CN213423201U - 一种用于癌症标记物检测的微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于癌症标记物检测的微流控芯片，属于生物医疗检测领域，微流控芯片包括：PDMS上基底层、PDMS中基底层、PDMS下基底层、电极层、玻璃基底层。微流控芯片内部包括：缓冲液入口孔、全血入口孔、出口孔、混合通道、过滤通道、检测通道。微流控芯片集成了混合、过滤、检测功能，极大的缩短了使用时间。混合通道包括Y型入口及具有金字塔状微凸起蛇形通道混合器；过滤通道内包含多直径、不同排列间距的微柱体用以过滤出全血中血清；玻璃基底层上有三组独立的三电极电化学检测电极，每组电极上固定不同标记物抗体，利用循环伏安法可检测血浆中癌症标记物浓度。本发明提供了一种用于癌症标记物检测的微流控芯片，为癌症的早期检测提供了一种方便、高效、低成本检测手段。
Description
技术领域
本发明属于生物医疗检测领域，具体涉及到一种用于癌症标记物检测的微流控芯片。
背景技术
癌症是威胁人类健康的主要因素之一，也是世界上死亡率最高的疾病之一。早发现、早诊断、早治疗是对抗恶性肿瘤最有效的方法。微流控技术以其所需样本少，反应时间短，成本相对较低，广泛用于微生物检测、蛋白质检测、基因检测等方面，并有望为癌症标志物检测提供一种快速简便有效的新方法。针对癌症标记物检测，如何在微流控芯片微小平台上实现常用实验室基本功能，实现样品混合、分离、反应、检测等功能的集成设计与加工制备，成为微流控生物医疗检测领域待解决的关键技术之一，探索新型癌症标记物检测的微流控芯片的先进设计及加工技术，有利于降低医疗检测成本、挽救更多生命。
发明内容
本发明公开了一种用于癌症标记物检测的微流控芯片。该微流控芯片集成混合、过滤、检测三种功能，利用MEMS加工工艺和飞秒激光加工工艺，增强微流控芯片混合及过滤功能，这在生物医疗检测及癌症早期诊断方面具有巨大的应用潜力及诱人的发展前景。
本发明提出了一种用于癌症标记物检测的微流控芯片，集成设计了混合、过滤及检测功能，可快速对血液中癌症标记物进行浓度检测；基于MEMS加工工艺和飞秒加工工艺，提升芯片液体混合及过滤效果；串联式多电极电化学检测，可同时针对多种癌症标记物进行检测，提升检测效率。
本发明设计了一种用于癌症标记物检测的微流控芯片，芯片从上自下分别为：PDMS上基底层1、PDMS中基底层2、PDMS下基底层3、电极层4、玻璃基底层5。
在一些实施例中，所述的微流控芯片PDMS上基底层、PDMS中基底层及PDMS下基底层采用聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，简称PDMS）利用MEMS加工技术和飞秒激光加工工艺制备，完成刻蚀深度相同的微柱图案和刻蚀深度变化的金字塔状图案；电极层采用但不限于Au/Pt，利用金属溅射加工工艺制备，玻璃基底层为常用于微流控芯片的玻璃材质。
在一些实施例中，所述的微流控芯片混合通道包括Y型入口及具有金字塔状微凸起蛇形通道，该混合通道将缓冲液入口孔流进的缓冲液和全血入口孔流进的全血进行稀释混合，PDMS中基底层制备有金字塔状微凸起蛇形通道，可加速缓冲液与全血的混合。
在一些实施例中，所述的微流控芯片过滤通道包括多种不同直径微柱体、不同间距排列在通道内部，用以进行血清分离。微柱体直径为5-100μm，间距10-50μm，高度小于主通道高度100μm。
在一些实施例中，所述的微流控芯片检测通道由PDMS下基底层、电极层和玻璃基底层构成，玻璃基底上具有三组三电极电化学检测电极，工作电极上进行不同癌症标记物抗体修饰，便于微电极表面进行抗原-抗体免疫反应。
在本实例中，提供了一种用于癌症标记物检测的微流控芯片，具体步骤如下：
步骤1：首先制备PDMS上基底层模具,制备通道包括混合通道及过滤通道的通道上半部分，为主通道提供高度。首先在硅片上进行光刻图形化，经过深硅刻蚀后形成模具，经过清洗后再生长1μm厚度的Parylene膜便于脱模；
步骤2：制备PDMS中基底层模具，在模具检测通道对应位置，首先利用光刻、深硅刻蚀工艺步骤进行微柱结构模具成型，然后在模具混合通道对应位置，利用飞秒激光加工工艺诱导出类似金字塔状凹陷结构，最后清洗并脱模处理，完成PDMS中基底层模具制备。
步骤3：PDMS下基底层模具制备同步骤1类似。
步骤4：加工金属溅射掩膜版，利用金属溅射工艺，针对不同电极材质制备金属电极。
步骤5：在三电极的工作电极上进行不同待检测癌症标记物抗体修饰。
