本发明专利技术涉及核酸分析领域，利用微流控芯片技术实现核酸的提取、扩增和检测的一体化。微流控芯片采用微加工技术，在微米级的面积上制作出微通道，可以在微米尺度空间对流体进行操控，具有将实验室的基本功能微缩到一个平方厘米级的芯片上的能力，这样就可以将多项反应步骤集成于一体，而且快速、高效、低耗，很适合用于现场检测。于现场检测。于现场检测。
【技术实现步骤摘要】
一种用于核酸提取、扩增及检测的微流控芯片
[0001]本专利技术涉及核酸检测分析领域，利用微流控芯片技术实现核酸的提取、扩增和检测的一体化。
技术介绍
[0002]如何快速准确地检测病情一直是人类医学研究中的一个棘手问题。核酸检测由于其取样简单快捷，结果准确率较高，已经被世界所公认，目前已有很多相关技术，微控流原理是其中较为常见的一种。现有微流控核酸芯片，大多只能完成杂交、提取、扩增或信号读出中的某一项，没有实现集成化。比如在完整的核酸检测过程中，需要有核酸提取、核酸扩增及信号读出等多个步骤，但由于每个步骤都涉及多个操作环节，因此集成化难度较大。虽然在中国专利文献CN 105316224 B涉及全自动核酸提取与PCR扩增微流控芯片及其应用方法，其中集成了核酸提取和核酸扩增，但是由于其采用的是蝶式芯片技术，利用离心力推动液体在微通道内流动，对于配套仪器的转速控制要求较高。中国专利文献CN 104946510B涉及集核酸扩增和微阵列检测于一体的微流控装置，以及CN 107129930B中涉及一种全集成核酸检测微流控芯片及其使用方法，虽然都可以集成核酸提取和核酸扩增，但是芯片设计复杂，大量使用泵阀结构，增加了芯片制作的难度和成本。
[0003]因此，需要进一步开发一种成本较低、容易制作且能有效捕获和提取核酸的产品。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于核酸提取、扩增及检测的微流控芯片。
[0005]本专利技术的微流控芯片由上下两层结构组成。芯片上层，材质为塑料或橡胶，包含但不限于环烯烃类共聚物(COC)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。上层的厚度约为3-10mm，上层包括有试剂池、微流控通道、核酸扩增池和控制孔等。试剂池为圆柱体或长方体结构的通孔，联通大气，底部与芯片的下层紧密贴合，形成用于储存试剂的小室，用于注入或混合试剂、样本等液体。试剂池的大小可以根据实际需要进行设计。微流控通道位于芯片上层的底部，与芯片的下层紧密贴合，用于引导液体在芯片内的流动，其宽度为0.05-2.0mm，高度为0.5-2.0mm，可以根据需要设计成不同的图案。核酸扩增池位于芯片上层的底部，可以为圆柱体、椭圆柱体、长方体或正方体等多种形状，与芯片的下层紧密贴合，为核酸扩增区域。
[0006]本专利技术的微流控芯片下层，材质为塑料或橡胶，包含但不限于环烯烃类共聚物(COC)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。芯片下层厚度可以为0.1-5.0mm，设有对应于微流控通道区域的磁珠固定区，所述磁珠固定区内形成微腔结构，其是芯片下层上形成的向微流控通道开口的凹陷空间，以作为磁珠的容纳空间，用于实现核酸的提取。每个微腔结构：可以是长方体、正方体、圆柱体或者不规则的形状，但是空间内只允许容纳一个磁珠。例如正方体，边长要大于磁珠直径，小于两
倍磁珠直径；长方体，长和宽要大于磁珠直径，小于两倍磁珠直径，同时深度要大于磁珠直径，小于两倍磁珠直径；圆柱体，直径要大于磁珠直径，小于两倍磁珠直径，同时深度要大于磁珠直径，小于两倍磁珠直径。优选地，是多个微腔结构形成微腔结构阵列，其可以是矩形阵列、圆形阵列或者不规则阵列。
[0007]微腔结构可以进一步通过修饰来增强其限制磁珠的能力，比如：在微腔阵列结构区域内，可以使用电解、蒸镀或其他方法均匀地附着铁、钴、镍等可以传导磁场的物质，这样能够进一步强化磁场效应，限制磁珠运动；也可以通过化学修饰的方法增强其亲水性，这样可以使磁珠更容易进入微腔结构内。
[0008]本专利技术采用的是微腔结构阵列分布，可以解决平面结构表面上不能将磁珠单独隔开，在磁场作用下可能会发生聚集的问题；也可以解决采用增大表面粗糙度的方式时，形成微沟壑，形态没有规律，可能发生磁珠聚集的问题。
[0009]具体来说，本专利技术创造性的使用微腔结构固定磁珠来提取核酸。使用表面修饰的磁珠是本领域技术人员在核酸提取过程中经常使用的材料，通过与磁铁配合使用，可以一定程度上限制磁珠运动，实现核酸的提取。但是，如果单独使用磁珠，可能使磁珠在微流控通道内空间分布不均，堵塞通道；可能出现磁珠摆脱磁力束缚，随液体流动；还可能造成磁珠在磁场作用下相互聚集，集结成块。因此，本专利技术将磁珠固定在微腔结构内，通过与磁场共同作用，可以有效防止上述情况发生：每个微腔结构空间内只能容纳一个磁珠，因此可以有效的将磁珠分开，避免磁珠聚集；微腔结构可以有效降低流体对磁珠的冲击速度，与磁场共同作用，固定磁珠，防止被流体冲走；通过微腔的微阵方式分布，可以在阵列内分布大量的磁珠，实现核酸的有效捕获和提取。
