CN108855254B - 一种基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片，包括相互配合设置并可以中心位置为轴相对转动的上层微流控芯片和下层微流控芯片，所述上层微流控芯片上设有工作液进液口和围绕所述工作液进液口呈放射状设置有数条相同的集液管道，每条所述集液管道的首端与所述工作液进液口连通，在与所述集液管道的末端相应位置的所述下层微流控芯片上设有反应腔，相邻两条所述集液管道的末端之间分别设有样本通孔；通过本发明所述检测芯片可以极大程度的减少传统的BCA蛋白定量分析过程中工作液和检测样本的用量，简化步骤，灵敏度高，本发明结构简单，性能稳定，成本低，具有显著的进步性和良好的推广应用价值。

Description

一种基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片
技术领域
本发明是涉及一种蛋白质浓度检测芯片，具体说，是涉及一种基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片。
背景技术
目前，微流控技术和生物检测技术的结合越来越获得关注，微流控芯片是一种在微小尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术。它具有将化学和生物实验室的基本功能微缩到一个微小芯片上的能力。微流控芯片中可通过流体控制自动完成生物实验中的实验操作，同时可以大量平行处理样品，具有高通量的特点。微流控芯片的分析速度快、物耗少、污染小，分析样品所需要的试剂量可减少至几十个微升，甚至是几微升。
普通实验室一般采用移液管、滴管、量筒等工具通过手工实现液样定量分配和混合操作，这种方式操作繁琐、效率低、人为误差大。例如，传统的BCA蛋白定量分析均使用试管或者微孔板进行检测。在论文“Protein Determination Using Bicinchoninic Acid inthe Presence of Sulfhydryl Reagents”(170(1):203-8，Analytical Biochemistry,1988)中介绍了一种利用试管进行BCA蛋白定量分析实验的方法。在论文“Assays forDetermination of ProteinConcentration”(Chapter3：Unit3.4，Current Protocols inProtein Science,2007)中介绍了一种利用96孔微孔板进行BCA蛋白定量分析实验的方法。传统的BCA蛋白质定量分析方法对检测样本的用量较大，对于极小量的检测样本，传统的BCA 蛋白质定量分析方法的灵敏度较低。而现有微控流芯片的用于分流的网络管道设计复杂，往往需要借助泵体实现样液的流动，其自身自动化程度不足，且增加了制作难度。因此，研发一种结构简单、操作便利的基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片，以解决传统的BCA蛋白定量分析过程中用量较大、灵敏度较低的问题，将进一步推动微流控技术的广泛应用。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种结构简单、操作便利的基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片，以解决传统的BCA蛋白定量分析过程中用量较大、灵敏度较低的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片，其特征在于：包括相互配合设置并可以中心位置为轴相对转动的上层微流控芯片和下层微流控芯片，所述上层微流控芯片上设有工作液进液口和围绕所述工作液进液口呈放射状设置有数条相同的集液管道，每条所述集液管道的首端与所述工作液进液口连通，在与所述集液管道的末端相应位置的所述下层微流控芯片上设有反应腔，每相邻两条所述集液管道的末端之间还分别设有通过转动所述上层微流控芯片可与所述反应腔分别对应的样本通孔。所述集液管道的末端和所述样本通孔皆与所述反应腔的位置相对应设置，加工作液前，先使所述集液管道的末端处于与所述反应腔对应位置，然后从所述工作液进液口注入二喹啉甲酸(BCA)法蛋白质浓度检测工作液，由于毛细原理，工作液经集液管道均匀、快速的分流进入所述反应腔中得到等体积的各份工作液，之后，通过旋转所述上层微流控芯片使得所述样本通孔分别处于与所述反应腔对应位置，即可进行下一步的检测样本的滴入及其他检测操作。工作液和检测样本在反应腔内进行化学反应、显色之后可以直接进行吸收度检测，实验中工作液和检测样本的用量少，检测效率高，方法易于掌握，性能稳定，成本低。
