CN108816300A - 一种微流控芯片、功能装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微流控芯片、功能装置及其制作方法。所述微流控芯片包括上盖板、下盖板和芯片功能层，芯片功能层的第一区域内设置有腔室单元、进液流道以及排液流道，基于腔室单元中的主流道、多个从流道和多个腔室结构的设置，使得流入微流控芯片内的物质流至多个腔室结构内，在多个腔室结构内进行反应。使用本发明实施例提供的微流控制芯片扩增基因片段时，流入微流控制芯片内的基因片段分置于多个微腔结构内，由于微腔结构内的基因片段的数量较少，在基因片段扩增结束后，病变的基因片段的占比相对较大，因此可以通过分别对多个微腔结构内的基因片段进行定量检测，快速且准确地检测出病变的基因片段，实现对病变的基因片段的精准定量检测。

Description

一种微流控芯片、功能装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是一种微流控芯片、功能装置及其制作方法。
背景技术
微流控芯片是把生物、化学、医学分析过程中的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，完成常规的化学或生物实验室的各种操作。
现有技术中，设计微流控芯片具有扩增基因片段(如DNA、RNA)的功能，通过使用微流控芯片扩增基于片段，实现基因片段的定量检测。
目前，具有扩增基因片段功能的微流控制芯片主要包括扩增腔室，正常基因片段和病变的基因片段的混合片段加入到扩增腔室内进行同步扩增，当病变的基因片段的数量较少时，扩增后的病变的基因片段的占比较小，导致检测不到病变的基因片段或对病变的基因片段的定量检测结果不准确。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种微流控制芯片，以解决背景技术中的当病变的基因片段的数量较少时，扩增结束后检测不到病变的基因片段或对病变的基因片段的定量检测结果不准确的问题。
一方面，提供了一种微流控芯片，包括上盖板、下盖板以及设置在所述上盖板和所述下盖板之间的芯片功能层；
所述芯片功能层具有第一区域，在所述第一区域内，所述芯片功能层在朝向所述上盖板的表面上开设有腔室单元、进液流道以及排液流道；
所述腔室单元包括主流道、多个从流道和多个腔室结构，所述主流道的深度不大于所述从流道的深度，所述从流道的深度小于所述腔室结构的深度，多个所述从流道位于所述主流道的两侧且分别与所述主流道连通，所述腔室结构与所述从流道一一对应设置，每个所述腔室结构与对应的所述从流道的远离所述主流道的一端连通；
每个所述腔室单元中的所述主流道的一端与所述进液流道连通，所述主流道的另一端与所述排液流道连通。
进一步地，每个所述腔室单元、所述进液流道以及所述排液流道上均覆盖有亲水层。
进一步地，所述亲水层为二氧化硅层。
进一步地，所述主流道的宽度为6-20μm；所述从流道的宽度为0.01-6μm；
所述腔室结构为长方体结构，所述腔室结构的顶面的边长为8-12μm，所述顶面靠近所述上盖板设置。
进一步地，所述从流道与所述上盖板之间的间距为5-15μm；
所述腔室结构的底面与所述上盖板之间的间距为10-20μm。
进一步地，所述芯片功能层还具有第二区域，在所述第二区域内，所述芯片功能层在朝向所述上盖板的表面上开设有空腔，所述空腔内设置有多个支撑物，每个所述支撑物上设置有生物功能结构，多个所述支撑物和所述空腔的侧壁之间形成第三流道；
所述空腔的侧壁上开设有用于进液的第一通孔和用于排液的第二通孔，所述第三流道的一端与所述第一通孔连通，所述第三流道的另一端与所述第二通孔连通。
进一步地，所述支撑物的表面覆盖有亲水层，所述亲水层上设置有由超支化分子材料构成的超支化分子层；
所述生物功能结构包括多个生物功能单元，多个所述生物功能单元设置在所述超支化分子层上，且多个所述生物功能单元与所述超支化分子材料的多个支链连接。
