在流控芯片中分离珠的方法技术

本发明专利技术提供了在包含内部流体回路的流控芯片中分离珠的方法，其中多种反应物通过所述内部流体回路的移动可以通过使用离心力来实现，其中至少一种反应物是珠，所述方法包括以下步骤：在所述流体回路的节段(7、15、18)中至少提供密度为m1的第一组珠(8a)和密度为m2的第二组珠(8b)，所述节段至少包含第一出口(16、13、17)；在所述节段中提供第一液体介质，所述液体介质的密度为d3，使得m1＜d3＜m2；以及施加第一离心力(G)，使得所述第一组珠(8a)和所述第二组珠(8b)在所述节段内沿相反方向移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用离心力用于处理和移动液体的流控装置的领域，更具体地涉及在这样的装置中分离珠的方法。优选的使用领域在对样品中存在的化合物进行分析的分析方法中。当其中发生流控或微流控处理的分析装置(芯片实验室(lab-on-a-chip))结合离心机(并且优选提供用于相对于所施加的离心力方向来改变所述分析装置取向的装置的离心机)使用时，有利地使用所述分离方法。
技术介绍
在关于适用于流控或微流控芯片或盒(cartridge)的分析方法的研究中构想了本专利技术的分离方法。为了更好地理解本专利技术的优点，下面详细描述这样的分析方法。某些物质或分析物的常见分析方法涉及使用将与靶物质或分析物选择性结合的固相，所述靶物质或分析物通常为生物标志物。在一些测定中，固相可以在其表面携带和展示特异性捕获分子(capturingmolecule)，其将特异性地结合生物标志物。为了检测和定量所述生物标志物，固相-生物标志物复合体也可与附着于一种或更多种示踪物质的另一组生物标志物特异性结合分子反应，形成固相-生物标志物-示踪物复合体。在另一些测定(例如竞争性免疫测定)中，样品中的生物标志物将与确定量的携带示踪物质的生物标志物竞争与固相的结合。有多种方法来安排和使用所涉及的特异性黏合剂和靶分析物，包括多种类型的固相材料和示踪物质。在许多分析系统中，固相包含固定的实施方案，例如腔(微量滴定板孔或微通道或微腔)的壁，或固定的结构，例如柱状物或多孔膜，其上附着有与生物标志物(例如，抗原)互补的捕获分子(例如，抗体)。在其与靶生物标志物结合时，含靶生物标志物的样品侧向或横向流过多孔膜是优选的固相理念。这是因为在这些膜中表面体积比非常大，允许大幅过量的捕获分子(例如抗体)且因此非常高效地结合靶生物标志物的事实。但是，这些膜难以清洗，特别是当示踪物是纳米颗粒或其团块时。这种困难由示踪物质在膜内的口袋样结构中非特异性结合或包埋(entrapment)引起。在另一些分析系统中，固相可有利地为聚合物材料制备的球形纳米级或微米级颗粒，其暴露大的表面积。示踪物是可以通过光学、化学、电学、磁性、放射性手段或其组合来检测和测量的任何类型的物质。另外，示踪物质也可以配制成颗粒或与颗粒缔合。通常通过光学手段使用和检测的这样的颗粒包括金属胶体(金、银、铁等)，量子点，含有或携带染料或荧光染料(fluorochrome)的聚合物(乳胶)颗粒，携带信号产生分子(包括酶)的聚合物、二氧化硅(silica)或其他颗粒，或无机晶体，例如升频转换纳米颗粒(upconversionnanoparticle，UCNP)。用作示踪物质或载体的颗粒通常在纳米范围内，通常为2nm至200nm，但是在一些情况下也可使用高至100μm的更大颗粒。分别附着于固相和示踪物质的生物标志物特异性分子可以是例如抗体，其将与靶生物标志物特异性结合，后者然后称为抗原。抗体的常用替代物包括核酸探针、亲和素/链霉亲和素、凝集素和适配体以及将识别和特异性结合于配体(即，分析物或分析物的一部分)的限定分子结构的任何(生物)受体。事实上，自然界中所有蛋白质中的大部分或多或少地与一些配体特异性相互作用，所述配体可以是大分子的限定结构或小分子。