作为优选方案，所述集液管道末端设有出液孔，所述出液孔孔径小于所述反应腔的口径。
作为进一步优选方案，所述样本通孔的孔径大于等于所述反应腔的口径；通过设置不小于反应腔的口径的样本通孔孔径，方便检测样本的加入和反应显色后的吸收度检测。
作为优选方案，所述集液管道为首端宽末端窄的梯形管道。
作为优选方案，所述反应腔为等容积设置。
作为优选方案，所述集液管道的末端在所述上层微流控芯片上呈圆周排布。
作为进一步优选方案，所述上层微流控芯片和所述下层微流控芯片可以中心为轴进行固定角度的旋转。
作为进一步优选方案，所述上层微流控芯片和所述下层微流控芯片呈圆柱状或多棱柱状结构。
作为优选方案，所述上层微流控芯片和所述下层微流控芯片采用聚二甲基硅氧烷PDMS材质制得，所述聚二甲基硅氧烷PDMS采用硅胶基料与固化剂按照质量比10：1进行配制。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
通过本发明所述检测芯片可以极大程度的减少传统的BCA蛋白定量分析过程中工作液和检测样本的用量，简化了繁琐的滴液步骤，灵敏度高，独立设置的反应腔，反应腔之间相互独立、互不影响，利于后续相关检验试剂的加入和反应，反应腔体规整，减少其他可能影响实验的因素，提高了分析实验的精准度；首端宽末端窄的集液管道不仅便于样液快速的汇集，而且减少样液分量过程中的耗损。另外，本发明还具有结构简单，操作方法易于掌握，性能稳定，成本低等优点，具有显著的进步性和良好的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的下层微流控芯片结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的单个出液孔与反应腔对齐状态示意图；
图4为本发明实施例1提供的单个样本通孔与反应腔对齐状态示意图；
图中标号示意如下：1、上层微流控芯片；11、工作液进液口；12、集液管道；13、样本通孔；14、出液孔；2、下层微流控芯片；21、反应腔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。
实施例1
结合图1至图4所示，本实施例提供的一种基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片，包括相互配合设置并可以中心位置为轴相对转动的上层微流控芯片1和下层微流控芯片2，所述上层微流控芯片1上设有一个工作液进液口11和围绕所述工作液进液口圆周阵列设有十条相同的集液管道12，每条所述集液管道12的首端与所述工作液进液口11连通，在与所述集液管道12的末端相应位置的所述下层微流控芯片2上设有反应腔21，每相邻两条所述集液管道12的末端之间还分别设有通过转动所述上层微流控芯片1可与所述反应腔21分别对应的样本通孔13。所述集液管道12的末端和所述样本通孔13皆与所述反应腔21 的位置相对应设置，加工作液前，先使将所述集液管道12的末端处于与所述反应腔21对应位置，然后从所述工作液进液口11注入二喹啉甲酸(BCA)法蛋白质浓度检测工作液，由于毛细原理，工作液经集液管道12均匀、快速的分流进入所述反应腔21中得到等体积的各份工作液，之后，通过旋转所述上层微流控芯片1使得所述样本通孔13分别处于与所述反应腔21对应位置，即可进行下一步的检测样本的滴入及其他检测操作。工作液和检测样本在反应腔21内进行化学反应、显色之后可以直接进行吸收度检测，检测实验中工作液和检测样本的用量少，检测效率高，方法易于掌握，性能稳定，成本低。
