[發(fā)明專利]以石英晶體微天平為換能器的微流控芯片檢測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810102690.6
• 申請日: 2008-03-25
• 公開（公告）號: CN101545898A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李興長;李少華;張建平;張雅坤;劉濤;江龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號: G01N33/48
• 分類號: G01N33/48;G01N5/00;C12Q1/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李 柏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將帶微閥的微流控芯片和石英晶體微天平(QCM)相結(jié)合的 生物分子檢測系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明提供了一種可用于快速檢測生物分子 的以石英晶體微天平為換能器的微流控芯片檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有樣品預(yù)處 理和快速方便的檢測生物分子的功能，操作簡單，并且本身制造、使用、維 護(hù)和修理成本相對較低。

背景技術(shù)

石英晶體微天平(QCM)是一種基于物質(zhì)的質(zhì)量導(dǎo)致電信號的變化而檢 測微量物質(zhì)的傳感器，具有檢測靈敏度高、選擇性易調(diào)變、成本低，特別是 無須樣品標(biāo)記的適時檢測等優(yōu)點(diǎn)。它是一種廣譜的檢測器，可以用這種傳感 器測試生物樣品探針的固定、靶標(biāo)的識別以及探針和靶標(biāo)的雜交，亦可用于 蛋白質(zhì)的識別。雖然QCM傳感器有很多優(yōu)點(diǎn)，分析前需要對樣品進(jìn)行煩瑣地 生化分離或者樣品培養(yǎng)等提純或擴(kuò)增樣品濃度，這樣，既耗費(fèi)了大量的時間 和成本，又往往延誤了診斷的時間。

微流控芯片(Microfluidic?Chip)技術(shù)是一項(xiàng)將生物和化學(xué)等領(lǐng)域中所涉及 的樣品制備、生物與化學(xué)反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元集成或部分集成 到一塊幾平方厘米的芯片上，以完成不同的生物或化學(xué)反應(yīng)過程的技術(shù)。對 于DNA檢測來說，不僅可以避免復(fù)雜的探針鍵合程序，還可通過在芯片上集 成DNA預(yù)處理、反應(yīng)、分離及檢測等多種過程。目前主要使用激光誘導(dǎo)熒光 (LIF)和質(zhì)譜(MS)檢測。這些檢測方式尚需進(jìn)一步縮小檢測裝置體積，降低 成本，且現(xiàn)有儀器多采用手工法換樣，不但分析效率低，而且成本高。

然而，至今為止，微流控芯片和石英晶體微天平檢測生物分子都取得了 很大進(jìn)步。但是，目前為止仍沒有將兩種儀器結(jié)合起來檢測生物分子的儀器。 劉濤等利用QCM和Eileen?T.Dimalanta等利用微流控芯片檢測DNA，前者靠手 動上樣步驟煩瑣，費(fèi)時費(fèi)力，后者要復(fù)雜的檢測裝置和樣品標(biāo)記。Tao?Liu，Ji’an Tang，and?Long?Jiang.Biochemical?and?Biophsical?Research?Communications. 313(2004)，3-7。Eileen?T.Dimalanta，Alex?Lim，Rod?Runheim，Casey?Lamers，Chris Churas，Daniel?K.Forrest，Juan?J.de?Pablo，et?al.Anal.Chem.2004，76，5293～5301。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于將QCM檢測靈敏度高、選擇性易調(diào)變、成本低，特別 是無須樣品標(biāo)記的適時檢測，和帶有微閥的微流控芯片對樣品預(yù)處理，擴(kuò)增， 富集和純化等優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來，提供一種既能對DNA進(jìn)行固定、雜交又能 進(jìn)行PCR擴(kuò)增的；既能分析蛋白質(zhì)又能分析病毒和細(xì)胞的高效靈敏檢測的以 石英晶體微天平為換能器的微流控芯片檢測系統(tǒng)。

本發(fā)明的以石英晶體微天平為換能器的微流控芯片檢測系統(tǒng)主要為兩大 部分：進(jìn)樣及檢測部分和外部控制及數(shù)據(jù)采集部分。

所述的進(jìn)樣及檢測部分包括具有X，Y，Z方向的三維移動裝置、石英晶體 微天平、帶有微閥的微流控芯片及精密恒溫室；在防震及防靜電的工作平臺 上有精密恒溫室，在精密恒溫室中安裝有具有X，Y，Z方向的三維移動裝置， 在具有X，Y，Z方向的三維移動裝置上固定有石英晶體微天平，在石英晶體微 天平的上方安裝有帶有微閥的微流控芯片，帶有微閥的微流控芯片的底部有 出樣口；通過具有X，Y，Z方向的三維移動裝置保證QCM正中心與帶有微閥的 微流控芯片出樣口精準(zhǔn)對接；

所述的帶有微閥的微流控芯片為夾層式結(jié)構(gòu)，其是由2基片中間為聚二 甲基硅氧烷(PDMS)膜封接構(gòu)成，其中上層基片帶有微閥及微流控液路通道， 下層基片帶有氣路通道；在構(gòu)成液路通道的基片上開有進(jìn)樣口，在構(gòu)成氣路 通道的基片上開有出樣口，且氣路通道不與出樣口相導(dǎo)通；

所述的外部控制及數(shù)據(jù)采集部分包括頻率采集器、電磁閥、電磁閥控制 電路裝置、數(shù)據(jù)收集裝置、計算機(jī)、微型水泵、進(jìn)氣裝置及真空泵；

計算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入及輸出口通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)收集裝置的數(shù)據(jù)輸入及輸出 口連接，數(shù)據(jù)收集裝置的4個數(shù)據(jù)輸入口分別通過導(dǎo)線與電磁閥控制電路裝 置、頻率采集器、具有X，Y，Z方向的三維移動裝置及精密恒溫室的數(shù)據(jù)輸出 口連接；

頻率采集器的數(shù)據(jù)輸入口通過導(dǎo)線與石英晶體微天平的數(shù)據(jù)輸出口連 接；