CN109097243A - 生物微粒捕捉芯片组 - Google Patents
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Abstract
一种用于捕捉目标生物微粒的生物微粒捕捉芯片组。该生物微粒捕捉芯片组包含界定至少一微流道的芯片本体，该芯片本体具有一位于该至少一微流道的扰流微结构。利用于微流道的扰流微结构，让流经该微流道的液态检体产生扰流效果，而均匀地流经该微流道并被捕捉于该微流道。此外，因该芯片组本体为透明材料制成，因此被捕捉于该微流道的目标生物微粒可直接于该微流道进行全方位的观测分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种微粒捕捉芯片，特别是涉及一种生物微粒捕捉芯片。
背景技术
目前的母体内胎儿染色体生物检测大致可区分为侵入式检测跟非侵入检测方式。以羊膜穿刺术进行母体内胎儿染色体检测的侵入式检查为例，是需先取来自于发育中之胎儿周围的羊水，因为羊水中含有胎儿的皮肤和其他发育过程中脱落的样本细胞，因此，检验时可针对这些细胞中之染色体来检测。而非侵入式检查一般则为抽取少量母体外围血液以进行胎儿染色体检测。由于侵入式检测方式是直接取自胎儿的完整细胞为检体，所以准确性无庸置疑，不过侵入式检测仍有0.1至0.2％流产的风险，而非侵入式检查之最大优点就是安全，但是仍有准确率的问题需要克服。
针对前述之非侵入式检查，目前在市场上推广最积极的就属无创产前诊断(NIPD，Non-Invasive Prenatal diagnosis)。NIPD是以游离胎儿DNA(cffDNA,cell-free fetalDNA)为筛检样本。cffDNA是少部分来自胎盘细胞凋亡代谢后形成的不完整DNA片段(～60-200bp)，随之游离在母体血液中。由于cffDNA为DNA片段，必须佐以数学算法来试图拼凑出胎儿完整DNA序列，这当中cffDNA的浓度成为关键因素。浓度过低时，则会有造成检测失败或伪阴性(false-negative)的可能。而前述的NIPD，目前的研究也指出孕妇外周血中存在胎儿细胞，以胎儿有核红血球细胞(fetal nucleated red blood cells,fNRBCs)或是胎盘滋养层细胞(trophoblast)作为胎儿染色体检查，能同时具备安全与高正确性两大优点。
目前的研究中针对胎儿细胞如有核红血球富集的方式，主要仍以流式细胞仪分离纯化为主，但这些有核红血球大部分为母源性，胎源性较低，也有研究指出高密度梯度分离液可显着提高胎儿细胞的产量。为相关研究与捕捉技术皆非透明或半透明材料所构成，因此不利于观察与分析被捕捉之细胞。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于捕捉目标生物微粒并可全方位观测被捕捉后之目标生物微粒的生物微粒捕捉芯片组。
本发明生物微粒捕捉芯片组，包含一芯片本体，该芯片本体界定出至少一具有相对远离的一入口及一出口的微流道，并具有一位于该至少一微流道的扰流微结构，且该芯片本体为透明材料所构成。
较佳地，本发明所述的生物微粒捕捉芯片组，其中，该芯片本体具有一第一载板及一第二载板，该第一载板与该第二载板彼此连接而共同配合界定出该至少一微流道。
较佳地，本发明所述生物微粒捕捉芯片组，其中，该第一载板具有一第一板本体及多个自该第一板本体凸伸且透光的第一扰流块，该第二载板具有一第二板本体及多个自该第二板本体凸伸且透光的第二扰流块，该第一板本体与该第二板本体分别以具有所述第一扰流块与所述第二扰流块的表面彼此连接而共同界定出该至少一微流道，所述第一扰流块与所述第二扰流块位于该微流道中，而共同构成该扰流微结构，且该第一板本体及该第二板本体与所述第一扰流块及所述第二扰流块可由相同或不同材料构成。
