[發明專利]一種微液滴式PCR芯片及其制作方法

有效

• 申請號: 201310374364.1
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103451088A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 張衛平;駱健;崔峰;劉武;曹井通;陳文元;吳校生
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中;樊昕

1.一種微液滴式PCR芯片，其特征在于，該芯片采用雙層設計，上層為PDMS圖形化蓋片，下層為玻璃基底，上、下兩層采用真空氧等離子體鍵合封裝為一個完整的微液滴PCR芯片；

所述PDMS圖形化蓋片具體包括：DNA目標片段與引物注入口、單相液滴成型微結構、PCR反應酶和mRNA底物注入口、油相試劑注入口、液滴直線通道、十字混合通道、微液滴緩沖通道、微液滴PCR反應腔室及微液滴PCR廢液腔室，所述PDMS圖形化蓋片采用負膠顯影圖形化、PMDS倒模得到；其中：DNA目標片段與引物注入口、PCR反應酶和mRNA底物注入口、油相試劑注入口為并行的3個試劑注入口，每個注入口均設置有單相液滴成型微結構；液滴直線通道、十字混合通道、液滴緩沖通道為從左至右相互連接的試劑混合與流通通道；微液滴PCR反應腔室與液滴緩沖通道相連，微液滴PCR廢液腔室與微液滴PCR反應腔室相連；將油相試劑通過油相試劑注入口注入，并通過油相試劑注入口流過十字混合通道與微液滴緩沖通道，進入微液滴PCR反應腔室，這樣油相試劑就會預先浸沒整個混合區域，為后續得到PCR微液滴創造一個連續環境；再將DNA目標片段及DNA引物和PCR反應酶、mRNA底物分別注入到DNA目標片段與引物注入口、PCR反應酶和mRNA底物注入口，流經單相液滴成型微結構，利用單相液滴成型微結構的多層過濾特性將大分子物質濾出，大分子物質逐一分離得到均一穩定的單相液滴；液滴通過液滴直線通道形成粒徑大小相同的或相近的物質，待通過液滴直線通道后和十字混合通道的油相環境混合，十字混合通道的尺寸逐步變小，提供毛細作用將PCR反應的各個大分子物質包裹一層油相物質，進而形成微環境獨立的微液滴結構；微液滴通過微液滴緩沖通道穩定后，儲存在微液滴PCR反應腔室中，并為后續的PCR反應提供微液滴環境和相應試劑物質。

2.根據權利要求1所述的一種微液滴式PCR芯片，其特征在于，所述單相液滴成型微結構采用一級濾網和二級濾器解耦，即將注入的試劑利用一級濾網將大分子物質進行一級過濾，得到初級微尺寸的液滴結構，并通過二級濾器將初級微尺寸的液滴結構進行二級分離，使其尺寸更為微小化，得到單一穩定的微液滴結構。

3.根據權利要求2所述的一種微液滴式PCR芯片，其特征在于，所述一級濾網為對稱的扇葉狀結構。

4.根據權利要求2所述的一種微液滴式PCR芯片，其特征在于，所述二級濾器三列并排設置，每一列都由間距均勻的方塊形PDMS阻流塊構成，列與列間隔相同，阻流塊間距逐列減小。

5.根據權利要求1-4任一項所述的一種微液滴式PCR芯片，其特征在于，所述玻璃基底作為微液滴PCR芯片的支撐，其設置有對準符號。

6.一種權利要求1所述的微液滴PCR芯片的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟一、將所設計的圖形進行掩膜版加工：將圖形按1：1大小復制到一塊菲林版或鎘版上，待進行后續模具加工；

步驟二、采用塑模法取圖形：運用微加工技術在一塊基板上加工凸起的模型作為模具，將復制的圖形材料剝離開得到所需要的通道圖形；其中模具的制取過程如下：首先在清潔的玻璃基底上濺射一層Cr/Cu，然后在金屬層上甩上一層Su-8膠，利用步驟一的掩膜版進行光刻圖形化、顯影，最后在清水中進行震蕩過程，得到最終的刻有該圖形的模具；將模具上殘留的光刻膠用丙酮和酒精先后清洗震蕩；

步驟三、將配制好的PDMS澆灌在模具上，對模具上的微圖形進行復制，利用甩膠機將PDMS層甩均勻，使取下的圖形平整，待PDMS層固化后從模具上剝離得到具有通道形狀的蓋片；

步驟四、將PDMS蓋片與下層的玻璃基板鍵合封裝成一個完整的芯片：在玻璃基板上甩一層薄的PDMS層，在烘箱內烘到PDMS成為半固態時取出，然后利用真空氧等離子體去膠機對上層的PDMS蓋片和下層剝離基板去膠，改變表面化學特性，取出后將兩部分對準、鍵合在一起成完整的芯片。

7.根據權利要求6所述的一種微液滴PCR芯片的制備方法，其特征在于，所述對準是通過PDMS圖形化蓋片和玻璃基底上的對準符號實現。