一种集核酸提取纯化与数字化检测为一体的多重制造技术

本发明专利技术提供一种集核酸提取纯化与数字化检测为一体的多重

【技术实现步骤摘要】
一种集核酸提取纯化与数字化检测为一体的多重PCR微流控芯片及其应用


[0001]本专利技术涉及微流控领域，更具体地涉及一种集核酸提取纯化与数字化检测为一体的多重
PCR
微流控芯片及其应用
。

技术介绍

[0002]核酸检测技术是近年来应用最为广泛的一种分子诊断技术
,
在感染性疾病诊断中此类技术可快速高效扩增病原菌的特征性核苷酸序列
,
已在临床诊断
、
疾病筛查等领域中得到广泛应用
。
传统的核酸检测步骤通常包括：样本灭活
、
核酸提取与纯化
、
核酸扩增和检测等步骤
。
其中核酸提取与纯化则是分子生物学实验中的关键，其关系着能否提取出高质量的核酸，能够直接影响到后续试验的成败
。
对于核酸提取纯化，目前试剂盒提供的试剂常常步骤繁琐需要耗费较长时间且易由于操作方式或实验环境引发交叉污染，所以对医疗人员的实验能力和检测环境有较高要求
。
[0003]而核酸扩增和检测则是将提取纯化的病原菌特征性核苷酸序列进行高效快速扩增并进行荧光或可视化检测
,
以获得即时诊断结果
。
核酸扩增方法的时长
、
灵敏度及特异性也将直接影响后续结果的判读
。
目前核酸扩增检测常用的方法为实时荧光定量
PCR
，其可以对样品中的核酸进行定性和定量分析，为目前核酸扩增检测的金标准
。/>但其缺点在于该方法的定量分析必须依赖标准曲线的存在，无法实现核酸分子的绝对定量，并且在核酸含量低时无法检测低丰度的靶基因，造成假阴性的结果
。
[0004]针对上述现象，已有研究将核酸提取纯化与灵敏度更高的数字化检测在芯片中集成，基于磁珠转移或驱动试剂流动分配实现检测流程的简化
。
然而，目前检测方式存在的不足常为一体化集成检测难
、
操作方式繁琐，往往需要借助负压或离心驱动液体流动
。
因此，提供一种集核酸提取纯化与数字化检测一体化的操作装置在分子诊断领域的应用仍然是亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种集核酸提取纯化与数字化检测为一体的多重
PCR
微流控芯片及其应用，从而解决现有核酸扩增和检测技术存在的一体化集成检测难
、
操作方式繁琐的问题
。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供一种集核酸提取纯化与数字化检测为一体的多重
PCR
微流控芯片，包括：核酸提取模块，其包括：从左至右依次连接的裂解腔
、
洗涤腔
、
洗脱腔
、
引物预埋腔
、
以及预混腔，其中，裂解腔
、
洗涤腔
、
洗脱腔之间通过管道连通，通过在所述管道内填充油相使可各个腔体内的反应试剂互不串扰；与所述预混腔的右侧连接的
PCR
扩增检测模块，其包括：进样口，流道，微腔反应室以及出样口；以及温控模块，其包括：设置于所述裂解腔底部的第一加热恒温模块，以提高对病原菌的裂解效率；设置于所述引物预埋
腔底部的第二加热恒温模块用于加热至引物退火温度，使引物与
DNA
模板结合；以及设置于所述
PCR
扩增检测模块底部的第三加热恒温模块，以实现多重
PCR
反应，检测多种病原体
。
[0008]优选地，裂解腔
、
洗涤腔
、
洗脱腔
、
引物预埋腔
、
预混腔
、
以及微腔反应室沿着一条轴线依次布置
。
[0009]优选地，所述引物预埋腔由排成一列的数个引物预埋子腔室组成，用于预先存储不同引物，数个引物预埋子腔室在所述轴线的两侧沿垂直于所述轴线的方向对称布置
。
[0010]优选地，裂解腔
、
洗涤腔
、
洗脱腔之间通过底部连通的管道连接
。
[0011]优选地，所述第三加热恒温模块包括三个温度区：高温变性区
、
低温退火区
、
