[發明專利]一種基于連續液滴操控的微流控芯片核酸純化平臺

無效

• 申請號: 201110008783.4
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102586226A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 秦建華;潘小艷;曾紹江;林炳承
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C12N15/10
• 分類號: C12N15/10
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及微流控芯片技術，特別提供了一種基于連續液滴操控的微流控芯片液滴核酸純化平臺。

背景技術

從生物樣品中提取核酸是分子生物學和遺傳學等生命科學研究領域中的一項基本技術。核酸純化的傳統方法如酚-氯仿抽提法,存在著有機溶劑毒性大、所需時間長、難以實現微型化、自動化操作等缺點。而近年來發展起來的以玻璃粉、離子交換樹脂、硅膠（含磁性硅膠）等為吸附材料的核酸固相萃取法,不僅可以避免使用毒性強的有機溶劑,而且能大幅度提高提取效率，但仍存在著純化時間長（幾十分鐘）、耗試劑量大（μL-mL級）等缺點。

微流控芯片是一個新興的技術平臺，是在一塊幾平方厘米的芯片上，由網絡化的微通道控制流體，完成常規化學或生物實驗室的各種操作。微液滴（droplet）是新近在微流控芯片上發展起來的一種操控微小體積液體的技術，是將微通道中的液滴作為微反應器。微液滴用于反應具有如下優點：降低樣品或試劑消耗；實現快速混合，縮短反應時間；具有高通量分析的潛能等。目前已有很多基于微流控芯片的液滴操作技術單元報導，如液滴生成、液滴分裂、液滴融合/試劑添加、液滴混合，并應用于酶反應動力學研究、蛋白質結晶、微球合成等方面。而大部分研究工作包含連續的多步的反應步驟，如廢液的去除、反應液的添加等，這就需要將上述操作單元通過有效的方法集成于同一塊微流控芯片以實現連續的多步反應目的。

已有的此類研究工作，是將含反應液的液滴滴加芯片的表面，通過移動磁鐵控制液滴中磁珠的移動，磁珠帶動少量的溶液離開原液滴（為液滴分裂過程）并與另一液滴融合（為液滴融合過程），如此循環可實現多步反應的目的。它的主要缺點是不能在線高通量的生成液滴、操控液滴，因而不能連續的高通量的處理樣本即一次只能處理一個樣本。

人們迫切希望獲得一個基于連續液滴操控的微流控芯片平臺來實現在線的多步實驗，如核酸純化過程。而該平臺的搭建并不能簡單的組合現有的液滴操作單元來實現，如現有液滴分裂技術中液滴分裂比例建立在分裂區至出口的通道阻力比例，而在涉及多步液滴操控中，每個液滴操控單元對其壓力比例都造成不穩定的干擾（隨液滴的狀態變化），從而造成不穩定的液滴分裂；在每次液滴分裂后，油相也被同比例分裂，造成液滴間的間距變小，使得后續的液滴操控比較困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種適于高通量研究要求的基于連續液滴操控的微流控芯片核酸純化平臺；具體涉及含反應物和磁珠的液滴的形成、每個純化步驟中試劑的添加及廢液去除以及過程中的控制技術。

我們首次將液滴生成單元、不對稱（含體積不對稱和內含物不對稱）液滴分裂單元和溶液添加單元等多個液滴操作單元集成于同一微流控芯片中。其中溶液添加單元用于向液滴中添加下一個反應液（即純化過程中所需的清洗緩沖液和洗脫緩沖液），液滴分裂單元用于廢液的去除，此步驟（溶液添加-液滴分裂）重復進行，即實現連續的多步液滴操縱過程。將磁鐵放置于液滴分裂單元里，用以操縱液滴分裂時功能化磁珠在子液滴中的分配，而功能化的磁珠能選擇性的吸附或釋放特定的生物分子如DNA、RNA。如此，本發明的基于連續液滴操控的微流控芯片平臺可用以核酸的純化過程。

本發明提供了一種基于連續液滴操控的微流控芯片核酸純化平臺，其特征在于：該平臺是由一個液滴生成區1、二個溶液添加區4、三個液滴混合區2、三個液滴分裂區3及相應的進樣入口、出口、磁鐵池9組成；?

其中進樣入口由四個水相進樣入口8.1、8.2、8.3、8.4，三個油相進樣入口7.1、7.2、7.3組成；出口由三個廢液池5.1、5.2、5.3，收集池6組成；磁鐵池9內放置磁鐵；

液滴生成區1、液滴混合區2與液滴分裂區3依次排列為一次液滴生成-廢液去除單元，每個區之間依靠通道直接連接；

溶液添加區4、液滴混合區2與液滴分裂區3依次排列為一次溶液添加-廢液去除單元，每個區之間依靠通道直接連接；

所述基于連續液滴操控的微流控芯片核酸純化平臺含一個液滴生成-廢液去除單元、兩個溶液添加-廢液去除單元，每個單元之間依靠通道直接連接；無其它特殊結構；

該平臺由上下兩層PDMS（聚二甲基硅氧烷）通過等離子體封接，并將磁鐵放置在封接好的平臺磁鐵池9內而成，其中上層PDMS含有通道、液池，下層PDMS基板用于封閉通道和液池。?