CN116836792B - 一种圆盘式核酸检测微流控芯片 - Google Patents
一种圆盘式核酸检测微流控芯片 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于酶、核酸或微生物的测定或检验技术领域,具体公开了一种圆盘式核酸检测微流控芯片,芯片包括位于上方的圆形顶盖层和位于下方的圆形储液池层,顶盖层包括进样口和转动手柄,进样口下方设有用以吸附检测样本的吸附物;储液池层至少包括加样池、扩增反应池、产物检测池,顶盖层在转动过程中,吸附物依次进入加样池、扩增反应池、产物检测池,产物检测池内设置试纸条进样孔,并采用能够使产物检测池中的液体落下密封物密封,本芯片通过简单的转动即可实现样本快速处理、扩增和检测,可以用于临床病原体分子检测、流行病学调查、食品检验检疫等即时检测领域,具有较大的社会经济效益。
Description
技术领域
本发明属于酶、核酸或微生物的测定或检验技术领域,具体涉及一种圆盘式核酸检测微流控芯片,采用低成本的、集成化的方式用于核酸的现场、即时检测。
背景技术
病原体检测在感染诊断和管理中具有广泛的应用,特别是对一些传染病等的早期诊断对于识别疾病和提供正确的治疗至关重要。即时和现场诊断决策也有助于防止流行病和大流行性传染病的传播。核酸检测技术能够在疾病早期进行诊断,整个诊断过程仅需要几个小时,并提供有关病原体的分子信息,具有应用范围广、灵敏度高、特异性强、快速性等特点,已经逐渐成为传统培养方法以及免疫测定方法的替代技术。
CN112126587B公开了一种核酸检测芯片装置、核酸检测芯片及其制备方法,包括制备修饰芯片、反应芯片和阀芯片,以及将反应芯片和阀芯片封接后与经过修饰的底板封接形成核酸检测芯片。CN115651807B公开了一种核酸检测芯片和核酸检测方法,包括依次层叠设置的流道层、弹性薄膜层和气道层;流道层设置有微流体通道、进样口组和出样口组,流道层还依次设置有通过微流体通道相连通的病毒分离区、核酸裂解区、核酸分配区、LAMP扩增区和CRISPR检测区;弹性薄膜层对应设置有连接入口组和连接出口组;气道层设置有气路通道,气路通道分别与微流体通道以及核酸裂解区、核酸分配区、LAMP扩增区和CRISPR检测区相对应;气道层对应设置有引入口组和引出口组。
然而,目前核酸检测几乎完全在大型集中式的临床实验室中进行,这种有限的覆盖范围很大程度源于传统核酸技术的复杂性和高成本。商业化的核酸检测技术主要利用聚合酶链式反应(PCR)来扩增和检测特定的核酸靶标,这种系统不仅需要笨重的专用热循环设备和荧光检测仪器,而且还需要训练有素的人员进行操作,缺乏有效的可以用于核酸现场快速处理、清洗、扩增、检测的即时检测(POCT)器件。
微流控芯片技术利用微通道的结构使液体流动具有可控性,将整个检测的功能,包括采样、稀释、添加试剂、反应、分离、检测集中到一个微平台上。将其与核酸等温扩增技术结合,可实现“样本进,结果出”的集成化和自动化。然而,由于原始样本的复杂性,如血液、痰液、尿液、组织等,样本制备缺乏统一标准。为了克服这一挑战,不仅微流体装置的设计和制造需要改进,核酸捕获和提取的基础化学和材料也需要相应的研发。此外,在微流控芯片的设计中,通常需要控制液体定向、依序的流动,这就使得大部分微流控芯片需要离心装置或外部驱动泵。而摆脱仪器的需求,简化微流控芯片内部结构设计,在资源有限的环境中,同样具有重要意义。因此,需要开发低成本、集成式、操作简单、无仪器需求的核酸分析设备,供最低限度训练有素的人员使用,以实现核酸检测的广泛应用。
发明内容
