一种检测人血清中肿瘤标志物的微流控芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种检测人血清中肿瘤标志物的微流控芯片，基于适配体技术，具有至少一检测通道，该检测通道包括依次连通的一连通进样装置的可开闭的进样孔、一孵育腔室和一检测腔室。本发明专利技术使用微流控技术建立一套全自动化的肿瘤标志物检测体系，可大大降低肿瘤癌症早期初筛实验室对于场地的要求，将原本需要的4‑5个相连而又独立的实验室群缩小为一个实验室台面。

A microfluidic chip for detection of tumor markers in human serum

【技术实现步骤摘要】
一种检测人血清中肿瘤标志物的微流控芯片
本专利技术属于肿瘤标志物检测
，具体涉及一种检测人血清中肿瘤标志物的微流控芯片。
技术介绍
肿瘤生物标志物是临床上常用的肿瘤癌症早期初筛技术手段之一。随着国家开始推行分级诊疗、首诊下沉及慢病管理社区化，越来越多的患者开始逐渐进入基层医疗单位进行诊断及治疗，因此在基层医疗单位开展肿瘤癌症早期初筛项目的需求日益迫切。但由于目前的临床基因检测实验室对于实验室空间、仪器设备、操作人员技术水平等方面均存在极高的成本及技术门槛，因此目前的肿瘤生物标志物仅在三甲医院开展。社区医院由于缺乏足够的资金、场地、人员技术支持，因而无法满足肿瘤癌症早期初筛实验室的建立。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种检测人血清中肿瘤标志物的微流控芯片。本专利技术的技术方案如下：一种检测人血清中肿瘤标志物的微流控芯片，由生物相容性材质制成，具有至少一检测通道，该检测通道包括依次连通的一连通进样装置的可开闭的进样孔、一孵育腔室和一检测腔室；上述孵育腔室的底壁上通过三元亲和涂覆法涂覆有由生物相容性材质结合蛋白、亲和素和特异性核酸适配体ssDNA组成的三元亲和结构，上述检测腔室内含有Cas12a核酸内切酶和荧光报告猝灭复合物，该荧光报告猝灭复合物由一荧光报告基团和一相应的荧光猝灭基团通过一DNA序列相连；上述特异性核酸适配体ssDNA上结合有与其特异互补且能够激活Cas12a核酸内切酶的互补DNA，上述肿瘤标志物在外部驱动力的作用下进入孵育腔室，从孵育腔室中的特异性核酸适配体ssDNA上将上述互补DNA竞争下来，接着通过外界驱动力使该互补DNA经进入检测腔室结合并激活检测腔室内的Cas12a核酸内切酶，激活后的Cas12a核酸内切酶剪切荧光报告猝灭复合物的DNA序列，使荧光报告基团不被荧光猝灭基团抑制，进而通过外界激发光激发而发出荧光。在本专利技术的一个优选实施方案中，其特征在于：所述生物相容性材质包括PDMS和PMMA。在本专利技术的一个优选实施方案中，其为由外部驱动力驱动的中心对称结构，具有沿周向等间隔分布的若干所述检测通道，每一所述检测通道均从中心对称结构的中心沿径向向外延伸并包括依次连通的一连通进样泵的可开闭的进样孔、一进样通道、一孵育腔室、一连接通道和一检测腔室，检测腔室具有一连通外部的可开闭的排气孔；所述肿瘤标志物通过离心进入孵育腔室，从孵育腔室中的特异性核酸适配体ssDNA上将所述互补DNA竞争下来，接着通过外部驱动力使该互补DNA经连接通道进入检测腔室，结合并激活检测腔室内的Cas12a核酸内切酶，激活后的Cas12a核酸内切酶剪切荧光报告猝灭复合物的DNA序列，使荧光报告基团不被荧光猝灭基团抑制，进而通过外界激发光激发而发出荧光。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述芯片结构包括从上到下依次完全叠加的一上部盖板、一第一夹片、一第二夹片和一下部基片；其中，所述进样孔位于上部盖板，所述进样通道位于第一夹片，所述孵育腔室由位于第一夹片的上腔室和第二夹片的下腔式共同构成，所述连接通道和所述检测腔室均位于第二夹片，所述排气孔贯穿上部盖板和第一夹片而连通所述检测腔室。在本专利技术的一个优选实施方案中，所求蛋白涂覆方式可由直接涂覆，或是修饰PDMS材料表面活性技术以结合特定蛋白等完成。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述孵育腔室和所述检测腔室的顶壁由透明材质制成。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述外部驱动力的来源包括离心机和驱动泵。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述检测通道的数目为10-12。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述圆盘结构的半径为4-6cm，厚度为3-4mm；在本专利技术的一个优选实施方案中，所述进样通道的规格为0.8-1.2mm×0.8-1.2mm×7-9mm。在本专利技术的一个优选实施方案中，，所述连接通道的规格为0.4-06mm×0.8-12mm×5-6mm。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术使用微流控技术建立一套全自动化的肿瘤标志物检测体系，首先可大大降低肿瘤癌症早期初筛实验室对于场地的要求，将原本需要的4-5个相连而又独立的实验室群缩小为一个实验室台面；2、本专利技术由于通过仪器配合芯片内的进样通道、连接通道及阀门自动引导试剂液体的流动及实验操作，操作人员仅需将样本依照指示直接加入微流控芯片后，将芯片送入离心机自动运行即可，大大降低了实验操作人员的技术要求，降低了人力成本及技术门槛；3、本专利技术通过从降低检测通量、提高自动化性能方面入手，取代传统的检测仪，使其更加适合标本量并不大的基层医疗卫生单位，降低了设备成本。4、本专利技术的生物相容性材质优选PDMS和PMMA，其弹性和电绝缘性好，具有很好的生物相容性，对温度不敏感，与大部分待测试剂不会发生反应，也不会干扰检测反应的进行，且制备成本低，具有良好的经济性和推广价值。附图说明图1为本专利技术的微流控芯片的外观照片。图2为本专利技术的微流控芯片的上部盖板的结构示意图。图3为本专利技术的微流控芯片的第一夹片的结构示意图。图4为本专利技术的微流控芯片的第二夹片的结构示意图。图5为本专利技术的微流控芯片的下部基片的结构示意图。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。实施例1如图1所示，一种检测人血清中肿瘤标志物的微流控芯片，由PDMS制成(聚二甲基硅氧烷)，为一离心驱动的圆盘结构1，其具有一中心通孔10以适配离心机转轴，其内具有沿周向等间隔分布的十二个检测通道11，优选的，所述圆盘结构1的半径为5cm，厚度为4mm。如图2至5所示，每一检测通道11均从圆盘结构1的中心沿径向向外延伸并包括依次连通的一连通进样泵的可开闭的进样孔110、一进样通道111、一孵育腔室112、一连接通道113和一检测腔室114，检测腔室114具有一连通外部的可开闭的排气孔115；孵育腔室112和检测腔室114的顶壁由透明材质制成。优选的，进样孔110的直径为0.8-1.2mm，进样通道111的规格为0.8-1.2mm×0.8-1.2mm×7-9mm，孵育腔室112的直径为8-9mm，连接通道113的规格为0.4-0.6mm×0.8-1.2mm×5-6mm，检测腔室114的直径为10-11mm。上述孵育腔室112的底壁上通过三元亲和涂覆法(Ternaryaffinitycoating，TERACOAT)涂覆有由生物素化牛血清蛋白、NeutrAvidin亲和素和生物素化特异性核酸适配体ssDNA(SEQIDNO：01，5′-CACTACAGAGGTTGCGTCTGTCCCACGTTGTCATGGGGGGTTGGCCTG-3′-Biotin-TEG)的组成的三元亲和结构，上述检测腔室114内含有Cas12a核酸内切酶和荧光报告猝灭复合物，该荧光报告猝灭复合物由一荧光报告基团和一相应的荧光猝灭基团通过一DNA序列相连；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测人血清中肿瘤标志物的微流控芯片，其特征在于：由生物相容性材质制成，具有至少一检测通道，该检测通道包括依次连通的一连通进样装置的可开闭的进样孔、一孵育腔室和一检测腔室；/n上述孵育腔室的底壁上通过三元亲和涂覆法涂覆有由生物相容性材质结合蛋白、亲和素和特异性核酸适配体ssDNA组成的三元亲和结构，上述检测腔室内含有Cas12a核酸内切酶和荧光报告猝灭复合物，该荧光报告猝灭复合物由一荧光报告基团和一相应的荧光猝灭基团通过一DNA序列相连；/n上述特异性核酸适配体ssDNA上结合有与其特异互补且能够激活Cas12a核酸内切酶的互补DNA，上述肿瘤标志物在外部驱动力的作用下进入孵育腔室，从孵育腔室中的特异性核酸适配体ssDNA上将上述互补DNA竞争下来，接着通过外界驱动力使该互补DNA经进入检测腔室结合并激活检测腔室内的Cas12a核酸内切酶，激活后的Cas12a核酸内切酶剪切荧光报告猝灭复合物的DNA序列，使荧光报告基团不被荧光猝灭基团抑制，进而通过外界激发光激发而发出荧光。/n

