CN118304949A - 一种光固化数字检测芯片及其应用 - Google Patents
一种光固化数字检测芯片及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118304949A CN118304949A CN202410601423.2A CN202410601423A CN118304949A CN 118304949 A CN118304949 A CN 118304949A CN 202410601423 A CN202410601423 A CN 202410601423A CN 118304949 A CN118304949 A CN 118304949A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photo
- layer
- chip
- digital detection
- curing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 111
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 90
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M acrylate group Chemical group C(C=C)(=O)[O-] NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 20
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 19
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 claims abstract description 16
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 15
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 14
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M methacrylate group Chemical group C(C(=C)C)(=O)[O-] CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 4
- 239000004593 Epoxy Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical group C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- -1 tetra (3-mercaptopropionic acid) pentaerythritol ester Chemical class 0.000 claims description 55
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 50
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 44
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 42
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 31
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 31
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 28
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 11
- KOMNUTZXSVSERR-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-tris(prop-2-enyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione Chemical compound C=CCN1C(=O)N(CC=C)C(=O)N(CC=C)C1=O KOMNUTZXSVSERR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 8
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 8
- JOBBTVPTPXRUBP-UHFFFAOYSA-N [3-(3-sulfanylpropanoyloxy)-2,2-bis(3-sulfanylpropanoyloxymethyl)propyl] 3-sulfanylpropanoate Chemical compound SCCC(=O)OCC(COC(=O)CCS)(COC(=O)CCS)COC(=O)CCS JOBBTVPTPXRUBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010702 perfluoropolyether Substances 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- ZPOLOEWJWXZUSP-WAYWQWQTSA-N bis(prop-2-enyl) (z)-but-2-enedioate Chemical compound C=CCOC(=O)\C=C/C(=O)OCC=C ZPOLOEWJWXZUSP-WAYWQWQTSA-N 0.000 claims description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 6
- FIHBHSQYSYVZQE-UHFFFAOYSA-N 6-prop-2-enoyloxyhexyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCCCCCOC(=O)C=C FIHBHSQYSYVZQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 5
- PSGCQDPCAWOCSH-UHFFFAOYSA-N (4,7,7-trimethyl-3-bicyclo[2.2.1]heptanyl) prop-2-enoate Chemical compound C1CC2(C)C(OC(=O)C=C)CC1C2(C)C PSGCQDPCAWOCSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VMAWODUEPLAHOE-UHFFFAOYSA-N 2,4,6,8-tetrakis(ethenyl)-2,4,6,8-tetramethyl-1,3,5,7,2,4,6,8-tetraoxatetrasilocane Chemical group C=C[Si]1(C)O[Si](C)(C=C)O[Si](C)(C=C)O[Si](C)(C=C)O1 VMAWODUEPLAHOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane triacrylate Chemical compound C=CC(=O)OCC(CC)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 4