进一步地，所述超支化分子材料为具有下述通式I的化合物；
其中，所述TT代表芳香基团；所述A代表酯基、酰胺基、醚基或硫醚基；所述R1和所述R2分别为C2-C8的烷基链。
进一步地，所述芳香基团包括苯基、萘基、芘基或苝基。
进一步地，所述微流控芯片还包括控制阀和液体传输流道；
位于所述第二区域内的所述第二通孔通过所述控制阀与位于所述第一区域内的所述进液流道的入口连接；所述液体传输流道与所述控制阀连接。
进一步地，所述微流控芯片还包括具有控温功能和测温功能的温控装置，所述温控装置设置在所述下盖板背离所述上盖板的表面上。
另一方面，还提供了一种功能装置，包括上述的微流控芯片。
另一方面，还提供了一种上述的微流控芯片的制作方法，所述方法包括：
获取下盖板；
通过构图工艺，在所述下盖板上形成芯片功能层，包括，在芯片功能层的第一区域内形成有腔室单元、进液流道以及排液流道；其中，所述腔室单元包括主流道、多个从流道和多个腔室结构，所述主流道的深度不大于所述从流道的深度，所述从流道的深度小于所述腔室结构的深度，多个所述从流道位于所述主流道的两侧且分别与所述主流道连通，所述腔室结构与所述从流道一一对应设置，每个所述腔室结构与对应的所述从流道的远离所述主流道的一端连通，所述腔室单元中的所述主流道的一端与所述进液流道连通，所述主流道的另一端与所述排液流道连通；
将上盖板安装在所述芯片功能层上。
进一步地，所述通过构图工艺，在所述下基板上形成芯片功能层，还包括：
通过构图工艺，在所述芯片功能层的第二区域内形成有腔室以及位于所述腔室内的多个支撑物，多个所述支撑物和所述腔室的侧壁之间形成第三流道，所述腔室的侧壁上开设有用于进液的第一通孔和用于排液的第二通孔，所述第三流道的一端与所述第一通孔连通，所述第三流道的另一端与所述第二通孔连通。
进一步地，在所述通过构图工艺，在所述芯片功能层的第二区域内形成有腔室以及位于所述腔室内的多个支撑物之后，所述方法还包括：
在所述支撑物上形成亲水层；
在所述将上盖板安装在所述芯片功能层上之后，所述方法还包括：
将超支化分子材料置于所述芯片功能层的所述第二区域内，在所述亲水层上形成超支化分子层；
将生物功能材料置于所述芯片功能层的所述第二区域内，在所述超支化分子层上形成生物功能结构。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明提供了一种微流控芯片、功能装置及其制作方法。所述微流控芯片包括上盖板、下盖板和芯片功能层，芯片功能层的第一区域内设置有腔室单元、进液流道以及排液流道，基于腔室单元中的主流道、多个从流道和多个腔室结构的设置，使得流入微流控芯片内的物质流至多个腔室结构内，在多个腔室结构内进行反应。使用本发明实施例提供的微流控制芯片扩增基因片段时，流入微流控制芯片内的基因片段分置于多个微腔结构内，由于微腔结构内的基因片段的数量较少，在基因片段扩增结束后，病变的基因片段的占比相对较大，因此可以通过分别对多个微腔结构内的基因片段进行定量检测，快速且准确地检测出病变的基因片段，实现对病变的基因片段的精准定量检测。
附图说明
图1是本发明实施例提供的微流控芯片的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的微流控芯片中的上盖板和下盖板的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的芯片功能层中的腔室单元的结构示意图；
图4是图3所示的腔室单元的侧视结构示意图；
图5是本发明实施例提供的芯片功能层中的支撑物的结构示意图；
图6是图5所示的支撑物的侧视结构示意图；
图7是本发明实施例提供的芯片功能层中的超支化分子材料层和生物功能结构的结构示意图；
图8是图7所示的生物功能结构与目标外泌体结合的示意图；
图9是本发明实施例提供的微流控芯片的制作方法的流程图；
图10是制作本发明实施例提供的微流控芯片的工艺流程图；
