液滴式多重制造技术

本公开提供一种液滴式多重

【技术实现步骤摘要】
液滴式多重PCR实时检测芯片及方法


[0001]本公开涉及液滴微流控芯片
，具体涉及一种液滴式多重
PCR
实时检测芯片及方法
。

技术介绍

[0002]基于液滴的微流控技术以其微型化
、
通量高
、
样本需求小
、
试剂消耗少
、
操作简单
、
检测灵敏度高等优点广泛应用于疾病诊断
、
药物筛选
、
环境检测等方面
。
在平方厘米尺寸的芯片上制作微结构操控液滴生成
、
融合
、
分裂
、
捕获
、
分选
、
富集，进行蛋白结晶，
DNA
分析，酶动力学检测等生物学研究
。
[0003]当前，对于液滴的检测和分析方式，大多都停留在终点检测
。
以商用的数字化
PCR
仪为例，稀释
DNA
并将其与
PCR
反应试剂混合，用液滴生成芯片产生大量油包水液滴，使每个液滴中至多包裹一个
DNA
分子
。
收集的液滴在
PCR
仪中进行热循环后再转移到液滴荧光读取设备上进行荧光检测，设定阈值，通过判断液滴的荧光信号，来进行核酸定量
、
基因变异等研究
。
此外，在检测过程中，通常由于样本的珍贵性和时间的紧迫性，往往需要对多靶标进行检测
。
当前数字
PCR
对于同一个样本的多重检测需要设计多重探针，不同探针带有不同的荧光基团，这不仅需要优化引物探针的使用浓度，这要求设备能够进行多通道荧光检测，大大提高了成本
。
不仅如此，液滴在转移和
PCR
热循环过程中不可避免的会破裂
、
融合，从而影响结果的准确性
。