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 3
- 125000004386 diacrylate group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N neopentyl glycol Chemical compound OCC(C)(C)CO SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 3
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- JQRRFDWXQOQICD-UHFFFAOYSA-N biphenylen-1-ylboronic acid Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=C1C=CC=C2B(O)O JQRRFDWXQOQICD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 claims description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 claims description 2
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- JJSYPAGPNHFLML-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;3-sulfanylpropanoic acid Chemical compound OC(=O)CCS.OC(=O)CCS.OC(=O)CCS.CCC(CO)(CO)CO JJSYPAGPNHFLML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- DKIDEFUBRARXTE-UHFFFAOYSA-N 3-mercaptopropanoic acid Chemical compound OC(=O)CCS DKIDEFUBRARXTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N ethyl carbamate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.CCOC(N)=O UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 18
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 10
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 abstract description 8
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 abstract description 8
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 abstract description 8
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 4
- 108091005461 Nucleic proteins Proteins 0.000 abstract description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 2
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 87
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 18
- OXBLVCZKDOZZOJ-UHFFFAOYSA-N 2,3-Dihydrothiophene Chemical compound C1CC=CS1 OXBLVCZKDOZZOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 13
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000011304 droplet digital PCR Methods 0.000 description 9
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 8
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Substances CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 6
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 6
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 5
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- YIIPOGLCNUDSBG-UHFFFAOYSA-N 2,2-bis(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;3-sulfanylpropanoic acid Chemical compound OC(=O)CCS.OC(=O)CCS.OC(=O)CCS.OC(=O)CCS.OCC(CO)(CO)CO YIIPOGLCNUDSBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XMLYCEVDHLAQEL-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one Chemical compound CC(C)(O)C(=O)C1=CC=CC=C1 XMLYCEVDHLAQEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 239000012745 toughening agent Substances 0.000 description 3
- FTALTLPZDVFJSS-UHFFFAOYSA-N 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl prop-2-enoate Chemical compound CCOCCOCCOC(=O)C=C FTALTLPZDVFJSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007397 LAMP assay Methods 0.000 description 2
- 229920001213 Polysorbate 20 Polymers 0.000 description 2
- 102000018120 Recombinases Human genes 0.000 description 2
- 108010091086 Recombinases Proteins 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VFHVQBAGLAREND-UHFFFAOYSA-N diphenylphosphoryl-(2,4,6-trimethylphenyl)methanone Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1C(=O)P(=O)(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 VFHVQBAGLAREND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 2
