[發明專利]一種含有氣泡消除結構的聚合酶鏈式反應芯片及液滴乳液的處理方法

在審

• 申請號: 202010060128.2
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111185248A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 周洪波;王曉冬;高則航;彭伙;賈春平;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: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/38;C12M1/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本申請公開了一種含有氣泡消除結構的聚合酶鏈式反應芯片及液滴乳液的處理方法，包括設置于所述聚合酶鏈式反應芯片同一面的進樣結構100、微流通道200、氣泡漂浮結構300和液滴存儲結構400。由于氣泡漂浮結構300中的氣泡漂浮腔302可以用于對液滴乳液進行氣泡消除處理，可以減少氣泡的引入甚至消除氣泡的引入，以便后續擴增反應的順利進行。

技術領域

本申請涉及試樣分析微流控芯片領域，尤其涉及一種含有氣泡消除結構的聚合酶鏈式反應芯片及液滴乳液的處理方法。

背景技術

核酸是生命的最基本物質之一，任何疾病都能在核酸水平上找到證據。目前，核酸檢測已被廣泛應用于疾病研究、體外診斷、獸醫、食品安全、生物安全、農業等領域。

當前核酸分子的定量檢測有三種方法：光度法、實時熒光定量聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction，PCR)以及數字PCR技術。實時熒光定量PCR屬于半定量的檢測技術。數字PCR技術是基于單分子PCR方法來進行計數的核酸定量，是一種核酸分子擴增及絕對定量的技術，該技術將稀釋后的核酸溶液分散至大量的微反應器中，每個微反應器的核酸模板數少于或者等于1個。這樣經過PCR熱循環之后，有一個核酸分子模板的反應器就會呈現熒光信號，沒有模板的反應器就無熒光信號。在結果讀出過程中，根據微反應腔熒光信號的相對比例，就可以推算出原始溶液的核酸濃度。

基于液滴微流控技術的液滴數字PCR由于具備更容易提供小體積、高通量的微反應器等優點，受到廣泛地關注。液滴數字PCR反應分為三個環節：液滴制備、擴增及液滴計數統計。目前，具有代表性的液滴數字PCR系統有3款，分別是Bio-Rad公司的QX-100TM/QX-200TM、Raindance公司的Rain Drop TM以及Stilla technologies公司的Naica TM系統。QX-200TM和Rain Drop TM未采用一體化的芯片技術，因而操作繁瑣、易污染，而一體化的芯片可有效地解決此類問題。

一體化芯片的技術路線，目前存在的問題主要是由于芯片將液滴生成結構，液滴存儲擴增腔直接相連，集成于同一塊芯片中，液滴生成環節引入的氣泡將會直接流入液滴存儲腔402中。這些氣泡在PCR熱循環過程中會導致如下的嚴重問題：當擴增腔中存在氣泡時，在加熱時氣泡體積膨脹；在降溫時氣泡體積收縮。這樣，氣泡在PCR的熱循環過程中就形成了一個震蕩源，擾亂并破壞液滴，產生細小的碎液滴，以及誘發液滴融合現象(Dropletcoalescence)，進而導致數字PCR檢測失敗。因此，氣泡問題是此類一體化芯片的固有難題。

發明內容

本申請提供了一種含有氣泡消除結構的聚合酶鏈式反應芯片及液滴乳液的處理方法，用于在液滴生成環節減少氣泡的引入甚至消除氣泡的引入，以便后續擴增反應的順利進行。

一方面，本申請實施例提供了一種含有氣泡消除結構的聚合酶鏈式反應芯片，包括設置于聚合酶鏈式反應芯片同一面的進樣結構100、微流通道200、氣泡漂浮結構300和液滴存儲結構400；

進樣結構100包括樣品進樣腔101和油相進樣腔102，樣品進樣腔101和油相進樣腔102分別與微流通道200連通；微流通道200用于匯流來自樣品進樣腔101的樣品和來自油相進樣腔102的油相，制備液滴乳液；

氣泡漂浮結構300包括滴液乳液進口301、氣泡漂浮腔302和滴液乳液出口303；滴液乳液進口301與微流通道200連通，氣泡漂浮腔302用于對液滴乳液進行氣泡消除處理；

液滴存儲結構400包括液滴存儲進口401和液滴存儲腔402；滴液乳液出口303和液滴存儲進口401相連通；液滴存儲腔402用于存儲自滴液乳液出口303和液滴存儲進口401流出的氣泡消除處理后的液滴乳液。

可選的，根據權利要求1的聚合酶鏈式反應芯片，其特征在于，氣泡漂浮結構300還包括頂層封閉層304；頂層封閉層304覆蓋于氣泡漂浮腔302的頂部，氣泡漂浮腔302的厚度不小于1微米。