專利名稱：一種基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基于自然沉積的填充柱的微流控芯片上進(jìn)行全血預(yù)處理，以毛細(xì)管作用力作為流體的驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、快速地全血中血漿的分離、全血中核酸的提取和特定的血細(xì)胞的捕獲。
背景技術(shù)：
血液中包含大量的生物信息，可以直接或間接地反映生物體的健康狀態(tài)和病情變化，對(duì)臨床有重要的參考意義。血液中大量的干擾物質(zhì)會(huì)影響血液檢測(cè)的結(jié)果，全血預(yù)處理是血液分析成功的關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)的全血預(yù)處理是需要特殊的設(shè)備，由專業(yè)人士操作，檢測(cè)的結(jié)果需要幾小時(shí)乃至幾天的時(shí)間才能獲得。微流控技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，具有樣品用量少、分析時(shí)間短、不同操作單元靈活集成的特點(diǎn)。一些研究小組開始探索利用微流控技術(shù)實(shí)現(xiàn)全血預(yù)處理如血漿分離、核酸提取等。Landers研究小組利用圍堰的結(jié)構(gòu)或光聚合的方法將核酸提取介質(zhì)固定于微通道內(nèi)，進(jìn)行全血中核酸的提取。Heath研究小組仿照血液在體內(nèi)毛細(xì)管流動(dòng)的Zweifach-Fung 原理構(gòu)建了微流控血漿分離平臺(tái)。Ahn研究小組將微珠灌入預(yù)先用微壩限定的微通道內(nèi)制備用于全血分離的填充柱。但是這些方法的局限在于微流控芯片制作復(fù)雜，成本高，需要專業(yè)人員操作。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片。它是以自然沉積的填充柱作為全血預(yù)處理的篩分介質(zhì)，毛細(xì)管作用力作為流體的驅(qū)動(dòng)力，避免了外接注射泵和復(fù)雜的流路連接，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、快速的全血預(yù)處理。該芯片組裝簡(jiǎn)單、易于操作、便攜的特點(diǎn)顯示了其在即時(shí)檢驗(yàn)中應(yīng)用的潛力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片，該芯片由上下兩層組成，上層為具有微結(jié)構(gòu)的蓋片，下層為平板基片，上下兩層通過封接而形成流體通道或腔室。自然沉積的填充柱形成于微結(jié)構(gòu)中，填充柱是依靠珠漿中的溶劑的蒸發(fā)，微珠自然沉積在通道中。填充柱的微珠材質(zhì)是二氧化硅、聚苯乙烯、水凝膠。所述自然沉積的填充柱，預(yù)先配置的珠漿濃度為50% -300% (wt/vol)，微珠的尺寸為0. 5-20 μ m。填充柱的長(zhǎng)度取決于加入珠漿的體積，其長(zhǎng)度為l-10mm。微流控芯片微結(jié)構(gòu)的制作方法為干刻蝕法、濕刻蝕法、光刻蝕法。微流控芯片的材料為玻璃、多聚物、硅材料、金屬。平板基片材料為玻璃、多聚物、硅材料、金屬。毛細(xì)管作用力作為流體的驅(qū)動(dòng)力，微流控芯片的蓋片或基片需要親水化處理。微流控芯片的蓋片或基片親水化處理的方法為化學(xué)修飾、UV/臭氧、氧等離子體。
本發(fā)明提供的基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片，自然沉積的填充柱能夠攔截全血中的血細(xì)胞，而血漿可以透過填充柱，從而實(shí)現(xiàn)全血中血漿的提取。
本發(fā)明提供的基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片，它不僅可以用于全血中血漿的分離，而且可以用于全血中核酸的提取和特定的血細(xì)胞的捕獲。


圖1基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片分析示意圖。圖中1蓋片；2基片、3全血；4自然沉積的填充柱；5分離的血漿。圖2基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片血漿提取結(jié)果圖。裝配有 CXD的工具顯微鏡記錄了血漿提取過程。圖中標(biāo)尺長(zhǎng)度為500 μ m。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。實(shí)施例芯片是由上下兩層組成具有微結(jié)構(gòu)的蓋片和基片。蓋片上微結(jié)構(gòu)的制作是先利用光蝕刻技術(shù)制作SU-8模板，然后將多聚物澆注于模板上聚合成型，最后將印記有微結(jié)構(gòu)的多聚物從模具上剝離?；瞧桨宀ＡАＩw片或基片用氧等離子體處理，使之親水。最后蓋片和基片可逆的封接在一起，形成微流體通道。將不同材質(zhì)的微珠干粉(二氧化硅、聚苯乙烯、水凝膠)分散于溶劑中，配置成珠漿，其濃度為50%-300% (wt/vol)。然后將充分混勻的珠漿加載于微通道的進(jìn)樣口處，在毛細(xì)力的作用下，虹吸進(jìn)入微流體通道。珠漿的引入量決定了最終制作的填充柱的長(zhǎng)度。之后靜置使珠漿中的溶劑蒸發(fā)。隨著溶劑的蒸發(fā)， 微珠沉積在通道內(nèi)形成密實(shí)的填充柱。10μ 1的全血滴加于進(jìn)樣口，在毛細(xì)力的作用下，血液進(jìn)入填充柱，其中血細(xì)胞被攔截，而血漿穿透填充柱。分離的血漿澄清，呈淡黃色，顯示沒有溶血發(fā)生，并且沒有受到微珠的污染。
權(quán)利要求
1.一種基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片，其特征在于該芯片由上下兩層組成，上層為具有微結(jié)構(gòu)的蓋片，下層為平板基片，上下兩層通過封接而形成流體通道或腔室。自然沉積的填充柱形成于微結(jié)構(gòu)中。自然沉積的填充柱，微珠的尺寸為0. 5-20 μ m, 珠漿濃度為50%-300% (wt/vol)，其長(zhǎng)度為l-10mm。微流控芯片具有微結(jié)構(gòu)的蓋片或基片需要親水化處理。
2.按照權(quán)利要求1所述基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片，其特征在于所述具有微結(jié)構(gòu)的蓋片為玻璃、多聚物、硅材料、金屬。
3.按照權(quán)利要求1所述基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片，其特征在于所述平板基片為玻璃、多聚物、硅材料、金屬。
4.按照權(quán)利要求1所述基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片，其特征在于微珠材質(zhì)是二氧化硅、聚苯乙烯、水凝膠。
5.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片，其特征在于親水化處理方法為化學(xué)修飾、UV/臭氧、氧等離子體。
6.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片，其特征在于所述蓋片上的微結(jié)構(gòu)制作方法為干刻蝕法、濕刻蝕法、光刻蝕法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于自然沉積的填充柱的微流控全血預(yù)處理芯片。該芯片由上下兩層組成，上層為具有微結(jié)構(gòu)的蓋片，下層為平板基片，上下兩層通過封接而形成流體通道或腔室。依靠珠漿中溶液的蒸發(fā)，微珠自然沉積在通道中形成填充柱。自然沉積的填充柱作為全血預(yù)處理的篩分介質(zhì)，在全血流經(jīng)時(shí)，血細(xì)胞被攔截，而血漿透過填充柱，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、快速的全血預(yù)處理。毛細(xì)管作用力為流體提供驅(qū)動(dòng)力。該芯片組裝簡(jiǎn)單、易于操作、易于便攜的特點(diǎn)顯示了其在即時(shí)檢驗(yàn)中應(yīng)用的前景。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102350379SQ20111018547
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者劉沖, 徐征, 李春宇, 李經(jīng)民 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)