[發明專利]一種數字PCR芯片及其制備方法以及使用方法

在審

• 申請號: 201810027439.1
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108373969A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 徐鐵剛;吳蕾;王雪鳳;李昕欣
• 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: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;余永莉

1.一種數字PCR芯片，其特征在于，包括自下而上依次設置的：玻璃支撐層、密封層、反應層、空腔層以及防水層，其中，所述反應層與密封層通過鍵合在所述反應層與密封層之間形成主流道和通過所述主流道間隔開的多個獨立的PCR反應腔室，所述空腔層與反應層通過鍵合在所述空腔層與反應層之間形成空腔，所述反應層、空腔層以及防水層還具有依次貫穿的進樣口和出樣口，所述空腔層和防水層具有依次貫穿的空腔層入口和空腔層出口；其中，所述密封層、反應層和空腔層由聚二甲基硅氧烷制成，所述防水層由聚對二甲苯制成。

2.根據權利要求1所述的數字PCR芯片，其特征在于，所述多個獨立的PCR反應腔室兩兩對稱或相間排列布置于主流道的兩側，并與所述主流道貫通。

3.根據權利要求2所述的數字PCR芯片，其特征在于，所述反應層包括多個主流道。

4.根據權利要求1所述的數字PCR芯片，其特征在于，所述空腔層包括防止腔體坍塌的朝向所述反應層延伸的陣列式支撐柱結構。

5.根據權利要求1所述的數字PCR芯片，其特征在于，所述密封層、反應層和空腔層通過不可逆的等離子體鍵合貼合在一起。

6.根據權利要求1所述的數字PCR芯片，其特征在于，所述防水層上的進樣口、出樣口、空腔層入口以及空腔層出口均可通過紫外膠迅速封閉。

7.根據權利要求1所述的數字PCR芯片，其特征在于，所述空腔層同時還提供向所述數字PCR芯片補水的功能。

8.一種根據權利要求1～7中任意一項所述的數字PCR芯片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

P1：清洗硅片，在該硅片上制作空腔層模具；

P2：清洗硅片，在該硅片上制作反應層模具；

P3：將聚二甲基硅氧烷溶液澆筑到空腔層模具上，制作出具有陣列式支撐柱結構的空腔層，并打孔，形成空腔層入口和空腔層出口；

P4：將聚二甲基硅氧烷溶液澆筑到反應層模具上，制作出具有主流道和PCR反應腔室的反應層；

P5：將所述空腔層和反應層經過等離子體處理鍵合，并打孔，形成進樣口和出樣口；

P6：將聚二甲基硅氧烷溶液旋涂于載玻片上，烘烤形成密封層；

P7：將步驟P5獲得的鍵合在一起的空腔層和反應層與步驟P6獲得的密封層一起等離子體處理鍵合；以及

P8：將步驟P7中所得結構使用聚對二甲苯真空氣相沉積系統進行聚對二甲苯沉積，在所述空腔層頂部形成防水層，制得數字PCR芯片。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，上述步驟P5和P7中的等離子體處理包括在80℃下烘烤1～2h實現永久鍵合。

10.一種根據權利要求1～7中任意一項所述的數字PCR芯片的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：使用移液槍自防水層的進樣口滴加PCR反應液；

S2：使用注射器經軟管接頭自防水層的出樣口處向外抽氣，引導PCR反應液流入反應層的主流道，直到部分PCR反應液自出樣口流出；

S3：封住空腔層入口，使用注射器自空腔層出口向外抽取空氣，直到PCR反應液充滿反應層的主流道和獨立的PCR反應腔室；

S4：迅速打開空腔層入口，然后自該空腔層入口滴加PCR緩沖液，使用注射器自空腔層出口向外抽取空氣，直到PCR緩沖液充滿空腔層與反應層之間的空腔；

S5：吸掉進樣口處的多余PCR反應液，并滴加石蠟油，在出樣口處抽氣，引導石蠟油填滿反應層的整個主流道，完成對PCR反應腔室的隔離；

S6：吸掉各出入口處的殘余液體后，在防水層的各出入口滴加液體紫外膠，紫外光照固化紫外膠密封各出入口；

S7：將密封后的上述數字PCR芯片放到PCR儀中反應；以及

S8：檢測熒光信號，計算PCR反應液中的核酸濃度。