- 239000000256 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Substances 0.000 description 2
- 235000010486 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Nutrition 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RHNJVKIVSXGYBD-UHFFFAOYSA-N 10-prop-2-enoyloxydecyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCCCCCCCCCOC(=O)C=C RHNJVKIVSXGYBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IMQFZQVZKBIPCQ-UHFFFAOYSA-N 2,2-bis(3-sulfanylpropanoyloxymethyl)butyl 3-sulfanylpropanoate Chemical compound SCCC(=O)OCC(CC)(COC(=O)CCS)COC(=O)CCS IMQFZQVZKBIPCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000007469 Actins Human genes 0.000 description 1
- 108010085238 Actins Proteins 0.000 description 1
- 108091033409 CRISPR Proteins 0.000 description 1
- 238000010354 CRISPR gene editing Methods 0.000 description 1
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 1
- 101710163270 Nuclease Proteins 0.000 description 1
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- WURBFLDFSFBTLW-UHFFFAOYSA-N benzil Chemical class C=1C=CC=CC=1C(=O)C(=O)C1=CC=CC=C1 WURBFLDFSFBTLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000003759 clinical diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007847 digital PCR Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 229940008099 dimethicone Drugs 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000011901 isothermal amplification Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- UTFDIQRYDCRFOT-UHFFFAOYSA-N oxirane;prop-2-enoic acid Chemical compound C1CO1.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C UTFDIQRYDCRFOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- ORGHESHFQPYLAO-UHFFFAOYSA-N vinyl radical Chemical class C=[CH] ORGHESHFQPYLAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光固化数字检测芯片及其应用，该芯片包括芯片主体和封接基底，芯片主体包括支撑层和通道结构层；通道结构层为由光固化材料经光固化后制备的薄层，该薄层上加工有通道结构；光固化材料包括含有光固化官能团的原料和光引发剂；光固化材料经光固化后具有透气性；光固化官能团选自巯基官能团、烯基官能团、丙烯酸酯官能团、甲基丙烯酸酯官能团、乙烯基醚官能团、环氧基官能团中的一种或多种。该芯片解决了塑料腔室型数字检测芯片进样困难的问题，可以通过正压、负压以及正负压结合的方式进样，进样方式灵活简便；同时芯片加工过程简便、快速，通量高，成本低，弥补了PDMS芯片成本高、难以快速制备的不足；该光固化数字检测芯片可以广泛应用于核酸、蛋白等生物分子检测领域、以及细胞、微生物培养等领域。
Description
技术领域
本发明涉及微流控芯片技术领域，尤其涉及一种光固化数字检测芯片及其应用。
背景技术
数字PCR(Digitalpolymerase chain reaction，dPCR)被誉为第三代技术。它是将待测样本均匀分配到许多相互独立的小室中，使得每个小室至多包含1个目标核酸分子，经过PCR扩增后，只有包含目标核酸分子的小室发荧光，因此只要统计这些发荧光的小室的数量，即可得到目标核酸分子的拷贝数。dPCR可以实现核酸分子绝对定量，具有灵敏度、准确度高等突出优点，在临床诊断、生物医学研究、微生物检测、食品安全检测等许多方面都具有非常好的应用前景。
除了dPCR，最近还涌现出许多基于恒温扩增技术的数字检测方法，例如环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)、重组酶聚合酶扩增(Recombinase polymerase amplification,RPA)、交叉引物扩增(Crossing primingamplification,CPA)、滚环扩增(Rolling circle amplification,RCA)、链置换扩增(Strand displacement amplification,SDA)、以及基于CRISPR的核酸检测方法，等等。此外，还有数字酶联免疫分析(DigitalELISA)等蛋白分子检测技术。
目前，主流的数字检测芯片依照样品的分配方式主要可以分为液滴型与腔室型两类。其中，腔室型数字检测芯片是将样品分配到相互独立的微井或微腔室中，具有腔室尺寸均匀、分隔稳定、便于实时荧光观察等优点。然而，目前的腔室型数字检测芯片仍主要采用单晶硅片和热塑性塑料材料。前者的加工工艺复杂、成本高，而后者虽然成本较低，但由于热塑性塑料本身透气性差，因此难以将样品分配到微腔室中。聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于具有良好的透气性，由其制成的芯片可以很好地解决样品分配问题。但这种材料的热固化速度慢，芯片难以量产，同时成本也较高，严重阻碍了其商业化推广。
因此，目前仍亟需发展具有良好透气性、成型快速、成本低廉的数字检测芯片。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种光固化数字检测芯片。通过优化的光固化材料和芯片设计，可以使得芯片具有良好的透气性，从而使数字检测中的样品分配更加方便、容易。此外，芯片的制备流程简便、快速，成本低。
