包含具有溶胶-凝胶基质的微滴的微流体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微流体装置(1)，其包括：至少一个毛细管阱(12)和至少一个具有溶胶

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含具有溶胶
‑
凝胶基质的微滴的微流体装置


[0001]本专利技术涉及一种微流体装置，其包括被捕集在该装置的毛细管阱中的微滴，该微滴具有溶胶
‑
凝胶基质。本专利技术还涉及一种用于制造这种装置的方法。最后，本专利技术涉及一种用于检测和/或捕集一个或多个分析物的方法，以及一种用于使用这种微流体装置评估溶胶
‑
凝胶基质的方法。

技术介绍

[0002]来自Chokkalingam V.、Weidenhof B.、M.、Maier W.、Herminghaus S.、Seemann R.(2013)“优化的用于溶胶
‑
凝胶反应实验室芯片的基于液滴的微流体方案2013(Optimized droplet
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based microfluidics scheme for sol
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gel reactions Lab Chip 2013)”的已知实践是使用在微流体装置中形成的溶胶微滴，通过溶胶
‑
凝胶工艺形成微孔二氧化硅的微滴。凝胶形成和脱水收缩发生在微流体装置外部，在聚四氟乙烯管中，然后在烧杯中。
[0003]国际专利申请WO 2011/039475公开了一种微流体装置，其包括捕集区，一个或多个微滴被捕集在该捕集区中。
[0004]专利申请FR 2 952 436、FR3 069 534、FR 3 031 592、WO 2012/080665、FR 3 053 602和WO 2005/100371也公开了溶胶
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凝胶材料，其包括适用于特定目标分析物的分子传感器。
[0005]需要一种能够精确控制溶胶
‑
凝胶基质形成以便进行简单、快速、可重复、均匀、可靠和低成本分析的微流体装置。

