[發明專利]一種微流控藥物篩選芯片

有效

• 申請號: 201410299838.5
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104138844A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 趙祥偉;陶慶東;顧忠澤
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B07B13/04
• 分類號: B07B13/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及微流控技術領域、藥物篩選領域及生物檢測領域，具體是一種基于尺寸對編碼微球進行分離，從而實現藥物篩選的微流控藥物篩選芯片。

背景技術

隨著社會的不斷發展和科技的迅猛進步，人類對自身的健康水平有了更高的關注，不僅對疾病預防、治療更加重視，而且對藥物的安全性、有效性也有了更深的認識。藥物篩選是當前藥物開發流程中非常關鍵的一步，其本質是把不同的靶分子(或者藥物靶點)捕獲出來，再通過對被捕獲出來的生物分子、化合物等進行合適的藥理活性實驗，來評估新開發化合物藥物的藥理活性，從而發現其藥用價值和臨床用途，為發展新藥提供最初始、最關鍵的依據和資料。藥物篩選是從大規模的合成或天然化合物中提取出有效、有針對性的目標分子的關鍵，如何有效地提升篩選的速度、規模，以及篩選的準確性，是提高藥物發現的數量和質量的先決條件，也是當今藥物研究領域的熱點。

目前，社會上使用的較為傳統的藥物篩選方法主要有兩種：第一種是以藥理活性為基礎的篩選，其基本方法是研究藥物與靶點的結合能力和對靶點功能的影響；第二種是以藥代動力學性質為基礎的篩選，通過對藥物的吸收、分布、代謝、排泄的性質和毒性進行評估，排除不具有類藥屬性的藥物。在眾多的藥物篩選手段中，利用抗原和抗體之間的特異性識別能力作為以藥理活性為基礎的篩選方法，具有較高的選擇性和特異性。

微流控芯片分析技術是把整個化驗室的功能，包括采樣、預處理、加試劑、反應、衍生、分離、檢測等集成在微小的芯片上，且可多次使用，因此較生物芯片有更廣泛的適用性及應用前景。它不僅使生物樣品與試劑的消耗降低至納升(nl),甚至皮升(pl)級，而且在一定程度上提高了分析速度，降低了分析費用，縮短了分析時間，從而為分析測試技術普及到戶外、家庭開辟了一條新路。微流控芯片分析技術因具有低耗樣量、分析快速、信息量大、制作成本低等優點，為大規模高通量藥物篩選提供了絕佳的實驗和檢測技術平臺，所以在藥物和天然產物活性成分的高通量篩選研究中其優勢尤為突出。

發明內容

技術問題:本發明的目的是提供一種基于尺寸對編碼微球進行分離，從而實現藥物篩選的微流控藥物篩選芯片，其具有檢測和分離快速、靈敏度高、樣品需要量小、準確性高等優點。

技術方案:將藥物篩選和微流控芯片分析技術相結合，我們開發出微流控芯片藥物篩選技術作為藥物篩選的手段，不但可以在一定程度上提升篩選的速度和規模，以及篩選的準確性，而且也使得藥物篩選更加系統、全面、小巧、低耗。這一技術以微流控芯片為載體，將樣品的反應、固定、分離及檢測等基本操作單元集成到芯片上，并配合自動化的檢測裝置，對采集到的數據信號進行分析，從而實現對藥物的篩選。該技術的優點在于通過對樣品全分析過程的縮微化和集成化，可達到高靈敏度的快速檢測、高通量的輸出，以及在線自動化操作，整個過程樣品耗量低，非常適合天然產物及合成化合物的活性成分的篩選。

本技術立足于傳統藥物篩選方法和技術，將基于微流控芯片的藥物篩選技術和不同尺寸的編碼微球相結合，從而避免了傳統藥物篩選技術的一些缺陷與不足。

為解決上述技術問題，本發明的微流控藥物篩選芯片采用的技術方案是：

該篩選芯片包括上層通道和下層通道上下兩層通道構成，其中，上層通道是單通道，其上層通道入口通過毛細管連接于微蠕動泵或微注射器，上層通道出口通過毛細管連接于芯片上層通道液體收集裝置；下層通道，在通道中間區域是下層篩選通道；在通道右端是下層通道的入口，通過毛細管連接于微蠕動泵或微注射器；在下層通道左端是下層二級第一通道，下層二級第二通道，下層二級第三通道，下層通道中下層二級通道第一出口、下層二級通道第二出口和下層二級通道第三出口通過毛細管連接于不同尺寸編碼微球收集裝置；

在下層通道中間區間，利用納米光刻技術將其分為多個區域，每個區域內又刻蝕出多條相同的與編碼微球粒徑相對應寬度的下層篩選通道，每個區域間的下層篩選通道的寬度成梯度變化趨勢，從上層通道入口方向開始，結合編碼微球尺寸依次遞增，上層通道呈一個傾角置于下層篩選通道上面，增加反應液流過下層篩選通道的路程，使其充分分離編碼微球；上層通道和下層通道除相接觸部分以及下層通道入口、上層通道入口和上層通道出口、下層二級通道第一出口、下層二級通道第二出口和下層二級通道第三出口外，均利用芯片材料封閉，使其隔離空氣。

所述下層通道根據編碼微球的尺寸種類做適應性的調整，下層篩選通道在微米級；下層二級通道第一出口、下層二級通道第二出口和下層二級通道第三出口寬度為微米到厘米級；上層通道的總寬度是厘米級。