具体技术方案如下：
一种光固化数字检测芯片，包括芯片主体和封接基底；
所述芯片主体，包括支撑层和通道结构层；
所述通道结构层为由光固化材料经光固化后制备的薄层，该薄层上加工有通道结构；
所述光固化材料包括含有光固化官能团的原料和光引发剂；
所述光固化材料经光固化后具有透气性；
所述光固化官能团选自巯基官能团、烯基官能团、丙烯酸酯官能团、甲基丙烯酸酯官能团、乙烯基醚官能团、环氧基官能团中的一种或多种。
本发明中，所述经光固化后制备的薄层具有网状结构，所述网状结构为带有许多网孔结构的聚合物交联体，网孔选自孔径不超过20nm的介孔与微孔。
所述光固化材料制备的薄层透过气体以氧气、氮气为主；所述光固化材料制备的薄层氧气透气性选自5×105～5×109cm3·μm/mm2·24h·0.1MPa；氮气透气性选自1×105～2×109cm3·μm/mm2·24h·0.1MPa。
所述含有光固化官能团的原料为单体和/或低聚物；
优选为四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、三[2-(3-巯基丙酸基)乙基]异氰尿酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、全氟聚醚丙烯酸酯、聚硅氧烷丙烯酸酯、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、含巯基聚硅氧烷、含烯基聚硅氧烷中的一种或多种；
进一步优选，所述含有光固化官能团的原料选自含巯基聚硅氧烷和含烯基聚硅氧烷。该材料在光固化过程中，巯基与烯键发生交联，形成空间网状结构，从而使得材料具备良好的透气性；所述含巯基聚硅氧烷与含烯基聚硅氧烷的巯基与烯基官能团数量大于等于2；所述含巯基聚硅氧烷与含烯基聚硅氧烷组成的混合物中，巯基与烯基官能团的摩尔比选自1：(0.5～2.0)。
所述光引发剂选自本领域的常规种类，如苯偶酰类化合物、烷基苯酮类化合物、酰基磷氧化物中的一种或多种。
优选的，以光固化材料的总质量计，光引发剂的质量分数为0.5～2.0％。
优选的，所述光固化材料还包括流平剂，具体选自烷基改性有机硅单体、醚键改性有机硅单体、酯基改性有机硅单体、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚醚硅氧烷共聚物、聚酯硅氧烷共聚物中的一种或多种。试验发现，流平剂的加入可增加翻模精度与成功率。
优选的，以光固化材料的总质量计，所述流平剂的质量分数选自0.1％～2.0％。
进一步优选，所述流平剂选自2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷。
所述光固化材料中还可以选择性添加增韧剂，使得固化后的光固化材料具有更强的韧性，增强芯片结构的稳定程度，也方便芯片脱模；
增韧剂选自本领域的常规种类，如马来酸二烯丙酯、双酚A乙氧酸二丙烯酸、异冰片基丙烯酸酯、甲基异冰片基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷二甲醇丙烯酸、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,10-癸二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种。
优选的，以光固化材料的总质量计，所述增韧剂的质量分数选自0.1％～30％。
本发明中：
所述通道结构层包括用于流体流通的流体通道和用于容置样品的微腔室阵列；
所述流体通道包括样品分配通道和防蒸发通道；
所述样品分配通道包括树状通道、若干分支通道、进样口与出样口；所述树状通道末端与各分支通道连通，所述分支通道延伸至微腔室阵列区域内，并于微腔室阵列内的微腔室相连。
优选的，所述树状通道采用二叉树状结构，可以保证通道各支路流阻平衡，有利于芯片的进样过程。
所述防蒸发通道环绕于所述样品分配通道区域与微腔室阵列区域周围，其高度大于或等于微腔室阵列的腔室高度h2。
优选的：
所述微腔室阵列的腔室顶端与通道结构层顶端之间的距离h1选自20～300μm。若h1过小，则通道结构层中的具有一定透气性的光固化材料较少，经真空处理后保持负压的能力降低；若h1过大，则防蒸发层距离微腔室阵列过远，芯片的防蒸发性能将会被削弱；
所述微腔室阵列区域的腔室高度h2选自20～200μm；h2为分支通道高度h3的1～3倍。在该高度范围内，芯片工作效果较好。若该比例过小，微腔室内的液体将会倒流回样品分配通道内，腔室之间就有可能相互联通，导致数字检测结果不可靠；若该比例过大，芯片进样速率将会受到影响，进样时间延长。
所述微腔室阵列选自微腔或微井等微结构阵列。
有些数字检测方法会涉及较高的温度条件，此时微腔室内的水溶液容易发生蒸发作用，导致微腔室内的溶液损失。
优选的：
所述支撑层与所述通道结构层间还设有防蒸发层，所述防蒸发层位于所述通道结构层中通道结构区域上方，其面积大于或等于通道结构区域的面积；
优选的，所述防蒸发层仅需位于所述通道结构层的微腔室阵列区域上方，其面积大于或等于所述通道结构层的微腔室阵列区域的面积，可以将微腔室阵列区域完全覆盖。
所述防蒸发层为不透气薄膜，如PP薄膜等；并分别与支撑层和通道结构层固定连接。
所述不透气薄膜表面还带有粘结材料，选自有机硅材料、丙烯酸材料、聚酯涤纶材料、橡胶材料中的一种或多种；优选自有机硅材料。
优选的：
所述防蒸发层具有良好的透明性，透光率不低于90％，以便于观察及光学检测；
所述防蒸发层厚度h4选自10～150μm。
本发明中：
所述支撑层的材质选自玻璃、塑料、橡胶、光固化材料中的一种或多种；
所述封接基底可以是单独的基底层，也可以是由封接层和基底层组成的复合层，材质选自玻璃、塑料、橡胶、聚二甲基硅氧烷、双面胶带、光固化材料中的一种或多种。
当引入封接层时，所述封接层由光固化材料或双面胶带制成；
当所述封接层由光固化材料制成时，所述封接基底按如下方法之一加工：
a)将液态光固化材料平铺于基底层之上，使其形成薄层，并给予光辐照令其固化，形成封接基底；
b)将光固化材料薄膜粘贴在基底层之上，形成封接基底。
当通道结构层由带有聚硅氧烷骨架的材料制成时，也可采用玻璃或PDMS作为封接基底，并通过等离子体处理与芯片主体键合。
所述芯片主体按如下方法之一加工：
A)将配置完成的液态光固化材料置于模具之上，利用刮涂或者旋涂的方法使液态光固化材料平铺成薄层，然后将支撑层和防蒸发层覆盖到该薄层上，或者直接将支撑层和防蒸发层覆盖到液态光固化材料上，并对支撑层施加压力使液态光固化材料形成薄层，之后将液态光固化材料固化，形成通道结构层，并与支撑层、防蒸发层一起形成芯片主体；
B)将配置完成的液态光固化材料置于模具之上，利用刮涂或者旋涂的方法使液态光固化材料平铺成薄层，将液态光固化材料固化，形成通道结构层，然后将防蒸发层和支撑层与其连接，组成芯片主体；
封接基底与芯片主体稳定封接后制备得到光固化数字检测芯片。
所述封接方式包括等离子体键合、供价键合、光照封接、热封接、粘合等常见方式。
本发明还公开了所述的光固化数字检测芯片的检测方法，包括：
(1)利用负压和/或外部施加的压力驱动下将数字检测反应溶液快速分配到通道结构中的微腔室阵列中，进样完全后再注入分隔油并替换通道结构中样品分配通道内的液体，待流体稳定，进行光固化至分隔油固化，完成进样过程；
所述分隔油选自四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、三烯丙基异氰尿酸酯、马来酸二烯丙酯、双酚A乙氧酸二丙烯酸、异冰片基丙烯酸酯、甲基异冰片基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷二甲醇丙烯酸、新戊二醇聚甲基环氧乙烷二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、含巯基聚硅氧烷、含烯基聚硅氧烷、丙烯酸酯聚硅氧烷、甲基丙烯酸酯聚硅氧烷中的一种或多种；
