CN109126913A - 一种多孔微流体芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔微流体芯片，包括微孔芯片、微孔和微球，所述的微孔芯片上均匀设有多个微孔，所述的微孔芯片是采用玻璃、塑料、单晶、多晶硅、氧化硅、氮化硅和氮氧化硅混合制备而成的，所述的微孔芯片的厚度为5um～1mm，所述的微球为PET、PMMA、尼龙和磁性微球的一种或多种混合物，所述的微球的直径为1～100um，所述的微球通过液体作为载体流过微孔芯片，液体可以流过孔洞，所述的微球卡在孔洞的开口处或是中间处。与现有技术相比，本发明采用带有微孔的微流体芯片将微球卡在芯片表面的微孔边缘，每当含有微球的液体流过芯片上面的微孔时，微球会被流动的液体带到微孔并由于微孔的单个或多个空间距离小于微球，可以将微球卡在芯片的表面。
Description
技术领域
本发明涉及生物检测技术领域，具体来说是一种多孔微流体芯片。
背景技术
荧光微球经常被运用在体外检测上。将表面有蛋白或短片DNA修饰的微球和人或是动物的体液(包括全血﹑血浆﹑血精﹑尿液﹑唾液﹑脑脊液和精液和眼泪)进行混合时，体液里面的生物标靶包括抗﹑原抗体﹑DNA﹑RNA﹑细菌﹑真菌和蛋白会和微球上修饰的特异性分子进行杂交偶联。偶联后需要用洗条液清洗微球，去除非特异性的偶联物。洗条的步骤中需要把带有体液的液体完全替换成洗条液，但是微球却不能被换洗掉。
洗条后的微球需要再次和荧光染料进行偶联。通过和带有直接或是间接荧光修饰的抗体，抗原，蛋白，DNA，RNA进行偶联。直接荧光修饰是指那些直接带有量子点或是荧光分子修饰的抗体﹑抗原﹑蛋白﹑DNA和RNA。间接荧光修饰是指那些带有生物素修饰的抗体﹑抗原﹑蛋白﹑DNA和RNA再通过带有荧光修饰的链亲和素对生物素进行偶联来做荧光标记。
链亲和素和生物素修饰的抗体﹑抗原﹑蛋白﹑DNA或RNA可以先后和微球偶联，也可以先做混合在和微球进行混合。
检测微球上面吸附的定量或是定性的荧光强度的时候可以通过流式细胞法让微球一个各通过一个细管，然后对微球表面和微球里面的荧光进行检测分析。这个方法其速度非常的慢，而且需要大量的微球>200才可以达到一个统计学上稳定的中间值。另一种方法便是通过将微球铺在成像表面上对其进行拍照。当微球错乱地铺在表面上，绝大部分的微球会聚集，聚集的微球会影响数据的采集，所以浪费很多的微球。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种多孔微流体芯片来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种多孔微流体芯片，包括微孔芯片、微孔和微球，其特征在于：所述的微孔芯片上均匀设有多个微孔，所述的微孔芯片是采用玻璃、塑料、单晶、多晶硅、氧化硅、氮化硅和氮氧化硅混合制备而成的，所述的微孔芯片的厚度为5um～1mm，所述的微球为PET、PMMA、尼龙和磁性微球的一种或多种混合物，所述的微球的直径为1～100um，所述的微球通过液体作为载体流过微孔芯片，液体可以流过孔洞，所述的微球卡在孔洞的开口处或是中间处。
作为优选，所述的微孔的数量为20个～50万个，所述的微孔有序或无序地分布在一个0.1mm2～5cm2是微孔芯片平面上。
作为优选，所述的微球内部可以有单个或多个荧光染料和量子点，所述的荧光染料和量子点可以进行任何浓度和比例的匹配。
