分层结构的微流控芯片及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种具有可调检测区间的多重免疫分析系统，所述分析系统包括：分层结构的微流控芯片和配套的自动便携式仪器，还提供了该免疫分析系统的应用。该系统的微流控免疫测试芯片，用于在浓度差异很大的情况下同时检测多种生物标记物。该芯片包含微纳米纤维堆叠而成的三维基底和功能化的纳米颗粒，以同时控制图案化捕获抗体的浓度和化学发光信号强度，动态调节免疫测定的检测区间，使本发明专利技术能够对浓度差异达10个数量级的生物标志物进行联合检测。

【技术实现步骤摘要】
分层结构的微流控芯片及其应用
本专利技术属于分析检测领域，具体涉及一种分层结构的微流控芯片及其应用。
技术介绍
微流控是一种精确操纵微小流体的技术平台。微流控与分析检测结合使体外诊断开始往小型化、集成化、自动化发展。越来越多的微流控免疫检测装置能够对个体生物标志物进行超快速、精确的检测。近年来，人们对临床诊断中多种分析物的自动化和高通量检测的兴趣和需求日益增加。与单个分析物的检测相比，多个分析物的并行检测具有分析时间更短，分析步骤更简单，样品消耗更少，检测效率更高，成本效益更高的优点。在一个测定中检测多个生物标志物可以避免假阳性或假阴性结果，提供更多诊断信息并增加生物标志物的诊断价值。在以前的工作中，许多免疫测定装置具有检测多种生物标志物的能力，包括化学发光，荧光，比色法等。然而，这些方法不能很好地解决“单样本多指标”问题。它们仍然不能满足临床使用的需求。它们中的大多数仍然需要进行过多的手动操作，并且耗时也太长。最关键的是它们中很少有人解决检测具有不同浓度区间的多种生物标志物，这严重阻碍了这些方法在临床应用中发挥重要作用。因此，开发出具有可调检测区间的多重免疫分析系统是亟待解决的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种分层结构的微流控芯片及其应用。在阐述本
技术实现思路
之前，定义本文中所使用的术语如下：术语“POCT”是指：即时检验(point-of-caretesting)。术语“CRP”是指：C反应蛋白。术语“PCT”是指：降钙素原。术语“IL-6”是指：“白介素6”。术语“CCD”是指：电荷耦合器件。术语“PMT”是指：光电倍增管。为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种分层结构的微流控芯片，所述微流控芯片包括以下三层结构：流体层，基底层和抗体图案条带。根据本专利技术第一方面的分层结构的微流控芯片，所述抗体图案条带是由微纳米纤维堆叠而成的多孔薄膜；优选地，所述微纳米纤维的直径为1000μm～100nm，优选为20μm～500nm，最优选为1μm；更优选地，所述多孔薄膜的厚度为1000μm～1μm，优选为100μm～5μm，最优选为10μm；进一步优选地，所述多孔薄膜中孔的孔径为100μm～500nm，优选为10μm～1μm，最优选为5μm。优选地，所述多孔薄膜的制备方法选自以下一种或多种：离子刻蚀、烧结、纺丝、化学沉积；更优选地，所述多孔薄膜的制备方法采用静电纺丝方法制备。进一步优选地，所述静电纺丝薄膜的材料选自以下一种或多种：聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、聚己内酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物。根据本专利技术第一方面的分层结构的微流控芯片，所述抗体图案条带还包括功能化修饰的微纳米颗粒；优选地，所述微纳米颗粒的粒径为10μm～50nm，优选为1μm～100nm，最优选为200nm。优选地，所述微纳米颗粒选自以下一种或多种：金纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、四氧化三铁磁纳米颗粒、聚苯乙烯微球；更优选地，所述微纳米颗粒为金纳米颗粒。本专利技术的第二方面提供了一种具有可调检测区间的多重免疫分析系统，所述分析系统包括：第一方面所述分层结构的微流控芯片，和配套的自动便携式仪器。根据本专利技术第二方面的多重免疫分析系统，所述自动便携式仪器包括：阀门控制器；液体驱动器；光路；和CCD相机或光电倍增管。本专利技术的第三方面提供了第二方面所述的免疫分析系统的使用方法，所述方法包括以下步骤：(1)对所述抗体图案条带选择性包被抗体；(2)裁剪所述抗体图案条带，进行芯片组装；(3)将生物样品和试剂注入芯片，自动便携式设备进行检测。本专利技术的第四方面提供了第一方面所述分层结构的微流控芯片或第二方面所述的免疫分析系统在制备用于同时检测未稀释样品中多种生物标记物的产品中的应用，所述未稀释样品优选为人血清样品，所述多种生物标记物的范围优选接近十个数量级。本专利技术的第五方面提供了一种免疫检测设备，所述设备包括；第一方面所述分层结构的微流控芯片，或第二方面所述的免疫分析系统；优选地，所述设备可以根据检测物浓度的不同动态调节其检测区间。传统检测都在医院检验科或者第三方的检验室进行，随着技术的不断进步，人们对于POCT的需求也逐步增大。体外诊断也慢慢拓展到检验科以外，如急诊室、移动护理站、手术房、重镇监护室甚至患者家里。基于微流控的POCT免疫测定平台可以快速准确地检测生物标记物。但很少有人能够解决同时检测多种生物标志物的挑战，特别是这些生物标志物具有不同的浓度区间，这在许多临床环境如早期败血症诊断中是常态。本专利技术无与伦比的优势在于该系统可以同时检测未稀释人血清样品中的多种生物标记物，其检测浓度范围接近十个数量级。该系统可以根据检测物浓度的不同动态调节其检测区间，使其满足临床检验的需求。在检测性能方面，本专利技术的一键操作模式不仅避免了人为操作的错误，而且也有助于其应用于POCT。同时，本专利技术的系统可以检测从μg/mL到pg/mL的多种标记物。本专利技术人系统独特而无与伦比的优势在于本专利技术人的系统可以同时检测未稀释人血清样品中的多种生物标记物近十个数量级。在检测性能方面，本专利技术的一键操作模式不仅避免了人为操作的错误，而且也有助于其应用于POCT。同时，本专利技术人的免疫分析系统可以检测从μg/mL到pg/mL的多种标记物。本专利技术的具有可调检测区间的多重免疫分析系统可以具有但不限于以下有益效果：快速定量多种生物标志物的浓度对于疾病诊断和提高人们的生活质量具有重要意义。然而，生物标志物浓度的巨大差异使得难以在单个测定中快速检测多个指示物。该系统的微流控免疫测试芯片，用于在浓度差异很大的情况下同时检测多种生物标记物。该芯片包含微纳米纤维堆叠而成的三维基底和功能化的纳米颗粒，以同时控制图案化捕获抗体的浓度和化学发光信号强度，动态调节免疫测定的检测区间，使本专利技术能够对浓度差异达10个数量级的生物标志物进行联合检测。配合本专利技术的便携式仪器，本专利技术可以通过一滴血清样本快速自动化的完成整个实验，这对POCT具有重要意义。该系统具有检测多种生物标记物的能力，可以用于一系列应用，例如社区健康中心，流动诊所甚至患者家中。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施方案，其中：图1示出了本专利技术多重免疫分析系统的结构。图2示出了本专利技术微流控芯片的结构。图3示出了本专利技术多重免疫分析系统的信号放大。图4示出了本专利技术多重免疫分析系统对多种生物标志物的联合检测原理。图5示出了本专利技术多重免疫分析系统对不同浓度范围的生物标志物通过不同的信号放大方式在一个芯片里实现了联合检测。图6示出了试验例1中C反应蛋白的检测结果。图7示出了试验例2中白介素6的检测结果。图8示出了试验例3中C反应蛋白，降钙素原和白介素6的联合检测结果。...