较佳地，本发明所述的生物微粒捕捉芯片组，其中，所述第一扰流块及所述第二扰流块的侧视结构可为方形、梯形、三角形，或是半圆形。
较佳地，本发明所述的生物微粒捕捉芯片组，其中，该第一板本体及该第二板本体与所述第一扰流块及所述第二扰流块是由不同材料构成，且所述第一扰流块及所述第二扰流块的材料选自透明光阻、四乙氧基硅烷，或旋涂式玻璃。
较佳地，本发明所述的生物微粒捕捉芯片组，其中，该第一板本体及该第二板本体位于该至少一微流道的表面还分别具有一粗化微结构。
较佳地，本发明所述的生物微粒捕捉芯片组，其中，该生物微粒捕捉芯片组还包含一形成于所述粗化微结构表面，并可与该目标生物微粒键结的配体层。
较佳地，本发明所述的生物微粒捕捉芯片组，其中，所述第一扰流块及所述第二扰流块至相对的该第二板本体及该第一板本体的表面的距离为该目标生物微粒的2倍直径。
较佳地，本发明所述的生物微粒捕捉芯片组，其中，任相邻的第一扰流块及所述第二扰流块的相邻两边的距离为该目标生物微粒的2倍直径。
较佳地，本发明所述的生物微粒捕捉芯片组，其中，该芯片本体界定出多条具有相对远离的一入口及一出口的微流道，且每一条微流道中具有一扰流微结构。
本发明的有益的效果在于：利用于微流道的扰流微结构，让流经该微流道的液态检体产生扰流效果，而均匀地流经该微流道并被捕捉于该扰流微结构。此外，再进一步让该芯片本体为透明的特性，因此可让被捕捉于该微流道的目标生物微粒直接于该微流道进行全方位的观测。
附图说明
图1是本发明该实施例的俯视示意图；
图2是图1中a-a割线的局部剖视示意；
图3是本发明该实施例的制作流程示意图；
图4是说明该实施例的所述第一、二扰流块的另一制作流程示意图；
图5是说明该实施例进一步包含一粗化微结构的示意图；
图6是说明该实施例进一步包含一配体层的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
本发明的生物微粒捕捉芯片组是可用于捕捉于一液态检体内的目标生物微粒。该液态检体可以是一来自于动物的体液，例如血液、淋巴液、唾液、尿液等，但不在此限制。而该目标生物微粒可以是特定的细胞，例如胎儿有核红血球细胞(fetal nucleated redblood cells,fNRBC)、胎儿滋养层细胞(trophoblast)、循环肿瘤细胞(circulating tumorcells,CTC)、病毒或细菌等，并无特别限制。
参阅图1、2本发明生物微粒捕捉芯片组的一实施例包含一芯片本体2。其中，图2是图1中a-a割线的局部剖视示意图。该芯片本体2由透明材料构成，界定出多条微流道21，且每一条微流道21具有相对远离的一入口211及一出口212，并具有一位于该微流道21的扰流微结构22。要说明的是，该芯片本体2的微流道21也可以是单条，且当该微流道21为多条时，所述微流道21之间可以是彼此独立，也可以是彼此相连通，于本实施例是以该芯片本体2界定出多条可彼此连通的微流道21为例说明。
详细的说，该芯片本体2为由透明材料构成，具有一第一载板23、一第二载板24，及一用于连接该第一、二载板23、24的接合部25。
其中，该第一载板23具有一第一板本体231及多个自该第一板本体231凸伸且透光的第一扰流块232，该第二载板24具有一第二板本体241及多个自该第二板本体241凸伸且透光的第二扰流块242。该第一、二板本体231、241以具有所述第一、二扰流块232、242的表面彼此相向连接而共同界定出所述微流道21，也就是说，通过该第一板本体231的具有所述第一扰流块232的表面与该第二板本体241的具有所述第二扰流块242的表面彼此相向连接，而共同界定出所述微流道21，且所述第一、二扰流块232、242分别位于该微流道21中，而于该每一条微流道21共同构成该扰流微结构22。