【技术特征摘要】
1.一种检测人血清中肿瘤标志物的微流控芯片，其特征在于：由生物相容性材质制成，具有至少一检测通道，该检测通道包括依次连通的一连通进样装置的可开闭的进样孔、一孵育腔室和一检测腔室；
上述孵育腔室的底壁上通过三元亲和涂覆法涂覆有由生物相容性材质结合蛋白、亲和素和特异性核酸适配体ssDNA组成的三元亲和结构，上述检测腔室内含有Cas12a核酸内切酶和荧光报告猝灭复合物，该荧光报告猝灭复合物由一荧光报告基团和一相应的荧光猝灭基团通过一DNA序列相连；
上述特异性核酸适配体ssDNA上结合有与其特异互补且能够激活Cas12a核酸内切酶的互补DNA，上述肿瘤标志物在外部驱动力的作用下进入孵育腔室，从孵育腔室中的特异性核酸适配体ssDNA上将上述互补DNA竞争下来，接着通过外界驱动力使该互补DNA经进入检测腔室结合并激活检测腔室内的Cas12a核酸内切酶，激活后的Cas12a核酸内切酶剪切荧光报告猝灭复合物的DNA序列，使荧光报告基团不被荧光猝灭基团抑制，进而通过外界激发光激发而发出荧光。


2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述生物相容性材质包括PDMS和PMMA。


3.如权利要求1所述的的微流控芯片，其特征在于：其为由外部驱动力驱动的中心对称结构，具有沿周向等间隔分布的若干所述检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：方柏山，王秋鹏，胡芸芸，薛悦榕，梁杨，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35