图11是本发明实施例提供的超支化分子材料的合成路线图。
附图标记说明
1、上盖板 2、下盖板 3、芯片功能层 4、控制阀
5、液体传输流道 6、腔室单元 61、主流道 62、从流道
63、腔室结构 7、进液流道 8、排液流道 9、支撑物
10、二氧化硅层 11、超支化分子材料层 111、指定官能团
12、生物功能结构 121、链酶亲和素 122、生物素
123、特异性识别抗体 13、目标外泌物
14、标记荧光的指定抗原/抗体 15、温控装置 d1、OC层
d2、胶层d3、二氧化硅层 d4、图案化的二氧化硅层
d5、光刻胶层 d6、二氧化硅层 a、第一区域 b、第二区域
D1、从流道与上盖板之间的间距
D2、腔室结构的底面与上盖板之间的间距
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例提供了一种微流控芯片，包括上盖板、下盖板以及设置在上盖板和下盖板之间的芯片功能层；其中，芯片功能层具有第一区域，在第一区域内，芯片功能层在朝向上盖板的表面上开设有腔室单元、进液流道以及排液流道；腔室单元包括主流道、多个从流道和多个腔室结构，主流道的深度不大于从流道的深度，从流道的深度小于腔室结构的深度，多个从流道位于主流道的两侧且分别与主流道连通，腔室结构与从流道一一对应设置，每个腔室结构与对应的从流道的远离主流道的一端连通；每个腔室单元中的主流道的一端与进液流道连通，主流道的另一端与排液流道连通。
基于腔室单元中的主流道、多个从流道和多个腔室结构的设置，使得流入微流控芯片内的物质流至多个腔室结构内，在多个腔室结构内进行反应。使用本发明实施例提供的微流控制芯片扩增基因片段时，流入微流控制芯片内的基因片段分置于多个微腔结构内，由于微腔结构内的基因片段的数量较少，在基因片段扩增结束后，病变的基因片段的占比相对较大，因此可以通过对多个微腔结构内的基因片段的一一定量检测，实现对病变的基因片段的精准定量检测。病变的基因片段有多种，如肝癌病变的基因片段、肺癌病变的基因片段等。
还可以在每个腔室单元、进液流道以及排液流道上均设置亲水层。当流入微流控芯片内的液体为亲水性液体时，亲水层的设置，减小了液体与亲水层之间的接触角度，增加了芯片内部对液体的吸引，使得液体更加容易地流入芯片内部。亲水层的种类有多种，如二氧化硅层等。
可以根据实际设置微流控芯片中各结构的尺寸，例如，设置主流道的宽度为6-20μm，从流道的宽度为0.01-6μm，腔室结构为长方体结构，腔室结构的顶面的边长为8-12μm，其中腔室结构的顶面靠近上盖板设置，从流道与上盖板之间的间距为5-15μm，腔室结构的底面与所述上盖板之间的间距为10-20μm。
本发明实施例提供的芯片功能层还可以具有第二区域，在第二区域内，芯片功能层在朝向上盖板的表面上开设有空腔，空腔内设置有多个支撑物，每个支撑物上设置有生物功能结构，多个所述支撑物和空腔的侧壁之间形成第三流道；空腔的侧壁上开设有用于进液的第一通孔和用于排液的第二通孔，第三流道的一端与第一通孔连通，第三流道的另一端与第二通孔连通。
基于空腔、支撑物以及生物功能结构等的设置，使得第二区域内的芯片功能层具有外泌体捕获等功能。基于生物功能结构的结构组成和功能，生物功能结构可以有多种，如带有特异性识别抗体的生物功能结构、带有DNA探针的生物功能结构、带有蛋白质多肽探针的生物功能结构等。
本发明实施例中，可以在支撑物的表面设置亲水层，如前述的，亲水层可以为二氧化硅层等。支撑物的表面可以覆盖有亲水层，亲水层上可以设置有由超支化分子材料构成的超支化分子层；生物功能结构可以包括多个生物功能单元，多个生物功能单元设置在超支化分子层上，且多个生物功能单元与超支化分子材料的多个支链连接。
亲水层提供亲水键，亲水层的材料通过亲水键与超支化分子材料发生相互作用，使得超支化分子材料连接在亲水层上，最终使得超支化分子层固定在亲水层上。超支化分子材料具有多个支链，多个支链提供了多个与生物功能单元连接的位点，使得较多数目的生物功能单元连接到超支化分子材料上，提高了结构的生物功能性能，如提高了结构捕获抗原抗体等能力，有利于获得更加精准的实验数据。
