核酸检测芯片和核酸检测方法技术

本发明专利技术实施例提供一种核酸检测芯片和核酸检测方法。核酸检测芯片包括依次层叠设置的流道层、弹性薄膜层和气道层；流道层设置有微流体通道、进样口组和出样口组，流道层还依次设置有通过微流体通道相连通的病毒分离区、核酸裂解区、核酸分配区、LAMP扩增区和CRISPR检测区；弹性薄膜层对应设置有连接入口组和连接出口组；气道层设置有气路通道，气路通道分别与微流体通道以及核酸裂解区、核酸分配区、LAMP扩增区和CRISPR检测区相对应；气道层对应设置有引入口组和引出口组。本发明专利技术实施例的核酸检测芯片，集成度高，可以同时检测多种不同的核酸，检测无污染，效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
核酸检测芯片和核酸检测方法


[0001]本专利技术属于微流控芯片
，具体涉及一种核酸检测芯片和核酸检测方法。

技术介绍

[0002]HIV、埃博拉病毒、严重急性呼吸综合征（SARS）等传染性病毒对人类健康和生命带来了很大的影响，我们希望一种快速准确的诊断方法，然而传统的微生物检测方法很难达到这个目标，但随着分子技术的不断应用，使这个目标得以实现。核酸检测是目前病原体检测的主要依据，这种方法快速准确、灵敏度高，特异性强，检测限可达几个拷贝数。
[0003]开发同时检测多种病原体的方法可缩短诊断时间，有效检出多种病原的共感染。结合微流控技术，可以有效提高多重分子检测的效率，缩短病原体的报告时间，使用药更精准。
[0004]微生物CRISPR/Cas基因编辑系统的应用是生命科学的热门技术。近些年来，张锋教授、Jennifer Doudna等都成功开发出了基于CRISPR Cas12/13的基因检测。Jennifer Doudna教授在《Science》撰文中指出Cas12酶家族在gRNA的引导下与目标序列结合以后，便会切换为激活状态，疯狂的切割体系内其它的单链DNA。只要在体系内加入报告因子，如果Cas12a/13识别到目标系列，就会切割单链底物释放荧光报告基团。基于CRISPR的核酸检测技术是目前最具前景的诊断手段，具备操作简便、耗时短、价格低廉等优点。
[0005]已有一些研究将核酸检测与微流技术结合，但很少有将病毒分离富集、核酸提取、核酸扩增和核酸检测集成在一起的微流控芯片，很多芯片集成化、自动化低，需要额外的手动操作。基于CRISPR的微流控芯片目前研究很少，利用该技术进行多重检测更是少之又少。所以开发一款集病毒分离富集、核酸提取、核酸扩增、核酸检测于一体、可实现“样本进结果出”，一次取样快速检测多种病毒的芯片很有意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种核酸检测芯片和核酸检测方法。
[0007]本专利技术的一方面，提供一种核酸检测芯片，包括依次层叠设置的流道层、弹性薄膜层和气道层；所述流道层设置有微流体通道以及与所述微流体通道相连通的进样口组和出样口组，所述流道层还依次设置有通过所述微流体通道相连通的病毒分离区、核酸裂解区、核酸分配区、LAMP扩增区和CRISPR检测区；所述弹性薄膜层在对应所述进样口组和出样口组的位置处分别设置有连接入口组和连接出口组；所述气道层设置有气路通道，所述气路通道分别与所述微流体通道以及所述核酸裂解区、核酸分配区、LAMP扩增区和CRISPR检测区相对应；以及，所述气道层在对应所述连接入口组和所述连接出口组的位置分别设置有引入口
组和引出口组，所述引入口组通过所述连接入口组与所述进样口组连通，所述引出口组通过所述连接出口组与所述出样口组连通。
[0008]可选地，所述病毒分离区设置有病毒分离结构，所述病毒分离结构包括呈螺旋设置的病毒分离流道、第一出口流道和第二出口流道；其中，所述第一出口流道的入口与所述病毒分离流道的外侧壁相连通，所述第一出口流道的出口与所述核酸裂解区的入口相连通；所述第二出口流道的入口与所述病毒分离流道的内侧壁相连通。
[0009]可选地，所述第一出口流道的直径小于所述第二出口流道的直径。
[0010]可选地，所述核酸裂解区包括裂解室和洗脱室；所述裂解室的出口通过所述微流体通道与所述洗脱室的入口相连通，所述洗脱室的出口通过所述微流体通道与所述核酸分配区的入口相连通；所述裂解室和所述洗脱室的入口还均分别与所述进样口组中对应的进样口连通，所述洗脱室的出口还与所述出样口组中对应的出样口连通。
[0011]可选地，所述核酸分配区包括多个核酸分配室；每个所述核酸分配室的入口均通过所述微流体通道与所述核酸裂解区的出口相连通，每个所述核酸分配室的出口均通过所述微流体通道各自独立地与所述LAMP扩增区的入口相连通；每个所述核酸分配室的入口还均分别与所述进样口组中对应的进样口连通。
[0012]可选地，所述LAMP扩增区包括多个LAMP扩增室，所述LAMP扩增室为被动混合器；每个所述LAMP扩增室对应一个所述核酸分配室，每个所述LAMP扩增室的入口均通过所述微流体通道与对应的所述核酸分配室的出口相连通，每个所述LAMP扩增室的出口均通过所述微流体通道与所述CRISPR检测区的入口相连通。
