微流控芯片、提取式微流控芯片-质谱联用分析设备及方法技术

本发明专利技术提供了一种微流控芯片、提取式微流控芯片‑质谱联用分析设备及方法，属于生物检测领域。该微流控芯片包括：基片，基片上设置有至少一个用于放置固相萃取材料的样品提取槽以及与每个样品提取槽连通的样品微通道；基片还设置有喷雾微通道；其中，每个样品微通道远离样品提取槽的端部设置于喷雾微通道喷出的流体喷雾束的周向，以使样品微通道的轴线与喷雾微通道的轴线相交汇。该提取式微流控芯片‑质谱联用分析设备，包括喷雾质谱及上述微流控芯片。这种分析设备及方法，无需使用任何层析分离设备对待测物质进行分离，即可实现对微升级别的生物样品直接进行质谱分析在床旁检测领域具有广阔的应用前景。

Microfluidic Chip, Extractive Microfluidic Chip-Mass Spectrometry Analysis Equipment and Method

The invention provides a microfluidic chip, an extractive microfluidic chip and a mass spectrometry analysis device and method, belonging to the field of biological detection. The microfluidic chip comprises a substrate, wherein a substrate is provided with at least one sample extraction groove for placing solid phase extraction materials and a sample micro channel communicated with each sample extraction slot; the substrate is also provided with a spray microchannel; wherein, the end of each sample microchannel away from the sample extraction groove is arranged in the circumferential direction of the liquid spray beam ejected from the spray microchannel, so as to make the sample micro channel. The axis intersects the axis of the spray microchannel. The extraction microfluidic chip mass spectrometry analysis equipment includes spray mass spectrometry and the microfluidic chip. This kind of analytical equipment and method can be used directly for mass spectrometry analysis of micro-upgraded biological samples without using any chromatographic separation equipment to separate the detected substances. It has broad application prospects in the field of bedside detection.

