CN111921572A - 一种微流控芯片及多靶点活性成分筛选方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一微流控芯片及多靶点活性成分筛选方法，此微流控芯片包括：靶点通道层、多孔膜层以及药液通道层，靶点通道层设置有若干通道，各通道包括靶点进样口和样品收集口，所述多孔膜层设置在所述靶点通道层和所述药液通道层之间，药液通道层设置有药液通道，药液通道包括药液进样口和废液口，通过将药液从药液进样口输入，药液通过多孔膜层进入靶点通道层的各通道与靶分子反应，从而实现同时对中药进行多靶点竞争亲和筛选，自动化程度高，重现性好。

Description

一种微流控芯片及多靶点活性成分筛选方法

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，特别涉及一种微流控芯片及多靶点活性成分筛选方法。

背景技术

系统生物学的发展对疾病发病机制的进一步研究和认识表明：寻找作用于生物网络中多个构件(而不是单一网络构件)，是突破目前新药尤其是治疗多因素复杂性疾病药物研发瓶颈的出路，具有多向药理学(或多靶标)性质的药物，同时作用于多个靶点，对各靶点的作用可以产生协同效应，使总效应大于各单效应之和，达到最佳的治疗效果。但是，目前尚缺乏基于多向药理学技术的药物的发现方法，优化多活性药效团的同时需要平衡成药性所具备的特性以及控制不想要的脱靶效应仍然是一项困难的工作。

亲和-超滤法、生物色谱法、亲和毛细管电泳法、磁珠捕获法等，可用靶标直接从复杂混合物中钩钓出活性成分，是一种多成分对单靶点(多-单模式)的作用模式。生物芯片技术，考察的是单成分对多靶标的亲和行为(单-多模式)，在应用于中草药时，仍需要复杂的提取分离工作获得纯品后进行。药物进入生物体内的实际作用机制是：成分进入体内在血管内流动过程中扩散至各病变细胞的多个药理靶点发生动态竞争亲和作用。这种竞争亲和作用具有空间和时间的多维动态特征。但现有筛选技术不能反应这种作用机制，所以复杂体系中活性成分的发现仍缺乏准确、快速的方法。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种微流控芯片。

本发明还提供一种应用此微流控芯片进行多靶点活性成分筛选方法。

根据本发明的第一方面实施例，提供一种基于多向药理作用机理的微流控芯片，包括：靶点通道层、多孔膜层以及药液通道层，所述靶点通道层设置有若干通道，各所述通道包括靶点进样口和样品收集口，所述多孔膜层设置在所述靶点通道层和所述药液通道层之间，所述药液通道层设置有药液通道，所述药液通道包括药液进样口和废液口。

有益效果：此微流控芯片，包括：靶点通道层、多孔膜层以及药液通道层，靶点通道层设置有若干通道，各通道包括靶点进样口和样品收集口，所述多孔膜层设置在所述靶点通道层和所述药液通道层之间，药液通道层设置有药液通道，药液通道包括药液进样口和废液口，通过将药液从药液进样口输入，药液通过多孔膜层进入靶点通道层的各通道与靶分子反应，从而实现同时对中药进行多靶点竞争亲和筛选，自动化程度高，重现性好。

根据本发明第一方面实施例所述的微流控芯片，所述靶点通道层材质为PDMS。

根据本发明第一方面实施例所述的微流控芯片，所述靶点通道层设置有七条通道，所述通道宽度为1mm，所述通道长度为3.3mm。

根据本发明第一方面实施例所述的微流控芯片，所述多孔膜层包括PC多孔膜，所述PC多孔膜的孔径为0.015mm。

根据本发明第一方面实施例所述的微流控芯片，所述药液通道层采用PDMS材料制作，所述药液通道的宽度为600μm，所述药液通道的长度为48.94cm，所述药液通道的深度为210μm。

根据本发明的第二方面实施例，提供一种多靶点活性成分筛选方法，采用如前面所述的微流控芯片，包括以下步骤：

S1：将中药提取液挥干后加入适量的PBS水溶液进行溶解，将溶解后的中药提取液从所述药液进样口注射进入所述药液通道；

S2：各靶分子分别由所述靶点进样口引入，所述靶分子尺寸大于所述多孔膜层的孔径，其中，一所述靶点进样口加载空白溶液；

S3：将靶点收集液加入有机溶剂解离后，离心取上清液进入HPLC进行分离鉴定，将靶点组与空白组的结果进行对比。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为本发明实施例微流控芯片示意图；

图2为本发明实施例各通道发生结合的小檗碱的荧光强度。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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装置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，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，一种基于多向药理作用机理的微流控芯片，包括：靶点通道层100、多孔膜层200以及药液通道层300，靶点通道层100设置有若干通道110，各通道110包括靶点进样口111和样品收集口112，多孔膜层200设置在靶点通道层100和药液通道层300之间，药液通道层300设置有药液通道310，药液通道310包括药液进样口311和废液口312，通过将药液从药液进样口311输入，药液通过多孔膜层200进入靶点通道层100的各通道110与靶分子反应，从而实现同时对中药进行多靶点竞争亲和筛选，自动化程度高，重现性好。

