[發明專利]一種基于均勻分布的微球檢測腫瘤標記物的微流控芯片及其使用方法

有效

• 申請號: 201710348153.9
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107328744B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 毛紅菊;王琨;周麟;趙建龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N33/574;G01N33/543;B01L3/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 黃志達;魏峯

本發明涉及一種基于均勻分布的微球檢測腫瘤標記物的微流控芯片及其使用方法，所述芯片包括進樣口、出樣口、若干個與液體流動方向平行的微柱陣列；所述微柱陣列之間的間隙為主流動通道，微柱陣列中相鄰微柱的最窄間隙略小于微球的直徑。本發明基于流體擴散的原理，結構簡單，無需復雜的流阻理論計算，可將微球均勻排布在微柱的間隙中，離散分布的微球避免了相互之間熒光信號的干擾；微球可以根據需要結合不同的抗體，實現不同標記物的檢測；采用的孵育方法可以減少進樣的時間，集進樣和清洗于一體，簡化了實驗操作，可應用于以微球為載體的生化檢測，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物傳感器領域，特別涉及一種基于均勻分布的微球檢測腫瘤標記物的微流控芯片及其使用方法。

背景技術

2015年5月，英國《每日郵報》報道：“癌癥導致的死亡率呈逐年上升的趨勢，是目前僅次于心血管疾病的第二大殺手。”統計顯示早期肺癌切除后的5年生存率為60～90％，而對于我國肺癌早期診斷率較低患者5年的生存率僅為10％，70～90％的癌癥病人在5年內死于腫瘤的轉移和復發。在腫瘤發生轉移之前，體內一些標記物的表達已經發生了改變，如果能夠對這些標記物進行準確有效地檢測，實現腫瘤的早期篩查，及時采取治療措施，則能夠有效地提高患者的生存率。

在微流控免疫中，微球由于具有較大的比表面積，能夠實現較高的靈敏度，而被廣泛地運用在腫瘤標記物的檢測中。和固態平面相比，免疫微球可以結合更多的生物分子，進而增加信號分子的量，實現信號增強的作用，提高了檢測靈敏度。同時，在液相環境下，微球的流動性可以增加生物分子碰撞的幾率，提高反應效率。在基于微球的微流控免疫檢測中，熒光信號分子結合夾心法免疫分析原理是其比較常見的技術。實驗發現，熒光信號獲取的質量和微球的排列方式是密切相關的。由于微球在液相環境下的流動性，芯片需要將微球攔截住，以方便后期的觀察與分析。目前，對微球的攔截可以分為外加場攔截和流體動力學攔截。利用磁場或電場對特殊性質的微球進行驅動或捕獲的方法往往需要產生外加場的設備，使實驗步驟變得復雜。而流體動力學攔截的方法，若結構設計不當經常會導致微球在通道內某個位置上聚集，妨礙了液體的流動。而且在觀察時，通道內聚集的微球會發生重疊或者覆蓋，熒光下各自微球的光暈會對其熒光強度的統計產生嚴重的影響，不利于準確地分析。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于均勻分布的微球檢測腫瘤標記物的微流控芯片及其使用方法，該微流控芯片結構簡單，無需復雜的流阻理論計算，可將微球均勻排布在微柱的間隙中，離散分布的微球避免了相互之間熒光信號的干擾；微球可以根據需要結合不同的抗體，實現不同標記物的檢測；采用的孵育方法可以減少進樣的時間，集進樣和清洗于一體，簡化了實驗操作，可應用于以微球為載體的生化檢測，具有良好的應用前景。

本發明的一種基于均勻分布的微球檢測腫瘤標記物的微流控芯片，所述微流控芯片包括進樣口、出樣口、若干個與液體流動方向平行的微柱陣列；所述微柱陣列之間的間隙為主流動通道，微柱陣列中相鄰微柱的最窄間隙略小于微球的直徑(正好可以只容納一個微球)。

所述微柱陣列對微球的攔截是基于流體擴散的原理。

本發明進出樣口的設計使得各個主流動通道存在流速差異，液體因流速差異而產生的擴散使其能夠通過相鄰微柱的間隙，從流速高的通道流向流速低的通道，進而微球可以截留在微柱之間。同時，主通道水流的沖擊也防止了微球在微柱間隙中的堵塞。

所述微流控芯片在使用前進行真空處理。

所述微流控芯片的主體材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS)。PDMS是一種介孔材料，具有多孔透氣性，使用前對微流控芯片抽真空，可消除微流控通道內在進樣過程中因流速分布問題而產生的氣泡。