本发明实施例提供的微流控芯片还可以包括控制阀和液体传输流道，其中，位于第二区域内的第二通孔通过控制阀与位于第一区域内的进液流道的入口连接；液体传输流道与控制阀连接。
基于控制阀、流体传输流道、第一通孔、第二通孔等设置，将第一区域内的芯片功能层与第二区域内的芯片功能层连接，使得经第二区域处理后的液体流入第一区域内，再由第一区域内的芯片功能层进行进一步处理，实现一个微流控芯片具有两种处理功能。
本发明实施例提供的微流控芯片还可以包括具有控温功能和测温功能的温控装置，温控装置设置在下盖板背离上盖板的表面上。温控装置的设置，使得微流控芯片具有自动测温功能和控温功能，能够对芯片内部的反应温度进行准确控制并做出及时调整，在丰富了微流控芯片功能的同时，提高了芯片反应的精准性。
现通过以下实施例对本发明实施例提供的微流控芯片进行详细说明。
参照图1-图4所示，微流控芯片包括上盖板1、下盖板2、位于上盖板1和下盖板2之间的芯片功能层3、控制阀4以及液体传输流道5。
其中，芯片功能层3具有第一区域a和第二区域b，位于第一区域a内的芯片功能层3具有扩增基因片段的功能，位于第二区域b内的芯片功能层3具有捕获外泌体的功能以及裂解外泌体的功能。
在第一区域a内，芯片功能层3在朝向上盖板1的表面上开设有多个腔室单元6、进液流道7以及排液流道8，每个腔室单元6包括主流道61、多个从流道62和多个腔室结构63，主流道61的深度小于从流道62的深度，从流道62的深度小于腔室结构63的深度，多个从流道62位于主流道61的两侧且分别与主流道61连通，腔室结构63与从流道62一一对应设置，每个腔室结构63与对应的从流道62的远离主流道61的一端连通；每个腔室单元6中的主流道61的一端与进液流道7连通，主流道61的另一端与排液流道8连通。
芯片功能层3的第一区域a内的结构具有如下尺寸：主流道61的宽度为8μm；从流道62的宽度为4μm；腔室结构为长方体结构，腔室结构的顶面为正方形，顶面靠近上盖板设置，顶面的边长为10μm；从流道62与上盖板1之间的间距D1为10μm；腔室结构63的底面与上盖板1之间的间距D2为15μm。
微流控芯片的第一区域a内的各结构表面上设置有二氧化硅层10。
可以使用第一区域a内的芯片功能层3对基因片段等待扩增物质进行扩增处理，待扩增物质进入第一区域a后通过主流道61和从流道62分布在多个腔室结构63内，分布后的待扩增物质在所在的腔室结构63内进行单独扩增。
可以通过控制反应条件，控制流入每个腔室结构63内的待扩增物质的尺寸和数目。例如，当待扩增物质为RNA或DNA时，基于上述第一区域a内的各结构的尺寸，可以控制RNA或DNA样品液流入主流道61的浓度为10-20ng/mL，控制样品液的流速为45-55μm/s，实现每个腔室结构63内只有一个RNA链或一个DNA链流入，实现单个RNA链或单个DNA链在腔室结构63内扩增，从而进一步提高了对病变的基因片段的精准定量检测。
在第二区域b内，参照图5-图8所示，芯片功能层3在朝向上盖板1的表面上开设有空腔，空腔贯穿芯片功能层3，空腔内设置有多个支撑物9，每个支撑物9上设置有二氧化硅层10，二氧化硅层10中的二氧化硅与超支化分子材料连接，实现在二氧化硅层10上形成超支化分子材料层11。进一步，超支化分子材料与生物功能结构12连接。生物功能结构12包括链酶亲和素121、生物素122和特异性识别抗体123，超支化分子材料通过指定官能团111与链酶亲和素121连接、链酶亲和素121与生物素122连接，生物素122与特异性识别抗体123连接。特异性识别抗体123与目标外泌物13的抗原结合，将目标外泌物13连接在支撑物9上，实现对目标外泌物13的捕获，再使用标记荧光的指定抗原/抗体14与目标外泌物13中发生病变的指定抗体/抗原结合，实现荧光标记发生病变的外泌物。
