一种可用于酶联免疫反应的微流芯片制造技术

本发明专利技术涉及一种廉价、易于制备、可用于酶联免疫反应的微流芯片，包括微流层、控制层以及将微流层和控制层连接起来的连接层，微流层中的微流通道与控制层中的控制通道具有至少一个交叠点，交叠点位置的连接层由弹性体材料构成，当控制通道中的压力增加到一定值时，上述至少一个交叠点位置的弹性体连接层将向微流层方向膨胀并与微流通道内表面接触而形成一定大小的接触面，其中至少一部分交叠点处形成的接触面的宽度小于交叠点处微流通道的宽度，从而保持微流通道处于连通的状态，当控制通道中的压力恢复时，交叠点位置的弹性体连接层恢复原态。通过上述结构可以方便地在芯片中形成ELISA反应区，从而快捷地进行ELISA试验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微流芯片，特别涉及一种廉价、易于制备、可用于酶联免疫反应的微流芯片。
技术介绍
酶联免疫反应(Enzyme-linked immunoassay，简称ELISA)是一种利用抗原抗体之间专一性键合的特性对抗体进行检测的方法。自上世纪60年代以来，这种免疫酶技术被广泛应用于生物学及医学等领域，用于检测动物血清中抗体、病毒、激素以及疾病标记物等重要指标。常规的ELISA反应是在96孔板上实现的，分析中每一步需要清洗和混合的过程。 这种技术存在反应时间长、样品操作不均一和试剂消耗量大等缺陷。基于这些问题，研究者引入了微流芯片这一新技术，原理是通过化学分析设备的微型化与集成化，最大限度的把分析实验室的功能转移到便携的分析设备中，甚至集成到方寸大小的芯片上。常规的微流芯片在免疫检测领域具有显著的优越性，但是也存在缺陷和困难。例如，应当如何控制微流芯片免疫技术中普遍偏高的背景值，如何避免因流体失控而造成组内和组间CV值较大的现象。有研究者将共聚焦显微镜以及内反射荧光显微镜引入微流技术，复杂的设备应用显然不利于实际的应用和推广。尤其是目前的研究方向多集中在设备的革新上，虽然可以实现灵敏度高的ELISA，却无法完全模拟传统模式临床血清检测。由此可见，微流控免疫检测技术仍然有很大的开发空间。基于以上分析，专利技术人提出“综合优化，利用最简易装置达到快速高效检测”的思路。目标在最基本设备如荧光显微镜、CCD、阀门等不做改变的情况下，对可变因素如芯片设计，反应条件进行优化，将常规免疫临床检测顺利转移到微流芯片的装置中，达到快捷高效的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的正是为了解决现有技术中基于微流芯片的ELISA设备复杂、昂贵、 背景值高、组内和组间CV值较大等问题，提供一种廉价、易于制备且适合进行高通量、高效、快捷ELISA试验的微流芯片。本专利技术中的“芯片”与通常本领域所定义的芯片概念相同，其外观为厚度均一的平整片状物体，最常见的形状为长方形或正方形。本专利技术中的“一条微流通道”指的是从入口到出口之间连通的直线型的微流通道。本专利技术中的“交叠点”指的是微流通道与控制通道在微流芯片上的投影的相交点。 显而易见，由于微流通道和控制通道属于不同的层，它们之间不可能是连通的。本专利技术中的“交汇点”指的是同一个微流层的不同微流通道之间交汇连通的点。因此，与同一个交汇点相连的不同微流通道之间通过交汇点连通。除非特别说明，本专利技术的“η种以上”、“η种以下”均包括数值η本身。本专利技术的设计思路是，首先，制备方法采用多层软光刻技术以降低生产成本、减小制备难度。其次，该芯片部分设计借鉴Mephen R. Quake的研究成果，控制层阀门均为弹性体阀门，除此之外，还在管道交叉处增加圆形下压阀，即反应阀门，利用其控制反应室的面积；和过去简单地将抗体固定于十字管道交叉处的研究不同，此结构增强了微环境下免疫反应区域的可控性。虽然最近很多研究展现了磁珠法在微流免疫检测中的优势，但是考虑到检测样品多来自于病人血清，含有大量杂质，容易与单位表面积大并且反应强度高的磁珠发生非特异性吸附，另外磁珠法自身的缺点如过柱时间很长，洗脱不完全等缺点，因此专利技术人放弃磁珠，最终采用环氧基团修饰后的玻片固相基底进行检测。本专利技术采用的技术方案如下。