中温延伸区
。
[0012]根据本专利技术的第二方面，提供一种多重
PCR
微流控芯片在检测病原体中的应用
。
[0013]优选地，所述应用包括以下步骤：
S1
，准备阶段：通过裂解腔依次将洗脱液
、
油相
、
洗涤液
、
油相
、
核酸裂解液注入，使洗脱液
、
洗涤液
、
核酸裂解液分别被注入洗脱腔
、
洗涤腔
、
裂解腔，并通过油相隔开，再通过预混腔将引物注入引物预埋腔，以及将
PCR
反应液注入预混腔；
S2
，核酸的提取纯化：将含有病原体的样品注入裂解腔，在第一加热恒温模块的作用下病原体被裂解，释放的核酸分子被磁珠吸附，手持磁体拖动磁珠依次进入洗涤腔
、
洗脱腔，完成洗涤和洗脱，洗脱完成的核酸分子进入引物预埋腔，在第二加热恒温模块的作用下，核酸分子与引物相结合，进入预混腔与
PCR
反应液混合；
S3
，微腔反应室进样：通过向裂解腔持续注入油相，在负压泵的作用下，核酸分子有序进入
PCR
扩增检测模块的微腔反应室中；
S4
，
PCR
扩增检测：在第三加热恒温模块的作用下，核酸分子在微腔反应室中完成
PCR
反应，通过仪器对荧光基团发出的不同波长进行检测，即可实现对病原体的精准定量检测
。
[0014]优选地，核酸分子通过手持永磁体拖动磁珠依次穿过裂解腔
、
洗涤腔
、
洗脱腔，逐步完成核酸分子的吸附与富集
、
洗涤
、
洗脱
。
[0015]本专利技术的专利技术点主要在于，将核酸提取纯化与数字化
PCR
检测集成一体化，基于水和油表面张力不相混溶界面设计了核酸提取纯化部分，芯片将核酸提取纯化试剂
(
包括裂解液
、
洗涤液
、
洗脱液
)
通过油相分隔在单独的腔室内，保证了各个试剂在操作过程中反应独立进行不发生互相干扰
。
同时，核酸分子的转移通过手持永磁体拖动磁珠经底部连接通道穿梭于各个试剂液滴中完成核酸分子的吸附与富集
、
洗涤和洗脱
。
在核酸提取纯化部分制备样本的基础上设计了多重...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种集核酸提取纯化与数字化检测为一体的多重
PCR
微流控芯片，其特征在于，包括：核酸提取模块，其包括：从左至右依次连接的裂解腔
、
洗涤腔
、
洗脱腔
、
引物预埋腔
、
以及预混腔，其中，裂解腔
、
洗涤腔
、
洗脱腔之间通过管道连通，通过在所述管道内填充油相可使各个腔体内的反应试剂互不串扰；与所述预混腔的右侧连接的
PCR
扩增检测模块，其包括：进样口，流道，微腔反应室以及出样口；以及温控模块，其包括：设置于所述裂解腔底部的第一加热恒温模块用于提高对病原菌的裂解效率，设置于所述引物预埋腔底部的第二加热恒温模块用于加热至引物退火温度使引物与核酸分子结合，以及设置于所述
PCR
扩增检测模块底部的第三加热恒温模块用于实现多重
PCR
反应以检测多种病原体
。2.
根据权利要求1所述的多重
PCR
微流控芯片，其特征在于，裂解腔
、
洗涤腔
、
洗脱腔
、
引物预埋腔
、
预混腔
、
以及微腔反应室沿着一条轴线依次布置
。3.
根据权利要求2所述的多重
PCR
微流控芯片，其特征在于，所述引物预埋腔由排成一列的数个引物预埋子腔室组成，用于预先存储不同引物，数个引物预埋子腔室在所述轴线的两侧沿垂直于所述轴线的方向对称布置
。4.
根据权利要求1所述的多重
PCR
微流控芯片，其特征在于，裂解腔
、
洗涤腔
、
洗脱腔之间通过底部连通的管道连接
。5.
根据权利要求1所述的多重
PCR
微流控芯片，其特征在于，所述第三加热恒温模块包括三个温度区：高温变性区
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，冯世伦，程建鑫，陈博，赵建龙，
申请(专利权)人：祥符实验室，
类型：发明
国别省市：