多个支撑物9和空腔的侧壁之间形成第三流道；空腔的侧壁上开设有用于进液的第一通孔和用于排液的第二通孔，第三流道的一端与第一通孔连通，第三流道的另一端与第二通孔连通。
支撑物9可以是与芯片功能层3的空腔一体形成的，以减少工艺步骤。可以根据实际设置支撑物9的结构、数目等参数。图5和图6是第二区域内结构的放大图，图5和图6所示的支撑物9具有圆柱形结构，多个圆柱形的支撑物9间隔分布在空腔内。
图5和图6中，支撑物9的高度为40μm，相邻两个支撑物9之间的间距为200μm，图6所示的侧视图中，两个支撑物9之间的间距为150μm，支撑物9的圆形顶面的直径为50μm。支撑物9上设置有二氧化硅层10，通常二氧化硅层10非常薄，厚度单位为纳米级别，远小于其他结构的厚度，可以根据需要设置二氧化硅层10的厚度。
本实施例提供了一种新型的超支化分子材料，该超支化分子材料为具有下述通式I的化合物；
其中，TT代表芳香基团；A代表酯基、酰胺基、醚基或硫醚基；R1为C2-C8的烷基链，R2分别为C2-C8的烷基链。可以根据实际设置TT代表的芳香基团的种类，如苯基、萘基、芘基或苝基等。
基于通式I所示的化合物的结构，将具有通式I的化合物连接到二氧化硅层10上后，具有通式I的化合物通过其氨基官能团与链酶亲和素连接。
位于第二区域b内的第二通孔通过控制阀4与位于第一区域a内的进液流道7的入口连接；液体传输流道5与控制阀4连接。可以通过控制控制阀4，实现第一区域a内的排液流道8与液体传输流道5的连通，实现第一区域a内的排液流道8与第二区域b内的第一通孔的连通。
在下盖板背离上盖板的一侧设置有温控装置15，温控装置15用于进行温度检测和温度控制。
本发明还提供了一种功能装置，包括本发明实施例上述提供的微流控芯片。该功能装置具有微流控芯片的诸多优点，本发明实施例在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种如本发明实施例上述提供的微流控芯片的制作方法。参考图9所示，微流控制芯片的制作方法，所述方法包括：
步骤101、获取下盖板。
获取具有指定尺寸的下盖板。下盖板可以是由玻璃制成的盖板，也可以是由其他适用材料制成的盖板。
步骤102、通过构图工艺，在下盖板上形成芯片功能层，包括，在芯片功能层的第一区域内形成有腔室单元、进液流道以及排液流道；其中，腔室单元包括主流道、多个从流道和多个腔室结构，主流道的深度不大于从流道的深度，从流道的深度小于腔室结构的深度，多个从流道位于主流道的两侧且分别与主流道连通，腔室结构与从流道一一对应设置，每个腔室结构与对应的从流道的远离主流道的一端连通，腔室单元中的主流道的一端与进液流道连通，所述主流道的另一端与排液流道连通。通过上述工艺步骤，实现在下盖板上形成芯片功能层。
步骤103、将上盖板安装在芯片功能层上。
完成芯片功能层的制作后，在芯片功能层上安装上盖板，将芯片功能层夹在上盖板和下盖板之间。之后可以通过封装等工序，完成对上盖板和下盖板的封装。
基于前述对芯片功能层的介绍可知，芯片功能层可以同时具有第一区域和第二区域，当芯片功能层同时具有第一区域和第二区域时，所述的通过构图工艺，在下基板上形成芯片功能层的步骤还可以包括：通过构图工艺，在芯片功能层的第二区域内形成有腔室以及位于腔室内的多个支撑物，多个支撑物和腔室的侧壁之间形成第三流道，腔室的侧壁上开设有用于进液的第一通孔和用于排液的第二通孔，第三流道的一端与第一通孔连通，第三流道的另一端与第二通孔连通
在通过构图工艺，在芯片功能层的第二区域内形成有腔室以及位于腔室内的多个支撑物之后，所述方法还可以包括：在支撑物上形成亲水层；相应地，在将上盖板安装在芯片功能层上之后，所述方法还可以包括：将超支化分子材料置于芯片功能层的第二区域内，在亲水层上形成超支化分子层，随后将生物功能材料置于芯片功能层的所述第二区域内，在超支化分子层上形成生物功能结构。
生物功能结构可以包括多个生物功能单元，超支化分子材料具有多个支链，提供了多个与生物功能单元结合的位点，使得较多数目的生物功能单元连接到超支化分子材料上，提高了结构的生物功能性，如提高了结构捕获抗原/抗体等能力，有利于获得更加精准的测试数据。
以下结合本发明实施例提供的微流控芯片的结构，对本发明实施例提供的微流控芯片的制作方法进行详细说明。参照图10所示，微流控芯片的制作方法包括以下步骤：
步骤1、选取玻璃基板作为下盖板2，清洗玻璃基板，在清洗后的玻璃基板上旋涂一层胶层即OC层d1。
该步骤的具体操作条件如下：取一片白玻璃，以1500r/min的速度旋涂胶45s，形成OC层d1，之后230℃固化30min。将热固化后的基板用可厚膜加工的胶旋涂，旋涂速度为300r/min，旋涂结束后，在230℃温度下烘干30min，形成厚度约为10μm的胶层d2。
步骤2、采用PECVD工艺，在胶层d2上形成二氧化硅层d3，二氧化硅层d3的厚度约为300nm。
步骤3、对二氧化硅层d3进行图案化处理，得到图案化的二氧化硅层d4。
对二氧化硅层d3进行图案化处理的方式有多种，如光刻、刻蚀等。
步骤4、以图案化的二氧化硅层d4为掩膜板，采用纯氧干刻的方式，对胶层d2进行图案化，除掉图案化的二氧化硅层d4的镂空区域对应的胶层d2结构。
步骤5、在步骤4所得的结构表面上旋涂光刻胶层d5，通过掩膜板对位曝光，去除光刻胶层d5的曝光区域，从而得到所需的腔室结构、流道、空腔、支撑物等结构。
步骤6、在步骤5所得的结构表面上形成具有亲水作用的二氧化硅层d6。
步骤7、将上盖板覆盖在步骤6所得的结构上。腔室结构和流道所在区域为第一区域，空腔和支撑物所在区域为第二区域。
步骤8、将预先制备的超支化分子材料通过甲醇溶液直接嫁接到覆盖有二氧化硅的支撑物(微柱)上，在支撑物上形成超支化分子材料层。反应结束后，通过转动控制阀使得第一区域的排液流道与液体传输流道连通，将反应后的残液从液体传输流道流出。
步骤9、将链酶亲和素的磷酸缓冲液(PBS)置于第一区域内，常温孵化反应3min，使得链酶亲和素和超支化分子材料层的超支化分子材料的氨基形成共价键，之后去离子水洗涤三遍，氮气吹干。
步骤10、通过点样仪，将连有生物素的特异性识别抗体的PBS溶液点到下基板即玻璃基板表面，在4℃下过夜孵化，使得生物素与链酶亲和素连接，从而得到具有生物化学物质的玻璃基芯片。表面的修饰效果和生物化学物质的接种效果可以通过EDX、XPS、接触角和全反射FTIR进行表征。
置有空腔和支撑物的第一区域具有捕获和裂解功能，第一区域对应的腔室为捕获腔室。置有腔室、主流道和从流道的第二区域具有逆转录RNA和扩增RNA的功能，第二区域对应的腔室为扩增腔室。
在执行步骤8之前，需要事先合成超支化分子材料。本发明实施例提供了一种新型的具有上述通式I所示结构的超支化分子材料，同时提供了一种具有通式I所示结构的超支化分子材料的合成方法。
本发明参照图11所示的合成路线图，对本发明提供的超支化分子材料的合成方法进行举例说明。参照图11可知，该合成方法包括以下步骤：首先，获取单体II；其次，将单体II与己二胺反应，得到单体III；再次，将单体III与单体IV反应，得到单体V；最后，将己二胺与单体V反应，得到具有结构式VI的超支化分子材料，结构式VI符合通式I。
可以根据实际设置各反应步骤的反应条件，例如，获取单体II；单体II和己二胺各取5mmol，将5mmoL的单体II和5mmoL的己二胺置于20mL四氢呋喃和30mL乙醇中溶解，常温反应5h，得到单体III；将所得的单体III和单体IV在甲醇中反应得到单体V。
可以根据实际需要设置各物质的用量比例和反应条件，得到所需分子量的具有指定尺寸的超支化分子材料。
可以使用本发明实施例制作出的微流控芯片进行外泌体捕获、外泌体裂解、RNA逆转录、DNA扩增等操作。现通过以下描述对微流控芯片的上述多种操作进行详细说明。
捕获目标外泌体。