在一些实施态样中，该第一、二板本体231、241是由不同的透明材料构成。在一些实施态样中，该第一、二板本体231、241是由相同的透明材料构成。该第一、二板本体231、241可以是由透明的高分子材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基硅氧烷(PDMS)，或聚碳酸酯(PC)等，或是玻璃等透明材料构成。在一些实施态样中，所述第一、二扰流块232、242与该第一、二板本体231、241是由相同的透明材料所制成；在一些实施态样中，所述第一、二扰流块232、242则是选自与该第一、二板本体231、241不同的透明材料，例如透明光阻(SU8)、四乙氧基硅烷(Tetra Ethyl-Ortho-Silicate,TEOS)，或旋涂式玻璃(spin-on-glass，SOG)等其中一者所制成，且所述第一、二扰流块232、242的侧视结构可为方形、梯形、三角形，或是半圆形。在一些实施态样中，所述第一、二扰流块232、242是由相同的透明材料构成。在一些实施态样中，所述第一、二扰流块232、242是由不同的透明材料构成。藉由所述第一、二扰流块232、242的设置可让流经该微流道21的液态检体产生扰流效果，而得以让该液态检体可更均匀的流经该微流道21。图1、2是以所述第一、二扰流块232、242的结构为梯形作说明，然实际实施时不以此形状为限。
配合参阅图3，前述该实施例的制作方法是先于两片透明的板体100表面形成一由透明光阻(SU8)、四乙氧基硅烷(Tetra Ethyl-Ortho-Silicate,TEOS)，或旋涂式玻璃(spin-on-glass，SOG)等透明材料构成的透明层101后，接着再配合该透明材料的特性，利用微影或蚀刻等方式移除预定部分的该透明层101后，即可分别于该两片透明的板体100上形成如图2所示的所述第一、二扰流块232、242，及分别位于所述第一、二扰流块232、242外侧的接合部25，而形成该第一、二载板23、24。接着利用透明黏胶将该第一、二板本体231、241以该接合部25相对黏接后，即可完成该生物微粒捕捉芯片组的制作。
续参阅图2，较佳地，任相邻的第一、二扰流块232、242的相邻两边的距离d1为目标生物微粒的直径的2倍(2倍直径)，且所述第一、二扰流块232、242至相对的该第二、一板本体241、231的表面的距离d2为该目标生物微粒的直径的2倍(2倍直径)，即所述第一扰流块232至相对的该第二板本体241的表面的距离、所述第二扰流块242至相对的该第一板本体231的表面的距离为该目标生物微粒的2倍直径。藉由所述距离d1、d2的控制，可让该微流道21中相邻的所述第一、二扰流块232、242之间，与所述第一、二扰流块232、242至相对的该第二、一板本体241、231之间形成一连通的捕捉空间，因此，当所述目标生物微粒流经该捕捉空间时即会被捕捉。被捕捉于该微流道21内的所述目标生物微粒，因为该芯片本体2为透明，因此可直接透过该芯片本体2进行全方位的观察，不须像现有使用之捕捉分离目标生物微粒的芯片为不透明或半透明，若要观察目标生物微粒时还会有需将所述目标生物微粒自该芯片取出的缺点。
此外，参阅图4，要说明的是，所述第一、二扰流块232、242除了可利用前述之方法形成之外，也可以利用蚀刻或喷砂等方式分别自该两个板体100的表面向下移除预定部分的所述板体100的材料，形成所述第一、二扰流块232、242及所述接合部25，也可得到具有如图2所示之该第一、二载板23、24，只是以此方式形成的所述第一、二扰流块232、242与该第一、二板本体231、241具有相同的构成材料。
