液滴捕获芯片和微流控芯片制造技术

本发明专利技术提供了一种液滴捕获芯片，在液滴捕获芯片中设置多个液滴捕获腔室，使得液滴被捕获后可以直接进行原位扩增和原位检测，而将液滴产生、液滴捕获集成在一块微流控芯片上，实现了方便、快捷的全集成自动化检测，可以减少中间环节，加快分析速度。对液滴捕获芯片用CCD直接捕获成像信息，简单易操作，并且得到结果准确率高；而用激光诱导荧光逐个扫描每一个固定的液滴可以得到高灵敏的检测。采用该液滴捕获芯片和微流控芯片能够弥补现有血液循环DNA突变的检测技术的不足，能够实现更加灵敏地同时检测多个突变，对提高血液循环DNA在肿瘤诊疗中的临床应用价值具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种芯片，具体涉及一种液滴捕获芯片和微流控芯片。
技术介绍
微流控芯片技术是目前发展迅速的高新技术，也是多学科交叉科技前沿领域之一，是生命科学、化学科学与信息科学信号检测的重要技术平台。它是指把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规生物或化学实验室的各种功能的一种技术。经过二十年的发展，如今微流控芯片实验室已被列入21世纪世界最为重要的前沿技术之一。2004年9月，美国BUSINESS2.0杂志的封面文章称芯片实验室是“改变未来的七种技术”之一。微流控技术用于核酸分析具有很多方面的优势：(1)可以减少昂贵试剂的消耗量；(2)可以提高分离速度，减少分析时间；(3)高度集成，相对封闭的系统，无需过多人工介入，降低样品污染的可能性；(4)低成本和便携性。基于微流控芯片的液滴数字PCR(dropletdigitalPCR,ddPCR)是近年发展起来的高灵敏的核酸检测分析技术，受到广泛重视。ddPCR将含有待测核酸分子的反应体系包入成千上万10-12-10-9升的油包水型液滴，根据泊松分布原理，合理控制反应物浓度，绝大多数液滴不含或最多只包含1个待测核酸分子，PCR扩增之后，只有包含待测核酸分子的液滴才能产生荧光信号。对荧光信号呈阳性的液滴逐个计数，即得到样本中待测核酸分子的拷贝数。由于ddPCR是在单分子层面绝对定量待测核酸分子，大大提高了检测的灵敏度和结果的准确性，特别适用于微量核酸的检测和定量分析。国际市场上，基于液滴数字PCR技术已经研发成功的公司有Bio-Rad、Fluidigm，LifeTechnoligies和Raindance,其中Bio-Rad公司已经成为数字PCR领域的市场领导者，但其高昂的仪器价格，使得很多实验室望而却步。Bio-Rad的液滴PCR仪从液滴生成，核酸扩增，荧光检测都是不同的仪器操作，从而增加了操作的繁琐性，并且每一步骤都带入了样品转移引起的损耗，降低了集成度，既增加了操作时间，也增加了仪器成本。
技术实现思路
为了克服以上缺点，申请人设计了一种新颖的液滴捕获芯片和微流控芯片，集成微流控生成液滴、液滴的捕获、原位PCR扩增，原位检测。该液滴捕获芯片中改进了液滴数字PCR的生成、核酸扩增和检测的流程，减少了中间环节，加快分析速度。另外该液滴捕获芯片和微流控芯片，也可以灵活地应用于肿瘤基因组筛选和早期诊断等。为实现上述目的，所采取的技术方案：液滴捕获芯片，该液滴捕获芯片包括流体微通道，其中，沿着所述流体微通道间隔地形成多个支路，所述支路延伸形成液滴捕获腔室，该液滴捕获腔室具有从所述支路依次延伸出来的液滴进入端以及抑制液滴流出端。优选地，所述流体微通道为多个，所述多个流体微通道被设置成平行排列且相互液连通。优选地，所述液滴捕获腔室的抑制液滴流出端与相邻的下游流体微通道相连通。优选地，所述抑制液滴流出端与所述液滴进入端的宽度比为1:4～1:8。优选地，所述抑制液滴流出端的宽度为2～30μm。优选地，所述抑制液滴流出端的宽度为16μm。优选地，所述液滴捕获腔室为球形腔室，所述液滴捕获腔室的直径为10～150μm。优选地，所述液滴捕获腔室的直径为80μm。优选地，所述液滴进入端的宽度为10～150μm，所述液滴进入端的深度大于等于所述液滴进入端的宽度。优选地，所述液滴捕获腔室为5000～20000个。本专利技术提供了一种微流控芯片，所述微流控芯片包括上述所述的液滴捕获芯片，所述微流控芯片还包括液滴生成芯片，所述液滴生成芯片包括液滴生成区、第一进液通道、第二进液通道和出液通道；所述第一进液通道的一端、第二进液通道的一端和出液通道的一端汇集于所述液滴生成区上，所述第一进液通道的另一端设有第一进液口，所述第二进液通道的另一端设有第二进液口，所述出液通道的另一端与所述流体微通道连通。优选地，所述第一进液通道、第二进液通道和出液通道之间的连通采用T型通道结构。优选地，所述第一进液通道的中心轴线和出液通道的中心轴线相同。优选地，所述出液通道的宽度小于所述第一进液通道的宽度，所述出液通道的宽度小于所述第二进液通道的宽度。优选地，所述出液通道的宽度为10～60μm。优选地，所述第一进液口和第二进液口均为圆形进液口。优选地，所述第一进液口和第二进液口的直径为0.75～3mm。优选地，所述第一进液口为水相进液口，所述第二进液口为油相进液口。优选地，所述液滴生成芯片还包括第三进液通道，所述第三进液通道的一端位于所述液滴生成区上，所述第三进液通道的另一端与第二进液口相连通。优选地，所述出液通道的宽度小于所述第一进液通道的宽度，所述出液通道的宽度小于所述第二进液通道的宽度，所述出液通道的宽度小于所述第三进液通道的宽度。优选地，所述第一进液通道、第二进液通道、第三进液通道和出液通道之间的连通采用十字型通道结构。优选地，所述第一进液通道的中心轴线和出液通道的中心轴线相同。优选地，所述微流控芯片还包括用于缓冲液滴的波浪形通道，所述波浪形通道的一端与所述出液通道相连通，所述波浪形通道的另一端设有出液口。本专利技术提供了上述所述的液滴捕获芯片在液滴数字PCR中的用途。本专利技术提供了上述所述的微流控芯片在液滴数字PCR中的用途。传统数字PCR技术，从液滴产生、PCR过程到检测过程都是分开进行，步骤复杂费时费力，每个步骤间的样品损耗大。虽然也有部分集成的芯片，但是相关研究还是很少，并且存在诸多缺点。因此我们基于微流控技术实现液滴产生，并且直接将产生的液滴用液滴捕获芯片进行捕获。液滴被捕获后直接进行原位扩增和原位检测，实现了方便、快捷的全集成自动化检测。采用荧光成像仪或者荧光倒置显微镜进行成像，成像结果通过CCD图像传感器在计算机上保存，用图像处理软件分析，计算阳性反应的液滴数目，从而得到模板的初始数目。该检测方面简单易操作，并且得到结果准确率高。或者用激光诱导荧光进行逐点扫描，亦可以实现自动、高灵敏度的检测。该液滴捕获芯片和微流控芯片可以用于血液中游离DNA定性分析，肿瘤DNA突变的灵敏、快速、多重检测，以及肝癌，胃癌，肺癌，直肠癌癌患者血液循环DNA中KRAS基因突变的检测分析。该基于该液滴捕获芯片和微流控芯片的检测方法可以弥补现有两种检测方法的不足，传统PCR每次只能检测单个本文档来自技高网...

