一种用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片及其应用。微流控芯片核酸提取反应仓、纯化反应仓和PCR反应仓，核酸提取反应仓和纯化反应仓的前端均连接有带有两分支进液仓，后端连通一个取液仓，PCR反应仓前端连通一个三分支进液仓，后端连通一个取液仓。核酸提取反应仓、纯化反应仓可制成一个芯片，PCR反应仓在另一芯片上，PCR反应仓可设有一个或多个。本发明专利技术提供的用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片，有效的将提取核酸的步骤及纯化过程与PCR扩增反应有效结合起来，实现全密封式操作，避免二次污染，保证实验结果的可靠、真实、有效。

【技术实现步骤摘要】
一种用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片及其应用
本专利技术涉及一种用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片及其应用，属于微流控芯片分析

技术介绍
微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元，以微管道网络为结构特征，集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。现有的微流控芯片多是由多层或上下两层芯片构成，芯片为单晶硅、玻璃、石英、高分子聚合物等材料制成。常规微流控芯片的自动换样，采用阵列式多液槽样品盘，通过探针将样品引入芯片通道的进样孔，采用X-Y-Z三维机器手控制进样探针插入指定样品液槽进样。将毛细管与芯片耦合，垂直于芯片与通道相通的毛细管吸液进样，与阵列式样品盘结合，控制也采用了三维机械手。其共同特征是换样操作均需探针或试样盘做三维移动才能实现，其缺点是三维控制机械复杂，体积大，成本高，换样速度慢，分析通量低，对于PCR扩增检测不能通过核酸提取纯化与PCR扩增一体完成，需要分开才能完成，操作不便。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片，实现了核酸提取纯化和PCR扩增检测可在同一芯片中完成。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片，其包括核酸提取反应仓、纯化反应仓和PCR反应仓，核酸提取反应仓和纯化反应仓的前端均连接有带有两分支进液仓，后端连通一个取液仓，PCR反应仓前端连通一个三分支进液仓，后端连通一个取液仓。如上所述的微流控芯片，优选地，所述核酸提取反应仓、纯化反应仓制成一个芯片，PCR反应仓在另一芯片上，PCR反应仓设有一个或多个。如如上所述的微流控芯片，优选地，所述核酸提取反应仓、纯化反应仓、PCR反应仓的仓室体积大小为5～10μL。上所述的微流控芯片，优选地，所述核酸提取反应仓、纯化反应仓、PCR反应仓的形状为圆柱形仓室或方形仓室。一种用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片的使用方法，其包括细胞在芯片外裂解获得裂解后的样本液体，通过毛细管进入进液仓中，进液仓中裂解后的样本液体加入已经预埋好磁珠的核酸提取反应仓内，进行磁珠吸附，吸附后用buffer或者纯水在外加磁场固定磁珠情况下冲洗；如需要洗脱核酸加洗脱液，将含磁珠-核酸的冲洗液通过毛细管移入连通纯化反应仓的进液仓中，纯化反应仓通过另一分支的进液仓加入洗脱液进行洗脱；如果不需洗脱就直接将吸附核酸的磁珠运送到PCR反应仓，洗脱核酸后将核酸通过取液仓运送到PCR反应仓的进液仓，进入PCR反应仓，在连通PCR反应仓的另两个分支的进液仓中加入PCR反应液及酶，在PCR反应仓进行PCR反应，反应后通过PCR反应仓的取液仓移出PCR扩增产物。如上所述的使用方法，优选地，所述核酸提取反应仓内还含有高盐低pH溶液下核酸吸附液，纯化反应仓内含有的洗脱液为低盐高pH溶液，将核酸洗脱下来，进入溶液中。其中，高盐低pH溶液为4～8mol盐酸胍溶液，pH值为5.0～5.5；低盐高pH溶液为0.1mMTris，pH值为8.0。如上所述的使用方法，优选地，所有溶液的吸入与吸出由MFCS型压力驱动型微流体控制系统控制。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片，有效的将提取核酸的步骤及纯化过程与PCR扩增反应有效结合起来，实现全密封式操作，避免二次污染，保证实验结果的可靠、真实、有效。附图说明图1为本专利技术提供的一优选的微流控芯片示意图；图2为本专利技术提供的另一优选的微流控芯片工作过程示意图。【附图标记说明】1：核酸提取反应仓；2：纯化反应仓；3：PCR反应仓。