CN103386338A - 一种微流控组合化学反应芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种微流控组合化学反应芯片，其特征在于，该微流控芯片由样品溶液入口、样品交汇通道、混合单元、产物出口构成。所述的组合化学反应为多种样品中任意两种或两种以上的样品间发生的化合反应。使用本发明所提供的组合化学反应芯片对比现有的组合化学反应方法，具有样品消耗量低、高通量、体积小、自动化操作等显著优点，可以实现快速、在线地进行组合化学反应，有望应用于药物筛选、酶筛选、化学合成、材料制备、化工生产等领域。
Description
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及一种微流控组合化学反应芯片。
背景技术
组合化学(combina torialchemist巧)是近十几年来刚刚兴起的一门新学科。经过短短的十余年特别是近六七年的发展，组合化学已渗透到药物、有机、材料、分析等化学的诸多领域，随着自动化水平的提高，组合化学已成为目前化学领域最活跃的领域之一。组合化学的出现大大加速了化合物的合成与筛选速度，有人作过这样的统计：1个化学家用组合化学方法2～6周的工作量，就需要10个化学家用传统化学方法花费一年的时间来完成。组合化学的出现是药物合成化学上的一次革新，是近年来药物领域的最显著的进步之一。
现有的组合化学多是在常规化学实验室，依靠常规的烧杯、烧瓶、多孔板、移液器等器皿或设备，配置大量不同的试剂，继而借助温控、搅拌等系统将不同试剂混合、反应，从而实现高通量的组合化学反应。虽然上述组合化学方法已经获得极其广泛的应用和深入的研究，但是现有技术还存在试剂消耗量大、操作繁琐、设备昂贵、成本高以及对操作人员要求较高等不足之处。因此，急需发展一种简便快捷、成本低廉、样品消耗量小的组合化学新方法。
微流控(microfluidic chip)是近年来基于微机电加工系统(MEMS)上发展起来的一种操控微小体积液体的技术平台，具有样品消耗量低、高通量、体积小、自动化程度和集成化程度高等显著优点。因此，如果能够将组合化学技术在微流控芯片的平台上实现，对现有的组合化学方法将是一种革命性的创新，有望在新材料的开发、催化剂筛选、新药物的合成与筛选等领域发挥极其巨大的作用，具有十分重大的科学意义和市场价值。
发明内容
本发明提出一种微流控组合化学反应芯片，其特征在于，该微流控芯片由样品溶液入口、样品交汇通道、混合单元、产物出口构成。
所述的微流控组合化学反应芯片是由硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等材料加工而成。加工方法包括传统激光刻蚀、机械加工、湿法刻蚀、光刻、软刻蚀等传统加工技术。
本发明提供一种微流控组合化学反应芯片，所述的组合化学反应为多种样品中任意两种或两种以上的样品间发生的化合反应。
本发明提供一种微流控组合化学反应芯片，所述的样品溶液入口数量大于两个，每个入口对应导入不同种类或不同浓度的样品溶液，而每个产物出口对应于不同的产物种类。
本发明提供一种微流控组合化学反应芯片，所述的混合单元可以是主动型混合器，也可以是被动型混合器，用于实现通道内两种或者两种以上的样品混合物的充分混合及反应。所述的主动型混合器可以是超声混合、震动混合等；被动型混合器是通过微通道中微结构的特殊设计，如微柱阵列等实现两种或两种以上的流体混合。
本发明提供一种微流控组合化学反应芯片，所述的反应芯片中可以进一步集成温度控制模块，例如在芯片基片中集成加热电极，从而实现组合化学反应的温度控制。
使用本发明所提供的组合化学反应芯片对比现有的组合化学反应方法，具有样品消耗量低、高通量、体积小、自动化操作等显著优点，可以实现快速、在线地进行组合化学反应，有望应用于药物筛选、酶筛选、化学合成、材料制备、化工生产等领域。
附图说明
图1.本发明所提供的一种微流控组合化学反应芯片的立体结构示意图。其中，a为具有流体进出孔的盖片，b为具有混合反应单元的基片，c为具有通孔的基片，d为具有另一个混合反应单元的基片，e为空白基片。
