本发明专利技术公开了一种微流控浓度梯度液滴生成芯片及微流控浓度梯度液滴生成装置，所述微流控浓度梯度液滴生成芯片是在玻璃、石英或耐有机溶剂材料加工的芯片基材上加工一条样品分散通道，一条以上试剂通道，一条以上不互溶相通道，一条液滴反应和检测通道，所述样品分散通道的入口端加工一与芯片一体化的取样探针，所述样品分散通道的末端依次与试样通道的出口端、不互溶相通道的出口端连通，样品分散通道的出口端再与液滴反应和检测通道的入口端连通。本发明专利技术提供的微流控浓度梯度液滴生成装置单次注入样品可形成浓度梯度范围大于三个数量级的液滴阵列，样品消耗很少，浓度梯度生成快，特别适合于高通量筛选研究中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微流控液滴分析领域，特别是涉及一种微流控浓度梯度液滴生成装置及将其用于基于流动注射梯度和液滴微流控技术的液滴生成方法。
技术介绍
基于液滴的微流控系统是当前微流控领域的重要研究方向和热点领域。它主要通过微通道网络的设计，在不互溶载液的作用下，将一相连续的流体分割成非连续的液滴。由于被不互溶相隔离，因此每个液滴可以看作一个独立的微反应器。基于液滴的微流控系统解决了基于连续流动的微流控系统中混合速度慢、分析通量低、易引起交叉污染等问题，并进一步减少了试剂和样品的消耗。另外，微液滴技术的操作自动化、生成频率高、分析速度快等优点，使其广泛应用于高通量筛选、单细胞分析、酶动力学测定等方面。在进行化学和生物学研究中，通常需要配置一系列不同浓度的样品和试剂溶液， 来考察不同浓度试样对实验对象的影响。比如在高通量药物筛选研究中，为了考察药物对酶或者细胞的作用效率，需要配置横跨几个数量级浓度的药物溶液。这些溶液一般利用手工或者自动化液体操作机器人，采用逐级稀释的方法来配置。配置操作过程繁琐、费时，且需要消耗大量的样品和试剂(微升至毫升级)，因此带来分析成本高，分析通量低的问题。目前，在微流控芯片上一般采用T型或者十字型接口进行高通量液滴的生成。这类方法存在的问题是难以生成具有不同浓度的液滴。为了生成具有浓度梯度的液滴，IS ma g i 10 V研究组通过改变水相通道中样品、缓冲液和试剂的流速，对液滴内试样组分的浓度进行调节(H. Song，J.D.Tice，R. F. Ismagilov. A microfluidic system for controllingreaction networks in time.Angewandte Chemie-International Edition. 2003. 42(7) :768-772)。Damean等人结合微流控层流扩散与液滴生成技术，自动化生成了具有不同浓度试剂的液滴(N. Damean, L. F. Olguin, F. Hollfelder, C. Abell, WTS Huck. Simultaneous measurementof reactions in microdroplets filled by concentration gradients. Lab On AChip. 2009. 9(12) :1707-1713)。Jambovane 等人则采用一系列的微阀，通过调节微阀的开启时间来调节试样注入液滴的体积，从而达到调节液滴内试样浓度的目的(S. Jambovane, D. J. Kim, E. C. Duin, S. K. Kim, J. W. Hong. Creation of Stepwise Concentration Gradient inPicoliter Droplets for Parallel Reactions of Matrix Metalloproteinase IIand IX. Analytical Chemistry. 2011. 83(9) :3358-3364)。 然而，上述几种方法存在的问题是生成试样浓度的范围太窄，通常在一个到两个数量级之内，难以满足药物筛选等领域的要求。