步骤6：将PDMS按照10:1的比例预混合，均匀涂覆在模具上，经过除泡、烘干、揭取工艺后得到PDMS模具，并在相应位置打孔，制备缓冲液入口孔、全血入口孔、出口孔、内部连通孔。
步骤7：对准后利用氧等离子键合工艺对PDMS上基底层、PDMS中基底层、PDMS下基底层、玻璃基底层进行不可逆粘合。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本方案所制备的用于癌症标记物检测的微流控芯片集成了液体混合、血清过滤及检测功能，极大的节约了检测时间；采用串行三电极检测不同癌症标记物，不同电极修饰不同癌症标记物抗体，在不影响检测精度的同时，提高了检测效率；利用MEMS工艺制备刻蚀深度相同的微柱结构，采用微柱结构不同直径及不同间距的设计，提高过滤效率；利用飞秒加工工艺制备不同深度的金字塔状微凸结构，提高液体混合效率。
附图说明
图1 用于癌症标记物检测的微流控芯片示意图；
图2 用于癌症标记物检测的微流控芯片PDMS下基底层示意图；
图3 用于癌症标记物检测的微流控芯片玻璃基底层示意图；
图4 用于癌症标记物检测的微流控芯片PDMS中基底层示意图；
图5 用于癌症标记物检测的微流控芯片PDMS中基底层混合通道结构示意图；
图6 用于癌症标记物检测的微流控芯片PDMS中基底层过滤通道结构示意图；
图7 用于癌症标记物检测的微流控芯片玻璃基底层电极结构示意图。
具体实施方式
本发明提出了一种用于癌症标记物检测的微流控芯片，属于生物医疗检测领域，微流控芯片包括：PDMS上基底层、PDMS中基底层、PDMS下基底层、电极层、玻璃基底层。微流控芯片内部包括：缓冲液入口孔、全血入口孔、出口孔、混合通道、过滤通道、检测通道。微流控芯片集成了混合、过滤、检测功能，极大的缩短了使用时间。混合通道包括Y型入口及具有金字塔状微凸起蛇形通道混合器；过滤通道内包含多直径、不同排列间距的微柱体用以过滤出全血中血清；玻璃基底层上有三组独立的三电极电化学检测电极，每组电极上固定不同标记物抗体，利用循环伏安法可检测血浆中癌症标记物浓度。多种本发明提供了一种集成式癌症标记物检测的微流控芯片及其制备方法，为癌症的早期检测提供了一种方便、高效、低成本检测手段。
本发明设计了一种用于癌症标记物检测的微流控芯片，芯片从上自下分别为：PDMS上基底层1、PDMS中基底层2、PDMS下基底层3、电极层4、玻璃基底层5。
在本实施例中，所述的微流控芯片PDMS上基底层、PDMS中基底层及PDMS下基底层采用聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，简称PDMS）利用MEMS加工技术和飞秒激光加工工艺制备，完成刻蚀深度相同的微柱图案和刻蚀深度变化的金字塔状图案；电极层采用但不限于Au/Pt，利用金属溅射加工工艺制备，玻璃基底层为常用于微流控芯片的玻璃材质。
在本实施例中，所述的微流控芯片混合通道包括Y型入口及具有金字塔状微凸起蛇形通道，该混合通道将缓冲液入口孔流进的缓冲液和全血入口孔流进的全血进行稀释混合，PDMS中基底层制备有金字塔状微凸起蛇形通道，可加速缓冲液与全血的混合。
在本实施例中，所述的微流控芯片过滤通道包括多种不同直径微柱体、不同间距排列在通道内部，用以进行血清分离。微柱体直径为5-100μm，间距10-50μm，高度小于主通道高度100μm。
在本实施例中，所述的微流控芯片检测通道由PDMS下基底层、电极层和玻璃基底层构成，玻璃基底上具有三组三电极电化学检测电极，工作电极上进行不同癌症标记物抗体修饰，便于微电极表面进行抗原-抗体免疫反应。
在本实例中，提供了一种用于癌症标记物检测的微流控芯片，具体步骤如下：
步骤1：首先制备PDMS上基底层模具,制备通道包括混合通道及过滤通道的通道上半部分，为主通道提供高度。首先在硅片上进行光刻图形化，经过深硅刻蚀后形成模具，经过清洗后再生长1μm厚度的Parylene膜便于脱模；
步骤2：制备PDMS中基底层模具，在模具检测通道对应位置，首先利用光刻、深硅刻蚀工艺步骤进行微柱结构模具成型，然后在模具混合通道对应位置，利用飞秒激光加工工艺诱导出类似金字塔状凹陷结构，最后清洗并脱模处理，完成PDMS中基底层模具制备。
步骤3：PDMS下基底层模具制备同步骤1类似。
步骤4：加工金属溅射掩膜版，利用金属溅射工艺，针对不同电极材质制备金属电极。
步骤5：在三电极的工作电极上进行不同待检测癌症标记物抗体修饰。
步骤6：将PDMS按照10:1的比例预混合，均匀涂覆在模具上，经过除泡、烘干、揭取工艺后得到PDMS模具，并在相应位置打孔，制备缓冲液入口孔、全血入口孔、出口孔、内部连通孔。