作为优选，所述的微孔的形状包括圆形﹑椭圆形﹑方形﹑长方形和三角形，圆形微孔的半径为1～25um，椭圆形微孔的半径为1～25um，方形微孔的边长包括1～50um，长方形微孔的边长包括1～100um，三角形微孔的边长包括1～50um。
作为优选，所述的微球表面有着生物分子的修饰，所述的生物分子包括抗体﹑抗原﹑蛋白质﹑DNA和RNA，所述的微球是通过免疫层析的方式对体液里面的标记物进行定量或是定性的。
作为优选，所述的微孔形状在正面和反面的大小和形状可以不一样,。
作为优选，所述的微孔芯片可以被封装在微流体的流道中，所述的微孔芯片可以垂直引力也可以平行引力摆放封装在一个塑料﹑PDMS﹑或是玻璃的微流体通道上。
本发明采用带有微孔的微流体芯片将微球卡在芯片表面的微孔边缘，每当含有微球的液体流过芯片上面的微孔时，微球会被流动的液体带到微孔并由于微孔的单个或多个空间距离小于微球，可以将微球卡在芯片的表面。
附图说明
图1为本发明的流体穿过微孔的第一示意图；
图2为本发明的流体穿过微孔的第二示意图；
图3为本发明的封装微孔芯片的第一示意图；
图4为本发明的封装微孔芯片的第二示意图；
图5为本发明的一种多孔微流体芯片的第一实施例示意图；
图6为本发明的一种多孔微流体芯片的第一实施例示意图；
图7为本发明的微孔芯片和平面芯片的柱状图。
其中，1-微球、2-微球上的特异性分子、3-样品里面的非特异性蛋白或DNA或RNA、4-样品里面特异性蛋白、5-微孔芯片、6-微孔、7-二抗、8-荧光蛋白。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
参照附图1所示，一种多孔微流体芯片，包括微孔芯片、微孔和微球，其微孔芯片材料包括玻璃﹑塑料﹑单晶﹑多晶硅﹑氧化硅﹑氮化硅和氮氧化硅，厚度为1um～1mm。液体和微球流过的地方可以通过化学或物理蚀刻的方式打薄，这样可以通过极小的压力就可以让液体顺利通过芯片，没有液体流过的地方，比如说边缘，可以保持衬底的原有厚度，这样可以让芯片的结构更稳定。
微球的材料为polystyrene﹑pmma,尼龙和磁性微球的一种或多种混合物，其直径包括1～100um，微球内部可以混合1-10种不同的荧光材料包括荧光分子和量子点和其各种比例和各种浓度的搭配。这样可以通过微球内部各种荧光的强度和比例给微球编码。每个编码可以对应一种特殊的微球表面修饰。在对微球进行拍照时可以先通过微球上面的编码进行确认，先对微球的性质定性，然后再对微球表面通过层析技术偶联的荧光进行定量分析。这样可以同时检测多个蛋白标记物的浓度。
芯片面积包括0.1mm2到5cm2，芯片表面的孔洞数量包括20到50万个，芯片表面的孔洞可以是圆形，椭圆形，方形，长方形，三角形。微孔的尺寸包括1～25um。只要孔洞贯穿芯片的厚度，可以液体顺利穿流芯片就可以将微球带入孔洞中。
微球的在表面的排列顺序是根据表面的微孔排列的，如果微孔是有序的，微球的则是有序排列，如果微孔是无序的，微球则是无序排列。如果微球数量太多，微流芯片的面积大于成像面积可以通过分区域成像。微孔的每个成像域可以在制造的过程中画出明显的界限这样有利于后续的图像处理。
微孔芯片也在对微球的洗条上有着很大的优势。微孔芯片可依让微球卡在微孔的开口处，或是微孔的中间，让被换洗的液体顺利的穿过芯片的微孔，而从中不损失任何微球。
