[發明專利]核酸快速擴增和檢測的微流控芯片、檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202110143572.5
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112899152A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 曲中天;王宏;張方舟;黃明壘;樊麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/34;C12M1/00;C12Q1/6837;C12Q1/6844
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發明公開了一種核酸快速擴增和檢測的微流控芯片、檢測方法及系統。所述系統包括：一種核酸快速擴增和檢測的微流控芯片，推力施加機構，以及反復抽吸機構，用以將反應液在變性區域和退火延伸區域間進行往復運動。所述方法包括：采用推力施加機構將待檢測樣本及反應液置于加樣孔內，采用反復抽吸機構將待檢測樣本及反應液在變性區域和退火延伸區域之間進行往復運動，進行變性和退火延伸；以及，將擴增反應液輸入雜交反應腔室，之后進行熒光檢測。本發明的快速核酸擴增和雜交檢測方法不僅可以大大加快反應速度，而且減少了微流控芯片設計的復雜度和液體操控自動化的復雜度，避免了多重檢測中探針設計的難度和復雜度。

技術領域

本發明涉及一種快速核酸擴增和檢測的方法及系統，尤其涉及一種特異性編碼引物、核酸捕獲探針微陣列，以及一種核酸檢測利用微流控偏激，以及基于該微流控芯片實現的核酸快速擴增及微陣列芯片雜交和熒光檢測的方法和裝置，屬于核酸擴增檢測技術領域。

背景技術

核酸是由許多核苷酸單體聚合成的生物大分子化合物，為生命的最基本物質之一，包括脫氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA兩大類，廣泛存在于所有動植物、微生物及生物體內。核酸與蛋白質結合形成核蛋白。不同的核酸，其化學組成、核苷酸排列順序不同。核酸是基本的遺傳物質，所有生物包括動植物，細菌病毒等都要靠核酸來遺傳，每一個種屬都有它自己特定的核酸順序。通過檢測核酸的順序，就可以來確定到底是哪一種類型的生物，比如有一種感染，就通過進行核酸的測序能夠肯定是什么樣的小生物造成的，并且能夠使用藥物來控制消除它。在腫瘤的治療中，也可以根據腫瘤的核酸性質遺傳物質來確定用什么藥，用什么藥物的敏感從而選擇更加好的藥物。

常用的核酸分析方法包括測序、擴增檢測和雜交檢測等，這些分析方法一般都包括核酸的擴增和檢測等步驟。

核酸擴增檢測是通過酶的作用將待檢核酸序列進行擴增，然后檢出的方法，包括以聚合酶鏈式反應(PCR)為代表的熱循環擴增方法，以及RPA和LAMP為代表的恒溫擴增方法。PCR是利用DNA在體95℃高溫時變性會變成單鏈，低溫(經常是60℃左右)時引物與單鏈按堿基互補配對的原則結合，再調溫度至DNA聚合酶最適反應溫度(72℃左右)，DNA聚合酶沿著磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互補鏈。熒光定量PCR是在反應體系中加入熒光基團，利用熒光信號的變化實時監測PCR擴增反應中每一個循環擴增產物量的變化。雜交檢測是將PCR產物與固定在玻璃基片或者膜上的捕獲探針特異性雜交，然后通過熒光檢測或者顯色反應檢測目標產物的方法。

核酸的擴增檢測通常需要在專業的分子實驗室進行，對實驗室環境和專業操作人員都有嚴苛的要求。因此PCR實驗室想要滲透到多有生物相關行業內部難度相當大。比如近期爆發的新型冠狀病毒肺炎和近期爆發非洲豬瘟，對在現場進行核酸分析提出了新的需求。近年來研發的現場快速檢驗(POCT)核酸檢測系統，采用“樣本進、結果出”的核酸分析檢測模式大大簡化操作流程，使得現場部署和非分子檢驗專業人員操作成為可能。采用微流控芯片將PCR擴增及雜交檢測等核酸分析的過程在微流控芯片自動完成，已成為一種經濟實惠且快速的分子診斷技術。

因此，如何將快速核酸擴增檢測與基于特異性捕獲探針雜交及熒光檢測技術的核酸快速檢測設備相結合，尋求一種快速、低成本和自動化操作的核酸擴增檢測的方法及其系統，已然成為業界研究人員長期以來一直努力的方向。

發明內容

本發明的主要目的就是針對以上現狀，提供一種快速核酸擴增檢測與基于特異性捕獲探針雜交及熒光檢測技術的核酸快速檢測裝置及方法，以克服現有技術中的不足。

本發明的另一主要目的在于提供一種核酸快速擴增和檢測的微流控芯片。

本發明的另一主要目的在于提供一種基于該微流控芯片的往復式快速核酸擴增檢測裝置。

本發明的另一主要目的在于提供一種核酸檢測用特異性編碼引物以及相應的核酸捕獲探針微陣列。