[發明專利]微流控單細胞基因表達檢測芯片及其工作方法與制備方法

在審

• 申請號: 201810091807.9
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108060075A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 孫浩;東輝
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/34;C12M1/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明提供一種微流控單細胞基因表達檢測芯片及其工作方法與制備方法，該芯片包括基底層、鈍化層、磁鐵層、流動層和氣動控制層；所述鈍化層設置在基底層上；所述磁鐵層設置在鈍化層上；所述流動層設置在磁鐵層上；所述氣動控制層設置在流動層上；基底層上設置有電極；所述氣動控制層劃分為生化分析單元陣列；所述生化分析單元陣列包括若干個生化分析單元；生化分析單元劃分為細胞捕捉區及生化反應區。可以有效提高分子檢測的精度、靈敏度和效率等，并降低樣本交叉污染、操作復雜性和試劑消耗。

技術領域

本發明屬于芯片領域，具體涉及一種微流控單細胞基因表達檢測芯片及其工作方法與制備方法。

背景技術

微/納制造主要研究特征尺寸在微米、納米范圍的功能結構、器件與系統在設計、制造中的科學問題。細胞是生命結構和功能的基本單位，活體單細胞基因表達檢測是細胞生命分析技術的極限狀態，對于揭示重大疾病發生與演進機理、促進新型藥物研發等具有重要意義。盡管微流控技術一定程度地支撐了基礎生物學與臨床醫學的重大發現，加快了諸多基礎科學研究熱點課題的進程，但現存芯片存在著結構復雜、集成性差、檢測通量低、成本昂貴等不足問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種微流控單細胞基因表達檢測芯片及其工作方法與制備方法。

本發明采用以下技術方案：一種微流控單細胞基因表達檢測芯片，其包括基底層、鈍化層、磁鐵層、流動層和氣動控制層；所述鈍化層設置在基底層上；所述磁鐵層設置在鈍化層上；所述流動層設置在磁鐵層上；所述氣動控制層設置在流動層上；基底層上設置有電極；所述氣動控制層劃分為生化分析單元陣列；所述生化分析單元陣列包括若干個生化分析單元；生化分析單元劃分為細胞捕捉區及生化反應區。

在本發明一實施例中，所述氣動控制層上設置有第一多路復用器、第二多路復用器。

在本發明一實施例中，所述細胞捕捉區上設置有表面涂布特定引物的微磁珠。

在本發明一實施例中，所述基底層上設置有微加熱器及溫度傳感器；所述微加熱器、溫度傳感器分別與電極連接。

進一步的，所述微加熱器與溫度傳感器電阻比為1:2.7。

在本發明一實施例中，所述流動層內設置蒸發抑制層。

在本發明一實施例中，所述生化分析單元陣列包括400個生化分析單元。

本發明還提供一種如上所述的微流控單細胞基因表達檢測芯片的工作方法，其包括以下步驟：步驟S1：當細胞隨載流流動到檢測芯片上；單細胞將停留并由化學裂解液裂解，釋放出的mRNA由表面涂布特定引物的微磁珠捕捉；步驟S2：若生化分析單元陣列上的若干個生化分析單元都完整完成細胞內mRNA捕捉，則啟動基底層上的微加熱器，完成反轉錄與實時熒光定量聚合酶連反應；步驟S3：靶向基因片段擴增信號由一熒光顯微鏡捕獲，該信號上傳至計算機并由計算機分析其灰度值；實時熒光定量聚合酶連反應信號由一熒光顯微鏡和一CCD采集，該信號上傳至計算機并由計算機分析。

在本發明一實施例中，微加熱器電壓輸入由一數字電源提供，溫度傳感器電阻由一數字萬用表讀取；細胞載流進樣由一微注射泵控制，氣動控制層由一氮氣氣壓控制。

本發明提供一種如上所述的微流控單細胞基因表達檢測芯片的制備方法，其包括以下步驟：

步驟一：真空蒸鍍厚度20nm鉻和110nm金，再由濕法刻蝕得到微加熱器及溫度傳感器，微加熱器與溫度傳感器電阻比為1:2.7； 步驟二：旋涂厚度為80μm的負性光刻膠SU-8，由紫外曝光法在硅片基底上加工氣動控制層膠膜，澆鑄聚二甲基硅氧烷PDMS并固化得到最終氣動層；步驟三：旋涂厚度為30μm的負性光刻膠SU-8，由紫外曝光法在硅片基底上加工氣動控制層膠膜，兩次澆鑄PDMS得到內置蒸發抑制層的流動層；步驟四：借助PDMS打孔器，加工芯片流動層、氣動控制層的入口、出口；步驟五：借助反應離子刻蝕RIE封裝步驟一至四得到的多層結構，得到檢測芯片。