为了解决上述问题,本发明将样本处理功能与核酸扩增检测功能集成一起,开发出一种低成本、集成化的圆盘式核酸检测微流控芯片,模仿旋转号盘电话机的外形,采用纤维素滤纸作为核酸吸附材料,仅需检验者的一滴血或其他体液,在完成进样之后,自主裂解体液中的细胞,并与核酸结合,再通过简单的洗涤之后,与储液池中的核酸扩增反应液反应,实现核酸的扩增,最后通过免疫试纸条、显色反应或是荧光显色反应,观察读取结果。通过简单的转动即可以实现不同功能的转化,从而实现对病原体的现场即时检测,具有集成化程度高,成本低廉,操作简单,检测结果肉眼可见等优势,对核酸的现场即时检测具有重要的实际应用价值和社会经济效益。
本发明完整的技术方案包括:
一种圆盘式核酸检测微流控芯片,包括位于上方的顶盖层和位于下方的储液池层,所述顶盖层和储液池层扣在一起,整体形成密封空间,所述顶盖层和储液池层均为圆形,且顶盖层能够相对储液池层进行转动,所述顶盖层包括用以加入检测样本的进样口,所述进样口下方设有用以吸附检测样本的吸附物;所述顶盖层上设有能够以拨动实现其旋转的转动手柄;
所述储液池层至少包括加样池、扩增反应池、产物检测池,所述顶盖层在转动过程中,吸附物能够依次进入加样池、扩增反应池、产物检测池,产物检测池内设置试纸条进样孔,并采用密封物密封,所述密封物能够在一定温度下熔化并使产物检测池中的液体落下;
所述储液池层下方设有用以加入检测试纸的试纸条凹槽,所述试纸条凹槽一端有通孔作为观察视窗。
进一步的,在加样池、扩增反应池之间还包括至少一个洗涤池。
进一步的,所述洗涤池为两个,包括第一洗涤池和第二洗涤池。
进一步的,所述顶盖层和储液池层之间以圆形的滑道实现相对旋转。
进一步的,所述吸附物为纤维素滤纸。
进一步的,所述密封物为石蜡,所述石蜡能够在60~90℃下熔化。
进一步的,所述顶盖层和储液池层的材质包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、环氧树脂、PVC、PC,所述滑道和反应池的凹凸结构采用激光刻蚀技术制作,或者在基底上刻蚀结构,随后用聚二甲基硅氧烷PDMS倒模。
进一步的,所述第一洗涤池和第二洗涤池分别装载洗涤缓冲液,扩增反应池装载核酸扩增反应缓冲液或者PCR反应试剂,所述产物检测池装载运行缓冲液。
进一步的,所述顶盖层表面根据储液池层的加样池、第一洗涤池、第二洗涤池、扩增反应池,进行相应标记。
进一步的,所述顶盖层和储液池层进行表面疏水处理,即顶盖层和储液池层与三氯(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)硅烷试剂在真空中处理三个小时,使三氯(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)硅烷在顶盖层和储液池层表面形成自组装的单分子层。
利用所述芯片进行核酸检测的方法,包括以下步骤:
步骤1,将顶盖层的进样口旋转于储液池层的加样池上方,采用移液枪通过进样口将一定量的体液注入到吸附物表面,并等待一定时间使体液干燥;
步骤2,用手指拨动顶盖层的转动手柄,将吸附物转动至第一洗涤池,洗去吸附物表面的杂质;该步骤中左右拨动转动手柄能够加快洗涤速度;
步骤3,再次拨动顶盖层的转动手柄,将吸附物转动至第二洗涤池继续洗涤;该步骤中左右拨动转动手柄能够加快洗涤速度;
步骤4,拨动顶盖层的转动手柄,将吸附物转动至扩增反应池;然后打开加热装置,使温度上升到一定程度,扩增反应池中的反应缓冲液和吸附物上的核酸进行扩增反应,所述扩增反应包括但不限于恒温扩增反应和PCR反应;
步骤5,扩增反应完成后,再次转动使吸附物转动至产物检测池;吸附物上的扩增产物通过连通孔被检测试纸吸收;通过试纸条凹槽上的观察视窗用肉眼观察结果。