步骤7：对准后利用氧等离子键合工艺对PDMS上基底层、PDMS中基底层、PDMS下基底层、玻璃基底层进行不可逆粘合。
Claims (5)
1.一种用于癌症标记物检测的微流控芯片，其特征在于：微流控芯片从上自下分别为：PDMS上基底层1、PDMS中基底层2、PDMS下基底层3、电极层4、玻璃基底层5。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，PDMS上基底层、PDMS中基底层及PDMS下基底层采用聚二甲基硅氧烷Polydimethylsiloxane，简称PDMS，利用MEMS加工技术和飞秒激光加工工艺制备，完成刻蚀深度相同的微柱图案和刻蚀深度变化的金字塔状图案；电极层采用但不限于Au/Pt，利用金属溅射加工工艺制备，玻璃基底层为常用于微流控芯片的玻璃材质。
3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，微流控芯片混合通道包括Y型入口及具有金字塔状微凸起蛇形通道，该混合通道将缓冲液入口孔流进的缓冲液和全血入口孔流进的全血进行稀释混合，PDMS中基底层制备有金字塔状微凸起蛇形通道，可加速缓冲液与全血的混合。
4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，微流控芯片过滤通道包括多种不同直径微柱体、不同间距排列在通道内部，用以进行血清分离，微柱体直径为5-100μm，间距10-50μm，高度小于主通道高度100μm。
5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，微流控芯片检测通道由PDMS下基底层、电极层和玻璃基底层构成，玻璃基底上具有三组三电极电化学检测电极，工作电极上进行不同癌症标记物抗体修饰，便于微电极表面进行抗原-抗体免疫反应。
Priority Applications (1)
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| CN202021138434.5U CN213423201U (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 一种用于癌症标记物检测的微流控芯片 |
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| CN202021138434.5U CN213423201U (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 一种用于癌症标记物检测的微流控芯片 |
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| CN213423201U true CN213423201U (zh) | 2021-06-11 |
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ID=76224163
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| CN202021138434.5U Active CN213423201U (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 一种用于癌症标记物检测的微流控芯片 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114107014A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-03-01 | 杭州电子科技大学 | 用于自动持续监测器官行为的芯片上器官平台的构建方法 |
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- 2020-06-18 CN CN202021138434.5U patent/CN213423201U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114107014A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-03-01 | 杭州电子科技大学 | 用于自动持续监测器官行为的芯片上器官平台的构建方法 |
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