所述分隔油的粘度为0.5～100cSt；
(2)将数字检测芯片放置在热板上，依据所要采取的数字检测反应设定热板升降温程序，并进行数字检测反应；完成数字检测反应后将芯片置于荧光场下，并采集芯片微腔室阵列的荧光图像。
步骤(1)的进样过程是先将数字检测反应溶液填充满样品分配通道和微腔室阵列，再用分隔油冲走样品分配通道中的样品溶液并填充满整个样品分配通道，使数字检测反应溶液仅存于微腔室阵列内。
负压进样是将光固化数字检测芯片(封闭进、出样口)置于真空设备中除尽芯片内部气体，再在常压条件下，打开进样口，利用大气压力将数字检测反应溶液和分隔油载入芯片；
正压进样是将光固化数字检测芯片的出样口封闭，通过外部施加的压力以及利用芯片自身的透气性将数字检测反应溶液和分隔油载入芯片；
正负压结合进样方式是首先将光固化数字检测芯片(封闭进、出样口)置于真空设备中除尽芯片内部气体，再在常压条件下，打开进样口，并通过外部施加压力以及利用芯片自身保持负压的能力将数字检测反应溶液和分隔油载入芯片；
优选的：
所述光固化数字检测芯片的进样方式为正负压结合进样，该方式具有更快的进样速率与稳定的进样效果。
所述分隔油为与数字检测反应溶液互不相溶的油相，选自矿物油、硅油、氟油、光固化油中的一种或多种；
所述分隔油中还需加入光引发剂，具体种类选自本领域的常规种类，以分隔油的总质量计，光引发剂的质量分数为0.5～2.0％。
优选的，所述分隔油包括四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、三烯丙基异氰尿酸酯、马来酸二烯丙酯、双酚A乙氧酸二丙烯酸、异冰片基丙烯酸酯、甲基异冰片基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷二甲醇丙烯酸、新戊二醇聚甲基环氧乙烷二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、含巯基聚硅氧烷、含烯基聚硅氧烷、丙烯酸酯聚硅氧烷、甲基丙烯酸酯聚硅氧烷中的一种或多种；
进一步优选，包括四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯和马来酸二烯丙酯，巯基与烯基官能团的摩尔比选自1：(0.5～2.0)。
本发明还公开了所述的光固化数字检测芯片可以广泛应用于核酸、蛋白等生物分子检测领域，以及在细胞、微生物培养等领域的应用。当用于细胞、微生物培养等领域时，所述微腔室阵列中微腔室尺寸可以根据需要进行调整，所述防蒸发通道、防蒸发层和分隔油可根据实际需要选用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明公开了一种光固化数字检测芯片，该芯片利用优选的光固化材料，通过紫外光照的方式形成芯片主体。由于芯片主体材料具有一定的透气性，使得样本分配到微腔室阵列中更加方便、容易，可以通过正压、负压以及正负压结合的方式进样，进样方式灵活简便，有效地解决了塑料腔室型数字检测芯片样品分配困难的问题。以正负压结合进样为例，芯片经过简单的负压预处理后，数字检测反应溶液可以在正压驱动下快速分配到微腔室阵列中，大大减少了样品分配时间。该光固化数字检测芯片还可以采用可以光固化的油相作为分隔油，其固化后可与芯片表面稳定连接，因而分隔效果更好，可以减少腔室之间的串扰，从而保障检测结果的准确性。
通过加入特定种类的流平剂，使得本发明公开的光固化材料具有良好的流平性，未固化的液态光固化材料易于进入模具的微小间隙中，可以大幅提高模塑法加工芯片的效率和质量；此外，芯片的制备流程简单、快捷，通量高，成本低，弥补了PDMS腔室型数字检测芯片成本高、难以快速批量制备的不足，使得数字检测芯片可以更广泛地应用于核酸、蛋白等生物分子检测等领域。
本发明公开的光固化数字检测芯片还可以很方便地嵌入防蒸发层，其与防蒸发通道一同构成防蒸发体系，可以有效减少芯片腔室内部液体的蒸发损失，进而确保芯片内数字检测的顺利进行。
附图说明
图1为本发明公开的光固化数字检测芯片的结构示意图；
图2为实施例1中设计的通道结构层的掩膜图，其中图A为第一层掩膜图，图B为第二层掩膜图；
图3为本发明中光固化数字检测芯片的两种制备工艺流程示意图；
图4为应用例1中的光固化数字检测芯片的进样流程示意图；
图5为应用例1中的光固化数字检测芯片dPCR前后的显微照片，图中，A为数字检测芯片中数字检测反应溶液进样结果图，B为数字检测芯片分隔油分隔腔室结果图，C为数字检测芯片经过dPCR后结果图；
图6为应用测试2中的光固化数字检测芯片经过dPCR后结果图；
图7为应用测试3中的光固化数字检测芯片完成进样过程后的结果图，图中A为样品分配通道与微腔室阵列的显微照片，B为进样口处的照片；
图8为实施例2中的光固化数字检测芯片通道结构层图案显微照片；
图9为实施例3中的光固化数字检测芯片通道结构层图案显微照片；
图10为实施例4中的光固化数字检测芯片的数字检测反应溶液进样结果图；
图11为实施例5中的光固化数字检测芯片进样口处显微照片；
图中：
1-芯片主体，2-封接基底，3-流体通道，4-微腔室阵列，5-模具，6-疏水基板，7-数字检测反应溶液，8-分隔油，9-密封膜；
11-支撑层，12-防蒸发层，13-通道结构层，14-未固化的通道结构层光固化材料，21-封接层，22-基底层，23-未固化的封接层光固化材料，31-样品分配通道，32-防蒸发通道；
311-进样口，312-树状通道，313-分支通道，314-出样口。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行具体描述，但本发明并不限于这些实施例，该领域技术人员在本发明核心指导思想下做出的非本质改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。
图1为本发明公开的光固化数字检测芯片，包括芯片主体1和封接基底2。
芯片主体1包括支撑层11和通道结构层13，以及可根据实际应用情况选择性增设的防蒸发层12。通道结构层13为由特定的光固化材料制备的薄层，该薄层上加工有流体通道、微腔室阵列等不同的通道结构，以便后续进行不同的数字检测应用。通道结构可先通过光刻法制备得到具有对应通道结构的模具，再通过翻模制备得到带有该通道结构的光固化材料，即得到通道结构层13。
图2中给出了实施例1中采用的通道结构层的掩膜图，因为本发明中制备的通道结构高度不同，因此采用两层掩膜。图A中的第一层掩膜包括流体通道3和微腔室阵列4；微腔室阵列4中用于承载分配完后的数字检测反应溶液，而为了保证检测反应溶液能分配到各微腔室中，样品分配通道31又进一步设计了用于样品粗分配的树状通道312和用于样品细分配的分支通道313，以及进样口311和出样口314；为防止腔室内的液体蒸发还设计了防蒸发通道32。图B中的第二层掩膜包括内侧的微腔室阵列4和外侧的防蒸发通道32。
图3为本发明公开的光固化数字检测芯片的两种制备工艺流程示意图。
工艺(A)中：
(a)将未固化的通道结构层光固化材料14置于模具5之上；
(b)将支撑层11与防蒸发层12连接；
(c)将步骤(b)制备的支撑层11与防蒸发层12加盖于步骤(a)中的光固化材料14之上，使该光固化材料形成薄膜；
(d)光固化材料14固化后形成通道结构层13，并与支撑层11、防蒸发层12连接，一起构成芯片主体1；
(e)将步骤(d)中的芯片主体1从模具5上翻下来，用打孔器在进、出样口的位置打通孔；
(f)在疏水基板6表面滴加未固化的封接层光固化试剂23；
(g)将基底层22加盖于步骤(f)中的光固化材料23之上，使该光固化材料形成薄膜；
(h)光固化材料23固化后形成封接层21，与基底层22一起构成封接基底2，之后移除疏水基板6；
(i)将步骤(d)中的芯片主体1与步骤(h)中的封接基底2紧密贴合，并在紫外光下光照键合。
