[發明專利]基于光熱效應進行微量液滴操控的微流控芯片及方法

有效

• 申請號: 202110019705.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112871227B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 馬波;刁志鈿;王喜先;徐騰;徐健
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 董娜

本發明提供了一種基于光熱效應進行微量液滴操控的微流控芯片及方法，解決現有液滴回收方法存在芯片制作復雜的問題。該芯片包括鍵合在一起的下載體和上載體；下載體的上表面設置有至少一個進樣口、微流道結構和一個出樣口，微流道結構包括入口流道、微腔室陣列和出口流道；微腔室陣列包括多個平行設置的微流道以及設置在微流道兩側的多個微腔室；微腔室包括腔室以及連接腔室和微流道的喉部；進樣口通過入口流道與每個微流道連通；每個微流道通過出口流道與出樣口連通；上載體的下表面鍍有金屬材質層，上載體上設置有與出樣口相對的通孔，用作蓄油池。

技術領域

本發明屬于生物技術和儀器科學領域，涉及液滴微流控技術，具體涉及一種基于光熱效應產生氣泡進行微量液滴操控的液滴微流控芯片及使用該液滴微流控芯片制備微量液滴陣列并選擇性導出目標微量液滴的方法。

背景技術

液滴微流控技術極大地減少了反應體積和分析時間，從而導致了高通量篩選和測序的變革性進展。通過將液滴排列成靜態陣列，可以監視在這些微腔室內長時間發生的動態事件，從而有助于識別稀有事件和細胞類型。在許多情況下，非常需要回收少量包含獨特分析物或細胞的液滴，以進行進一步分析。

現有幾種液滴回收方法是從微孔陣列中選擇性回收液滴。回收方法高度依賴于動態監控或液滴孵育的捕獲方法。在所謂的“豆莢式”設備中，液滴被引導通過并被物理捕獲在波紋狀通道中，如果不在每個液滴中使用某種類型的條形碼或標簽，則無法進行選擇性回收。如果表型很少，則從條形碼中進行事后選擇是無效的。對于具有通過密度差捕獲液滴的微孔陣列設備，只需將設備翻轉即可釋放液滴。但是，此方法是非特定的，并且無法進行選擇性釋放。目前，選擇性回收液滴的最有效方法是基于使用氣動閥的機械驅動。機械驅動可以以相當大的精度和精確度捕獲和釋放二維和三維陣列中的液滴。但是，該方法的適用性可能受到以下事實的限制：閥的數量必須至少與微孔的數量匹配。這將需要相當復雜的設備制造過程，并且還需要復雜的設備來控制壓力，并將壓力傳遞至必要的一組閥以實現選擇性釋放。由于這些限制，基于這種方法的捕獲和選擇性釋放能力被限制在幾百個，而包括稀有細胞表型在內的許多高通量應用則需要監測至少幾千個液滴。

現有通過微流控設備中，集成光敏聚合物層使光從靜態微孔陣列中選擇性的釋放液滴。該光敏層放置在捕獲大量液滴的微孔陣列和帶有或不帶有可用于回收的頂部流動通道的PDMS平板之間。通過使用聚焦光局部加熱來誘導氣泡以選擇性地向下推動釋放液滴。然而上述方法在芯片制作時需要復雜的制作步驟，限制了工業化大規模的生產。

發明內容

為了解決現有液滴回收方法存在芯片制作復雜，或者需氣閥控制，難以形成高通量液滴陣列，以及難以選擇性釋放目標液滴的技術問題，本發明提供了一種基于光熱效應進行微量液滴操控的微流控芯片及方法。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種基于光熱效應進行微量液滴操控的微流控芯片，其特殊之處在于：包括鍵合在一起的下載體和上載體；

所述下載體的上表面設置有至少一個進樣口、微流道結構和一個出樣口，

所述微流道結構包括入口流道、微腔室陣列和出口流道；

所述微腔室陣列包括多個平行設置的微流道以及設置在微流道兩側的多個微腔室；

所述微腔室包括腔室以及連接腔室和微流道的喉部；

所述進樣口通過入口流道與每個微流道連通；

所述每個微流道通過出口流道與出樣口連通；

所述上載體的下表面鍍有金屬材質層，上載體上設置有與出樣口相對的通孔，用作蓄油池。

進一步地，所述微流道兩側的微腔室沿微流道中心線方向錯位設置。

進一步地，所述金屬材質層的材質為ITO或金或銀或鋁，厚度為10納米～10微米。