[0010]本专利技术在微流控芯片中设计有微腔结构，利用微腔结构和永磁铁的共同作用限制磁珠的运动，固定磁珠，通过磁珠实现核酸的提取；在微流控芯片中还设计有核酸扩增区域，可以实现核酸扩增。这样就可以集成核酸提取与核酸扩增，实现在微流控芯片上完成核酸检测的全部过程，使用方便快捷。
附图说明
[0011]图1为本专利技术微流控芯片透视图及磁珠固定区和微腔结构放大示意图；
[0012]图2为本专利技术微流控芯片侧视图；
[0013]图3为本专利技术微流控芯片上层俯视图；
[0014]图4为本专利技术微流控芯片下层俯视图及部分放大图；
[0015]图5为本专利技术微流控芯片实验效果图(其中，横坐中的1为本专利技术的方法，2为磁珠方法，3为阴性对照)。
[0016]图中附图标记：1、芯片上层，2、芯片下层，3、试剂池，4、微流控通道，5、核酸扩增池，6、控制孔，7、磁珠固定区，8、微腔结构。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]实施例一
[0019]请参考图1、图2和图3，本专利技术的微流控芯片由芯片上层1和芯片下层2组成。其中芯片上层1的材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，厚度为3mm，上层包括有试剂池3、微流控通道4、核酸扩增池5和控制孔6。试剂池3为圆柱体通孔，直径为7mm，联通大气，底部与芯片下层2紧密贴合，形成用于储存试剂的小室，用于注入或混合试剂、样本等液体。微流控通道4位于芯片上层的底部，与芯片下层2紧密贴合，用于引导液体在芯片内的流动。宽度为0.5mm，高度为0.5mm。核酸扩增池5位于芯片上层1的底部，为椭圆形柱体，长轴为10mm，短轴为5mm，高度为1mm，与芯片下层2紧密贴合。微流控通道4一端与试剂池3相联通，另一端与控制孔6联通，中途连通经过核酸扩增池5。
[0020]如图4所示，芯片下层2的材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，芯片下层2厚度为0.5mm，其上相应于微流控通道4的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，包括芯片上层(1)、芯片下层(2)，芯片上层(1)与芯片下层(2)连接组装微完整的芯片，其特征在于：所述芯片上层(1)包括试剂池(3)、微流控通道(4)、核酸扩增池(5)和控制孔(6)，所述微流控通道(4)一端与所述试剂池(3)相联通，另一端与所述控制孔(6)联通，中途连通经过所述核酸扩增池(5)；所述试剂池(3)为芯片上层(1)上的通孔，底部与所述芯片下层(2)贴合，形成用于储存试剂的小室；所述微流控通道(4)位于所述芯片上层(1)的底部，与所述芯片下层(2)贴合，形成引导液体在芯片内的流动通道；所述核酸扩增池(5)位于所述芯片上层(1)的底部，与所述芯片下层(2)贴合，形成核酸扩增区域；所控制孔(6)与所述核酸扩增池(5)联通，并且在所述芯片上层(1)形成开口；所述芯片下层(2)对应于微流控通道(4)区域设置有磁珠固定区(7)，所述磁珠固定区(7)内形成微腔结构(8)，其是芯片下层(2)上形成的向微流控通道(4)开口的凹陷空间，以作为磁珠的容纳空间，微腔结构(8)处用于实现核酸的提取。2.如权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述芯片上层(1)材料为塑料或橡胶，上层的厚度为3-10mm；优选地，所述芯片上层(1)材料为环烯烃类共聚物(COC)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述试剂池(3)为圆柱体或长方体结构的；所述核酸扩增池(5)的形状为圆柱体、椭圆柱体、长方体或正方体形状。4.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片下层(2)的材质为塑料或橡胶，厚度为0.1-5.0mm；优选地，所述芯片下层(2)的材质为环烯烃类共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚二甲基硅氧烷。5.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈海滢，戴新华，董莲华，高运华，欧阳艳艳，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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