工艺(B)中：
(j)将未固化的通道结构层光固化材料14置于模具5之上；
(k)利用旋涂或刮涂的方法使光固化材料14形成薄膜；
(l)使步骤(k)中的光固化材料薄膜固化，形成通道结构层13；
(m)在步骤(l)中的通道结构层13上面连接防蒸发层12；
(n)在步骤(m)的防蒸发层12上方连接支撑层11，一起构成芯片主体1；
(o)将步骤(n)中芯片主体1从模具5上翻下来，用打孔器在进、出样口的位置打通孔；
(p)在疏水基板6表面滴加未固化的封接层光固化试剂23；
(q)将基底层22加盖于步骤(p)中的光固化材料23之上，使该光固化材料形成薄膜；
(r)光固化材料23固化后形成封接层21，与基底层22一起构成封接基底2，之后移除疏水基板6；
(s)将步骤(o)中的芯片主体1与步骤(r)中的封接基底2紧密贴合，并在紫外光下光照键合。
实施例1基于硫醇-烯聚硅氧烷的光固化数字检测芯片的制备
a)通道结构层模具加工：在表面洁净干燥的硅片上旋涂光胶(Microchem，SU-83050)，其厚度大约30μm，前烘；将第一层掩膜(图2A)紧贴在光胶上，曝光12s，后烘；再次旋涂光胶(Microchem，SU-83050)，其厚度大约70μm，前烘；将第二层掩膜(图2B)放在单面光刻机上，利用仪器对准系统将第一层光胶图案与第二层掩膜图案对齐，曝光15s，后烘；最后显影，硬烘；模具使用前，利用溶于氟油的0.5％质量分数的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷修饰模具，方便后续芯片顺利脱模。
b)支撑层加工：按质量百分数计算，配制含有96.9％的聚氨酯丙烯酸酯、3％的1,6-己二醇二丙烯酸酯和0.1％的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的溶液；将该溶液置于两张洁净的离型膜之间，上下各加盖一块玻璃板，在紫外光照下(365nm，45mW/cm2，60s)固化成厚度约为2mm的薄板，按需切割成指定大小，作为支撑层备用。
c)芯片主体加工：按质量百分数计算，配制含有24.3％的(巯基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物((Mercaptopropyl)methylsiloxane-dimethylsiloxanecopolymer)、74.6％的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(Vinyl terminated polydimethylsiloxanes)、0.8％的2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷和0.3％的光引发剂(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦的光固化材料，并滴加于步骤a)加工的模具之上；然后在步骤b)制备的支撑层一侧贴上与微腔室阵列区域面积相同的防蒸发膜作为防蒸发层；将该支撑层加盖于光固化材料溶液之上，使该光固化材料形成薄层并填充满模具的图案区域；在紫外光照(365nm，45mW/cm2，40s)下，光固化材料固化形成通道结构层，并与支撑层、防蒸发层一起构成芯片主体；将其从模具上翻下来，最后用打孔器在进、出样口的位置打通孔。
d)封接基底加工：按质量百分数计算，配制含有73.9％的四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、25.1％的三烯丙基异氰脲酸酯和1％的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的硫醇-烯溶液；在疏水基板上滴加硫醇-烯溶液，并加盖玻璃板作为基底层，在紫外光照(365nm，2.5mW/cm2，30s)下，硫醇-烯溶液固化形成封接层，并与基底层一起构成封接基底。
e)芯片封接：将步骤c)的芯片主体与步骤d)的封接基底对齐紧贴，施加紫外光照(365nm，45mW/cm2，60s)进行封接，形成光固化数字检测芯片。
应用测试1
将带有β-肌动蛋白(ACTB)基因的质粒溶于无核酸酶水中，并进行梯度稀释，作为待测样品溶液；配制数字检测反应溶液，包括30μL的2×TaqMan Universal PCR预混液，21μL的无核酸酶水，3μL的20×引物探针反应液，3μL的质量分数为0.2％的吐温-20(Tween-20)水溶液，3μL的待测样品溶液。(其中为了清晰直观表征腔室内液体变化，在溶液中添加了少量色素。)
按质量百分数计算，配置含有55.2％的四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、44.3％的马来酸二烯丙酯和0.5％的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的溶液作为分隔油。
以实施例1制备的光固化数字检测芯片进行应用测试，采用正负压结合方式进样，流程图如图4所示，其具体步骤为：
(a)利用密封膜9将光固化数字检测芯片的所有进、出样口封闭，对芯片进行负压处理，使芯片内部形成负压环境；
(b)将负压处理后的光固化数字检测芯片取出，破坏样品分配通道进样口的密封，并将数字检测反应溶液7在外界压力下从进样口注入芯片样品分配通道与微腔室阵列内；
(c)待样品进样完全，将光固化数字检测芯片的所有密封措施去除，将分隔油8从样品分配通道进样口注入，替换样品分配通道内的液体；
(d)待流道内流体稳定，将光固化数字检测芯片置于紫外光照下，令分隔油8固化，即完成整体进样过程。
图5给出了光固化数字检测芯片采用图4的进样流程后，芯片中数字检测反应溶液分配情况和分隔油分隔腔室情况，以及在dPCR后芯片通道和腔室内的情况。图A展示了图4(b)步骤结束后芯片通道内整体情况，在30s内数字检测反应溶液完全充满样品分配通道和微腔室阵列，并且微腔室阵列内所有气体均被排出。图B展示了图4(c)步骤结束后芯片通道内整体情况，样品分配通道内数字检测反应溶液被分隔油所置换，并且各个容置数字检测反应溶液的腔室均不连通。图C展示了完成进样流程后，芯片在经过dPCR后的整体情况，其中样品分配通道内的分隔油能很好地与通道壁面粘连，没有明显的进气现象，同时腔室内也没有明显的溶液蒸发现象。
应用测试2
以实施例1制备的光固化数字检测芯片进行应用测试，测试条件与应用测试1中基本相同，区别仅在于将分隔油替换为硅油，其按质量百分数计算，含有70％的10cst二甲基硅油，28％的PDMS预聚物(迈图，RTV-615)和2％的PDMS固化剂(迈图，RTV-615)。
经测试，硅油虽然也可以将各个微腔室中的数字检测反应溶液分隔开，但在dPCR过程中容易出现样品分配通道进气以及微腔室阵列内溶液蒸发的现象(图6)。分析原因可能是其自身并未携带与通道结构层相同的光固化官能团，因此仅仅依靠自身的粘性与样品分配通道相贴合。
应用测试3
以实施例1制备的光固化数字检测芯片进行应用测试，测试条件与应用测试1中基本相同，区别仅在于将分隔油替换为硫醇-烯光固化油，其按质量百分数计算，含有41.9％的四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、57.1％的三烯丙基异氰脲酸酯和1％的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
经测试，采用硫醇-烯光固化油时在进样过程中需要更大的压力将分隔油压入芯片通道，这会导致样品分配通道发生形变，有部分分隔油流入微腔室阵列中(图7A)，同时也会导致芯片进样口压力过大而产生漏液(图7B)，因而存在芯片封接破损的风险。分析其原因，硫醇-烯光固化油虽然带有与通道结构层光固化材料相似的官能团，可以与通道结构层相粘连，但是它本身粘度较大，从而导致上述不利影响。
实施例2