【技术保护点】
1.一种分层结构的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括以下三层结构：流体层，基底层和抗体图案条带。/n

【技术特征摘要】
1.一种分层结构的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括以下三层结构：流体层，基底层和抗体图案条带。


2.根据权利要求1所述的分层结构的微流控芯片，其特征在于，所述抗体图案条带是由微纳米纤维堆叠而成的多孔薄膜；
优选地，所述微纳米纤维的直径为1000μm～100nm，优选为20μm～500nm，最优选为1μm；
更优选地，所述多孔薄膜的厚度为1000μm～1μm，优选为100μm～5μm，最优选为10μm；
进一步优选地，所述多孔薄膜中孔的孔径为100μm～500nm，优选为10μm～1μm，最优选为5μm。


3.根据权利要求2所述分层结构的微流控芯片，其特征在于，所述多孔薄膜的制备方法选自以下一种或多种：离子刻蚀、烧结、纺丝、化学沉积。


4.根据权利要求1至3中任一项所述分层结构的微流控芯片，其特征在于，所述抗体图案条带还包括功能化修饰的微纳米颗粒；
优选地，所述微纳米颗粒的粒径为10μm～50nm，优选为1μm～100nm，最优选为200nm。


5.根据权利要求4所述分层结构的微流控芯片，其特征在于，所述微纳米颗粒选自以下一种或多种：金纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、四氧化三铁磁纳米颗粒、聚苯乙烯微球；
优选地，所述微纳米颗粒为金...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴宇，牟磊，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11