带有所述芯片的检测装置,包括石墨烯加热器件,电源,以及电源控制模块,石墨烯加热器件与电源相连接,电源由电源控制模块控制;所述电源控制模块控制电源对石墨烯加热器件进行通电/断电循环操作,所述石墨烯加热器件与圆盘式核酸检测微流控芯片接触,并在通电时对圆盘式核酸检测微流控芯片加热,断电时对圆盘式核酸检测微流控芯片冷却,以实现圆盘式核酸检测微流控芯片的升温/降温循环。
相比现有技术,本发明具有如下优点:
1. 集成化程度高,试剂及样本消耗量小,仅需要检验者的一滴血或者其他体液,即可实现样本进,结果出。
2. 体积小,携带方便,无需仪器设备,仅需手指转动手柄,易于操作,对实验人员技术要求低。
3. 借助免疫试纸条,仅需几分钟,即可人工读取检测结果,结果判读直观,无需任何仪器。
4. 成本低,易于加工和批量化生产。
附图说明
图1为圆盘式核酸检测微流控芯片的结构示意图。
图2为顶盖层的上表面结构示意图,
图3为顶盖层的下表面结构示意图。
图4为储液池层的结构示意图。
图5为免疫试纸条的原理图。
图6为免疫试纸条检测结果示意图。
图中,1-顶盖层,2-储液池层,3-试纸条,4-盖子,5-转动手柄,6-进样口,7-第一外滑道,8-第一内滑道,9-核酸滤纸固定孔,10-滤纸,11-第二外滑道,12-第二内滑道,13-加样池,14-第一洗涤池,15-第二洗涤池,16-扩增反应池,17-产物检测池,18-试纸条进样孔,19-观察视窗,20-试纸条凹槽,21-样品垫,22-硝酸纤维素膜,23-金标垫,24-吸水垫,25-底板,26-检测线,27-质控线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图,对本申请的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施方式仅仅是作为例示,并非用于限制本申请。
如图1所示,本发明的圆盘式核酸检测微流控芯片具有上下两层结构,自上而下依次包括:顶盖层1和储液池层2。
本发明顶盖层1的直径为60 mm,高度为3 mm,上表面上设有凸起高度为5mm的转动手柄5,可以用手指推动操作使顶盖层转动。转动手柄5一侧设有直径4mm、高度2mm的进样口6,以及与进样口6大小匹配的盖子4,加样之后用于密封进样口,防止污染,如图2所示。
顶盖层1的下方设计有圆环形第一外滑道7和第一内滑道8,第一外滑道7和第一内滑道8是为了便于顶盖层在储液池层中转动,第一外滑道7的内直径为54mm,外直径为56mm,高度为3mm。第一内滑道8的直径为5mm,高度为3mm。进样口6下方设有直径6mm,高度1mm的核酸滤纸固定孔9,用于镶嵌纤维素滤纸10。纤维素滤纸10被剪切成直径为6mm的圆形,用3M胶带粘贴到进样口的下方,并能够完全覆盖进样口,以便进样后液体直接被纤维素滤纸吸收,如图3所示。当样本被吸附到纤维素滤纸上,带负电荷的大分子DNA卷曲与纤维素滤纸基质紧密结合。
如图4所示,储液池层2的直径为60mm,高度为7mm。在储液池层上表面以外直径56mm、内直径54mm的圆环形式切割出深度3mm的凹陷的圆环形第二外滑道11,以及直径为5mm的凹槽作为圆柱形第二内滑道12,与顶盖层1中凸起的圆环形第一外滑道7和第一内滑道8高度相适配,方便顶盖层的转动。即顶盖层转动时,顶盖层中的纤维素滤纸可通过转动进入不同的反应池。
在储液池层上以外直径50mm、内直径40mm的圆环形式切割出深度2.5mm的圆环形滑道制作各个反应腔室。依次包括加样池13、第一洗涤池14、第二洗涤池15、扩增反应池16和产物检测池17。反应池之间单独独立,防止相互漏液。产物检测池内设置试纸条进样孔18,并用石蜡密封。
