示意图，(b)为该芯片的立体结构示意图。其中：1为进样池，2为微流体通道，3为反应检测池，4为废液池，5为泵阀接口，6为透明盖片，7为遮光流体通道层，8为透明底板。
图2一种用于多样品检测的糖化血红蛋白免疫反应检测芯片示意图。其中：1’为进样池，2’为微流体通道，3’为反应检测池，4’为公共废液池，5’为公共泵阀接口。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1一种用于单样品的糖化血红蛋白免疫反应检测芯片
图1是一种用于单样品的糖化血红蛋白免疫反应检测芯片示意图。如图1a所示，该芯片由一个进样池1、反应检测池3、废液池4、泵阀接口5和微流体通道2构成。其立体组成如图1b所示，为了保证芯片内部微通道和反应池中的样品溶液和反应产物不受外界可见光与检测光源的干扰，采用黑色PMMA板加工遮光层7来构建微流体通道2和反应检测池3；检测池需要对检测光通透，所以由透明盖板6和透明底板8组成。使用时，反应池3中预先固定所需的抗原或抗体，检测时将待测血清样品加入进样池1中，在外接泵的作用下经由微流体通道进入反应池内进行免疫凝集反应，反应终止后开启光电检测器进行比浊检测。该实施例结构是免疫反应芯片的最小功能单元，适用于单样品单指标的检测。
实施例2一种用于多样品的糖化血红蛋白免疫反应检测芯片
图2是一种用于多样品的糖化血红蛋白免疫反应检测芯片示意图。芯片结构采用重复最小功能单元的布局，使用共同废液池4’和泵阀接口5’。使用时，反应池3’中分别预先固定所需的抗原或抗体，检测时将各待测血清样品液分别顺次加入进样池1’中，在共同外接泵的作用下经由微流体通道2’分别进入反应池3’内进行免疫凝集反应，反应终止后开启光电检测器进行比浊检测。光电检测器可以是阵列式一次性获得多个检测结果，也可以是单个检测器移动至不同检测池而获得检测结果。该实施例可根据需要添加或减少功能单元的数量，能够实现一张芯片上同时检测不同样品的糖化血红蛋白检测。

Claims (7)

1.一种用于多样品的血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，该芯片结构采用重复最小功能单元的布局，每个所述最小功能单元由进样池、微流体通道、反应检测池、废液池和泵阀接口构成，其中进样池、反应检测池、废液池和泵阀接口由微流体通道串行联接，所述重复最小功能单元仅使用共同的废液池和阀门接口，所述的反应检测池预先固定有免疫反应所需的抗原或抗体，固定方式是物理吸附、化学交联、溶胶-凝胶包埋或微珠固定，并且所述的反应检测池四周具有避光特性，同时位于检测光路上的反应检测池的上下面对波长600～800nm的可见光透光率高于90％。
2.按照权利要求1所述一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，其特征在于：所述的微流控芯片由玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酯(PC)材料加工而成。
3.按照权利要求1所述一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，其特征在于：所述微流控芯片是圆盘状的。
4.按照权利要求1所述一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，其特征在于：所述的避光特性是指构成检测池四周的材料对波长600～800nm的可见光具有全吸收的性质。
5.按照权利要求1所述一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，其特征在于：所述的进样池其容积大于反应体系所需的各种溶液体积的最大值，以保证能够完全容纳所需添加的试剂。
6.按照权利要求1所述一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，其特征在于：所述的反应检测池的深度即光度分析的检测光程为0～10mm。
7.按照权利要求1所述一种用于血清中糖化血红蛋白免疫检测的微流控芯片，其特征在于：所述的废液池其容积大于反应体系所需的所有溶液体积的总和，以保证免疫反应和检测过程中试剂不与外接的泵阀接口接触，避免交叉污染。
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