聚合酶链式反应芯片及其制备方法和装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种聚合酶链式反应芯片及其制备方法、聚合酶链式反应装置、以及聚合酶链式反应方法，以解决现有聚合酶链式反应芯片加工工艺复杂、操作复杂、容易产生气泡、以及使用起来工艺成本高的技术问题。该数字聚合酶链式反应芯片包括：第一功能层，所述第一功能层的表面构造为对聚合酶链式反应溶液具有排斥性；以及多个第二功能区域，分别设置在所述第一功能层的表面，构造为对所述聚合酶链式反应溶液具有亲和性。

【技术实现步骤摘要】
聚合酶链式反应芯片及其制备方法和装置
本申请涉及生物医疗器械领域，具体涉及一种聚合酶链式反应芯片及其制备方法、聚合酶链式反应装置、以及聚合酶链式反应方法。
技术介绍
数字聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction，简写PCR)技术是一种新的核酸绝对定量检测方法，检测灵敏度为1个拷贝。与传统定量PCR技术不同的是，该方法不依赖于标准曲线和参照样品，直接通过计数的方式进行原始模板的绝对定量。由于这种检测方式比传统的PCR技术具有更好的灵敏度和特异性、准确性，数字PCR技术在近年来得到了广泛关注和应用。而要实现该数字PCR技术，就需要利用数字PCR芯片来承载大量的微反应单元以分别进行聚合酶链式反应。目前市场上已有的商用数字PCR芯片主要分为两类：芯片式和液滴式。然而芯片式所采用的芯片的加工工艺复杂，且在向每个微反应单元进液的时候容易产生气泡，从而影响不同微反应单元的独立反应。液滴式的操作过程繁琐，且需要用到价格昂贵的用来产生油包水液滴的油。由此可见，亟需一种加工工艺简单、操作简单、不容易产生气泡且使用起来工艺成本也低的新型数字PCR芯片。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种聚合酶链式反应芯片及其制备方法、聚合酶链式反应装置、以及聚合酶链式反应方法，以解决现有聚合酶链式反应芯片加工工艺复杂、操作复杂、容易产生气泡、以及使用起来工艺成本高的技术问题。根据本申请的一个方面，本申请一可能的实现方式提供的一种数字聚合酶链式反应芯片，包括：第一功能层，所述第一功能层的表面构造为对聚合酶链式反应溶液具有排斥性；以及多个第二功能区域，分别设置在所述第一功能层的表面，构造为对所述聚合酶链式反应溶液具有亲和性。在一种可能的实现方式中，所述第一功能层的表面构造为凹凸形状；其中，所述第二功能区域位于所述凹凸形状的凹槽中。在一种可能的实现方式中，所述多个第二功能区域呈阵列排布。在一种可能的实现方式中，所述第一功能层包括：基板；以及设置在所述基板表面的排斥功能层。在一种可能的实现方式中，所述基板包括表面抛光的硅片或石英玻璃片。在一种可能的实现方式中，所述排斥功能层包括改性后的二氧化硅膜。在一种可能的实现方式中，所述多个第二功能区域包括圆形和/或多边形。在一种可能的实现方式中，所述第二功能区域的最大尺寸包括20um-200um，相邻两个所述第二功能区域的间隔包括20um-200um，所述第二功能区域的数量包括500-1000个。根据本申请的另一个方面，本申请一可能的实现方式提供的一种数字聚合酶链式反应装置，包括：如前任一所述的数字聚合酶链式反应芯片，用于承载聚合酶链式反应溶液以完成数字聚合酶链式反应；密封槽，用于容纳所述数字聚合酶链式反应芯片；以及盖板，用于与所述密封槽配合以为所述数字聚合酶链式反应提供密闭环境。在一种可能的实现方式中，所述盖板包括透明玻璃盖板。根据本申请的另一个方面，本申请一可能的实现方式提供的一种如前任一所述的数字聚合酶链式反应芯片的制备方法，包括：制备或提供基板，所述基板的表面对所述聚合酶链式反应溶液具有亲和性；对所述基板的表面改性，以形成对所述聚合酶链式反应溶液具有排斥性的排斥功能表面；以及在所述基板表面设置掩膜版并进行光刻工艺，以刻蚀掉所述掩膜版暴露出的所述排斥功能表面。在一种可能的实现方式中，所述制备或提供基板包括：对所述基板进行清洗，所述清洗的步骤包括：对所述基板进行丙酮水浴10min，超声处理10min，去离子水冲洗20遍以上；对所述基板进行乙醇水浴10min，超声处理10min，去离子水冲洗20遍以上；利用硫酸双氧水混合溶液对所述基板进行清洗，180℃加热20min，去离子水冲洗20遍以上；以及对所述基板进行干燥处理。在一种可能的实现方式中，对所述基板的表面改性，以形成对所述聚合酶链式反应溶液具有排斥性的排斥功能表面包括：对清洗后的所述基板进行等离子体处理；将等离子体处理后的所述基板置于第一溶液中进行浸泡，其中所述第一溶液中的试剂包括三乙氧基硅烷，溶剂包括乙醇或甲苯，浸泡12-24小时；以及浸泡结束后，利用乙醇清洗后进行干燥处理。在一种可能的实现方式中，所述掩膜版包括：具有阵列通孔的金属板；或，表面蒸镀金属铬，并形成阵列透光区域的石英玻璃板。在一种可能的实现方式中，所述在所述基板表面设置掩膜版并进行光刻工艺，以刻蚀掉所述掩膜版暴露出的所述排斥功能表面包括：利用紫外光在所述掩膜版上方进行照射以进行所述光刻工艺，所述紫外光的光源的功率包括100W-500W，照射时间包括1小时-4小时；以及利用乙醇清洗，并进行干燥处理。根据本申请的另一个方面，本申请一可能的实现方式提供的一种数字聚合酶链式反应方法，所述方法基于如前任一所述的数字聚合酶链式反应装置实现，其中，所述方法包括：将聚合酶链式反应溶液覆盖所述数字聚合酶链式反应芯片；将所述数字聚合酶链式反应芯片倾斜，以使得未处于所述第二功能区域的聚合酶链式反应溶液脱离；将所述数字聚合酶链式反应芯片置于所述密封槽中，并在所述数字聚合酶链式反应芯片表面覆盖密封油层；以及将所述盖板放置在所述密封槽表面以实现对所述数字聚合酶链式反应芯片的密封。本申请可能的实现方式提供的聚合酶链式反应芯片及其制备方法、聚合酶链式反应装置、以及聚合酶链式反应方法，通过在对聚合酶链式反应溶液具有排斥性的第一功能层表面形成多个对所述聚合酶链式反应溶液具有亲和性第二功能区域。这样将聚合酶链式反应溶液流过芯片时，第二功能区域表面会形成微液滴，最后在芯片表面覆盖油层进行液滴密封即可进行聚合酶链式反应，操作起来十分简单，也不需要特殊的加工工艺，并且不容易产生气泡，使用起来价格低廉。附图说明图1所示为本申请一可能的实现方式提供的一种数字聚合酶链式反应芯片的结构示意图。图2所示为本申请一可能的实现方式提供的一种数字聚合酶链式反应装置的结构示意图。图3所示为本申请一实施例提供的一种数字聚合酶链式反应方法的流程示意图。图4a～图4c分别所示为本申请一可能的实现方式提供的一种数字聚合酶链式反应方法的分解原理示意图。图5所示为本申请一可能的实现方式提供的一种数字聚合酶链式反应芯片的制备方法的流程示意图。图6a～图6c分别所示为本申请一可能的实现方式提供的一种数字聚合酶链式反应芯片的制备方法的分解原理示意图。具体实施方式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作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。图1所示为本申请一可能的实现方式提供的一种数字聚合酶链式反应芯片的结构示意图。如图1所示，该数字聚合酶链式反应芯片包括：第一功能层1，第一功能层1的表面构造为对聚合酶链式反应溶液具有排斥性；以及多个第二功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字聚合酶链式反应芯片，其特征在于，包括：/n第一功能层，所述第一功能层的表面构造为对聚合酶链式反应溶液具有排斥性；以及/n多个第二功能区域，分别设置在所述第一功能层的表面，构造为对所述聚合酶链式反应溶液具有亲和性。/n