一种可用于酶联免疫反应的微流芯片，所述微流芯片包括微流层、控制层以及将微流层和控制层连接起来的连接层，微流层具有至少一条微流通道，控制层具有至少一条控制通道，所述至少一条微流通道与所述至少一条控制通道具有至少一个交叠点，所述交叠点位置的连接层由弹性体材料构成，当控制通道中的压力增加到一定值时，上述至少一个交叠点位置的弹性体连接层将向微流层方向膨胀并与微流通道内表面接触而形成一定大小的接触面，其中至少一部分交叠点处形成的接触面的宽度小于交叠点处微流通道的宽度，从而保持微流通道处于连通的状态，当控制通道中的压力恢复时，交叠点位置的弹性体连接层恢复原态，上述交叠点处的结构在酶联免疫反应中生成反应区域，称为“反应阀门”; 其余交叠点处的弹性体连接层将向微流层方向膨胀并与微流通道内表面接触至完全阻断微流通道，使其处于断开的状态，当控制通道中的压力恢复时，交叠点位置的弹性体连接层恢复原态，微流通道重新连通，上述交叠点处的结构用于控制微流通道的连通状态，称为 “控制阀门”。采用上述技术方案便可以简单而方便地进行ELISA实验。利用上述芯片进行 ELISA实验时，先施加一定的压力到反应阀门所在的控制通道上，阀门将膨胀并与微流通道内壁接触从而保护一定面积的微流通道，此时往微流通道中通入封闭液体，将没有被保护的微流通道表面(即非ELISA反应区域)封闭起来；然后，通入包被抗原并撤销施加到反应阀门所在的控制通道的压力，这使得包被抗原流经微流通道的时候，只会在被反应阀门保护的区域大量吸附，区别于周围的非ELISA反应区域；之后再依次通入各种相应的抗原抗体溶液进行反应，最后对圆形阀区域的荧光进行图片采集，便完成了一个ELISA实验。优选的，微流层具有两条以上的微流通道，所述两条以上的微流通道具有至少一个交汇点，“反应阀门”位于上述交汇点处。多条微流通道形成十字交汇点，便可以通过不同走向的微流通道输入不同的液体，方便操作。将“反应阀门”设于上述交汇点处，不同的液体便都可以流经反应位点了。优选地，微流通道分为横向和纵向两组，组内的微流通道之间没有交汇点，每一条微流通道均与另一组所有的微流通道交汇。由此，微流通道之间就形成纵横交错的网络，每一个交汇点都具有反应位点，一块微流芯片就可以同时进行多个ELISA实验。例如，横向微流通道数目为m，纵向微流通道数目为n，m、n皆为大于或等于2的整数，则交汇点的数目为 mXn，反应位点的数目也有mXn个。优选地，任意两个相邻的反应阀门之间均设置一个控制阀门。这样，当把反应阀门左右两侧的控制阀门关闭，同时将反应阀门上下两侧的控制阀门打开，则液体只能沿着纵向的微流通道流动；相反，当把反应阀门上下两侧的控制阀门关闭，同时将反应阀门左右两侧的控制阀门打开，则液体只能沿着横向的微流通道流动。这样做的好处是，通过纵向的微流通道输送一种液体，通过横向的微流通道输送另一种液体，两种液体彼此不会混合，而只在反应位点交替流过。另外，当需要对反应位点进行孵育的时候，关闭反应位点周围(也即反应阀门周围)所有的4个控制阀门，则可以在反应应点处封闭一定的液体，进行充分的孵育。优选地，微流层、控制层和连接层均由弹性体材料构成，控制通道在与微流通道的交叠点处扩大形成空腔。由于许多弹性体材料具有良好的加工成型的性能，例如热塑性、热固性、辐射诱导交联等，无需昂贵的设备以及复杂的方法，采用实验室简单的常用设备便可以方便地制备出各种结构的微流芯片。控制通道在与微流通道的交叠点处扩大形成空腔， 由于空腔位置的连接层较薄，因此当控制通道中的压力增加时，空腔位置处的连接层将最先膨胀，控制合适的压力便可以保证只有空腔范围内的连接层膨胀，从而只在与空腔范围对应的微流通道内壁区域形成空白区。优选地，反应阀门处的空腔在微流通道宽度方向上的尺寸小于微流通道的宽度， 控制阀门处的空腔在微流通道宽度方向上的尺寸大于微流通道的宽度，以保证反应阀门下压的时候微流通道还处于连通状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄岩谊，郑春红，王静雯，庞玉宏，王建斌，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：