较佳地，参阅图5，无论所述第一、二扰流块232、242的形成方式为何，本发明该实施例对应位于该微流道21内，且未形成所述第一、二扰流块232、242的该第一、二板本体231、241的表面还可进一步利用蚀刻、喷砂等方式进行粗化而形成一粗化微结构26。利用所述粗化微结构26可进一步增加所述目标生物微粒于该微流道21内的接触面积，而提升目标生物微粒捕捉效率。
此外，参阅图6，本发明生物微粒捕捉芯片组的该实施例还可进一步在位于该微流道21内的该第一、二板本体231、241的表面、或是所述第一、二扰流块232、242的表面，或是所述粗化微结构26表面的其中至少一者，涂布一层可与所述目标生物微粒作用的配体层27，例如该配体层27可为有链霉抗生物素蛋白产生配体层，可与被捕捉目标生物微粒产生亲和作用，而可更精确的捕捉目标生物微粒。于图6中是以该配体层27形成于所述粗化微结构26为例作说明。
综上所述，本发明利用于该微流道21设置具有扰流及捕捉微粒特性的扰流微结构22，让流经该微流道21的液态检体产生扰流效果，而均匀地流经该微流道21并被该扰流微结构22捕捉，此外，由于本发明该芯片本体2为透明，因此可让被捕捉于该微流道21的目标生物微粒直接于该微流道21进行全方位的观测；再者，本发明还可进一步于该微流道21内形成一粗化微结构26，并还可于该粗化微结构26进一步形成配体层27，藉由该粗化微结构26可增加所述目标生物微粒于该微流道21内的接触面积，提升目标生物微粒捕捉效率，而再搭配该配体层27则可更精确的捕捉所述目标生物微粒。
Claims (10)
1.一种生物微粒捕捉芯片组，用于捕捉目标生物微粒，其特征在于：包含：一芯片本体，该芯片本体界定出至少一具有相对远离的一入口及一出口的微流道，并具有一位于该至少一微流道的扰流微结构，且该芯片本体为由透明材料构成。
2.根据权利要求1所述的生物微粒捕捉芯片组，其特征在于：该芯片本体具有一第一载板及一第二载板，该第一载板与该第二载板彼此连接而共同配合界定出该至少一微流道。
3.根据权利要求2所述的生物微粒捕捉芯片组，其特征在于：该第一载板具有一第一板本体及多个自该第一板本体凸伸且透光的第一扰流块，该第二载板具有一第二板本体及多个自该第二板本体凸伸且透光的第二扰流块，该第一板本体与该第二板本体分别以具有所述第一扰流块与所述第二扰流块的表面彼此连接而共同界定出该至少一微流道，所述第一扰流块与所述第二扰流块位于该微流道中，而共同构成该扰流微结构，且该第一板本体及该第二板本体与所述第一扰流块及所述第二扰流块可由相同或不同材料构成。
4.根据权利要求3所述的生物微粒捕捉芯片组，其特征在于：所述第一扰流块及所述第二扰流块的侧视结构可为方形、梯形、三角形，或是半圆形。
5.根据权利要求3所述的生物微粒捕捉芯片组，其特征在于：该第一板本体及该第二板本体与所述第一扰流块及所述第二扰流块是由不同材料构成，且所述第一扰流块及所述第二扰流块的材料选自透明光阻、四乙氧基硅烷，或旋涂式玻璃。
6.根据权利要求3所述的生物微粒捕捉芯片组，其特征在于：该第一板本体及该第二板本体位于该至少一微流道的表面还分别具有一粗化微结构。
7.根据权利要求第6项所述的生物微粒捕捉芯片组，其特征在于：该生物微粒捕捉芯片组还包含一形成于所述粗化微结构表面，并可与该目标生物微粒键结的配体层。
8.根据权利要求3所述的生物微粒捕捉芯片组，其特征在于：所述第一扰流块及所述第二扰流块至相对的该第二板本体及该第一板本体的表面的距离为该目标生物微粒的2倍直径。
9.根据权利要求8所述的生物微粒捕捉芯片组，其特征在于：任相邻的第一扰流块及所述第二扰流块的相邻两边的距离为该目标生物微粒的2倍直径。
10.根据权利要求1所述的生物微粒捕捉芯片组，其特征在于：该芯片本体界定出多条具有相对远离的一入口及一出口的微流道，且每一条微流道中具有一扰流微结构。
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