[0013]可选地，所述CRISPR检测区包括多个CRISPR反应室和多个尖角混合器；每个所述CRISPR反应室对应一个所述LAMP扩增室，每个所述CRISPR反应室的入口均通过对应的所述尖角混合器和所述微流体通道与所述LAMP扩增室的出口相连通；每个所述CRISPR反应室的入口还均分别与所述进样口组中对应的进样口连通。
[0014]可选地，还包括控制阀组，所述控制阀组串设于所述微流体通道；所述气路通道控制所述弹性薄膜层发生形变使得所述控制阀组开闭，以分别控制所述核酸裂解区、核酸分配区、LAMP扩增区和CRISPR检测区的微流体通道的通断。
[0015]可选地，所述流道层还设置有阳性对照区和阴性对照区；所述阳性对照区包括阳性LAMP扩增室以及通过所述微流体通道与所述阳性LAMP扩增室相连通的阳性CRISPR反应室，所述阳性LAMP扩增室和所述阳性CRISPR反应室均分别与所述进样口组中对应的进样口连通；所述阴性对照区包括阴性LAMP扩增室以及通过所述微流体通道与所述阴性LAMP扩增室相连通的阴性CRISPR反应室，所述阴性LAMP扩增室和所述阴性CRISPR反应室均分别与所述进样口组中对应的进样口连通。
[0016]本专利技术的另一方面，提供一种核酸检测方法，采用前文记载的所述的核酸检测芯片，所述方法包括以下步骤：向病毒分离区通入样本，以将样本中的病毒分离；
向核酸裂解区通入分离后的病毒样本、裂解液和磁珠，使得磁珠与液体混合，并在混合之后捕获磁珠；向所述核酸裂解区通入洗脱液，对捕获的磁珠进行洗脱；将洗脱后的所述核酸裂解区的液体挤压至所述核酸分配区；分别向所述核酸分配区通入LAMP混合液以及向所述CRISPR检测区通入对应的CRISPR反应液，并将所述核酸分配区的液体挤压至所述CRISPR检测区；反应完成后，在激发光的照射下，透过滤光片观察荧光。
[0017]本专利技术实施例的核酸检测芯片和核酸检测方法，在流道层上设置有微流体通道以及依次通过微流体通道相连通的病毒分离区、核酸裂解区、核酸分配区、LAMP扩增区和CRISPR检测区，从而可以将病毒分离富集、核酸提取、LAMP等温扩增和CRISPR检测技术结合到同一片芯片上，发挥了微流控技术的优势，如低成本，自动化等。在实际进行核酸检测时，只需将样品完成病毒分离富集、核酸提取、LAMP等温扩增，在与Cas酶、向导RNA（crRNA）和淬灭的DNA单链等混合反应，就可以实现目标序列的检测。本专利技术实施例的核酸检测芯片操作方便，检测结果准确率高，还可以减少气溶胶污染，此外，本专利技术实施例的核酸检测芯片通过所设置的核酸分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核酸检测芯片，其特征在于，包括依次层叠设置的流道层、弹性薄膜层和气道层；所述流道层设置有微流体通道以及与所述微流体通道相连通的进样口组和出样口组，所述流道层还依次设置有通过所述微流体通道相连通的病毒分离区、核酸裂解区、核酸分配区、LAMP扩增区和CRISPR检测区；所述弹性薄膜层在对应所述进样口组和出样口组的位置处分别设置有连接入口组和连接出口组；所述气道层设置有气路通道，所述气路通道分别与所述微流体通道以及所述核酸裂解区、核酸分配区、LAMP扩增区和CRISPR检测区相对应；以及，所述气道层在对应所述连接入口组和所述连接出口组的位置分别设置有引入口组和引出口组，所述引入口组通过所述连接入口组与所述进样口组连通，所述引出口组通过所述连接出口组与所述出样口组连通。2.根据权利要求1所述的核酸检测芯片，其特征在于，所述病毒分离区设置有病毒分离结构，所述病毒分离结构包括呈螺旋设置的病毒分离流道、第一出口流道和第二出口流道；其中，所述第一出口流道的入口与所述病毒分离流道的外侧壁相连通，所述第一出口流道的出口与所述核酸裂解区的入口相连通；所述第二出口流道的入口与所述病毒分离流道的内侧壁相连通。3.根据权利要求2所述的核酸检测芯片，其特征在于，所述第一出口流道的直径小于所述第二出口流道的直径。4.根据权利要求1所述的核酸检测芯片，其特征在于，所述核酸裂解区包括裂解室和洗脱室；所述裂解室的出口通过所述微流体通道与所述洗脱室的入口相连通，所述洗脱室的出口通过所述微流体通道与所述核酸分配区的入口相连通；所述裂解室和所述洗脱室的入口还均分别与所述进样口组中对应的进样口连通，所述洗脱室的出口还与所述出样口组中对应的出样口连通。5.根据权利要求1所述的核酸检测芯片，其特征在于，所述核酸分配区包括多个核酸分配室；每个所述核酸分配室的入口均通过所述微流体通道与所述核酸裂解区的出口相连通，每个所述核酸分配室的出口均通过所述微流体通道各自独立地与所述LAMP扩增区的入口相连通；每个所述核酸分配室的入口还均分别与所述进样口组中对应的进样口连通。6.根据权利要求5所述的核酸检测芯片，其特征在于，所述LAMP扩增区包括多个LAMP扩增室，所述LAMP扩增室为被动混合器；每个所述LAMP...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏泽文，李文，奚继禹，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：