通常来说，结合的特异性和亲和力越高，受体配体系统越适合于设计分析测定。为了定量固相-生物标志物-示踪物质复合体(在下文中也称为可定量珠复合体)，示踪物质必须表现出某些允许鉴定和测量的特性。光学读出系统通常特别方便，因为检测器可置于测定装置外面。光学示踪物质的特性包括通过透射比或反射比测量的光吸收、光散射以及光衍射和发光现象，如化学发光、荧光、升频转换磷光(upconversionphosphorescence)等，包括其组合。在测量颜色、发光(例如荧光和磷光)、衍射、等离子体效应等时，通常涉及这些现象。在大部分异质型分析测定中，首先允许靶生物标志物与固相和过量的示踪物质反应。然后，通过洗涤除去未与固相特异性结合的示踪物质。为了使靶生物标志物分别结合于固相和示踪物质，其将必须直接互相作用。利用高亲和力黏合剂，反应物(即，生物标志物、固相和示踪物质)相互作用或碰撞越频繁，结合反应越快。因此，为了获得快速测定，应建立具有高亲和力和特异性结合物质的非常高的局部浓度的反应条件。为了建立这样的条件，固相应暴露挤满特异性高亲和力受体分子的大表面积。同样地，携带第二组特异性和高亲和力受体分子的示踪物质应以高浓度存在。纳米颗粒和微颗粒的悬液暴露大的表面积体积比，类似于多孔结构，例如多孔膜。应当应用将进一步促进所涉及反应物之间的碰撞的流控运动。这样的运动可以通过温和加热和搅拌来获得，但是更优选通过使样品和试剂(在非竞争性测定的情况下，包括示踪物质)通过/流过固相来获得。因此，在设计高效的结合测定中，流过固相材料如多孔膜、微通道、微柱结构或堆叠颗粒的液体是优选的。与前段中的讨论相同的考虑同样好地适用于竞争性异质测定。在这样的测定中，固相暴露挤满结合和标记的生物标志物的大表面积。由于若干原因，球形微颗粒和纳米颗粒作为固相材料通常是优选的：·颗粒具有非常大的表面积体积比·颗粒以批次高效官能化，因此可以混合形成均匀悬液。·颗粒悬液可以以等分试样分配，所述等分试样可直接以液体形式使用，或者可以配制成干等分试样，例如片剂或冻干球。·颗粒可以负载有为颗粒添加独特特征的材料，或者由所述材料制成。这包括独特光学特征，例如光吸收、光散射、光发射度(发光)等，以及磁性、放射性、催化/酶特性、电化学特性和其他可测量特性。·当悬浮时，颗粒可以在微流控系统中运输。·颗粒可以与溶液中的样品高效混合。·可以通过重力、离心、过滤、磁力(磁性颗粒)或电力或其组合将悬液中的颗粒与溶液分离。·根据颗粒相对于所述颗粒分散于其中的介质的密度，颗粒可以沉积、保持悬浮或漂浮。·颗粒可以制备成单分散和完全球形，所述球形为多孔的或具无孔的光滑固体表面。·颗粒可以堆积或堆叠在多种容器(包括柱)中。·颗粒可以是不透明的(有色的)或基本上透明的，允许与多种基于光的测量系统相容并在其中使用。·当紧凑的单分散颗粒堆叠在过滤器上，如在柱中，其可以形成具有规则的和限定的间隔的多孔晶格结构。液体可以以受控的和可再现的方式流过这样的柱。使分析物和任选的示踪物质(在非竞争性测定的情况下)与附着在固相颗粒表面的固定的捕获分子相互作用的最高效方式是将颗粒以柱的形式堆积在过滤器或狭缝上，并且允许含有分析物和/或试剂(如示踪物质)的溶液通过颗粒的柱。这可以按顺序并且在重复步骤中进行，或者可以通过应用分析物和示踪物质两者的混合物并且使其在一个步骤中通过。在反应步骤或结合步骤之后，将溶液与固相分离并且洗涤固相以除去剩下的过量示踪物质、标记的未结合分析物(在竞争性测定中)等，以获得一致和准确的分析。从使用微流控芯片的分析方法知道了使用珠柱以获得珠与多种示踪物质和/或分析物之间的高效相互作用。US2009/0104077A1公开了在微流控芯片中进行ELISA测定(酶联免疫吸附测定)的方法。所公开的微流控芯片具有流体回路，其包含填充有作为固相的珠的柱结构。ELISA型反应通过首先形成珠-生物标志物-酶标记抗体复合体来在柱结构中的珠上进行。然后通过施加离心力使洗涤本文档来自技高网...