在本实施例中，如图3所示，所述集液管道12末端设有出液孔14，所述出液孔14孔径小于所述反应腔21的口径。
在本实施例中，如图4所示，所述样本通孔13的孔径等于所述反应腔21的口径。通过设置不小于反应腔21的口径的样本通孔13孔径，方便检测样本的加入和反应显色后的吸收度检测。
在本实施例中，所述反应腔21为等容积设置。
在本实施例中，所述上层微流控芯片1和所述下层微流控芯片2呈圆柱状结构；所述集液管道12和所述样本通孔13交错圆周排布在所述上层微流控芯片1的外周上；所述上层微流控芯片和所述下层微流控芯片可以圆心为轴进行固定角度的旋转，在本实施例中，可固定旋转角度为18°。
在本实施例中，所述上层微流控芯片1和所述下层微流控芯片2采用聚二甲基硅氧烷 PDMS材质制得，所述聚二甲基硅氧烷PDMS采用硅胶基料与固化剂按照质量比10：1进行配制。
本实施例所述检测芯片在使用时，用移液器将配置好的工作液滴入至上层微流控芯片1 的进液口11，工作液通过十个梯形管道进行分流成十份等体积的液体，经出液孔14流入至反应腔21，旋转上层微流控芯片1使样本通孔13与反应腔21对齐，固定上层微流控芯片 1和下层微流控芯片2，在十个反应腔21中逐孔滴入不同浓度的蛋白质样本，待化学反应、显色之后可直接进行吸收度检测。
实施例2
本实施例提供的一种基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片，与实施例1的不同之处仅在于：所述样本通孔13的孔径大于等于所述反应腔21的口径；所述上层微流控芯片1和所述下层微流控芯片2呈多棱柱状结构；所述集液管道12的末端在所述上层微流控芯片1上呈圆周排布；所述上层微流控芯片1和所述下层微流控芯片2可以中心为轴进行固定角度的旋转。
综上所述可见：通过本发明所述检测芯片可以极大程度的减少传统的BCA蛋白定量分析过程中工作液和检测样本的用量，简化了繁琐的滴液步骤，灵敏度高，独立设置的反应腔21，反应腔之间相互独立、互不影响，利于后续相关检验试剂的加入和反应，反应腔体规整，减少其他可能影响实验的因素，提高了分析实验的精准度；首端宽末端窄的集液管道12不仅便于样液快速的汇集，而且减少样液分量过程中的耗损。另外，本发明还具有结构简单，操作方法易于掌握，性能稳定，成本低等优点，具有显著的进步性和良好的推广应用价值。
最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于微流控技术的蛋白质浓度检测芯片，其特征在于：包括相互配合设置并可以中心位置为轴相对转动的上层微流控芯片和下层微流控芯片，所述上层微流控芯片上设有工作液进液口和围绕所述工作液进液口呈放射状设置有数条相同的集液管道，每条所述集液管道的首端与所述工作液进液口连通，在与所述集液管道的末端相应位置的所述下层微流控芯片上设有反应腔，每相邻两条所述集液管道的末端之间还分别设有通过转动所述上层微流控芯片可与所述反应腔分别对应的样本通孔。
2.根据权利要求1所述的蛋白质浓度检测芯片，其特征在于：所述集液管道末端设有出液孔，所述出液孔孔径小于所述反应腔的口径。
3.根据权利要求2所述的蛋白质浓度检测芯片，其特征在于：所述样本通孔的孔径大于等于所述反应腔的口径。
4.根据权利要求1所述的蛋白质浓度检测芯片，其特征在于：所述集液管道为首端宽末端窄的梯形管道。
5.根据权利要求1所述的蛋白质浓度检测芯片，其特征在于：所述反应腔为等容积设置。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的蛋白质浓度检测芯片，其特征在于：所述集液管道的末端在所述上层微流控芯片上呈圆周排布。
7.根据权利要求6所述的蛋白质浓度检测芯片，其特征在于：所述上层微流控芯片和所述下层微流控芯片可以中心为轴进行固定角度的旋转。
8.根据权利要求7所述的蛋白质浓度检测芯片，其特征在于：所述上层微流控芯片和所述下层微流控芯片呈圆柱状或多棱柱状结构。
9.根据权利要求6所述的蛋白质浓度检测芯片，其特征在于：所述上层微流控芯片和所述下层微流控芯片采用聚二甲基硅氧烷PDMS材质制得。
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