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤c)芯片主体加工时，配制光固化材料时未加入流平剂，原料组成为24.5％的(巯基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、75.2％的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷和0.3％的光引发剂(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦。
经测试，未加入流平剂的光固化材料在芯片主体加工过程中会出现图案转印质量不高，通道图案较精细的结构处会出现气泡(图8)等问题，因而会影响芯片中数字检测反应溶液的分配与分隔油分隔过程，存在微腔室间相互串扰的风险。
实施例3
制备工艺与实施例1中基本相同，区别仅在于步骤c)芯片主体加工时，将流平剂2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷替换为等质量的有机硅丙烯酸酯(赢创，TEGORad 2500)。
经测试，采用有机硅丙烯酸酯作为流平剂配制而成的光固化材料，制备的微腔室阵列图案出现撕裂，导致两腔室连通，这可能是由于采用该种流平剂制备的光固化材料在固化过程中会有固化不均匀导致(图9)。
实施例4基于硫醇-烯溶液的光固化数字检测芯片的制备
a)通道结构层模具加工：与实施例1中步骤a)完全相同。
b)通道结构层加工：按质量百分数计算，配制含有73.9％的四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、25.1％的三烯丙基异氰脲酸酯和1％的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的硫醇-烯的光固化材料；在步骤a)加工的模具之上旋涂该光固化材料，其厚度大约为150μm，施加紫外光照(365nm，45mW/cm2，5s)，光固化材料固化形成通道结构层；然后在通道结构层顶端贴上与微腔室阵列区域面积相同的防蒸发膜作为防蒸发层。
c)芯片主体加工：按质量百分数计算，配制含有94.1％的聚氨酯丙烯酸酯、5％的丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯和0.9％的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的溶液；将该溶液倾倒于步骤b)制备的通道结构层之上；在紫外光照(365nm,45mW/cm2，60s)下固化形成厚度约为2mm的支撑层，并与通道结构层、防蒸发层一起构成芯片主体；将其从模具上翻下来，最后用打孔器在进、出样口的位置打通孔。
d)封接基底加工：按质量百分数计算，配制含有41.9％的四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、57.1％的三烯丙基异氰脲酸酯和1％的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的硫醇-烯溶液；在疏水基板上滴加硫醇-烯溶液，并加盖玻璃板作为基底层，在紫外光照(365nm，2.5mW/cm2，30s)下，硫醇-烯溶液固化形成封接层，并与基底层一起构成封接基底。
e)芯片封接：将步骤c)的芯片主体与步骤d)的封接基底对齐紧贴，施加紫外光照(365nm，45mW/cm2，30s)进行封接，形成光固化数字检测芯片。
经测试，基于硫醇-烯光固化材料的通道结构层相较于硫醇-烯聚硅氧烷在加工过程中更容易在样品分配通道处出现瑕疵；同时，其进样过程所需时间约为基于硫醇-烯聚硅氧烷的光固化数字检测芯片的5-10倍，而且进样过程结束后依旧可以观察到部分微腔室中存在气体(图10)。分析其原因，可能是基于硫醇-烯光固化材料制备的光固化数字检测芯片的透气性低于硫醇-烯聚硅氧烷的，这会对后续数字检测过程产生不利影响。
实施例5基于全氟聚醚丙烯酸酯的光固化数字检测芯片的制备
a)通道结构层模具加工：与实施例1中步骤a)完全相同。
b)通道结构层加工：按质量百分数计算，配制含有98％的全氟聚醚丙烯酸酯、1％的有机硅聚醚丙烯酸酯和1％的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的光固化材料；在步骤a)加工的模具之上旋涂该光固化材料溶液，其厚度大约为150μm，在氮气环境中施加紫外光照(365nm，45mW/cm2，60s)，光固化材料固化形成通道结构层；然后在通道结构层顶端贴上与微腔室阵列区域面积相同的防蒸发膜作为防蒸发层。
c)芯片主体加工：按质量百分数计算，配制含有94.1％的聚氨酯丙烯酸酯、5％的丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯和0.9％的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的溶液；将该溶液倾倒于步骤b)制备的通道结构层之上；在紫外光照(365nm,45mW/cm2，60s)下固化形成厚度约为2mm的支撑层，并与通道结构层、防蒸发层一起构成芯片主体；将其从模具上翻下来，最后用打孔器在进、出样口的位置打通孔。
d)封接基底加工：取面积大于或等于芯片主体面积的塑料板作为基底层，将带有丙烯酸酯官能团的胶带作为封接层与塑料板粘接，一起构成封接基底。
e)芯片封接：将步骤c)的芯片主体与步骤d)的封接基底对齐紧贴，在氮气环境中施加紫外光照(365nm，45mW/cm2，90s)进行封接，形成光固化数字检测芯片。
经测试，以全氟聚醚丙烯酸酯为主的通道结构层相较于硫醇-烯聚硅氧烷在加工的过程中更容易出现裂纹(图11)，因而其进样口更容易产生泄漏问题；同时全氟聚醚丙烯酸酯的制作成本相对较高，限制了其应用场景。
Claims (10)
1.一种光固化数字检测芯片，包括芯片主体和封接基底，其特征在于：
所述芯片主体，包括支撑层和通道结构层；
所述通道结构层为由光固化材料经光固化后制备的薄层，该薄层上加工有通道结构；
所述光固化材料包括含有光固化官能团的原料和光引发剂；
所述光固化材料经光固化后具有透气性；
所述光固化官能团选自巯基官能团、烯基官能团、丙烯酸酯官能团、甲基丙烯酸酯官能团、乙烯基醚官能团、环氧基官能团中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的光固化数字检测芯片，其特征在于：
所述经光固化后制备的薄层具有网状结构，网孔选自孔径不超过20nm的介孔与微孔。
3.根据权利要求1所述的光固化数字检测芯片，其特征在于：
所述含有光固化官能团的原料为单体和/或低聚物，具体选自四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、三[2-(3-巯基丙酸基)乙基]异氰尿酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚、全氟聚醚丙烯酸酯、聚硅氧烷丙烯酸酯、聚硅氧烷甲基丙烯酸酯、含巯基聚硅氧烷、含烯基聚硅氧烷中的一种或多种；
所述光固化材料还包括流平剂，具体选自烷基改性有机硅单体、醚键改性有机硅单体、酯基改性有机硅单体、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚醚硅氧烷共聚物、聚酯硅氧烷共聚物中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的光固化数字检测芯片，其特征在于：
所述含有光固化官能团的原料选自含巯基聚硅氧烷和含烯基聚硅氧烷；
所述流平剂选自2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷。
5.根据权利要求1所述的光固化数字检测芯片，其特征在于：