其中加样池13的底面积为68mm2;第一洗涤池14和第二洗涤池15的底面积均为235mm2,容纳500μL洗涤缓冲液,如Tris缓冲液、TE缓冲液、FTA卡纯化试剂等;扩增反应池16的底面积为30mm2,容纳50μL反应缓冲液,包括RPA试剂、LAMP试剂等;产物检测池17的底面积为40mm2,容纳100μL运行缓冲液,如Tris缓冲液、TE缓冲液等。试纸条进样孔18为直径3mm的通孔,由石蜡密封。选择熔点在60℃左右的石蜡,在扩增反应完成后,转动纤维素滤纸至产物检测池,使纤维素滤纸10中的产物与产物检测池17中的反应缓冲液混合,然后,提高该部位的加热装置的温度至60℃左右,融化石蜡,使液体下落到试纸条3上;试纸条凹槽20位于储液池层2背面,长60mm,宽6mm,高2mm,与试纸条进样孔相通;观察视窗19位于试纸条凹槽中,为长轴10mm,短轴5mm的椭圆形通孔,便于肉眼查看免疫试纸条的结果。
所述装置的上下两层结构采用具有低成本、易加工性能和良好的生物相容性芯片的材料如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、环氧树脂、PVC、PC等为基底,直接用激光刻蚀技术制作通道和反应槽,或者在聚甲基丙烯酸甲酯PMMA基底上刻蚀结构,之后用聚二甲基硅氧烷PDMS倒模。顶盖层和储液池层进行了表面疏水处理,即将两层结构与三氯(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)硅烷试剂在真空中抽取三个小时,使硅烷在其表面形成自组装的单分子层,增加其疏水性,防止漏液。
芯片上下两层扣在一起,整体形成密封空间,防止液体漏出。正面可根据储液池层的加样池、第一洗涤池、第二洗涤池、扩增反应池,标记数字1、2、3、4,模仿旋转号盘电话机的外形,通过转动,使纤维素滤纸进入不同反应池,分别实现进样、洗涤、扩增三个过程。
本发明采用纤维素滤纸作为核酸吸附材料,可以快速结合来自复杂生物样品的核酸,经过简单的洗涤步骤,将其保留并能够直接释放到扩增反应体系中。本发明中探究了不同材料的纤维素滤纸结合血液中核酸的能力。15μL血液来自于肺癌病人,将其分别滴加到不同材料的纤维素滤纸中,等待3-5分钟使其干燥,然后分别在0.1M Tris缓冲液中浸泡洗涤两次,每次2-3分钟,最后将其置于LAMP反应缓冲液中扩增40分钟,对EGFR基因检测,并用琼脂糖凝胶电泳的方法检测扩增产物。分别采用A4纸、卫生纸、FTA卡、擦手纸、试剂盒。结果发现,除了A4纸以外,血液中的核酸均能被卫生纸、FTA卡、擦手纸中的纤维素迅速捕获并在洗涤步骤中保留,且捕获效率能够与试剂盒提取方法保持一致,特别是FTA卡,被特殊的变性剂和螯合剂浸泡,能够吸附更多的核酸。当利用FTA卡吸附不同的生物样品时,发现FTA卡对唾液1、尿液2、血液3、血清4等体液中的核酸均能迅速捕获。因此,利用基于纤维素滤纸从不同生物样本中纯化核酸的快速且经济实惠的方法,为本发明的微流控芯片在资源有限的环境进行快速、即时检测提供了关键的技术手段。
当完成核酸提取后,在对核酸扩增产物检测时,采用免疫试纸条用于核酸扩增后的产物检测,免疫试纸条具有低成本、快速简单、结果判读直观的特点,免疫试纸条装载于试纸条凹槽,并将样品垫置于试纸条进样孔的下方,检测线和质控线位于试纸条凹槽中观察视窗的下方。
免疫试纸条是一种利用抗体和抗原的特异性结合的原理来检测样本中的待测物质的方法,其基本结构如图5所示。在底板25上,依次贴上样品垫21,金标垫23,硝酸纤维素膜22,吸水垫24。金标垫里含有胶体金标记的一抗。硝酸纤维素膜上分别在检测线包被有链霉亲和素,质控线则包被有二抗(羊抗鼠IgG)。正向引物5’端修饰生物素,反向引物5’端修饰抗原。表1为用于检测肺癌病人血液中EGFR基因的引物序列示例。
