[發明專利]一種液樣簡便、快速離散化芯片及其使用方法

有效

• 申請號: 202110362088.1
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113083386B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 李剛;熊楠錕;胡天保;謝騰寶
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01F33/00;G01N1/38;B01F101/23
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 代維凡

本發明公開了一種液樣簡便、快速離散化芯片及其使用方法，該芯片包括蓋片層和疏水微結構層，蓋片層包括至少一個進樣口和一個儲油腔，疏水微結構層包括至少一個微腔陣列和連通每個微腔陣列中各微腔的微管道陣列以及至少一個進樣主管道。該芯片應用于液相樣品離散化操作時，主要包括以下步驟：芯片的組裝與脫氣處理、充樣、蓋片層與疏水微結構層剝離；本發明基于油相和水相液體對結構層表面的浸潤性差異以及液體表面張力作用，微管道中水相液體自動斷裂，并被表面張力推入相連微腔，導致液樣分散至各微腔中，實現其離散化。該芯片可實現液樣的簡便、快速、均一、低成本的離散化處理，可應用于數字化生物分析、微納顆粒制備等領域。

技術領域

本發明涉及微流控芯片分析技術領域，具體涉及一種液樣簡便、快速離散化芯片及其使用方法。

背景技術

樣品離散化是生物、化學分析或者微納米材料合成、藥物顆粒制備中的重要步驟，傳統的樣品離散化方法包括：噴霧法、超聲乳化法和攪拌乳化法。盡管這些傳統方法具有規模化制備離散化樣品的優勢，但是無法實現樣品離散化的均一性和重復性，也往往難以應用于微量樣品的離散化，且這些基于機械作用的離散化方法可能會對液樣中的生物樣本產生損傷，因此實際應用中有較大的局限性。近年來，隨著微流控技術的發展，液滴微流控芯片成為了目前液樣離散化操作的主流平臺，這一平臺主要是利用兩種互不相溶流體界面的不穩定性，通過表面張力和剪切力間的共同作用使含樣品的液相在另一互不相溶液相（如油相）中分散形成大量液滴，從而實現樣品的離散化。這種方法需要精密、昂貴的流體驅動裝置實現兩種液體相流速的精確控制，同時也需要在油相或水相中添加表面活性劑以防止相鄰液滴的融合，這些要求在一定程度上限制了該方法的應用。除了液滴微流控技術，近些年，國際上還發展了一些陣列式的微流控芯片離散化方法無需添加表面活性劑維持離散化液樣單元的穩定，避免了添加表面活性劑對分析結果或合成純度的影響，但是這些方法也均有各自明顯的缺陷，比如微閥陣列芯片需要外置氣壓裝置和繁復的宏-微接口，滑移芯片需要繁瑣的手動操作和操作人員熟練的操作技巧，親-疏水圖形芯片離散化液樣的效果則受待離散化液樣和芯片表面的浸潤性及流體流速的影響較大，離散化效果不穩定，往往對不同液樣的分解體積存在較大差異，而微腔陣列芯片在液樣離散化過程中往往需要利用油相排除充樣管道中的液樣，以實現各微腔中液樣的獨立，但通常微管道截面尺度較小、油相粘度較大，導致微管道中流阻較大、離散化過程耗時較長。總之，現有的微流控液樣大規模離散化方法在分解數目、操作的簡便性、離散化效率、應用的成本和可靠性等方面均存在較大的局限。因此，迫切需要發展一種簡便、快速、靈活度高、成本低廉的液樣大規模離散化工具和方法，滿足數字化生化分析、單分散微納米顆粒合成等領域對高通量液樣離散化的需求。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種液樣簡便、快速離散化芯片及其使用方法，以解決現有的微流控液樣大規模離散化方法存在操作復雜、離散化效率低、應用的成本高和可靠性差的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：提供一種液樣簡便、快速離散化芯片，包括蓋片層和疏水微結構層，蓋片層包括至少一個進樣口和一個儲油腔，疏水微結構層包括至少一個微腔陣列和連通每個微腔陣列中各微腔的微管道陣列以及至少一個進樣主管道。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進：

進一步，蓋片層為PDMS（聚二甲基硅氧烷）平板或聚氨酯平板，優選為聚二甲基硅氧烷平板。

進一步，微腔陣列包括若干個柱形微腔，柱形微腔的個數可根據實際需求確定并按照制備工藝制作完成，柱形微腔橫截面為圓形或正多邊形，且每個微腔陣列中所有柱形微腔的幾何形狀和大小均一致。

進一步，微管道的排布模式并不唯一，比如以每排錯位排布或對齊排布，只要保證每個微腔陣列中所有微腔均連通即可；微管道的橫截面小于微腔縱向橫截面。

進一步，進樣主管道位于微腔陣列一端或位于微腔陣列周圍，且進樣主管道的橫截面大于連接微管道的橫截面。