一种与MALDI-TOF-MS分析联用的微流控芯片制造技术

本发明专利技术属于微流控实验装置技术领域，涉及一种与MALDI

【技术实现步骤摘要】
一种与MALDI
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TOF
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MS分析联用的微流控芯片


[0001]本专利技术属于微流控实验装置
，涉及一种与MALDI
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TOF
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MS(Matrix
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Assisted Laser Desorption/Ionization Time
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of
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Flight Mass Spectrometry,MALDI
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TOF
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MS，基质辅助激光解吸电离飞行质谱)分析联用的微流控芯片。

技术介绍

[0002]人体体液(血液、尿液和唾液等)可作为样本来源检测获取相关疾病的信息。体液诊断学以其副作用小、重复取样、发现早于影像学检测、检测时间短和个性化诊断等优点越来越被人们所关注和重视。在过去的十年里，被誉为“身体健康的镜子”的体液，在疾病检测和诊断中被广泛应用。如肺癌、前列腺癌、头颈部癌症和中枢神经系统肿瘤疾病等。随着这些技术的发展运用，能极大促进诊断技术水平的提升，同时还可减少驻留医院的时间。除了这些特异的标志物检测之外，整个体液中的蛋白质组以其全面、灵敏等特性也被认可为诊断的依据。这种蛋白质组学分析的代表性技术之一是MALDI
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TOF
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MS，经此法测量出不同小肽段的质荷比(m/z)信息，进而刻画出蛋白质指纹图谱信息，最后寻找到这些不同样本间蛋白质指纹图谱中最有代表性的差异信息，建立起判断的依据。基于以上，可将体液蛋白质组学分析作为疾病诊断技术的判断依据。
[0003]然而基于MALDI
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TOF
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MS分析存在样本前处理通量低和自动化程度低，制备差异蛋白质组待测样本能力弱等局限性。这些不足都能基于以自动化程度高、可集成化能力强和生物兼容性强的微流控技术予以解决。通过将微流控芯片与蛋白质组学质谱分析技术联用，可以极大地提高基于质谱方法的整体分析性能(提高分析速度、增强敏感性和提高分析通量)，还能扩展其潜在的其他应用。
[0004]因此，提出一种与MALDI
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TOF
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MS分析联用的微流控芯片装置，以提高蛋白质指纹图谱的分析性能显得十分必要。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种与MALDI
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TOF
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MS分析联用的微流控芯片。由于通常的微流控芯片通道是高度远小于横向和纵向几何尺寸的扁平微通道，根据这一特殊的几何约束特征，以及微通道内流体流动特征以及磁珠吸附/洗脱蛋白质原理，本专利技术首先基于磁珠和微流控芯片
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质谱联用几何约束特征，设计和构建出可富集体液中低丰度蛋白质的微固相萃取(Solid phase extraction,SPE)通道和芯片
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质谱接头，以实现蛋白质的富集和质谱的直接联用；随后再基于流体力学基础和磁珠富集/洗脱原理，可产生化学浓度梯度的微流控通道网络同上述结构进行整合，以提供多重等电点和盐浓度的洗脱溶液，从而可制备可直接进行多维蛋白质指纹图谱分析的样本；将这些样本直接递送到质谱仪进行蛋白质指纹图谱分析，以提高MADLI
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TOF
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MS的分析性能。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种与MALDI
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TOF
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MS分析联用的微流控芯片，包括外部流体控制系统和多通道微
流控芯片；所述的外部流体控制系统包括装有化学浓度物质的可编程控制泵及注射器、装有化学浓度物质对应缓冲液的可编程控制泵及注射器以及将注射器和多通道微流控芯片连接起来的硅胶管，所述的多通道微流控芯片上设有浓度梯度生成网络、装载有磁珠的微SPE通道和芯片
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质谱接口。
[0008]所述的浓度梯度生成网络包括两个分别连接化学浓度物质及其缓冲液的入口、能够提供不同化学浓度梯度的四阶六出口微流控网络通道；再将单独的装载有磁珠的微SPE通道连接在每个微流控网络通道的出口处，其中装载有磁珠的微SPE通道中的磁珠可充分富集蛋白质，利用浓度梯度生成网络可产生多重量级的等电点或盐浓度溶液，实现在多重条件下从装载有磁珠的微SPE通道上洗脱出多维待分析的蛋白质组学样本，洗脱出的待分析样本通过芯片
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质谱接口可直接上样于质谱仪进样板靶上，待各样品点施加基质并形成结晶后可直接递送到MADLI
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TOF
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MS质谱仪器上进行分析。
[0009]所述的装载有磁珠的微SPE通道，其尾端内部设有磁珠坝，使磁珠只能单向通过，从而将磁珠固定在微SPE通道内，待样品溶液进入到微SPE通道中后便能在通道中进行蛋白质的富集和多重洗脱。
[0010]本专利技术的有益效果：利用流体力学原理、边界效应和磁珠吸附/洗脱蛋白质原理，本专利技术可成功为MALDI
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TOF
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MS以高通量的方式提供多维待分析样本，用于蛋白质指纹图谱的分析。能提高MALDI
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TOF
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MS在蛋白质组学的分析通量及样品前处理的自动化程度，使得MALDI
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TOF
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MS所分析的蛋白质指纹图谱结果更加广泛，而充分的蛋白质指纹图谱结果可提高疾病早期诊断的灵敏性，为疾病早期诊断及其模型建立提供可靠的依据，还为进一步寻找到特异的蛋白质分子标志物奠定基础。尤其是针对唾液等这一类蛋白质含量丰度低的液体活检样本，十分有益。
附图说明
[0011]图1是本专利技术的与MALDI
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TOF
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MS分析联用的微流控芯片的结构图。
[0012]图2是与MALDI
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TOF
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MS联用的多通道微流控芯片结的构示意图。
[0013]图3是双微流控浓度梯度生成网络示意图。
[0014]图4是装载有磁珠的微SPE通道示意图。
[0015]图5是本专利技术的微流控芯片与质谱联用示意图。
[0016]图中：A外部流体控制系统，B多通道微流控片；1
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1装有高等电点或盐浓度溶液的可编程控制泵及注射器，1
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2装有高等电点或盐浓度溶液对应缓冲液的可编程控制泵及注射器，1
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3将注射器和微流控芯片连接起来的硅胶管；2
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1浓度梯度生成网络、2
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2装载有磁珠的微SPE通道、2
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3芯片
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质谱接口、3质谱点样板靶、4MALDI
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TOF
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MS仪器。
具体实施方式
[0017]以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。
[0018]如图1所示，本专利技术由外部流体控制系统A和多通道微流控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种与MALDI
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TOF
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MS分析联用的微流控芯片，其特征在于，所述的与MALDI
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TOF
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MS分析联用的微流控芯片包括外部流体控制系统和多通道微流控芯片；所述的外部流体控制系统包括装有化学浓度物质的可编程控制泵及注射器、装有化学浓度物质对应缓冲液的可编程控制泵及注射器以及将注射器和多通道微流控芯片连接起来的硅胶管，所述的多通道微流控芯片上设有浓度梯度生成网络、装载有磁珠的微SPE通道和芯片
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质谱接口；所述的浓度梯度生成网络包括两个分别连接化学浓度物质及其缓冲液的入口、能够提供不同化学浓度梯度的四阶六出口微流控网络通道；再将单...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗正，魏文博，高志刚，张秀莉，罗勇，
申请(专利权)人：大连理工大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：