所述通道结构层包括用于流体流通的流体通道和用于容置样品的微腔室阵列；
所述流体通道包括样品分配通道和防蒸发通道；
所述样品分配通道包括树状通道、若干分支通道、进样口与出样口；
所述防蒸发通道环绕于所述样品分配通道区域与微腔室阵列区域周围。
6.根据权利要求1所述的光固化数字检测芯片，其特征在于：
所述支撑层与所述通道结构层间还设有防蒸发层，所述防蒸发层位于所述通道结构层中通道结构区域上方，其面积大于或等于通道结构区域的面积；
所述防蒸发层为不透气薄膜，并分别与支撑层和通道结构层固定连接。
7.根据权利要求1所述的光固化数字检测芯片，其特征在于：
所述支撑层的材质选自玻璃、塑料、橡胶、光固化材料中的一种或多种；
所述封接基底可以是单独的基底层，也可以是由封接层和基底层组成的复合层，材质选自玻璃、塑料、橡胶、聚二甲基硅氧烷、双面胶带、光固化材料中的一种或多种。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的光固化数字检测芯片的检测方法，其特征在于，包括：
(1)利用负压和/或外部施加的压力驱动下将数字检测反应溶液快速分配到通道结构中的微腔室阵列中，进样完全后再注入分隔油并替换通道结构中样品分配通道内的液体，待流体稳定，进行光固化至分隔油固化，完成进样过程；
所述分隔油选自矿物油、硅油、氟油、光固化油中的一种或多种；
所述分隔油的粘度为0.5～100cSt；
(2)将数字检测芯片放置在热板上，依据所要采取的数字检测反应设定热板升降温程序，并进行数字检测反应；完成数字检测反应后将芯片置于荧光场下，并采集芯片微腔室阵列的荧光图像。
9.根据权利要求8所述的光固化数字检测芯片的检测方法，其特征在于，所述分隔油选自四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、三烯丙基异氰尿酸酯、马来酸二烯丙酯、双酚A乙氧酸二丙烯酸、异冰片基丙烯酸酯、甲基异冰片基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷二甲醇丙烯酸、新戊二醇聚甲基环氧乙烷二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、含巯基聚硅氧烷、含烯基聚硅氧烷、丙烯酸酯聚硅氧烷、甲基丙烯酸酯聚硅氧烷中的一种或多种。
10.一种利用权利要求1～7任一项所述的光固化数字检测芯片在生物分子检测领域，以及在细胞、微生物培养领域中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410601423.2A CN118304949A (zh) | 2024-05-15 | 2024-05-15 | 一种光固化数字检测芯片及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410601423.2A CN118304949A (zh) | 2024-05-15 | 2024-05-15 | 一种光固化数字检测芯片及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118304949A true CN118304949A (zh) | 2024-07-09 |
Family
ID=91725797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410601423.2A Pending CN118304949A (zh) | 2024-05-15 | 2024-05-15 | 一种光固化数字检测芯片及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118304949A (zh) |
-
2024
- 2024-05-15 CN CN202410601423.2A patent/CN118304949A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khoury et al. | Ultra rapid prototyping of microfluidic systems using liquid phase photopolymerization | |
| CN102056838B (zh) | 微流体装置和方法 | |
| Harrison et al. | A rapid prototyping technique for the fabrication of solvent-resistant structures | |
| CN111635487B (zh) | 用于制备光固化液滴阵列芯片的光固化油相及光固化液滴阵列芯片的制备方法、产品和应用 | |
| US10427154B2 (en) | Chip and application thereof | |
| TWI544267B (zh) | 形成密封之單元結構之方法 | |
| CN108816300A (zh) | 一种微流控芯片、功能装置及其制作方法 | |
| CN107475074B (zh) | 微流控pcr芯片 | |
| CN107603874B (zh) | 微流控pcr检测系统 | |
| CN105112290A (zh) | 一种单分子测序芯片的制备方法 | |
| CN101952411A (zh) | 用于核酸定量分析的反应器 | |
| Kalkandjiev et al. | Microfluidics in silicon/polymer technology as a cost-efficient alternative to silicon/glass | |
| CN112892627B (zh) | 一种基于弹性支撑体的光固化微流控芯片及其制备方法和应用 | |
| WO2008127455A2 (en) | Nanoarrays and methods and materials for fabricating same | |
| RU2748273C2 (ru) | Подложка с наноотпечатком | |
| CN114891627A (zh) | 一种一体化核酸提取与数字化检测芯片及其制备方法和应用 | |
| CN112592815B (zh) | 一种进行多重microRNA检测的微流控芯片及应用 | |
| CN113663747A (zh) | 一种高动态范围的多重数字pcr芯片及其制备方法 | |
| JP2005199394A (ja) | Ｐｄｍｓ基板と他の合成樹脂基板との接着方法及びマイクロチップの製造方法 | |
| CN118304949A (zh) | 一种光固化数字检测芯片及其应用 | |
| Hoang et al. | Room temperature roll-to-roll additive manufacturing of polydimethylsiloxane-based centrifugal microfluidic device for on-site isolation of ribonucleic acid from whole blood | |
| CN112063510A (zh) | 一种高通量细胞培养芯片的结构及其制作与使用方法 | |
| CN118558376A (zh) | 一种有机硅数字检测芯片及其应用 | |
| Kim et al. | Patterning of a nanoporous membrane for multi-sample DNA extraction | |
| JP4714805B2 (ja) | マイクロチップ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |