[發明專利]一種用于單細胞分析的陣列式PDMS-紙基復合微流控芯片及其控制方法

在審

• 申請號: 201811432712.5
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109289954A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 孫浩;東輝
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N15/10
• 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

本發明涉及一種用于單細胞分析的陣列式PDMS?紙基復合微流控芯片及其控制方法，自上至下依次設置有PDMS層、膠層、紙基層、以及加熱貼片；所述PDMS層內設置有由一個以上的凹形結構組成的捕捉陣列；所述紙基層包括由包括親水紙基結構與疏水結構的親水矩陣單元組成的陣列；所述紙基層內的每個親水矩陣單元與所述PDMS層內的每個凹形結構一一對應。本發明可用于單細胞分析，芯片兼顧PDMS聚合物和濾紙纖維兩種材料優點。

技術領域

本發明涉及微流控芯片設計領域，特別是一種用于單細胞分析的陣列式PDMS-紙基復合微流控芯片及其控制方法。

背景技術

聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)具有良好的光學性能、熱穩定性和生物兼容性等優點，是微流控芯片的主要加工材料之一。基于PDMS材料的芯片，已在細胞操縱、細胞內基因表達檢測和免疫熒光分析等方面成功應用。但是，PDMS微通道內的流體流動通常需要依賴外置注射泵或啟動微閥結構控制，分析測試仍然需要在實驗室中完成。

近10年來，以濾紙為基體材料加工的芯片，即紙基微流控芯片已逐步成為低成本、便攜式和環保型生化檢測工具。通過濾紙內部固有的毛細纖維結構，紙基微流控芯片上的流體驅動和控制由毛細作用實現，省去了常規微流控對精密注射泵等設備的依賴，尤其適應于資源限制條件下開展生化樣本檢測與分析。但是，因為濾紙纖維結構通常隨機雜亂分布，這種結構難以實現痕量低豐度樣本（如單細胞等）的精密操縱。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種用于單細胞分析的陣列式PDMS-紙基復合微流控芯片及其控制方法，可用于單細胞分析，芯片兼顧PDMS聚合物和濾紙纖維兩種材料優點。

本發明采用以下方案實現：一種用于單細胞分析的陣列式PDMS-紙基復合微流控芯片，自上至下依次設置有PDMS層、膠層、紙基層、以及加熱貼片；

所述PDMS層內設置有由一個以上的凹形結構組成的捕捉陣列；

所述紙基層包括由包括親水紙基結構與疏水結構的親水矩陣單元組成的陣列；

所述紙基層內的每個親水矩陣單元與所述PDMS層內的每個凹形結構一一對應。

進一步地，包括所述膠層為低熔點瓊脂糖。

進一步地，所述低熔點瓊脂糖的熔點為65℃。

進一步地，所述疏水結構的材料為光敏樹脂。

進一步地，所述用于單細胞分析的陣列式PDMS-紙基復合微流控芯片外周采用壓力膜封裝。

本發明還提供了一種基于上文所述的用于單細胞分析的陣列式PDMS-紙基復合微流控芯片的控制方法，具體為：

當細胞載流流經PDMS層的凹形結構時，特定直徑尺寸的細胞將留滯在該結構中；

所述PDMS層與紙基層通過低熔點瓊脂糖構成的膠層粘合，設置在芯片底部的所述加熱貼片加熱后所述膠層融化，借助冷熱對流細胞落入親水紙基結構中；

當細胞裂解液流經親水紙基結構時，細胞的細胞壁化學裂解釋放包括RNA、DNA在內的物質，DNA分子鏈由固相微磁珠萃取，并通過聚合酶鏈式反應循環擴增，聚合酶鏈式反應產物信號由熒光顯微鏡直接讀取。

與現有技術相比，本發明有以下有益效果：

1、本發明的芯片兼顧PDMS聚合物和濾紙纖維兩種材料優點，微流控方法集成細胞捕捉、固定，DNA萃取和PCR循環擴增等多功能，省去了以往細胞實驗所需要的多種儀器設備，極大簡化了分析實驗流程。

2、本發明的設計具有操作簡單、成本低廉和多用途等多項優點，創新了現有微流控細胞分析方法，對完善個體化醫療平臺，促進便攜式臨床診治和物質貧乏地區疾病診斷等具有重要的潛在應用價值。