【技术特征摘要】
1.一种数字聚合酶链式反应芯片，其特征在于，包括：
第一功能层，所述第一功能层的表面构造为对聚合酶链式反应溶液具有排斥性；以及
多个第二功能区域，分别设置在所述第一功能层的表面，构造为对所述聚合酶链式反应溶液具有亲和性。


2.根据权利要求1所述的数字聚合酶链式反应芯片，其特征在于，所述第一功能层的表面构造为凹凸形状；
其中，所述第二功能区域位于所述凹凸形状的凹槽中。


3.根据权利要求1所述的数字聚合酶链式反应芯片，其特征在于，所述多个第二功能区域呈阵列排布。


4.根据权利要求1所述的数字聚合酶链式反应芯片，其特征在于，所述第一功能层包括：
基板；以及设置在所述基板表面的排斥功能层。


5.根据权利要求4所述的数字聚合酶链式反应芯片，其特征在于，所述基板包括表面抛光的硅片或石英玻璃片。


6.根据权利要求4所述的数字聚合酶链式反应芯片，其特征在于，所述排斥功能层包括改性后的二氧化硅膜。


7.根据权利要求1至6中任一所述的数字聚合酶链式反应芯片，其特征在于，所述第二功能区域的最大尺寸包括20um-200um，相邻两个所述第二功能区域的间隔包括20um-200um，所述第二功能区域的数量包括500...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏清泉，张庆文，贾连超，
申请(专利权)人：中国科学院大学温州研究院温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33