[發明專利]一種用于核酸檢測的微流控芯片及其制作方法

有效

• 申請號: 202110687934.7
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113333042B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 馬曉璐;高志鵬;曾平君;冀健龍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/42;C12M1/34;C12M1/00
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超;鄧東東

本發明提出一種用于核酸檢測的微流控芯片及其制作方法，屬于微流控芯片生物傳感器技術領域；所要解決的技術問題為：提供一種用于核酸檢測的微流控芯片結構及制作方法的改進；解決該技術問題采用的技術方案為：蓋片設置在基片上，蓋片上設置有多條微流道；微流道包括放大芯片微流道和傳感芯片微流道，放大芯片微流道包括進液口、出液口、電容耦合微流道和有機半導體微流道；所述傳感芯片微流道包括進液口和出液口；所述基片包括基底、電極引線層、絕緣層、微電極層四層；微電極層設置有至少一個放大芯片組件、至少一個傳感芯片組件、PAD電極、金屬導線和驅動電極；放大芯片組件包括有機半導體膜和第一微電極組；本發明應用于微流控芯片。

技術領域

本發明提出一種用于核酸檢測的微流控芯片及其制作方法，屬于微流控芯片生物傳感器技術領域。

背景技術

核酸檢測是病原體診斷的重要依據，目前臨床應用較多的一種核酸檢測方法是熒光PCR檢測法，這種檢測方法通常只能檢測一種病原體(如病毒、微生物等)，且檢測操作復雜、成本高，并且其陽性檢出率僅為30％～50％；檢出率低主要是由于部分病原體的遺傳物質序列同源性極高，導致核酸檢測的假陽性較高，因此對病原體核酸檢測的特異性和靈敏度要求較高；在核酸檢測過程中，每形成一個新的磷酸二酯鍵，糖-磷酸主鏈就會釋放一個質子，從而使擴增過程伴隨著緩沖液pH值的變化，該變化可通過離子敏感的場效應晶體管(ISFET)或者pH敏感的電化學傳感器得到量化檢測，但這些方法均無法應用于病原體檢測，最重要原因是其pH檢測靈敏度無法突破Nernstian極限(即59mV pH unit-1)。

近些年有機電化學晶體管(OECT)被廣泛應用于無標識生物傳感，如多巴胺、腎上腺素、抗壞血酸、三磷酸腺苷等檢測，基于OECT的信號放大能力是常規有機晶體管的近百倍，因此將有可能實現超Nernstian極限靈敏度(100mV pH unit-1)的pH值檢測，晶體管可以結合微流控技術實現陣列化，將核酸檢測各重PCR擴增反應限制在各自的獨立空間內，同時能夠平行運行上千個PCR反應并避免非特異性擴增，因此將OECT與PCR技術結合可兼顧高特異性與高靈敏度，實現對病原體的檢測；但目前針對該領域的研究實屬空白，需要具體研究微流控芯片具體的結構，以及相應的制作方法。

發明內容

本發明為了克服現有技術中存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種用于核酸檢測的微流控芯片結構及制作方法的改進。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種用于核酸檢測的微流控芯片，包括蓋片和基片，所述蓋片設置在基片上，所述蓋片上設置有多條微流道，每條微流道中包括有放大芯片微流道和傳感芯片微流道；

所述放大芯片微流道包括進液口、出液口、電容耦合微流道、有機半導體微流道；

所述傳感芯片微流道包括進液口和出液口；

所述基片由下到上依次設置有基底、電極導線層、絕緣層、微電極層，在微電極層和有機半導體微流道中均設置有至少一個放大芯片組件、至少一個傳感芯片組件、PAD電極、金屬導線、驅動電極；

所述驅動電極分別通過絕緣層上設置的通孔及通孔內的電極引線與PAD電極相連，所述PAD電極設置在蓋片的外部。

所述放大芯片組件包括有機半導體膜和第一微電極組，所述第一微電極組包括源極、漏極、柵極，所述有機半導體膜設置在源極和漏極的上側，所述有機半導體膜覆蓋源極、漏極的導電延伸端，同時柵極不與源極、漏極、有機半導體膜相連；

所述驅動電極、源極和漏極的導電延伸端浸沒在放大芯片微流道內。

所述傳感芯片微流道和傳感芯片組件的內部均設置有包括控制柵極和浮動柵極，所述控制柵極上沉積有pH敏感材料；所述控制柵極和浮動柵極之間還設置有介電材料，所述介電材料能夠實現在控制柵極與介電材料、浮動柵極與介電材料之間形成界面電容；

所述浮動柵極還通過金屬導線與柵極連接；