技术实现思路

[0004](
一
)
要解决的技术问题
[0005]针对上述问题，本公开提供了一种液滴式多重
PCR
实时检测芯片及方法，用于至少部分解决传统对多靶标进行检测方法复杂
、
结果准确性低等技术问题
。
[0006](
二
)
技术方案
[0007]本公开一方面提供了一种液滴式多重
PCR
实时检测芯片，包括：试剂进样区，包括水相试剂入口
、
油相试剂入口和至少一个检测试剂入口；液滴生成区，包括至少一个流动聚焦型通道结构，用于将试剂进样区中的水相试剂
、
油相试剂生成油包水液滴；液滴储存区，包括至少一个空腔结构，每个流动聚焦型通道结构中的油包水液滴分别进入对应的空腔结构中，通过固化油相固定液滴位置；油相出口区，包括多个出口，出口设置有滤膜，用于去除多余的油相
。
[0008]进一步地，水相试剂入口
、
油相试剂入口和至少一个检测试剂入口中均设有过滤结构，过滤结构为微柱阵列结构，用于拦截杂质
。
[0009]进一步地，流动聚焦型通道结构为
K
型通道结构，水相试剂入口和检测试剂入口的通道分别与
K
型通道结构一侧的通道连接，油相试剂入口的通道分别与
K
型通道结构上下两端的通道连接；或流动聚焦型通道结构为
T
型通道结构，水相试剂入口与检测试剂入口的通道汇聚后与
T
型通道结构下侧的通道连接，油相试剂入口的通道分别与
T
型通道结构左右两
端的通道连接
。
[0010]进一步地，每个检测试剂入口和
/
或油相试剂入口与流动聚焦型通道结构之间包括回型流阻区
。
[0011]进一步地，空腔结构的高度油包水液滴尺寸的两倍，用于储存单层液滴
。
[0012]进一步地，流动聚焦型通道结构的宽度范围为
20
～
100
μ
m、
高度为范围为
20
～
100
μ
m
；空腔结构的高度范围为
20
～
200
μ
m。
[0013]进一步地，至少一个检测试剂入口中的
PCR
反应试剂不同，
PCR
反应试剂包含不同的引物和探针，不同探针的荧光基团相同
。
[0014]进一步地，滤膜的材料包括疏水性聚四氟乙烯
、
聚偏二氟乙烯中的一种或多种；油相试剂入口中的油相包括含表面活性剂的光固化油
、
热固化油中的一种或多种
。
[0015]进一步地，试剂进样区
、
液滴生成区
、
液滴储存区
、
油相出口区由主体芯片及基片键合而成；主体芯片的材料包括聚二甲基硅氧烷
、
聚碳酸酯
、
环烯烃共聚物
、
玻璃中的一种或多种；基片的材料包括聚二甲基硅氧烷
、
环烯烃共聚物
、
环烯烃聚合物
、
聚碳酸酯
、
玻璃
、
硅片中的一种或几种
。
[0016]本公开另一方面提供了一种根据前述液滴式多重
PCR
实时检测芯片的检测方法，包括：
S1
，将目标物质
、
不同
PCR
反应试剂
、
油相试剂分别通过水相试剂入口
、
检测试剂入口
、
油相试剂入口通入芯片；
S2
，油相试剂在液滴生成区中将目标物质
、PCR
反应试剂包裹形成尺寸均一的油包水液滴；
S3
，油包水液滴进入液滴储存区对应的空腔结构中直至到达空腔结构的边界，停止油包水液滴生成；
S4
，密封水相试剂入口
、
检测试剂入口
、
油相试剂入口和油相出口区，固化油相试剂；
S5
，将芯片进行
PCR
扩增，检测实时荧光信号
。
[0017](
三
)
有益效果
[0018]本公开提供的液滴式多重
PCR
实时检测芯片及方法，通过多个检测试剂入口
、
多个对应的空腔结构的设计，集液滴生成和储存于一体，该芯片结合了液滴
PCR
和原位
PCR
的优点，即可生成
、
储存包裹样本液滴，也可固定液滴位置，在芯片上直接进行原位扩增；在不同区域储存的液滴中包含不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种液滴式多重
PCR
实时检测芯片，其特征在于，包括：试剂进样区
(1)
，包括水相试剂入口
(11)、
油相试剂入口
(13)
和至少一个检测试剂入口
(12)
；液滴生成区
(2)
，包括至少一个流动聚焦型通道结构
(21)
，用于将所述试剂进样区
(1)
中的水相试剂
、
油相试剂生成油包水液滴；液滴储存区
(3)
，包括至少一个空腔结构
(31)
，每个所述流动聚焦型通道结构
(21)
中的所述油包水液滴分别进入对应的所述空腔结构
(31)
中，通过固化油相固定液滴位置；油相出口区
(4)
，包括多个出口
(41)
，所述出口
(41)
设置有滤膜
(42)
，用于去除多余的油相
。2.
根据权利要求1所述的液滴式多重
PCR
实时检测芯片，其特征在于，所述水相试剂入口
(11)、
油相试剂入口
(13)
和至少一个检测试剂入口
(12)
中均设有过滤结构
(14)
，所述过滤结构
(14)
为微柱阵列结构，用于拦截杂质
。3.
根据权利要求1所述的液滴式多重
PCR
实时检测芯片，其特征在于，所述流动聚焦型通道结构
(21)
为
K
型通道结构，所述水相试剂入口
(11)
和所述检测试剂入口
(12)
的通道分别与所述
K
型通道结构一侧的通道连接，所述油相试剂入口
(13)
的通道分别与所述
K
型通道结构上下两端的通道连接；或所述流动聚焦型通道结构
(21)
为
T
型通道结构，所述水相试剂入口
(11)
与所述检测试剂入口
(12)
的通道汇聚后与所述
T
型通道结构下侧的通道连接，所述油相试剂入口
(13)
的通道分别与所述
T
型通道结构左右两端的通道连接
。4.
根据权利要求3所述的液滴式多重
PCR
实时检测芯片，其特征在于，每个所述检测试剂入口
(12)
和
/
或油相试剂入口
(13)
与所述流动聚焦型通道结构
(21)
之间包括回型流阻区
。5.
根据权利要求1所述的液滴式多重
PCR
实时检测芯片，其特征在于，所述空腔结构
(31)
的高度小于所述油包水液滴尺寸的两倍，用于储存单层液滴
。6.
根据权利要求5所述的液滴式多重
PCR
实时检测芯片，其特征在于，所述流动聚焦型通道结构
(21)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄义征，李钊，杨翎，俞育德，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：