[發(fā)明專利]一種適用于細(xì)胞混合與裂解的三維集成式微化學(xué)反應(yīng)器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510274942.3
• 申請(qǐng)日: 2015-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN104928173B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王朝暉;苗寶剛;衛(wèi)首鵬;鄭騰飛;蔣莊德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C12M1/38
• 分類號(hào): C12M1/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 閔岳峰

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于微納制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于細(xì)胞混合與裂解的三維集成式微化學(xué)反應(yīng)器件。

背景技術(shù)：

隨著生物工程學(xué)和醫(yī)藥病理學(xué)的迅猛發(fā)展，人們期望能夠更加快捷和準(zhǔn)確地獲得細(xì)胞內(nèi)的各種特定信息如基因特性、病理特征等。而細(xì)胞裂解則是其中第一步也是非常重要的操作，細(xì)胞裂解的質(zhì)量對(duì)后續(xù)流程有著很重要的影響，因而研究各種細(xì)胞裂解的方法成了相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要研究課題。細(xì)胞裂解又被稱作細(xì)胞破壞，是使用某種手段使得細(xì)胞膜喪失隔離功能的方法，使得細(xì)胞內(nèi)特征目標(biāo)如蛋白質(zhì)、DNA等可以釋放出來以備檢測(cè)。評(píng)價(jià)某種細(xì)胞裂解方法的標(biāo)準(zhǔn)主要有：細(xì)胞裂解效率和百分比、目標(biāo)特征的純度和完好性、設(shè)備的價(jià)格和集成難度、實(shí)驗(yàn)操作的復(fù)雜程度等等。

傳統(tǒng)的細(xì)胞裂解設(shè)備往往屬大型設(shè)備，價(jià)格昂貴，無法集成而且難以移動(dòng)，能耗高，不方便使用，難以大規(guī)模推廣，而且不能對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和快速調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)設(shè)備體積大、價(jià)格昂貴、無法集成而且難以移動(dòng)、能耗高、使用不便、難以大規(guī)模推廣、缺乏溫控等缺點(diǎn)，提供了一種適用于細(xì)胞混合與裂解的三維集成式微化學(xué)反應(yīng)器件，利用聲表面波，可以同時(shí)在三維空間內(nèi)對(duì)細(xì)胞溶液進(jìn)行混合和裂解；同時(shí)設(shè)有微溫控結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行升溫或降溫，并利用測(cè)溫板對(duì)反應(yīng)液溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并反饋調(diào)節(jié)，溫控結(jié)構(gòu)保證反應(yīng)液溫度始終處于預(yù)定溫度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種適用于細(xì)胞混合與裂解的三維集成式微化學(xué)反應(yīng)器件，包括上下配合的上蓋板和下底板；其中，上蓋板的中央開設(shè)有完全貫穿的反應(yīng)腔；反應(yīng)腔與垂直于其側(cè)面的反應(yīng)液進(jìn)液口和反應(yīng)液出液口相聯(lián)通；上蓋板上表面鍵合有石墨烯下隔層；石墨烯下隔層上表面鍵合有測(cè)溫板；測(cè)溫板中央開設(shè)有完全貫穿的測(cè)溫腔；測(cè)溫腔與垂直于其側(cè)面的熒光液進(jìn)出口相聯(lián)通；測(cè)溫板上表面鍵合有石墨烯上隔層；上蓋板下表面設(shè)有聲表面波發(fā)生結(jié)構(gòu)、微溫控結(jié)構(gòu)和墊片；聲表面波發(fā)生結(jié)構(gòu)包括叉指電極和叉指電極反射刪；墊片下表面與下底板上表面鍵合；

下底板和上蓋板結(jié)構(gòu)完全相同，并相對(duì)于墊片上下對(duì)稱。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：上蓋板和下底板均為矩形，其基底材料均為鈮酸鋰晶體。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：墊片成條狀位于上蓋板和下底板兩端，材料為聚二甲基硅氧烷，厚度10毫米。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：反應(yīng)腔為邊長20毫米的正方形。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：聲表面波發(fā)生結(jié)構(gòu)是在鈮酸鋰基底材料表面鍍金屬鋁制得。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：聲表面波發(fā)生結(jié)構(gòu)的數(shù)量是四個(gè)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：測(cè)溫板尺寸與上蓋板相同，其材料為聚二甲基硅氧烷。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：石墨烯下隔層和石墨烯上隔層比反應(yīng)腔尺寸大，且位置上下對(duì)齊。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：測(cè)溫腔尺寸與反應(yīng)腔尺寸相同，且位置上下對(duì)齊。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：微溫控結(jié)構(gòu)為能夠加熱與降溫的帕爾貼，且均勻環(huán)繞在反應(yīng)腔周圍。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：

工作時(shí)，反應(yīng)液從反應(yīng)液入口注入，在上蓋板與下底板的兩個(gè)反應(yīng)腔之間形成液滴，四周懸空；在叉指電極上施加一定頻率交變電壓，聲表面波發(fā)生結(jié)構(gòu)激發(fā)產(chǎn)生聲表面波并從四個(gè)方向作用于反應(yīng)液，在聲致微流效應(yīng)下促使反應(yīng)液內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)，加快反應(yīng)的進(jìn)行；測(cè)溫腔里注入一定濃度的羅丹明溶液，隨著反應(yīng)液溫度變化羅丹明溶液熒光亮度改變，利用高速照相機(jī)獲得羅丹明溶液熒光亮度信息進(jìn)而確定反應(yīng)液實(shí)時(shí)溫度并反饋調(diào)節(jié)微溫控結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行加溫或制冷，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)溫度的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)控制。

本發(fā)明可以從三維多個(gè)方向?qū)Ψ磻?yīng)液施加聲表面波促使反應(yīng)液高速旋轉(zhuǎn)，以更好的效率促進(jìn)反應(yīng)液中的各種微化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)還設(shè)有熒光比色測(cè)溫結(jié)構(gòu)及微溫控結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)反應(yīng)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)控制。利用本發(fā)明可以同時(shí)完成反應(yīng)液的混合、細(xì)胞裂解、核酸外圍蛋白質(zhì)降解及核酸擴(kuò)增等一系列反應(yīng)，同時(shí)也適合促進(jìn)其他許多的微化學(xué)反應(yīng)。該發(fā)明設(shè)備簡單便攜，集成度高，需要樣本較少，能耗較低，反應(yīng)效率高，溫度控制快速精準(zhǔn)。

利用本發(fā)明可以同時(shí)完成反應(yīng)液的混合、細(xì)胞裂解、核酸外圍蛋白質(zhì)降解及核酸擴(kuò)增等一系列反應(yīng)，同時(shí)也適合促進(jìn)其他許多的微化學(xué)反應(yīng)。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的整體示意圖。

圖2是本發(fā)明上蓋板的仰視圖。

圖3是本發(fā)明剖視圖。

圖4是本發(fā)明的工作樣例側(cè)視圖。