【技术保护点】
在包含内部流体回路的流控芯片中分离珠的方法，其中多种反应物通过所述内部流体回路的移动可以通过使用离心力来实现，其中至少一种反应物是珠，所述方法包括以下步骤：a)在所述流体回路的节段(7、15、18)中至少提供密度为m1的第一组珠(8a)和密度为m2的第二组珠(8b)，所述节段至少包含第一出口(16、13、17)；b)在所述节段中提供第一液体介质，所述液体介质的密度为d3，使得m1＜d3＜m2；以及c)施加第一离心力(G)，使得所述第一组珠(8a)和所述第二组珠(8b)在所述节段内沿相反方向移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.19 NO 201407771.在包含内部流体回路的流控芯片中分离珠的方法，其中多种反应物通过所述内部流体回路的移动可以通过使用离心力来实现，其中至少一种反应物是珠，所述方法包括以下步骤：a)在所述流体回路的节段(7、15、18)中至少提供密度为m1的第一组珠(8a)和密度为m2的第二组珠(8b)，所述节段至少包含第一出口(16、13、17)；b)在所述节段中提供第一液体介质，所述液体介质的密度为d3，使得m1＜d3＜m2；以及c)施加第一离心力(G)，使得所述第一组珠(8a)和所述第二组珠(8b)在所述节段内沿相反方向移动。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二组珠(8b)，任选地在施加相对于所述节段具有不同于所述第一离心力的方向的第二离心力之后，向设置在所述节段中的颗粒保持元件移动，在所述颗粒保持元件上形成所述第二组珠的层。3.根据权利要求1或2所述的方法，其包括以下步骤：d)在所述节段中提供第二液体介质，所述第二液体介质的密度为d4＜m1、m2；以及e)施加离心力(G)，使得所述第一组珠(8a)朝向所述第二组珠(8b)移动，提供堆叠在相邻层中的所述第一组珠和所述第二组珠。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在步骤a)中提供第三组珠(8c)，其密度为m3＜d3、d4。5.根据权利要求4所述的方法，其包括以下步骤：f)在所述节段中提供第三液体介质，所述第三液体介质的密度为d5＜m1、m2、m3；以及g)施加离心力(G)，使得所述第三组珠(8c)朝向所述第一组珠(8a)移动，提供堆叠在相邻层中的所述第一组珠和所述第三组珠。6.根据权利要求2或4所述的方法，其包括以下步骤：○施加离心力(G)，使得在所述节段中提供的液体介质流过所述颗粒保持元件以获得堆叠在相邻层中的所述第一组珠和所述第二组珠，或所述第一组珠和所述第三组珠。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组珠(8a)朝向所述第一出...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂格·莫藤·博尔奇，托尔吉尔·哈姆松德，约斯泰因·吉尔·霍尔特隆德，安雅·格利克森，
申请(专利权)人：斯潘奇普诊断公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO