基于液体单向整流的快速诊断芯片及其制造方法技术

本发明专利技术公开了基于液体单向整流的快速诊断芯片及其制造方法方法，涉及诊断芯片技术领域，其技术方案要点是：包括四方通道，所述四方通道的下壁面为图案化整流表面，所述图案可以为心形和三角形双层嵌套结构阵列

【技术实现步骤摘要】
基于液体单向整流的快速诊断芯片及其制造方法


[0001]本专利技术涉及诊断芯片
，更具体地说，它涉及基于液体单向整流的快速诊断芯片及其制造方法
。

技术介绍

[0002]医学和生化快速检测广泛采用胶体金标试纸条进行检测，胶体金试纸条如图1所示，主要由样品垫，金垫，硝酸纤维素膜
(NC
膜
)
和吸水垫四个部分，依次首尾互相街接，粘贴在
PVC
底板上
。NC
膜上固定有抗体作为检测线，金垫上吸附有胶体金标试剂
。
胶体金
(Colloidal gold)
指通过静电作用分散在液体中的纳米金颗粒悬浮液
。
其粒径位于1‑
100nm
之间，形状呈球形或椭球型
。
其表面可通过静电作用或者共价键途径，进行免疫球蛋白
、
核酸等生化修饰
。
经生化修饰后的胶体金又称为金标
。
[0003]胶体金标试纸条检测是由毛细力驱动，当待测液体流经不同功能区域后发生生化反应
。
具体而言，当流体滴加在样品垫上后，由试纸条和吸水垫的毛细作用力驱动
。
当待检抗原加到试纸条一端的样本垫上后，样本通过毛细作用向前移动，溶解结合垫上的胶体金标记试剂后相互反应，再移动至固定的抗原或抗体的区域时，待检物和金标试剂的结合物又与之发生特异性结合而被截留，聚集在检测带上，可通过肉眼观察到显色结果
。
[0004]但是采用胶体金试纸条检测存在的问题是：
[0005]1、
不具备流体单向流动的功能，流体流动缓慢；
[0006]2、
不具备多步反应可控性，流体一次流过试纸条，无法分步传输；
[0007]3、
流体试纸条内渗透流动，被检测样品易于被过滤和吸附在试纸条内，无法到达检测区域，出现假阴性；
[0008]4、
试纸条上流体暴露在空气中，易受污染出现假阳性；
[0009]5、
检测灵敏度低
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供基于液体单向整流的快速诊断芯片及其制造方法，该芯片解决了
技术介绍
中提到的技术问题
。
[0011]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：基于液体单向整流的快速诊断芯片，包括四方通道，所述四方通道的下壁面为图案化整流表面；所述四方通道的上壁面和两个侧壁面均为光滑壁面
。
[0012]进一步的，所述图案化整流表面，包括多个互相嵌套排布的图案单元；所述图案单元为具备液体整流功能的结构
。
[0013]进一步的，所述图案单元为心形和三角形双层嵌套结构阵列
、U
形结构阵列
、
猪笼草口喙状结构阵列或者蚂蚁口器状阵列中的其中一种或多种结构
。
[0014]进一步的，所述心形和三角形双层嵌套结构阵列包括上层心形和下层三角形；所述图案单元的心形尖端位置与三角形的圆部位置连通
。
[0015]进一步的，所述四方通道的下壁面为亲水面，流体静态接触角小于
30
°
。
[0016]进一步的，所述四方通道的上壁面和两个侧面均为疏水面，流体静态接触角均大于
60
°
。
[0017]进一步的，所述四方通道由透明材质制成
。
[0018]进一步的，所述四方通道内特定区域表面修饰有生化分子
。
[0019]本专利技术还提供了一种基于液体单向整流的快速诊断芯片的制造方法，具体包括以下步骤：
[0020]S1
：制造整流壁面的互补模具；
[0021]S2
：在互补模具上采用透明材料
PDMS
通过软光刻方法模塑，获得
PDMS
下壁面；
[0022]S3
：对
PDMS
下壁面进行亲水化处理和生化分子修饰；
[0023]S4
：制造半封闭通道；
[0024]S5
：在透明材料
PDMS
上通过软光刻方法模塑，获得
PDMS
半封闭通道；
[0025]S6
：在半封闭通道上打孔生成进样口和出样口；
[0026]S7
：芯片键合
。
