[發明專利]一種基于微流控的酶抑制反應平臺及分析方法

有效

• 申請號: 201410092657.5
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103865754A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 葉嘉明;苑寶龍;黃昱俊
• 申請（專利權）人: 杭州霆科生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/40;C12M1/34;C12Q1/25
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技術領域

本發明涉及微流控芯片分析領域，特別涉及一種基于微流控的酶抑制反應平臺及分析方法。

背景技術

酶是維持生物體新陳代謝的重要催化劑，進入生物體內的一些組分例如重金屬離子、農藥等都與某些酶的活性中心具有特別強的親和力，發生酶抑制反應而使酶失去活性，最終誘發生物體內的神經系統發生一系列變化，最終導致生物體患病或死亡。基于上述原理，酶抑制反應及分析方法在重金屬離子、有機磷和氨基甲酸酯類農藥等有毒有害物質的檢測領域具有極其深入的研究和極其廣泛的應用。例如，目前，基于酶抑制法原理的農藥殘留快速檢測方法和儀器(主要包括農殘速測儀和農殘速測卡)已被列入國家標準和行業標準(GB/T5009.199-2003)，并廣泛應用于蔬菜、水果、茶葉等生產基地、農貿市場、超市及監督部門，成為我國農藥殘留快速檢測的主流技術，是當今和今后一段時期內農產品農藥殘留快速檢測的首選方法之一。

然而，現有的農藥殘留快速檢測產品往往是基于傳統的生化分析實驗室檢測方法實現酶抑制反應分析檢測。例如，現有的農殘速測儀主要依靠移液器、燒杯、比色皿等大量的附件及分析器皿完成酶抑制分析，操作步驟包括溶液配制(包括提取液、酶、顯色劑、底物)、酶抑制反應、顯色反應過程繁瑣，全部依靠人工完成，耗時長，并且操作人員需要具備一定的專業知識，只能在實驗室內進行，難以實現現場快速檢測；為了實現現場快速檢測，人們還開發了基于酶抑制反應原理的農殘速測卡，這種方法雖然簡便易行，然而這種方法存在反應均一性差、分析準確率低等缺點，這是由于該方法依靠在膜、試紙等多空固體介質表面固定酶，繼而將溶液樣本滴加于試紙表面完成酶抑制反應過程，屬于一種“干化學法”的酶抑制反應分析，受到試劑固定不均一、溶液蒸發等因素影響較大。

微流控芯片指的是一種在一塊幾平方厘米的芯片上構建的生物或化學實驗室。它把生物和化學領域中所涉及的反應、分離、培養、分選、檢測等基本操作單元分別做成微/納米量級的構件，集成到一塊很小的芯片上，由微通道形成網絡，以可控流體貫穿整個系統，用以實現常規生物或化學實驗室的各種功能。由于微流控芯片技術具有進樣量小、集成度高、易實現自動化控制和高通量分析的特點，使得在微流控芯片上進行生化反應操作較常規的分析樣品前處理更方便、快速、成本低廉。而且，高特異性的生化反應與微流控芯片強大的分離、檢測能力相結合將顯示出更為顯著的優勢。

因此，如果能夠在微流控芯片技術平臺上，開發一種用于酶抑制反應的平臺及分析方法，不僅將使樣品處理時間大幅縮短、試劑和儀器成本大幅降低、檢測分辨率和靈敏度顯著提高，而且基于溶液反應的酶抑制反應對比農殘速測卡技術將極大地提高反應均一性和可控性。特別是將生物傳感器或便攜型檢測儀器進一步與微流控芯片整合，將大大縮小檢測系統的體積，使基于酶抑制反應的現場、簡便、快速、準確檢測成為可能。

發明內容

本發明的目的在于將酶抑制反應及分析整合至微流控芯片平臺，利用微流控芯片的流體操控技術，實現酶抑制反應的快速、均勻、高效進行，最終實現快速準確的生化酶分析。

為實現上述目的，本發明提供一種基于微流控的酶抑制反應平臺及分析方法，以微流控芯片中自發產生的負壓強作為驅動力促使液流依次進入酶抑制反應室和檢測室，完成酶抑制反應及活性分析。

本發明提供了一種基于微流控芯片的酶抑制反應平臺，該平臺由上下兩層組成，上層為空白蓋片，下層為固定生化試劑的微流控芯片，上下兩層通過封接形成流體通道或腔室。

本發明提供的基于微流控芯片的酶抑制反應平臺，所述微流控芯片由酶抑制反應及分析功能單元組成；每個酶抑制反應及分析功能單元由進樣口、酶抑制反應室、檢測室、空氣室組成。

本發明提供的基于微流控芯片的酶抑制反應平臺，所述空白蓋片的材料具有以下特征：蓋片的材料可以是玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯或者環烯烴類共聚物聚中的一種或者兩種組合；至少保證空氣室頂部為彈性高分子聚合物薄膜材料，具體包括聚二甲基硅氧烷、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯；所述彈性聚合物薄膜厚度為0.1～1毫米，具有在外力作用時發生形變，無外力作用時完全恢復原狀的性質。

本發明提供的基于微流控芯片的酶抑制反應平臺，所述空氣室為封閉式腔體結構，頂部為彈性高分子聚合物薄膜，當有外力按壓彈性薄膜時，彈性薄膜變形，空氣室內氣體外排，微流控芯片內部產生正壓強；反之，當外力撤銷時，彈性薄膜將恢復原形，空氣室內氣體回流，微流控芯片內部產生負壓強。