【技术保护点】
液滴捕获芯片，该液滴捕获芯片包括流体微通道，其中，沿着所述流体微通道间隔地形成多个支路，所述支路延伸形成液滴捕获腔室，该液滴捕获腔室具有从所述支路依次延伸出来的液滴进入端以及抑制液滴流出端。

【技术特征摘要】
1.液滴捕获芯片，该液滴捕获芯片包括流体微通道，其中，沿着所述流体微通道间隔地形成多个支路，所述支路延伸形成液滴捕获腔室，该液滴捕获腔室具有从所述支路依次延伸出来的液滴进入端以及抑制液滴流出端。
2.如权利要求1所述的液滴捕获芯片，其中，所述流体微通道为多个，所述多个流体微通道被设置成平行排列且相互液连通。
3.如权利要求2所述的液滴捕获芯片，其中，所述液滴捕获腔室的抑制液滴流出端与相邻的下游流体微通道相连通。
4.如权利要求1至3任一所述的液滴捕获芯片，其中，所述抑制液滴流出端与所述液滴进入端的宽度比为1:4～1:8。
5.如权利要求1至3任一所述的液滴捕获芯片，其中，所述抑制液滴流出端的宽度为2～30μm。
6.如权利要求5所述的液滴捕获芯片，其中，所述抑制液滴流出端的宽度为16μm。
7.如权利要求1至3任一所述的液滴捕获芯片，其中，所述液滴捕获腔室为球形腔室，所述液滴捕获腔室的直径为10～150μm。
8.如权利要求7所述的液滴捕获芯片，其中，所述液滴捕获腔室的直径为80μm。
9.如权利要求1至3任一所述的液滴捕获芯片，其中，所述液滴进入端的宽度为10～150μm，所述液滴进入端的深度大于等于所述液滴进入端的宽度。
10.如权利要求1至3任一所述的液滴捕获芯片，其中，所述液滴捕获腔室为5000～20000个。
11.一种微流控芯片，其中，所述微流控芯片包括如权利要求1-10任一所述的液滴捕获芯片，所述微流控芯片还包括液滴生成芯片，所述液滴生成芯片包括液滴生成区、第一进液通道、第二进液通道和出液通道；
所述第一进液通道的一端、第二进液通道的一端和出液通道的一端汇集于所述液滴生成区上，所述第一进液通道的另一端设有第一进液口，所述第二进液通道的另一端设有第二进液口，所述出液通道的另一端与所述流体微通道连通。
12.根据权利要求11所述的微流控芯片，其中，所述第一进液通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：於林芬，吴天准，李丽军，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44