[發明專利]一種可實現多模態輸出的自由組裝拼接式微液滴檢測芯片

在審

• 申請號: 202011418669.4
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112649366A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 許太林;宋永超;李澤華;張學記
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/64;G01N21/65;G01N21/78;G01N27/26
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明涉及器件制備和傳感檢測領域，涉及一種可以和多種設備聯合使用的可實現多模態輸出的自由組裝拼接式微液滴檢測芯片。該微液滴檢測芯片包括微滴固定單元和信號傳輸單元，微滴固定單元包括若干微滴固定單體，每個微滴固定單體上均修飾有所述信號傳輸單元，且若干獨立微滴固定單體之間可自由組裝拼接?？筛鶕z測物種類和現場條件限制實現兩種，三種或更多種的檢測信號輸出。本發明的有益效果是：本發明的微液滴檢測芯片不僅具有便于攜帶，成本低，檢測體量小，高通量篩選，適用于復雜檢測環境，迎合多種檢測手段等；還具有多信號的輸出的優點，多信號結果相互驗證，提高檢測準確性，有效避免檢測假陽性。

技術領域

本發明涉及器件制備和傳感檢測領域，特別涉及一種可以和多種設備聯合使用的可實現多模態輸出的自由組裝拼接式微液滴檢測芯片。

背景技術

近年來，心血管疾病，癌癥等重大疾病死亡率日益增加，其中比較重要的因素就是發現不及時，已經錯過最優的治療時間，因此，疾病的早期預防與診斷就成了目前極為重要的科研問題。現今科學家已經通過體內多種標志物如外泌體，蛋白質，核酸等實現了部分疾病的早期診斷，而這些標志物的檢測往往需要昂貴的檢測費用與大量的檢測樣本，人們在經濟方面與身心方面都有一定抗拒。針對這些問題，科研人員研發了可用于快速檢測的微芯片如葡萄糖試紙，驗孕試紙等，這些微芯片操作簡單，成本廉價，檢測所需樣本少，可視化檢測，已大量投入市場應用。然而，這些芯片同樣存在著多種問題，如易損壞，不可重復利用，檢測目標單一，檢測限較低，假陽性分析等，需要進一步的改善與升級。

在商用現場檢測芯片用于復雜檢測體系如血液，汗液，尿液等體系時，檢測信號往往會受到干擾物的影響造成假陽性診斷。利用多體系檢測如熒光與電化學結合，表面拉曼與比色結合等，多種檢測相互不干擾，檢測結果相互印證，極大的解決了非特異性檢測，提高檢測靈敏性。然而這種多體系檢測對于檢測芯片要求極高，既需要能固定儲存檢測液，還要適用于多種檢測設備，具備這些條件同時還要便于攜帶，成本低廉。目前的即時檢測芯片大多只響應于一種檢測手段，很難滿足以上所有條件，這就極大的限制了多體系檢測理念在即時檢測的發展應用。

發明內容

本發明基于目前檢測芯片檢測準確性低，檢測體系單一等問題制備了一種可實現多模態輸出的自由組裝拼接式微液滴檢測芯片。所述的多模態輸出的自由組裝拼接式微液滴檢測芯片設計簡單，制作成本低，可重復利用，檢測體量小，檢測準確性高，迎合多種檢測技術，具有極大的應用前景。

一種可實現多模態輸出的自由組裝拼接式微液滴檢測芯片，所述的芯片包括微液滴固定單元和信號傳輸單元。芯片將液滴固定在微柱表面，多個單獨的微柱芯片可通過卡槽結合在一起，不同微柱表面通過不同修飾實現多種信號輸出。

所述的微液滴固定單元為陣列化的小型微柱，微柱的直徑可根據需要檢測的液滴大小設計在500微米至5毫米甚至更大的范圍；微柱制備可選擇模版澆筑法，3D打印，銑床加工等方法制備；微柱的材質可選擇PMMA,PDMS，PLA等聚合物。微柱由于其表面結構與自身粘附性能，可固定皮升至毫升級別液滴并且在傾斜，旋轉倒置等情況在液滴均不會脫落，適用于復雜環境檢測。

單個微柱平臺可根據需要設計特定的卡槽結構，通過拼接可實現4×4，8×12，100×100或更高通量的陣列化芯片，也可根據檢測設備需求設計長方形，圓形，三角形等集成化拼接式芯片用于檢測分析。

微柱平臺具有優異的液滴固定性能，滴加液滴在微柱表面，無論傾斜倒置等操作液滴均不會脫落，同時平臺可以承載多組分液滴，在滴加果汁，血清和酸堿溶液液滴均不會脫落，這為微柱平臺在食品分析，環境監控和生理疾病檢測等領域提供了保障。

微柱平臺可用于高通量電化學分析檢測，微柱內可通過注射器注射，嵌入等方式整合成三電極體系，實現微液滴高通量電化學分析檢測。將10微升含有5毫摩羥基二茂鐵的磷酸鹽緩沖溶液滴加在具有陣列化電極的微柱上，在-0.4-0.4V電壓下進行循環伏安檢測，得到優異的氧化還原曲線，證明電化學可行性。