[0027]进一步的，制造整流壁面和半封闭通道采用光刻加工技术或者三维打印方法实现
。
[0028]进一步的，所述
S3
中对
PDMS
下壁面亲水化处理和生化分子修饰的具体方法是：
[0029]S3
‑1：利用氧气等离子体处理
PDMS
下壁面
1min
使之活化；
[0030]S3
‑2：利用微接触印刷法，将
IgG
抗体和二抗预先装载在印刷模板上，并使之与
PDMS
下壁面接触反应5分钟，
IgG
抗体和二抗分别固定在检测线和控制线；
[0031]S3
‑3：将
PDMS
下壁面浸泡在亲水性高分子溶液中
30min
，使得下壁面其余部位修饰有亲水单分子层；
[0032]S3
‑4：将金标
IgG
二抗装载在印刷模板上，并使之与
PDMS
下壁面接触并吸附在标记区
。
[0033]进一步的，芯片键合的具体方法是：
[0034]S7
‑1：在玻璃表面旋涂薄层
PDMS
预聚液，典型厚度小于1μ
m
；
[0035]S7
‑2：将半封闭通道贴合在玻璃表面使得
PDMS
预聚液完全浸润键合面；
[0036]S7
‑3：从玻璃上取下半封闭通道，贴合在下壁面上，形成封闭通道；
[0037]S7
‑4：将封闭通道加热使得预聚液固化，形成完整的通道芯片综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0038]1、
将亲水整流壁面和疏水光滑壁面键合形成封闭四方通道，这样可以实现流体通道内单向输运功能，能够将微流体完全运输至目标区域；
[0039]2、
该诊断芯片能够实现流体分步骤输运，流体输入后可在区域一停留，待生化反应饱和后，继续输运至区域二反应，以此类推，实现多步反应；
[0040]3、
该诊断芯片能够实现流体在通道内驱动流动，不受过滤和吸附因素干扰，从而降低检测结果假阴性和假阳性的发生概率；
[0041]4、
该诊断芯片避免与外界直接接触，避免芯片和流体被污染，从而降低检测结果假阴性和假阳性的发生概率；
[0042]5、
该诊断芯片可以使流体充分驱动至检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于液体单向整流的快速诊断芯片，其特征是：包括四方通道，所述四方通道的下壁面为图案化整流表面；所述四方通道的上壁面和两个侧壁面均为光滑壁面
。2.
根据权利要求1所述的基于液体单向整流的快速诊断芯片，其特征是：所述图案化整流表面，包括多个阵列排布的图案单元；所述图案单元具备液体单向整流功能
。3.
根据权利要求2所述的基于液体单向整流的快速诊断芯片，其特征是：所述图案单元为心形和三角形双层嵌套结构阵列，所述图案单元的心形尖端位置与三角形的圆部位置嵌套连通
。4.
根据权利要求2所述的基于液体单向整流的快速诊断芯片，其特征是：所述图案单元为
U
形结构
、
猪笼草口喙状结构或者蚂蚁口器状结构
。5.
根据权利要求1所述的基于液体单向整流的快速诊断芯片，其特征是：所述四方通道的下壁面为亲水面，流体静态接触角小于
30
°
。6.
根据权利要求1所述的基于液体单向整流的快速诊断芯片，其特征是：所述四方通道的上壁面和两个侧面均为疏水面，流体静态接触角均大于
60
°
。7.
根据权利要求1所述的基于液体单向整流的快速诊断芯片，其特征是：所述四方通道由透明材质制成
。8.
根据权利要求1所述的基于液体单向整流的快速诊断芯片，其特征是：所述四方通道内特定区域表面修饰有生化分子
。9.
根据权利要求1‑8任意一个所述的基于液体单向整流的快速诊断芯片的制造方法，其特征是：具体包括以下步骤：
S1
：制造整流壁面的互补模具；
S2
：在互补模具上采用透明材料
PDMS
通过软光刻方法模塑，获得
PDMS
下壁面；
S3
：对
PDMS
下壁面进行亲水化处理和生化分子修饰；
S4
：制造半封闭通道；
S5
：在透明材料
PDMS
上通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万博，张文明，吴清岳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：