测试时,当含有待检测物质的样品加入样品垫后,在层析作用下,样品向吸水垫端移动,先经过金标垫,与其中的金标抗体特异结合,并继续向吸水纸端移动。当样本移动到检测线26时,样本中的待检测物质(已结合了金标抗体)以双夹心的方式与检测线中的链霉亲和素特异结合,显示红色条带。未与待测物质结合的金标抗体继续层析,移动到质控线27,与其中的二抗特异性结合,显示红色条带,如图6所示。
以核酸恒温扩增检测血液中的EGFR基因为例。将纤维素滤纸与免疫试纸条应用于本发明的微流控芯片,在第一洗涤池和第二洗涤池中分别加入500μL的Tris缓冲液,在扩增反应池中加入50μL的环介导等温扩增反应缓冲液,在产物检测池中加入100μL的TE缓冲液作为运行缓冲液。在正常人血液中加入一定浓度的EGFR质粒,使其终浓度分别达到105copies/mL、104copies/mL、103copies/mL、102copies/mL。取15μL该系列样本分别注入到本发明的微流控芯片的进样口,使核酸质粒吸附到纤维素滤纸上。经过两次洗涤后,将纤维素滤纸置于核酸扩增反应缓冲液,打开加热装置使扩增反应池的温度升高至65℃进行核酸扩增。40分钟后,反应完成。将纤维素滤纸转动至产物检测池,利用运行缓冲液稀释纤维素滤纸上的扩增产物,并升高该反应池温度至80℃,使产物检测池内的石蜡融化,并通过试纸条进样孔通过毛细力吸收到免疫试纸条上进行显色反应。反应结果通过观察视窗可进行肉眼直观判读,免疫试纸条1、2、3、4、5分别为105copies/mL、104copies/mL、103copies/mL、102copies/mL和空白对照,其中免疫试纸条1、2、3均在检测线和质控线显示红色条带,免疫试纸条4和5只在质控线显示红色条带,说明本发明的微流控芯片可达到103copies/mL的检测限。
因此,本发明设计的一种低成本、便携式的、现场核酸快速检测芯片,通过简单的转动操作,即可满足快速、现场检测核酸的需求,特别是在资源有限的地区。其优势在于:
模仿旋转号盘电话机的外形,设计了一种圆盘式微流控芯片,仅需手指转动手柄,即可实现包括核酸提取、洗涤和扩增在内的整个过程,对实验操作人员技术要求低。
集成化程度高,试剂及样本消耗量小,仅需要检验者的一滴血或者其他体液,即可实现样本进,结果出。最后用免疫试纸条可直接人工读取检测结果,无需任何仪器。
(3)圆盘式微流控芯片易于生产,成本较低,包括微流控芯片的制备、核酸扩增反应缓冲液、酶和引物等所有元素。
(4)检测时间小于60分钟,包括核酸提取和核酸扩增,有利于病原体的快速即时筛查。
一种基于核酸检测的圆盘式微流控芯片操作流程,包括以下五个步骤:
步骤1,将顶盖层的进样口旋转于储液池层的加样池上方,进样。一定量的体液如血液、血清、尿液、唾液等采用移液枪通过进样口注入到纤维素滤纸表面。等待3-5分钟,使液体干燥。纤维素滤纸中的特殊化学物质能够自主裂解体液中的体液中的细胞,并与带负电荷的核酸结合。
步骤2,用手指拨动顶盖层的转动手柄,将纤维素滤纸转动至第一洗涤池,等待2分钟,洗去纤维素滤纸表面的杂质,如细胞、蛋白质、酚类等。轻微左右拨动转动手柄可加快洗涤速度。
步骤3,再次拨动顶盖层的转动手柄,将纤维素滤纸转动至第二洗涤池,再次等待2分钟,使洗涤更充分。轻微左右拨动转动手柄可加快洗涤速度。
步骤4,拨动顶盖层的转动手柄,将纤维素滤纸转动至扩增反应池。然后打开加热装置。当温度上升到一定程度,扩增反应池中的反应缓冲液就会和纤维素滤纸上的核酸进行扩增反应,不限于恒温扩增反应和PCR反应。
步骤5,反应完成后,再次转动使纤维素滤纸转动至产物检测池。纤维素滤纸上的扩增产物与通过连通孔被免疫试纸条上的样品垫吸收,并在检测线和质控线显示结果。通过试纸条凹槽上的观察视窗可用肉眼观察结果。