最近，Theberge等人将超高效液相色谱结合液滴生成技术来生成不同浓度梯度液滴(A. B. Theberge，G. Whyte，WTS Huck. Generation of Picoliter Droplets withDefined Contents and Concentration Gradients from the Separation ofChemical Mixtures. Analytical Chemistry. 2010. 82(9) :3449-3453)。这种方法利用液相色谱分离中试样区带的扩散行为来获得不同浓度的试样，具有浓度范围宽个数量级)、试样消耗低等特点。但是该方法耗时较长(约40分钟)，而且使用了较为5昂贵的色谱仪器，不易普及。此外，色谱分离缓冲液中常用的甲醇或乙腈等有机添加剂对生物常用的酶或者细胞带来负面影响，限制了其在生化分析中的应用。流动注射梯度技术是一种广泛使用的自动化液体处理和分析技术。它利用精确控制试样区带在连续载液中的物理扩散，结合基于出峰时间的电子矫正技术，从而获得连续的试样浓度信息。流动注射梯度技术具有分析时间短，试样消耗低，重现性好等优点。并且载液中不需要加入对生化分析有害的有机试剂等添加剂，具有较好的生物兼容性。然而，流动注射梯度技术并没有应用于基于液滴的微流控分析领域中。
技术实现思路
本专利技术提出了一种快速形成具有宽范围连续浓度梯度液滴的方法及其专用的微流控浓度梯度液滴生成装置，为药物筛选提供一种超低试样消耗(皮升至纳升级)和超高通量的技术手段。本专利技术采用的技术方案是一种微流控浓度梯度液滴生成芯片，所述微流控浓度梯度液滴生成芯片是在玻璃、石英或耐有机溶剂材料加工的芯片基材上加工一条样品分散通道，一条以上试剂通道， 一条以上不互溶相通道，一条液滴反应和检测通道，所述样品分散通道的入口端加工一与芯片一体化的取样探针，所述取样探针呈前端尖形，所述取样探针的尖端处加工有取样通道的入口端，所述取样探针内的取样通道的出口端与样品分散通道的入口端连通，所述样品分散通道的末端依次与试样通道的出口端、不互溶相通道的出口端连通，样品分散通道的出口端再与液滴反应和检测通道的入口端连通；所述液滴反应和检测通道的出口端为最终出口 ；所述取样通道、样品分散通道、试剂通道为亲水性，所述的不互溶相通道、液滴反应和检测通道及取样探针的外壁表面为疏水性；或所述取样通道、样品分散通道、试剂通道为疏水性，所述的不互溶相通道、液滴反应和检测通道及取样探针的外壁表面为亲水性。所述亲水性或疏水性可采用本领域技术人员公知的亲水化处理方法或疏水化处理方法达到， 这些方法都是常用的，本专利技术不再赘述。本专利技术所述一条以上试剂通道是指试剂通道至少为一条，其具体条数可根据实际反应需要进行增加，需要加入多少种不同的试剂即可加工相应条数的试剂通道。本专利技术所述一条以上不互溶相通道通道是指不互溶相通道至少为一条，不互溶相通道的条数可以增加，但为了操作和加工简便，通常不会多于2条。所述试剂通道及不互溶相通道的入口端可设置储液池用于储存液体，或直接利用注射器等驱动设备注入液体。这是本领域技术人员公知的液体注入方法。所述试剂通道为2条以上时，不同的试剂通道的出口端应相互靠近，也就是说，不同的试剂通道的出口端与样品分散通道的末端的交叉连通口应越接近越好，主要目的是降低额外的稀释或者分散，缩短分析时间，这是本领域技术人员能够理解并操作的。所述不互溶相通道为2条以上时，不同的不互溶相通道的出口端应相互靠近，也就是说，不同的不互溶相通道的出口端与样品分散通道的末端的交叉连通口应越接近越好，这是本领域技术人员能够理解并操作的。本专利技术所述样品分散通道的末端依次与试样通道的出口端、不互溶相通道的出口端连通，也就是说，试剂通道与样品分散通道的连通口位于不互溶相通道与样品分散通道的连通口的靠近样品分散通道的入口端方向，优选的，所述试样通道的出口端与不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：方群，蔡龙飞，祝莹，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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