图2.一种用于四种样品两两组合反应的微流控芯片示意图。
图3.一种用于三种样品任意组合反应的微流控芯片示意图。
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1一种用于三种样品两两组合反应的微流控芯片
为了实现三种样品两两组合化学反应，本实施例提出一种微流控反应芯片，使用PMMA加工而成。如图1所示，该微流控芯片由五层基片构成，分别为具有流体进出孔的盖片a，具有混合反应单元的基片b，具有通孔的基片c，具有另一个混合反应单元的基片d，空白基片e。其中，盖片a上加工有不同的样品入口，分别用于导入三种不同的样品A、B和C；基片b上具有用于AB、BC混合交汇、混合反应以及对应的产物出口；基片c上具有连接上下两个基片的通孔结构；基片d上具有AC混合交汇、混合反应以及对用的产物出口。
使用上述微流控芯片进行组合化学合成时，仅需要往样品入口中通入样品A、B和C，调节一定的流速，则样品溶液流经微流控芯片中的交汇通道及混合通道后，发生化学反应，即可在微流控芯片的产物出口连续收集到AB、BC和AC三种产物。
实施例2一种用于四种样品两两组合反应的微流控芯片
为了实现四种样品两两组合化学反应，本实施例提出一种微流控反应芯片，使用PMMA加工而成。如图2所示，该微流控芯片有样品入口、样品交汇通道、混合通道及产物出口构成。
使用上述微流控芯片进行组合化学合成时，仅需要往样品入口中通入样品A、B、C和D，调节一定的流速，则样品溶液流经微流控芯片中的交汇通道及混合通道后，发生化学反应，即可在微流控芯片的产物出口连续收集到AB、AC、AD、BC、BD和CD六种产物。
实施例3一种用于三种样品任意组合反应的微流控芯片示意图。
为了实现三种样品任意组合化学反应，本实施例提出一种微流控反应芯片，使用聚碳酸酯加工而成。如图3所示，该微流控芯片有样品入口、样品交汇通道、混合通道及产物出口构成。
使用上述微流控芯片进行组合化学合成时，仅需要往样品入口中通入样品A、B和C，调节一定的流速，则样品溶液流经微流控芯片中的交汇通道及混合通道后，发生化学反应，即可在微流控芯片的产物出口连续收集到AB、AC、BC和ABC四种产物。
使用本发明所提供的组合化学反应芯片对比现有的组合化学反应方法，具有样品消耗量低、高通量、体积小、自动化操作等显著优点，可以实现快速、在线地进行组合化学反应，有望应用于药物筛选、酶筛选、化学合成、材料制备、化工生产等领域。
Claims (8)
1.一种微流控组合化学反应芯片，其特征在于，该微流控芯片由样品溶液入口、样品交汇通道、混合单元、产物出口构成。
2.按照权利要求1所述的一种微流控组合化学反应芯片，其特征在于，所述的微流控芯片是由硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等材料加工而成。
3.按照权利要求1所述的一种微流控组合化学反应芯片，其特征在于，所述的组合化学反应为多种样品中任意两种或两种以上的样品间发生的化合反应。
4.按照权利要求1所述的一种微流控组合化学反应芯片，其特征在于，所述的样品溶液入口数量大于两个，每个入口对应导入不同种类或不同浓度的样品溶液。
5.按照权利要求1所述的一种微流控组合化学反应芯片，其特征在于，所述的混合单元可以是主动型混合器，也可以是被动型混合器，用于实现通道内两种或者两种以上的样品混合物的充分混合及反应。
6.按照权利要求5所述的一种微流控组合化学反应芯片，其特征在于，所述的主动型混合器可以是超声混合、震动混合等；被动型混合器是通过微通道中微结构的特殊设计，如微柱阵列等实现两种或两种以上的流体混合。
7.按照权利要求1所述的一种微流控组合化学反应芯片，其特征在于，所述的反应芯片中可以进一步集成温度控制模块，例如在芯片基片中集成加热电极，从而实现组合化学反应的温度控制。
8.按照权利要求1所述的一种微流控组合化学反应芯片，其特征在于，所述的反应芯片可以实现快速、在线地进行组合化学反应，有望应用于药物筛选、酶筛选、化学合成、材料制备、化工生产等领域。
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