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。实施例1一种用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片，包括核酸提取反应仓、纯化反应仓和PCR反应仓，这三个反应仓可设计在同一个芯片上，如图1所示，核酸提取反应仓1和纯化反应仓2在其前端均连接带有两个分支的进液仓，进液仓与毛细管连接用于溶液进入时缓冲作用，后端连通一个取液仓，取液仓与毛细管连接通过吸液泵将反应仓中的溶液吸出，PCR反应仓前端连通一个三分支进液仓，三分支进液仓可分别进入三种反应溶液，PCR反应仓后端连通一个取液仓。核酸提取反应仓1是用于加入磁珠法提取核酸的反应液，就是磁珠表面经过硅处理后在高盐低pH值环境下对核酸有吸附作用的反应室，纯化反应仓2是用于进行在低盐高pH值环境下对核酸有洗脱作用的反应室，PCR反应仓就是用于进行PCR扩增的反应室。芯片的材料采用为耐高温材料，因为PCR反应有热循环过程，可能会有35-40个循环，每个循环温度梯度在50-95度之间。其次还要PCR反应芯片还对透光率有要求，因为要采集PCR反应的荧光信号。可采用PMMA或者其他高聚物材料(如PDMS、环氧树脂或PU树脂等材料)。核酸提取反应仓、纯化反应仓、PCR反应仓的仓室体积大小设为5μL或10μL一个反应体系，反应仓的形状和收集荧光信号的视野应该有一定的要求，设计的时候按照相应的光路设计反应仓的具体位置，反应仓的形状可设为方形仓室，大小使得反应仓的体积为10μL。实施例2本实施例的微流控芯片是将用于提取核酸和PCR检测设置在两个芯片上，一个芯片上设有核酸提取反应仓和纯化反应仓，另一个芯片上设有一个或多个PCR反应仓。其它设置要求通过实施例。本实施例的微流控芯片的反应流程具体如下：先将细胞在芯片外进行裂解，获得裂解后的样本液体，采用进样泵通过MFCS型压力驱动型微流体控制系统控制进行控制将裂解后的样本液体通过毛细管进入连通核酸提取反应仓的进液仓中，核酸提取反应仓提前加入预埋好的磁珠，进液仓中裂解后的样本液体加入已经预埋好磁珠的核酸提取反应仓内，进行磁珠吸附，吸附后将buffer或者纯水通过另一个进液仓加入核酸提取反应仓内，在外加磁场固定磁珠情况下冲洗磁珠。如需要洗脱核酸加洗脱液，将含磁珠-核酸的冲洗液通过毛细管移入连通纯化反应仓的进液仓中，纯化反应仓加入通过另一分支的进液仓加入洗脱液进行洗脱。如果不需要洗脱就直接将吸附核酸的磁珠运送到PCR反应仓。洗脱核酸后将核酸通过取液仓运送到PCR反应仓的进液仓，进入PCR反应仓，在连通PCR反应仓的另两个分支的进液仓中分别加入PCR反应液如PCRBuffer缓冲液及酶，在PCR反应仓内进行PCR扩增反应，反应后通过PCR反应仓的取液仓移出PCR扩增产物。核酸提取反应仓内在加入裂解后的样本液体之前，提前加入含有高盐低pH溶液即4～8mol盐酸胍溶液，pH值为5.0～5.5用于核酸吸附在磁珠上，纯化反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片，其特征在于，其包括核酸提取反应仓、纯化反应仓和PCR反应仓，核酸提取反应仓和纯化反应仓的前端均连接有带有两分支进液仓，后端连通一个取液仓，PCR反应仓前端连通一个三分支进液仓，后端连通一个取液仓。/n

【技术特征摘要】
20210107 CN 202110018440X1.一种用于提取核酸和PCR检测的微流控芯片，其特征在于，其包括核酸提取反应仓、纯化反应仓和PCR反应仓，核酸提取反应仓和纯化反应仓的前端均连接有带有两分支进液仓，后端连通一个取液仓，PCR反应仓前端连通一个三分支进液仓，后端连通一个取液仓。


2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述核酸提取反应仓、纯化反应仓制成一个芯片，PCR反应仓在另一芯片上，PCR反应仓设有一个或多个。


3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述核酸提取反应仓、纯化反应仓、PCR反应仓的仓室体积大小为5～10μL。


4.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述核酸提取反应仓、纯化反应仓、PCR反应仓的形状为圆柱形仓室或方形仓室。


5.如权利要求1-4中任一项所述微流控芯片的使用方法，其特征在于，其包括细胞在芯片外裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇，赖天然，齐润姿，周永运，聂聪，
申请(专利权)人：中国检验检疫科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11