综合所述,证明拟议的装置对于扩大我们在资源有限的环境中对临床病原体分子检测、流行病学调查、食品检验检疫等领域具有较大的社会经济效益。
表1.用于检测肺癌病人血液中EGFR基因的引物序列
本发明同时公开了一种带有所述圆盘式核酸检测微流控芯片的检测装置,包括石墨烯加热器件,电源,以及电源控制模块,石墨烯加热器件与电源相连接,电源由电源控制模块控制;所述电源控制模块控制电源对石墨烯加热器件进行通电/断电循环操作,所述石墨烯加热器件与圆盘式核酸检测微流控芯片接触,并在通电时对圆盘式核酸检测微流控芯片加热,断电时对圆盘式核酸检测微流控芯片冷却,以实现圆盘式核酸检测微流控芯片的升温/降温循环。
其中石墨烯加热器件包括激光诱导石墨烯层和基底材料层,所述激光诱导石墨烯层位于在基底材料层表层,厚度为1 μm~20 μm,在制备过程中,提供具有含碳的特殊前体材料,该前体材料置于材料基底上,前体材料包括但不限于聚酰亚胺、酚醛树脂、聚乙烯亚胺、木质纤维素、木材等,采用激光器对上述含碳的特殊前体材料表面进行直接扫描,激光辐照产生的局部热量使得前体材料表面碳化。在碳化过程中,碳原子由sp3键重组为sp2键,并且前体材料的氧、氮基团被分解,以获得激光诱导石墨烯加热器件。
为了适应核酸检测芯片的快速升降温需求,本实施方式激光诱导式石墨烯材料开始形成的激光通量为5.5 J/cm2,通过调整激光参数,调控激光诱导石墨烯材料的物理化学性质。通过增大激光功率,可以增大激光诱导石墨烯材料的厚度,增强导电性能,进而减小电阻。根据电流热效应(Q=V2/R*t),在同样的输入电压条件下,电阻越小,相同时间内产生的热量越多,升温速度越快。同时,增大激光功率,在制备过程中,会提高气体的释放速率,从而增加气孔数量,增大激光诱导石墨烯材料的孔隙度及孔径,达到更快的降温速度。然而激光功率超过阈值,会导致激光诱导石墨烯材料结构破坏,丧失功能。本实施方式选择激光诱导式石墨烯材料开始形成的激光通量为5.5 J/cm2。
石墨烯加热器件贴紧圆盘式核酸检测微流控芯片,低压直流电源为石墨烯加热器件供电后,实现超快速升温(>10 ℃/s);关闭电压后,依靠周围环境散热便可自主实现超快速降温(>10 ℃/s),无需其他辅助降温方式。相较于传统PCR仪,热量传导需要从传统的PCR仪加热材料到铝制基底板到薄层空气,最终到圆盘式核酸检测微流控芯片中,热传导效率高,热量损耗少,升降温速度快。减少了传统PCR仪中多步热量传导路径,有效提高了热传导效率,进一步提升反应速度。
本发明同时提供了一种对于上述检测的优选的控制方法,具体的,控制方法包括热循环过程中电源对石墨烯加热器件的通电/断电时间(电源电压)控制,该通电/断电时间(电源电压)控制由电源的控制模块实现,根据环境条件(温度、风速等)实现不同条件下的升降温精确控制,循环45次。
如上所述,本发明提供了一种新型的基于激光诱导石墨烯材料超快速升降温芯片可自主实现超快速升降温。该芯片通过采用激光诱导加工方式制备,可以进行批量制备,成本低,可以改善目前PCR仪的控温模块,降低成本,提高PCR反应速度。除此之外,该基于激光诱导石墨烯材料超快速升降温芯片可以有效应用于即时快速检测领域,从而推动PCR技术真正实现现场快速检测。
以上申请的仅为本申请的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请创造构思的前提下,还可以做出若干变型和改进,这些都属于本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种圆盘式核酸检测微流控芯片,其特征在于,包括位于上方的顶盖层和位于下方的储液池层,所述顶盖层和储液池层扣在一起,整体形成密封空间,所述顶盖层和储液池层均为圆形,且顶盖层能够相对储液池层进行转动,所述顶盖层包括用以加入检测样本的进样口,所述进样口下方设有用以吸附检测样本的吸附物;所述吸附物为纤维素滤纸;