如图2所示，洗涤后的微球需要再次和荧光染料进行偶联。当微球被固定在微孔芯片上，可以让载有需要和微球偶联的液体流过微球的表面，这样加速偶联的效果，减少反应时间，也可以将微孔芯片的孔洞设计成某个尺寸小于微球便可以将其卡在孔洞的边缘。但是让某个尺寸大于微球。比如长方形的宽可以小于微球的直径，但是长大于直径。这样微球可以有效的被微孔卡在芯片上，但是同时可以在微球堵在微孔上仍然有液体流过。流过的液体如果是洗条液便可以更有效地清洗微球的非特异吸附的分子，有效提高检验的特异性。如果是体液或是与微球表面偶联的荧光修饰的抗体便可以提高偶联速度，缩短反应时间。
如图3所示，微孔的微流体芯片可以垂直引力也可以平行引力摆放封装在一个塑料﹑PDMS﹑或是玻璃的微流体芯片上，封装时微孔芯片通过点胶或是双面胶和微流体芯片密封，也可以通过阳极键合﹑激光键合法将多孔衬底与玻璃进行晶圆级封装。再通过切割变成单一芯片(图4)。然后再和塑料﹑PDMS﹑或是玻璃的微流体进行封装。
参照图7所示，如果微球在一个不规则的平面上分布，每1平方毫米的的微球是319个，其中17％是团聚在一起的。如果通过微孔芯片把微球有序的排列，那么在1mm2的面积上会分布2610个微球而且团聚率小于1％。这就是说在同一个面积上，微孔微球可以承载8.1倍的微球数量。
实施例1(参照图5)
a)微球和样品进行混合，微球可以朴拙特异性的样品
b)微球扑捉到特异性样品和荧光染料混合
c)微球通过液体的流动被送到微孔芯片的表面
d)微球被卡在芯片的微孔上
实施例2(参照图6)
a)微球先被放在芯片上，孔洞的长大于微球，但是宽小于微球，可以让液体从旁边流过
b)样品穿过载有微球的芯片
c)洗涤液穿过芯片对微球进行洗涤
d)荧光染料穿过载有微球的芯片
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种多孔微流体芯片，包括微孔芯片、微孔和微球，其特征在于：所述的微孔芯片上均匀设有多个微孔，所述的微孔芯片是采用玻璃、塑料、单晶、多晶硅、氧化硅、氮化硅和氮氧化硅混合制备而成的，所述的微孔芯片的厚度为5um～1mm，所述的微球为PET、PMMA、尼龙和磁性微球的一种或多种混合物，所述的微球的直径为1～100um，所述的微球通过液体作为载体流过微孔芯片，液体可以流过孔洞，所述的微球卡在孔洞的开口处或是中间处。
2.根据权利要求1所述的一种多孔微流体芯片，其特征在于：所述的微孔的数量为20个～50万个，所述的微孔有序或无序地分布在一个0.1mm2～5cm2是微孔芯片平面上。
3.根据权利要求1所述的一种多孔微流体芯片，其特征在于：所述的微球内部可以有单个或多个荧光染料和量子点，所述的荧光染料和量子点可以进行任何浓度和比例的匹配。
4.根据权利要求1所述的一种多孔微流体芯片，其特征在于：所述的微孔的形状包括圆形﹑椭圆形﹑方形﹑长方形和三角形，圆形微孔的半径为1～25um，椭圆形微孔的半径为1～25um，方形微孔的边长包括1～50um，长方形微孔的边长包括1～100um，三角形微孔的边长包括1～50um。
5.根据权利要求3所述的一种多孔微流体芯片，其特征在于：所述的微球表面有着生物分子的修饰，所述的生物分子包括抗体﹑抗原﹑蛋白质﹑DNA和RNA，所述的微球是通过免疫层析的方式对体液里面的标记物进行定量或是定性的。
6.根据权利要求4所述的一种多孔微流体芯片，其特征在于：所述的微孔形状在正面和反面的大小和形状可以不一样,。
7.根据权利要求1所述的一种多孔微流体芯片，其特征在于：所述的微孔芯片可以被封装在微流体的流道中，所述的微孔芯片可以垂直引力也可以平行引力摆放封装在一个塑料﹑PDMS﹑或是玻璃的微流体通道上。
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