【技术实现步骤摘要】
微流控芯片、提取式微流控芯片-质谱联用分析设备及方法
本专利技术涉及生物检测领域，具体而言，涉及一种微流控芯片、微流控芯片-质谱联用分析设备及方法。
技术介绍
微流控芯片，也称芯片实验室，其是以芯片为操作平台，同时以分析化学为基础，以微机电加工技术微依托，以微管道网络为结构特征。微流控芯片具有超高速混合与分离效率、样品消耗量少、多功能单元集成等特性。近年来，已经发展成为一个生物、化学、流体和材料等多学科交叉研究的新热点。电喷雾质谱(ESI-MS)得益于其出色的灵敏性和特异性，以及其对众多化合物的广谱检测性能，现已成为最广泛运用于生物分析的常用技术之一。然而由于生物样品基质会对质谱信号有抑制作用，极大的限制了ESI-MS在临床检测中的应用。通常，为了消除潜在的基质效应，需要在进行质谱分析之前对生物样品进行前处理，包括从生物样品基质中提取待测物、以及/或对样品基质进行层析分离。这类前处理步骤操作复杂、耗时长且对工作人员的专业素养要求高，难以在临床检测(尤其是床旁检测)中推广使用。微流控芯片与高选择性、灵敏性的质谱联用技术，在生物分析中有着极高的应用前景。在大多数微流控芯片-质谱技术研发中，ESI电离源以其接口简洁而成为最常用电离源。微流控芯片-ESI-MS也成为了研究各种模型中具有生物医学意义的大分子和小分子的热门技术。然而，由于生物样品的基质效应对质谱信号的干扰，严重制约着微流控芯片-ESI-MS在生物分析领域的发展。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种微流控芯片，通过这种微流控芯片可直接对生物样品进行提取，以消除生物样品的基质效应对质谱信号的干扰。本专利技术的第二目的在于提供一种提取式微流控芯片-质谱联用分析设备，该设备造价低廉、分析速度迅捷、在线检测结果准确性高，可广泛运用于床旁检测(POCT)中。本专利技术的第三目的在于提供一种提取式微流控芯片-质谱联用分析方法，该方法采用纸层析-微流控质谱联用技术，有效分离蛋白质并消除基质效应，可实现在短时间内对生物样品进行快速分析。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种微流控芯片，其包括：基片，基片上设置有至少一个样品提取槽以及与每个样品提取槽连通的样品微通道；基片还设置有喷雾微通道；其中，每个样品微通道远离样品提取槽的端部设置于喷雾微通道喷出的流体喷雾束的周向，以使样品微通道的轴线与喷雾微通道的轴线相交汇。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，围成喷雾微通道的基片沿喷雾微通道喷出的流体喷雾束的方向呈尖刺状设置，围成每个样品微通道的基片沿朝向喷雾微通道的周向方向呈尖刺状设置，以使每个样品微通道的出液口位于喷雾微通道喷出的流体喷雾束的周向。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述样品微通道的轴线与喷雾微通道的轴线之间的夹角为80～110度。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述样品微通道的出液口与喷雾微通道的喷雾口之间的垂直距离为0.2-0.8mm；优选地，出液口与基片边缘之间的垂直距离为0.5-1.5mm；优选地，出液口与喷雾微通道喷出的流体喷雾束之间的垂直距离为0.2-0.8mm；进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述样品提取槽与喷雾微通道平行设置；优选地，样品提取槽的中线与喷雾微通道之间的垂直距离为6-14mm。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述样品提取槽有两个，两个样品提取槽对称设置于喷雾微通道的两侧。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，每个样品微通道呈弧形设置，且该弧形的样品微通道的圆心靠近喷雾微通道的一侧。第二方面，本专利技术还提供一种提取式微流控芯片-质谱联用分析设备，其包括电喷雾质谱以及上述微流控芯片，喷雾微通道的喷雾口与电喷雾质谱的进样口对齐、且喷雾口与进样口之间的垂直距离为1-4mm。第三方面，本专利技术还提供一种提取式微流控芯片-质谱联用分析方法，其利用上述提取式微流控芯片-质谱联用分析设备，其包括：将生物样品滴加在装有固相萃取材料的样品提取槽中，在样品提取槽中添加样品提取液后，分别对喷雾微通道和样品微通道施加电压，使喷雾微通道中的喷雾溶剂以流体喷雾束的形式喷出、并载带从样品微通道中喷出的样品提取液进入质谱的进样口，进行质谱检测。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，对喷雾微通道施加的电压为3-5KV；对样品提取槽施加的电压为60-120V。优选地，所述固相萃取材料包括层析纸、反相硅胶和离子交换树脂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的微流控芯片及微流控芯片-质谱联用分析设备，可在样品提取槽内利用层析纸条对生物样品进行提取处理后，通过电压驱动的方式使含有待测物的样品提取液流经样品微通道，并与从喷雾微通道喷出的喷雾流体相交汇，由喷雾流体将样品提取液运载至质谱的进样口，进行检测分析。采用这种纸层析提取式微流控芯片-质谱联用分析设备及方法，在微流控芯片的基础上，利用层析纸条对物质的吸附作用来富集生物样品中的小分子，简化样品分离步骤，有效消除基质效应对质谱检测的影响，并进一步提高检测的灵敏度和准确度。这种分析设备及方法，操作简易，无需对生物样品进行复杂的前处理步骤，亦无需使用包括高效液相色谱仪在内的任何层析分离设备对待测物质进行分离，即可实现对微升级别的生物样品直接进行质谱分析；加之其检测成本低廉，易于小型化，因此在床旁检测领域中具有广阔的应用潜力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例1中提供的微流控芯片与质谱联用的结构示意图；图2为本专利技术实施例2中利用该提取式微流控芯片-质谱联用分析设备分析血液样品的步骤示意图；图3为本专利技术实验例中提取式微流控nanoESI-MS分析浓度为6.0x10-6MATP、ADP以及AMP标准品的质谱图；图4为本专利技术实验例中ATP、ADP、AMP以及8-溴腺苷的质谱图；图5为本专利技术实验例中从血液样品中提取核苷酸的时间优化曲线；图6为本专利技术实验例中ATP、ADP和AMP的线性回归方程；图7为本专利技术实验例对血样全MS扫描图。标号：100-微流控芯片；110-基片；120-样品提取槽；121-样品微通道；122-出液口；130-喷雾微通道；131-喷雾口；132-流体喷雾束；200-质谱；210-进样口。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述：实施例1本实施例提供一种微流控芯片100，其与质谱200联用(即纸层析提取式微流控芯片-质谱联用分析设备)如图1所示。该微流控芯片100，包括：基片110，其采用PMMA材料。PMMA，全称聚甲基丙烯酸甲酯，俗称丙烯酸玻璃，为装潢界中最经济与最简易加工制作的材料之一。PMMA材料加工简易，可进行激光刻蚀、钻孔以及切割在内的一系列加工方式，且加热后可制成任意形状。本实施例中，采用PMMA作为微流控芯片100的构建材料，该微流控芯片100由2块24*20mm丙烯酸玻璃芯片构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：基片，所述基片上设置有至少一个样品提取槽以及与每个所述样品提取槽连通的样品微通道；所述基片还设置有喷雾微通道；其中，每个所述样品微通道远离所述样品提取槽的端部设置于所述喷雾微通道喷出的流体喷雾束的周向，以使所述样品微通道的轴线与所述喷雾微通道的轴线相交汇。

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：基片，所述基片上设置有至少一个样品提取槽以及与每个所述样品提取槽连通的样品微通道；所述基片还设置有喷雾微通道；其中，每个所述样品微通道远离所述样品提取槽的端部设置于所述喷雾微通道喷出的流体喷雾束的周向，以使所述样品微通道的轴线与所述喷雾微通道的轴线相交汇。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，围成所述喷雾微通道的基片沿所述喷雾微通道喷出的流体喷雾束的方向呈尖刺状设置，围成每个所述样品微通道的基片沿朝向所述喷雾微通道的周向方向呈尖刺状设置，以使每个所述样品微通道的出液口位于所述喷雾微通道喷出的流体喷雾束的周向。3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述样品微通道的轴线与所述喷雾微通道的轴线之间的夹角为80～110度。4.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述样品微通道的出液口与所述喷雾微通道的喷雾口之间的垂直距离为0.2-0.8mm；优选地，所述出液口与所述基片边缘之间的垂直距离为0.5-1.5mm；优选地，所述出液口与所述喷雾微通道喷出的流体喷雾束之间的垂直距离为0.2-0.8mm。5.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述样品提取槽与所述喷雾微通道平行设置；优选地，所述样品提取槽的中线与所述喷雾微通道之间的垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖循，刘一鸣，李向堂，
申请(专利权)人：中国科学院成都生物研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51