[發明專利]微液滴檢測芯片

在審

• 申請號: 201711074957.0
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN109746058A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 荊高山;王博;蘇世圣
• 申請（專利權）人: 北京新羿生物科技有限公司;清華大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種微液滴檢測芯片，所述微液滴檢測芯片包括有一中心孔，所述中心孔用于所述微液滴檢測芯片制備過程中注入注塑料以及批量化生產過程中和/或批量化熒光檢測過程中微液滴檢測芯片的轉運；所述中心孔兩側以中心孔為中心設置一個或多個微液滴檢測單元。該微液滴檢測芯片結合工業界成熟的光盤制備工藝，可快速、可靠地檢測均一的微米量級“油包水”微液滴，微液滴芯片采用熱塑材料，材料和批量加工成本低廉，對傳統圓環形光盤結構進行修正，最大限度利用光盤的空間。

技術領域

本發明涉及微液滴數字PCR技術領域，具體涉及一種微液滴檢測芯片。

背景技術

微液滴數字PCR技術(droplet digital PCR，ddPCR)是一種基于單分子PCR的核酸絕對定量分析技術。微液滴數字PCR技術以其高靈敏度、高準確性的優勢正成為業界下一個革命性技術。近幾年來，隨著微納米制造技術和微流體技術(micro-nanofabrication andmicrofluidics)的發展，微液滴數字PCR技術遇到了突破技術瓶頸的最佳契機。該技術借助微流控芯片，檢測直徑為數微米到數百微米的液滴；微液滴包裹單分子或單細胞，達到反應與檢測全封閉，全集成。微液滴數字PCR系統工作原理是：首先通過特殊的微液滴檢測儀將待測樣品均分到大量納升級(直徑為數微米到數百微米)的“油包水”微液滴中，微液滴的數量在百萬級別。由于微液滴數量足夠多，微液滴之間被油層相互隔離，因此每個微液滴相當于一個“微型反應器”，微液滴中只含有待測樣品的DNA單分子；然后，針對這些微液滴分別進行PCR擴增反應，并通過微液滴分析儀逐個對液滴的熒光信號進行檢測，有熒光信號的微滴判讀為1，沒有熒光信號的微滴判讀為0。最后，根據泊松分布原理及陽性微滴的個數與比例即可得出待測樣品的目標DNA分子數目，實現對核酸樣本的絕對定量。

微液滴樣品熒光信號的判定依賴一個核心技術：微液滴熒光檢測裝置的設計和加工，利用激光激發微液滴內產物的熒光信號高低來區分陰性微液滴和陽性微液滴。微液滴數字PCR技術的常規流程是：生成的微液滴被轉移到微液滴收集管例如離心管(EP管)中，在一個常規PCR儀中進行反應。經過PCR擴增反應的微液滴，被注入到一個微液滴熒光檢測裝置中，配合特殊的微液滴分析儀進行熒光信號檢測。該微液滴熒光檢測裝置被廣泛應用需要具備以下原則：(1)微液滴在微液滴分析儀作用下，被注入到該微液滴熒光檢測裝置中。微液滴流經激光檢測區時，單排整齊排列，便于熒光信號的準確檢測；(2)該微液滴熒光檢測裝置一次性使用，材料和加工成本低。針對以上原則，基于微流控技術的微液滴檢測芯片具有很大的應用前景。

目前，基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的微流控芯片已被廣泛用于檢測微液滴。首先，研究人員利用軟光刻工藝(人工操作)加工具備微米量級的PDMS微液滴芯片。當PDMS微液滴芯片制備成功后，在其樣品入口、微液滴生成出口利用機械加工工藝打孔，裝配進樣管、出樣管。EP管中的“油相”樣品、“微液滴”樣品通過手工方式吸入到注射器中。然后，通過外部注射泵將“油相”樣品、“微液滴”樣品經過進樣管注入PDMS微液滴芯片中。在預先設計好的流道區域，光學檢測系統逐個對液滴的熒光信號進行檢測。最后，被檢測的微液滴經過出樣管被收集到常規實驗耗材中，例如EP管。盡管PDMS微液滴芯片材料研發成本低、實驗室加工工藝簡單，但是其存在的不足包括：

(1)PDMS是熱彈性聚合物材料，該類材料不適合于工業級注塑、封裝工藝。手工加工的PDMS微液滴芯片可靠性差。PDMS微液滴芯片批量加工成本高昂。

(2)PDMS微液滴芯片樣品注入、液滴收集為過程繁瑣的人工操作流程，不適于臨床檢驗應用。

發明內容

針對PDMS微液滴芯片的不足，我們設計和加工了基于微流控技術的微液滴檢測芯片。該微液滴檢測芯片，可以快速、可靠、便捷的檢測微液滴樣品的熒光信號。芯片的材料和加工成本低，有利于臨床檢測的廣泛應用。