在一个实施例中，微流控芯片分为上中下三层，上层为靶点通道层100，靶点通道层100材质为PDMS。靶点通道层100设置有七条通道110，分别为Aa、Bb、Cc、Dd、Ee、Ff、Gg，其中A、B、C、D、E、F、G为靶点进样口111，a、b、c、d、e、f、g为样品收集口112，通道110宽度为1mm，通道110长度为3.3mm，通道110深度为210μm。中层为多孔膜层200。多孔膜层200包括PC多孔膜，PC多孔膜的孔径为0.015mm。下层为药液通道层300，药液通道层300采用PDMS材料制作，H为药液进样口311，J为废液口312，药液通道310的宽度为600μm，药液通道310的长度为48.94cm，药液通道310的深度为210μm。PC多孔膜需要使用等离子清洗剂处理后在80℃的5％APTES水溶液中加热20min，干燥后与等离子处理后的PDMS键合在一起，键合过程不可逆。

根据本发明第二方面的实施例，提供一种多靶点活性成分筛选方法，采用如前面所述的微流控芯片，包括以下步骤：

S1：将中药提取液挥干后加入适量的PBS水溶液进行溶解，将溶解后的中药提取液从药液进样口311注射进入药液通道310；

S2：各靶分子分别由靶点进样口111引入，靶分子尺寸大于多孔膜层200的孔径，其中，一靶点进样口111加载空白溶液；

S3：将靶点收集液加入有机溶剂解离后，进入HPLC进行分离鉴定，将靶点组与空白组的结果进行对比，靶点组与空白组相比，峰面积增大的成分即为与靶点有亲和作用的活性化合物，各个靶点组之间也可以通过对比峰面积的大小来判定化合物与靶点之间的结合强弱，峰面积越大，结合能力越强。

本方法可实现自动化处理，过程中不需要复杂的操作，易与其它分离方法等集成，时间短，小于两小时，重现性好，效率高，本方法筛选盐酸小檗碱与多种生物靶点结果显示，本方法具有较高的灵敏性和准确性。

此多靶点活性成分筛选方法，自动化程度高，重现性好，可以实现同时对中药进行多靶点竞争亲和筛选。生物靶分子通常是分子量比较大的生物分子，常见某些蛋白质、酶、DNA类，因分子量大，这类生物分子的尺寸往往大于中药里面小分子。因此在微流控芯片中，药液中的小分子可以透过PC多孔膜均匀扩散至各个通道110内，但因为靶分子的尺寸大于PC多孔膜的孔径，靶分子不能透过PC多孔膜。在整个过程中，中药中的小分子可以充分的与各个靶点接触并产生亲和竞争作用，且空白组与靶点组在同一体系中完成，可以减小误差。通过收集样品收集口112的溶液，并将与靶点由结合的药物解离，经HPLC分离鉴定，与空白组对比，可以一次得到重要活性成分对多个靶点的亲和竞争结果。此操作方法简单快捷，反应条件温和，不需要机械搅拌、混合、震荡、离心。

参照图2，实验使用Tris-HCl-K+缓冲溶液作为各个样品溶液的稀释溶液，药液通道310通入含有小檗碱的Tris-HCl-K+缓冲溶液，流速7μL·min-1。通道110分别通入空白(Tris-HCl-K+缓冲溶液)、含HT22、HT24、C-MYC、CTDNA和DNA26样品溶液，流速均为1μL·min-1进行靶点竞争。芯片实验整个过程都置放在37℃的加热板上进行，并收集不同靶点出口溶液进行解离后进行荧光检测。由图2可知各靶点结合的小檗碱的量的顺序为HT22>HT24>C-MYC>CTDNA>DNA26，其中HT22>CTDNA与文献中的结论相符合。该实验结果能够反映药物分子对不同靶点的竞争结合作用。

此方法以微流控芯片层流特征为技术核心，借助微尺度下快速、低耗、易集成的技术优势，模拟药物体内动态竞争亲和作用的实际过程，构建能真正体现中药多成分对多靶点动态竞争、杂泛作用的实验体系，从空间维度和时间维度上实现仿生高通量筛选。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：

靶点通道层，所述靶点通道层设置有若干通道，各所述通道包括靶点进样口和样品收集口；

多孔膜层；以及

药液通道层，所述多孔膜层设置在所述靶点通道层和所述药液通道层之间，所述药液通道层设置有药液通道，所述药液通道包括药液进样口和废液口。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述靶点通道层材质为PDMS。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于：所述靶点通道层设置有七条通道，所述通道宽度为1mm，所述通道长度为3.3mm。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述多孔膜层包括PC多孔膜，所述PC多孔膜的孔径为0.015mm。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述药液通道层采用PDMS材料制作，所述药液通道的宽度为600μm，所述药液通道的长度为48.94cm，所述药液通道的深度为210μm。

6.一种多靶点活性成分筛选方法，采用如权利要求1至5任一项所述的微流控芯片，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将中药提取液挥干后加入适量的PBS水溶液进行溶解，将溶解后的中药提取液从所述药液进样口注射进入所述药液通道；

S2：各靶分子分别由所述靶点进样口引入，所述靶分子尺寸大于所述多孔膜层的孔径，其中，一所述靶点进样口加载空白溶液；

S3：将靶点收集液加入有机溶剂解离后，离心取上清液进入HPLC进行分离鉴定，将靶点组与空白组的结果进行对比。

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