[發明專利]一種微流控芯片以及一種多步反應方法

在審

• 申請號: 202210049479.2
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114289088A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 沈峰;于子清
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本申請提供了一種微流控芯片包括上芯片與下芯片，下芯片設置有流體通道，上芯片設置有微孔，微孔的體積被配置為大于流體通道的體積。微孔的數量為多個，多個微孔在上芯片上排列成多排，流體通道的數量和在下芯片上的排列位置與微孔匹配。上芯片與下芯片為玻璃材料，并通過濕法刻蝕的方法制備。經過疏水化處理后，上芯片與下芯片在有機油相中進行裝配。本申請還提供了一種多步反應方法，采用該微流控芯片，可以對反應液體進行多次分步上樣，相鄰兩次上樣之間的時間間隔可以按需要調整，以匹配不同的反應流程。

技術領域

本申請涉及微粒制備領域，尤其涉及一種微流控芯片以及一種多步反應方法。

背景技術

規律成簇的間隔短回文序列(Clustered regularly interspaced shortpalindromic repeats，CRISPR)作為原核生物免疫系統的一個部分，在近些年來被開發出了許多用途。在核酸分子檢測領域，由于其具有很高的檢測特異性且無需復雜的外部溫控系統，展現出了很廣泛的應用前景。CRISPR輔助的核酸檢測系統的基本原理為：以Cas12為例，通過設計特異性識別靶標DNA分子的crRNA序列，當體系中含有目標分子時，crRNA可對其進行特異性識別，隨即激活Cas12的反式切割活性，Cas12即可隨機切割反應體系中的ssDNA，利用體系中的標記有熒光分子的ssDNA探針或使用其他方式即可識別靶標分子的存在。但該反應缺點在于其反應動力學較差，檢測下限高，且無法對靶標分子進行絕對定量。使用數字化的核酸檢測方法可對反應體系中的靶標分子進行絕對定量。數字化的核酸檢測需將反應體系分隔為數千甚至數萬個微小液滴，每個微液滴中的核酸分子數符合泊松分布，多為0或1個，含有核酸分子的微液滴在反應結束后即可顯示出陽性信號，通過計數具有陽性信號的微液滴個數即可對核酸分子進行絕對定量。利用在微小液滴內部的限域效應(即單個分子被限制在一個微小反應體系內部，相比于大體系而言提高了該分子的相對濃度)，可實現數字化CRISPR檢測，但該方法對液滴體積大小要求高，至少需要皮升級的液滴才能完成，這對液滴生成部分帶來了較高的需求。使用預擴增的方法可解決這一問題，而許多預擴增體系的反應條件、反應試劑等與CRISPR檢測體系并不兼容，因此需要開發一套能進行多步上樣的數字化核酸檢測系統。

數字化核酸檢測系統的核心是微液滴的生成。常見的微液滴生成方法有芯片法、微滴法及微流控芯片法三種，目前已開發出多款基于上述方法的商業化液滴生成產品，如ThermoFisher Scientific的QuantStudio 3D數字PCR系統、BioRad的QX200液滴數字PCR系統及STILLA的Crystal數字PCR系統等，使用這些方法均可快速穩定地生成均一液滴。以上所提到的液滴生成模式僅能用于進行一次性液滴生成，難以在同一芯片內部進行液滴的多步操作。而很多反應需要多個步驟才能完成，難以在以上系統中進行。

滑動芯片(SlipChip)是一種新型的微流控芯片，可以通過上下芯片的相對滑動產生微液滴?；瑒有酒献有酒拖伦有酒Ｉ献有酒南卤砻婕跋伦有酒纳媳砻嬷苽溆形⒖?。在初始位置，將上下子芯片裝配到一起，上下子芯片的微孔有部分疊加，從而形成連通的流體管道。待溶液注射到芯片中后，將上下子芯片相對滑動，微孔不再相互部分疊加，從而產生大量的液滴。(參考文獻：Lab Chip 2009 9:2286-2292，CN104722342B)

自分區滑動式芯片是一種可由表面張力自發生成液滴的新型位移式微流控芯片(Biosensors and Bioelectronics,Volume 155,1May,2020；CN109046484B)，上下子芯片采用聯通管道式設計，通過位置移動和表面張力的作用來生成液滴。相較于傳統的滑動芯片，該芯片操作簡單，操作容錯度高。

然而，現有技術中存在的微液滴生成芯片，具有類似的技術問題，即對于需要多步驟才能完成的反應，無法處理。或無法產生需要多次上料的微液滴。

因此，本領域技術人員有動機研發一種微流控芯片以解決現有技術中存在的技術問題，同時提出一種采用這種微流控芯片的多步反應方法。

發明內容