[發明專利]一種多維微流控電泳芯片及檢測裝置，檢測方法

有效

• 申請號: 202010771073.6
• 申請日: 2019-07-11
• 公開（公告）號: CN112354572B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 耿利娜;鄧玉林;陳輝;全宗良;趙小超;李永瑞;于世永
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N27/447
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安

本申請首先提出設計一種多維多通道并行微流控電泳芯片，其具有過渡段，所述過渡段具有不均勻的橫截面面積，能夠改善蛋白分離效果不佳的問題，獲得高分辨蛋白分離指紋圖譜。同時提出一種檢測系統，其包括上述多維微流控電泳芯片，能夠應用于微生物、臨床血樣等生物樣品進行分析識別。進一步，還包括一種檢測方法，其使用本申請提出的檢測裝置，通過獲取高分辨分離圖像并借助圖像解析鑒別。

技術領域

本發明涉及微生物檢測技術領域，涉及一種多維微流控電泳芯片，以及應用多維微流控電泳芯片的檢測裝置及檢測方法。

背景技術

在現有的微生物檢測技術領域，采用形態學特征、生理生化反應特征等微生物分類檢測方法及裝置進行微生物檢測時，微生物培養耗時長，操作繁瑣；而使用基于16S擴增子測序、QPCR、基因芯片、宏基因組和宏轉錄組的等核酸檢測分子生物學技術，存在技術難度大、容易出現假陽性以及成本高的問題；而在蛋白層面上的基于免疫方法的檢測裝置，成本較高，并且能檢測的種屬受限于所能得到的抗體。

在本世紀初期，NISHIMOTOH在專利文獻(JP2003114215 A)就公開了一種用于化學/生物分析的電泳芯片，采用簡單的“十字交叉”結構實現western blot。然而上述專利技術事實上依然只是一維凝膠電泳技術，在面對細胞、微生物等具有復雜蛋白組分的生命體時，分離以及分析能力都存在限制。

為了提升電泳的分離能力，隨后出現的電泳微流控芯片在一段時間內的改進主要集中在設計“二維”電泳微流控芯片。例如，毛秀麗在專利文獻(CN1469123 A)公開了一種蛋白質分析用微流控芯片及其在蛋白質分析中的應用，其設計的微流控芯片在“十字交叉”結構的基礎上，進一步增加了包含多個通道的基本單元。再例如，林炳承在專利文獻(CN1779431 A)公開的芯片包括第二個單元，第二單元為蛋白質濃縮后的電泳分離分析。該芯片的進樣通道可以為T字型結構。其它涉及通道整體結構和形態結構調整專利技術還包括，CN2831115Y，CN1786988A，CN104148123A，CN105092677A，CN104297327A，US2014332382A1，US8728290 B1等。

就本申請發明人所知，非專利技術文獻1(Emrich C A,Medintz I L,Chu W K,etal.Microfabricated Two-Dimensional Electrophoresis Device for DifferentialProtein Expression Profiling[J].Analytical Chemistry,2007,79(19):7360-7366.)首次提及了在兩維通道之間加工超細的通道進行連接，產生的阻力以阻止擴散并同時降低擴散的體積。盡管上述文獻中實施的超細通道設計方式在電泳技術領域中并不少見，例如US2011220499 A1，JP2005233944 A。但是將其設計在兩維通道之間以提高蛋白分離能力，卻需要綜合考慮等電聚焦通道特性以及凝膠電泳通道特性，使其與電泳領域的一般設計方式顯著區分開。以至于，后續很多多維電泳芯片技術都借鑒參考，例如非專利技術文獻2(West J,Becker M, Tombrink S,et al.Micro Total Analysis Systems:LatestAchievements[J].Analytical Chemistry,2008,80(12):4403-4419.)

然而，在實際的電泳分離實驗過程中，非專利技術文獻1中的設計方式卻依然存在對于蛋白分離效果欠佳或者與不增加超細的通道的多維微流控電泳芯片蛋白分析效果區分不明顯的情況。有鑒于此，本申請首先提出設計一種多維微流控電泳芯片，其能夠改善蛋白分離效果不佳的問題。同時提出一種檢測系統，其包括上述多維微流控電泳芯片，能夠應用于微生物等生物樣品進行分析識別，包括但不僅限于基于蛋白質分離熒光圖像進行微生物等生物樣品的檢測。進一步，還包括一種檢測方法，其使用本申請提出的檢測裝置，通過獲取高分辨分離圖像并借助圖像解析技術鑒別單獨以及混合微生物。具體分離和分析的技術實現方式可以參照以下提供的非專利技術文獻3-10：