顶盖层的下方设计有圆环形第一外滑道和第一内滑道;在储液池层上表面设有凹陷的圆环形第二外滑道,以及凹槽作为圆柱形第二内滑道,第二外滑道和第二内滑道与圆环形第一外滑道和第一内滑道高度相适配,所述顶盖层上设有能够以拨动实现其旋转的转动手柄;
所述储液池层至少包括加样池、扩增反应池、产物检测池,在加样池、扩增反应池之间还包括至少一个洗涤池;所述顶盖层在转动过程中,纤维素滤纸能够依次进入加样池、洗涤池、扩增反应池、产物检测池,能够通过左右拨动转动手柄加快洗涤速度;
产物检测池内设置试纸条进样孔,并采用密封物密封,所述密封物能够在一定温度下熔化并使产物检测池中的液体落下;
所述储液池层下方设有用以加入检测试纸的试纸条凹槽,所述试纸条凹槽一端有通孔作为观察视窗。
2.根据权利要求1所述的一种圆盘式核酸检测微流控芯片,其特征在于,所述洗涤池为两个,包括第一洗涤池和第二洗涤池。
3.根据权利要求2所述的一种圆盘式核酸检测微流控芯片,其特征在于,所述密封物为石蜡,所述石蜡能够在60~90℃熔化。
4.根据权利要求2所述的一种圆盘式核酸检测微流控芯片,其特征在于,所述第一洗涤池和第二洗涤池分别装载洗涤缓冲液,扩增反应池装载核酸扩增反应缓冲液或者PCR反应试剂,所述产物检测池装载运行缓冲液。
5.根据权利要求2所述的一种圆盘式核酸检测微流控芯片,其特征在于,所述顶盖层表面根据储液池层的加样池、第一洗涤池、第二洗涤池、扩增反应池,进行相应标记。
6.根据权利要求2所述的一种圆盘式核酸检测微流控芯片,其特征在于,所述顶盖层和储液池层进行表面疏水处理,即顶盖层和储液池层与三氯(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)硅烷试剂在真空中处理三个小时,使三氯(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)硅烷在顶盖层和储液池层表面形成自组装的单分子层。
7.利用权利要求4-6任一项所述芯片进行核酸检测的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将顶盖层的进样口旋转于储液池层的加样池上方,采用移液枪通过进样口将一定量的体液注入到吸附物表面,并等待一定时间使体液干燥;
步骤2,用手指拨动顶盖层的转动手柄,将吸附物转动至第一洗涤池,洗去吸附物表面的杂质;该步骤中左右拨动转动手柄能够加快洗涤速度;
步骤3,再次拨动顶盖层的转动手柄,将吸附物转动至第二洗涤池继续洗涤;该步骤中左右拨动转动手柄能够加快洗涤速度;
步骤4,拨动顶盖层的转动手柄,将吸附物转动至扩增反应池;然后打开加热装置,使温度上升到一定程度,扩增反应池中的反应缓冲液和吸附物上的核酸进行扩增反应,所述扩增反应包括但不限于恒温扩增反应和PCR反应;
步骤5,扩增反应完成后,再次转动使吸附物转动至产物检测池;吸附物上的扩增产物通过连通孔被检测试纸吸收;通过试纸条凹槽上的观察视窗用肉眼观察结果。
8.带有权利要求1-6任一项所述圆盘式核酸检测微流控芯片的检测装置,其特征在于,包括石墨烯加热器件,电源,以及电源控制模块,石墨烯加热器件与电源相连接,电源由电源控制模块控制;所述电源控制模块控制电源对石墨烯加热器件进行通电/断电循环操作,所述石墨烯加热器件与圆盘式核酸检测微流控芯片接触,并在通电时对圆盘式核酸检测微流控芯片加热,断电时对圆盘式核酸检测微流控芯片冷却,以实现圆盘式核酸检测微流控芯片的升温/降温循环。
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