控制微流控芯片的控制阀，使得捕获腔室与液体传输流道连通，通过液体传输流道将包括目标外泌物的样品液输入捕获腔室内。样品液中的目标外泌物通过其上的抗原与第二区域内的支撑物上的特异性识别抗体结合，实现支撑物对目标外泌体的捕获。捕获完成后，通过控制控制阀，将残液从液体传输流道流出。
荧光标记目标外泌体。
通过控制控制阀，将标记荧光的指定抗原/抗体从捕获腔室的第一通孔流入，通过抗原抗体的特异性识别，将标记荧光的指定抗原/抗体与目标外泌体上的指定抗体/抗原结合，实现荧光标记目标外泌体。通过免疫标记荧光观测是否捕获到目标外泌体。
目标外泌体裂解。
通过控制控制阀，将捕获腔室与扩增腔室连通。通过捕获腔室的第一通孔，向捕获腔室内输入裂解液，裂解液与支撑物上的目标外泌物接触后，目标外泌物的囊泡发生裂解，释放内部的RNA，RNA通过第二通孔流入扩增腔室内并分布在多个腔室结构中。
RNA逆转录和DNA扩增。
向扩增腔室内添加RNA逆转录所需的试剂，使得RNA在腔室结构中逆转录成DNA。可以根据试剂设置RNA逆转录的反应条件。
向扩增腔室内添加DNA扩增所需的试剂，使得DNA在腔室结构中扩增。可以根据试剂设置DNA扩增的反应条件。例如，在95℃下加热流道和腔室结构3min，在60℃下加热流道和腔室结构30s，将上述加热操作作为一个加热循环，对DNA的扩增过程进行加热，实现DNA扩增。扩增后的DNA可以从扩增腔室的排液流道流出。得到的DNA链段可用于之后的基因测序或基因分型分析等。
本发明提供了一种微流控芯片、功能装置及其制作方法。所述微流控芯片包括上盖板、下盖板和芯片功能层，芯片功能层的第一区域内设置有腔室单元、进液流道以及排液流道，基于腔室单元中的主流道、多个从流道和多个腔室结构的设置，使得流入微流控芯片内的物质流至多个腔室结构内，在多个腔室结构内进行反应。使用本发明实施例提供的微流控制芯片扩增基因片段时，流入微流控制芯片内的基因片段分置于多个微腔结构内，由于微腔结构内的基因片段的数量较少，在基因片段扩增结束后，病变的基因片段的占比相对较大，因此可以通过分别对多个微腔结构内的基因片段进行定量检测，快速且准确地检测出病变的基因片段，实现对病变的基因片段的精准定量检测。
以上对本发明所提供的一种微流控芯片、功能装置及其制作方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括上盖板、下盖板以及设置在所述上盖板和所述下盖板之间的芯片功能层；
所述芯片功能层具有第一区域，在所述第一区域内，所述芯片功能层在朝向所述上盖板的表面上开设有腔室单元、进液流道以及排液流道；
所述腔室单元包括主流道、多个从流道和多个腔室结构，所述主流道的深度不大于所述从流道的深度，所述从流道的深度小于所述腔室结构的深度，多个所述从流道位于所述主流道的两侧且分别与所述主流道连通，所述腔室结构与所述从流道一一对应设置，每个所述腔室结构与对应的所述从流道的远离所述主流道的一端连通；
每个所述腔室单元中的所述主流道的一端与所述进液流道连通，所述主流道的另一端与所述排液流道连通。
2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，每个所述腔室单元、所述进液流道以及所述排液流道上均覆盖有亲水层。
3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述亲水层为二氧化硅层。
4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述主流道的宽度为6-20μm；所述从流道的宽度为0.01-6μm；
所述腔室结构为长方体结构，所述腔室结构的顶面的边长为8-12μm，所述顶面靠近所述上盖板设置。
5.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述从流道与所述上盖板之间的间距为5-15μm；
所述腔室结构的底面与所述上盖板之间的间距为10-20μm。