技术实现思路

[0006]为此，根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种微流体装置，包括：
[0007]‑
至少一个毛细管阱，以及
[0008]‑
至少一个包括溶胶
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凝胶基质的微滴，所述微滴被捕集在所述毛细管阱中。
[0009]术语“微流体装置”指连接在一起的一组微通道和/或微室，其部分至少包括从一条边到另一条边的直线测量的尺寸小于一毫米的维度。
[0010]术语“毛细管阱”是指微流体装置的空间区域，其能够临时或永久固定在微流体装置中循环的一个或多个微滴。
[0011]术语“微滴”是指体积小于或等于1μL，更好的是小于或等于50nL，甚至更好的是小于或等于40nL的滴或珠。
[0012]术语“溶胶
‑
凝胶基质”是指通过溶胶
‑
凝胶过程获得的基质。该过程可以尤其使用式M(OR)
n
或R
’‑
M(OR)
n
‑1的醇盐或硅酸钠作为前体来执行，M为金属、过渡金属或类金属，尤其是硅，且R或R'为烷基，n为金属的氧化态。在有水的情况下，烷氧基(OR)发生水解，形成通常尺寸小于1纳米的小颗粒。这些颗粒聚集在一起，形成保持悬浮状态而不沉淀的团块，从而形成所谓的溶胶。团块的增加及其凝聚增加了介质的粘度，形成了所谓的凝胶。然后，凝
胶可以在老化阶段继续发展，在老化阶段中，凝胶中存在的聚合物网络变得致密。然后，在被称为脱水收缩的步骤期间，凝胶收缩，将溶剂从形成的聚合物网络中排出。然后，在被称为干燥的步骤中，将溶剂蒸发掉，从而形成多孔玻璃类型的固体材料。脱水收缩和干燥步骤可同时进行。
[0013]在溶胶
‑
凝胶过程的脱水收缩和/或干燥步骤之后，微滴的溶胶
‑
凝胶基质可以是凝胶或固体的形式；溶胶
‑
凝胶基质尤其是多孔固体，例如干凝胶。优选地，根据微流体装置中溶胶
‑
凝胶过程的进展状态，溶胶
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凝胶基质在脱水收缩步骤之前、期间或之后以及在干燥步骤之前、期间或之后具有形式。优选地，在微流体装置中的脱水收缩和干燥步骤之后，所述微滴或每个微滴的溶胶
‑
凝胶基质为固体形式，尤其是多孔形式，例如干凝胶。
[0014]优选地，微滴具有由溶胶
‑
凝胶基质限定的结构。因此，微滴可具有凝胶或固体的性质，优选多孔固体，例如干凝胶。
[0015]这种微流体装置使微滴可以固定在毛细管阱中，从而能够精确控制在小且易于控制的样品上的溶胶
‑
凝胶基质的老化和/或脱水收缩和干燥。这使得能够对所涉及的溶胶
‑
凝胶过程的精确研究。
[0016]此外，通过使用一个或多个分子传感器预掺杂微滴，可以通过微滴检测气相或液相中的一个或多个分析物。这使得可以直接、快速的检测，占用的体积小，只需要少量的溶胶
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凝胶材料和分子传感器。
[0017]优选地，微流体装置包括多个间隔开的毛细管阱和多个微滴，每个微滴包括溶胶
‑
凝胶基质，所述微滴各自被捕集在一个毛细管阱中。毛细管阱的数量可以大于或等于10，更好地是大于或等于100，优选在100和1000之间。优选地，毛细管阱彼此隔开。优选地，毛细管阱布置在微流体装置的矩阵中。优选地，毛细管阱均以相同的恒定距离隔开。具有毛细管阱矩阵，每个毛细管阱接收一个或多个微滴，这使得能够在小体积上用大量数据进行研究或测量。然后，可以进行观察或统计测量，以限制再现性和/或同质性问题，和/或在各种微滴上以用户快速且容易的方式以及在小体积上对观察或测量进行多路复用。这种装置可以进行快速、可重复、均匀、可靠和低成本的观察或测量。
[0018]优选地，微流体装置包括具有捕集室的通道，捕集室包括毛细管阱。优选地，捕集室由四个侧壁、一个上壁和一个下壁界定，毛细管阱在捕集室的上壁和/或下壁上延伸。
[0019]优选地，微流体装置包括在微流体装置、尤其是捕集室中的至少一个流体入口通道和至少一个流体出口通道。除了入口通道和出口通道之外，微流体装置、尤其是捕集室优选地靠近液体。优选地，入口通道从捕集室的相对于毛细管阱的第一侧伸出，且出口通道从捕集室的与相对于毛细管阱的第一侧相反的第二侧伸出。此类通道允许精确控制流体在微流体装置中的循环，并且尤其通过使流体从入口通道流向出口通道，而使流体可以与毛细管阱中捕集的微滴接触。
[0020]捕集室可包括位于捕集室的第一侧或第二侧的台阶，该台阶在上壁和下壁之间测量的高度大于捕集室其余部分(毛细管阱除外)的高度。该台阶允许在毛细管阱的一侧形成液体前端(liquid front)，从而尤其能够通过蒸发所述液体或其中包含的一种化合物，使所述阱暴露于来自液体前端的气体梯度中。
[0021]微流体装置、尤其是捕集室可包括至少一个由至少部分地透气的多孔材料制成的壁，尤其是由PDMS制成的壁。这种多孔壁允许在脱水收缩步骤中溶剂蒸发。脱水收缩步骤
和/或干燥步骤的速率可通过多孔材料的孔隙率和/或通过控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微流体装置(1)，包括：
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至少一个毛细管阱(12)，以及
‑
至少一个包括溶胶
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凝胶基质的微滴(15)，所述微滴(15)被捕集在所述毛细管阱(12)中。2.根据权利要求1所述的装置，包括多个间隔开的毛细管阱(12)和多个微滴(15)，每个微滴(15)包括溶胶
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凝胶基质，所述微滴(15)各自被捕集在毛细管阱(12)的一者中。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述毛细管阱(12)的数量大于或等于10，更好地是大于或等于100，优选在100和1000之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述毛细管阱(12)各自在所述微流体装置(1)的壁(4，6)中形成空腔。5.根据权利要求4所述的装置，所述装置的在所述毛细管阱(12)边缘处的高度H小于或等于所述被捕集的包括溶胶
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凝胶基质的微滴(15)或每个被捕集的包括溶胶
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凝胶基质的微滴(15)的最小尺寸、尤其小于或等于在所述溶胶
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凝胶基质的溶胶
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凝胶过程的脱水收缩步骤后所述被捕集的微滴(15)或每个被捕集的微滴(15)的最小尺寸，所述高度H对应于形成所述空腔的壁(4，6)和所述毛细管阱(12)边缘处的相反壁(4，6)之间的距离。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，在溶胶
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凝胶过程的脱水收缩和/或干燥步骤后，所述微滴(15)或每个微滴(15)中的溶胶
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凝胶基质是凝胶形式或固体形式。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置(1)在所述毛细管阱(12)或每个毛细管阱(12)中仅包括一个微滴(15)，所述微滴(15)包括溶胶
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凝胶基质。8.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，包括多个在所述毛细管阱或每个毛细管阱中的包括溶胶
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凝胶基质的微滴，所述包括溶胶
‑
凝胶基质的微滴尤其成列布置在所述毛细管阱中。9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置(1)包括多个微滴(15)，所述多个微滴(15)都包括基本上相同的溶胶
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凝胶基质。10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述微滴(15)各自包括一个或多个在溶胶
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凝胶基质中的分子传感器，所述传感器各自配置为检测目标分析物的存在。11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述分子传感器或每个分子传感器配置为具有光学特性，尤其是颜色、吸光度、反射率、荧光或发光，所述光学特性在存在目标分析物时是不同的，尤其是通过与所述目标分析物的反应或结合。12.根据权利要求10或11所述的装置，其中，所述微滴(15)包括至少两个不同的用于检测不同目标分析物的分子传感器。13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其中，至少一个微滴(15)包括在所述溶胶
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凝胶基质中的至少两个不同的分子传感器，所述分子传感器配置为检测不同目标分析物的存在，所述分子传感器优选在存在相应目标分析物时具有彼此不同的光学特性。14.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其中，至少两个微滴(15)包括用于检测不同目标分析物的不同分子传感器。15.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其中，至少两个微滴(15)包括不同浓度的至少一个分子传感器。16.一种用于制造微流体装置(1)、尤其是如前述权利要求中任一项所述的微流体装置
的方法，所述方法包括：将至少一个包括溶胶的微滴(15)捕集在所述微流体装置的毛细管阱(12)中，以及通过溶胶
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凝胶过程使用所述溶胶在所述微滴(15)中形成溶胶
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凝胶基质。17.根据权利要求16所述的方法，包括：将多个包括溶胶的微滴(15)捕集在所述微流体装置(1)的一个或多个毛细管阱(12)中，以及通过溶胶
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凝胶过程使用所述溶胶在每个微滴(15)中形成溶胶
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凝胶基质。18.根据权利要求16或17所述的方法，包括：在所述溶胶
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凝胶基质形成之前或之后，优选在脱水收缩步骤之前，添加一个或多个分子传感器到所述微滴中，每个分子传感器能够检测至少一个目标分析物。19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，将一个或多个各自包括溶胶的微滴(15)捕集在所述毛细管阱(12)中包括：(i)将包括所述溶胶的一部分的第一微滴捕集在所述毛...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：巴黎综合理工学院国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：