6.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述芯片功能层还具有第二区域，在所述第二区域内，所述芯片功能层在朝向所述上盖板的表面上开设有空腔，所述空腔内设置有多个支撑物，每个所述支撑物上设置有生物功能结构，多个所述支撑物和所述空腔的侧壁之间形成第三流道；
所述空腔的侧壁上开设有用于进液的第一通孔和用于排液的第二通孔，所述第三流道的一端与所述第一通孔连通，所述第三流道的另一端与所述第二通孔连通。
7.根据权利要求6所述的芯片，其特征在于，所述支撑物的表面覆盖有亲水层，所述亲水层上设置有由超支化分子材料构成的超支化分子层；
所述生物功能结构包括多个生物功能单元，多个所述生物功能单元设置在所述超支化分子层上，且多个所述生物功能单元与所述超支化分子材料的多个支链连接。
8.根据权利要求7所述的芯片，其特征在于，所述超支化分子材料为具有下述通式I的化合物；
其中，所述TT代表芳香基团；所述A代表酯基、酰胺基、醚基或硫醚基；所述R1和所述R2分别为C2-C8的烷基链。
9.根据权利要求8所述的芯片，其特征在于，所述芳香基团包括苯基、萘基、芘基或苝基。
10.根据权利要求6所述的芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括控制阀和液体传输流道；
位于所述第二区域内的所述第二通孔通过所述控制阀与位于所述第一区域内的所述进液流道的入口连接；所述液体传输流道与所述控制阀连接。
11.根据权利要求1-10任一项所述的芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括具有控温功能和测温功能的温控装置，所述温控装置设置在所述下盖板背离所述上盖板的表面上。
12.一种功能装置，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的微流控芯片。
13.一种如权利要求1-11任一项所述的微流控芯片的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
获取下盖板；
通过构图工艺，在所述下盖板上形成芯片功能层，包括，在芯片功能层的第一区域内形成有腔室单元、进液流道以及排液流道；其中，所述腔室单元包括主流道、多个从流道和多个腔室结构，所述主流道的深度不大于所述从流道的深度，所述从流道的深度小于所述腔室结构的深度，多个所述从流道位于所述主流道的两侧且分别与所述主流道连通，所述腔室结构与所述从流道一一对应设置，每个所述腔室结构与对应的所述从流道的远离所述主流道的一端连通，所述腔室单元中的所述主流道的一端与所述进液流道连通，所述主流道的另一端与所述排液流道连通；
将上盖板安装在所述芯片功能层上。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述通过构图工艺，在所述下基板上形成芯片功能层，还包括：
通过构图工艺，在所述芯片功能层的第二区域内形成有腔室以及位于所述腔室内的多个支撑物，多个所述支撑物和所述腔室的侧壁之间形成第三流道，所述腔室的侧壁上开设有用于进液的第一通孔和用于排液的第二通孔，所述第三流道的一端与所述第一通孔连通，所述第三流道的另一端与所述第二通孔连通。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述通过构图工艺，在所述芯片功能层的第二区域内形成有腔室以及位于所述腔室内的多个支撑物之后，所述方法还包括：
在所述支撑物上形成亲水层；
在所述将上盖板安装在所述芯片功能层上之后，所述方法还包括：
将超支化分子材料置于所述芯片功能层的所述第二区域内，在所述亲水层上形成超支化分子层；
将生物功能材料置于所述芯片功能层的所述第二区域内，在所述超支化分子层上形成生物功能结构。
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