一種基于微滴實驗的微流控檢測芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于微滴實驗的微流控檢測芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]許多生物醫(yī)學(xué)的實驗需要對樣品試劑進行高通量的實驗，比如，在生物研宄及臨床應(yīng)用中，基因測試通過使用高通量的靶特異性試劑，可對生物標志物發(fā)現(xiàn)及臨床診斷提供高質(zhì)量的信息。
[0003]小體積、多種類的樣品檢測是發(fā)展的趨勢，然而小容量試劑的產(chǎn)生及混合需要更加復(fù)雜的設(shè)備，這相應(yīng)地增加了實驗成本，因此，亟需新興的技術(shù)來實現(xiàn)對小體積、多種類的樣品進行快速檢測。
[0004]微滴技術(shù)為高通量實驗提供了巨大的前景，乳化技術(shù)能夠產(chǎn)生數(shù)以億計的小體積液滴，這些相互獨立的微滴能為生物化學(xué)反應(yīng)提供獨立的反應(yīng)室。比如，200微升的樣品溶液可以形成上百萬個微型液滴，每個液滴的體積為50納升，從而能對該樣品進行高通量地操控、處理和研宄。
[0005]將樣品分成微滴進行實驗具有很多優(yōu)點，液滴的體積通常為0.05pL?InL，所需樣品量極微，試劑消耗極少，特別適用于某些樣品來源非常有限和需要做大規(guī)模篩選的研宄，微小體積的液滴使其表面積/體積比增大，大比表面積體系在傳質(zhì)、傳熱等方面有很多優(yōu)勢。液滴生成速率通常在0.1?100kHz，如此高的通量足以滿足大多數(shù)反應(yīng)，特別是基于細胞和生化反應(yīng)的篩選研宄。液滴的生成過程穩(wěn)定，生成液滴的大小非常均勻，這保障了液滴內(nèi)部反應(yīng)條件的準確控制，為液滴內(nèi)部反應(yīng)的定量分析提供了可能。此外，液滴作為一個封閉的反應(yīng)體系，被不相溶的油相包裹，避免了液滴內(nèi)樣品試劑的濃度變化及不同液滴間的交叉污染。
[0006]水相溶液懸浮在油相中可生成油包水液滴，獨立的微滴在加熱、冷卻及運輸過程狀態(tài)穩(wěn)定，不會發(fā)生微滴間的融合，因此可在獨立的微滴內(nèi)進行熱循環(huán)，通過在液滴內(nèi)應(yīng)用PCR技術(shù)實現(xiàn)目標核酸分子的單拷貝擴增。
[0007]即使微滴技術(shù)擁有很多優(yōu)點，但是在高通量檢測過程中，它依然面臨一些技術(shù)難題，比如，在液滴反應(yīng)之前及檢測之后，微滴之間的排列距離和堆積密度都需要進行適時地調(diào)整。高堆積密度有利于對液滴進行批量的熱循環(huán)，但卻不利于獨立微滴的熒光信號的檢測，因此，需要設(shè)計一個檢測芯片，在微滴PCR反應(yīng)之后，將獨立的微滴分離開來，提高檢測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于微滴實驗的微流控檢測芯片。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0010]一種基于微滴實驗的微流控檢測芯片，包括微滴通道網(wǎng)絡(luò)，所述微滴通道網(wǎng)絡(luò)包括出口通道、設(shè)置在出口通道上的載液通道，設(shè)置在出口通道端部的入口通道，設(shè)置在出口通道另一端的檢測通道，所述入口通道直徑大于微滴直徑，所述入口通道為錐形向著出口通道端逐漸變細，入口通道最細端直徑為微滴直徑的0.9?I倍(這樣設(shè)置的優(yōu)點是:一次只允許通過一個微滴，從而形成單列的微滴流。錐狀結(jié)構(gòu)可以使微滴加速離開聚焦區(qū)域)，所述出口通道直徑小于或等于微滴直徑，所述入口通道最細端直徑為入口通道、出口通道和檢測通道中的最小直徑。
[0011]進一步，所述入口通道最粗端直徑大于等于微滴直徑的2倍，所述入口通道長度為微滴直徑的0.8?3倍。
[0012]進一步，所述載液通道直徑為微滴直徑的0.2?2倍，所述載液通道至少為I個，所述載液通道和出口通道的夾角為30°?90°。
[0013]進一步，所述出口通道和檢測通道的長度為微滴直徑的5?1000倍。
[0014]進一步，各通道通過連接器與外界相連。
[0015]一種基于微滴實驗的微流控檢測方法，將微滴從入口通道流入，然后進入出口通道中，通過載液通道向出口通道輸送載液來增加相鄰微滴間距，之后進入微滴檢測通道內(nèi)，用探測器檢測其發(fā)出的光學(xué)信號。
[0016]進一步，載液流速為微滴乳液流速的0.5?10倍。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，可以對微滴之間的排列距離和堆積密度都需要進行適時地調(diào)整，在微滴PCR反應(yīng)之后，將獨立的微滴分離開來，提高檢測精度。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
[0020]如圖1所示，一個光學(xué)檢測系統(tǒng)，它包括一個微滴通道網(wǎng)絡(luò)，一個雜散光檢測器6及一個熒光探測器7。被檢測的微滴5與雜散光檢測器6之間放置一塊光學(xué)器件，起到聚光的作用。
[0021]輻射源8遇到微滴5時會部分散射，雜散光檢測器6用來檢測微滴5性質(zhì)如微滴5的表面形態(tài)等，此信息用來激活熒光探測器7，在沒有檢測到微滴時，熒光探測器7處于未激活狀態(tài)；即使熒光探測器7 —直處于激活狀態(tài)，微滴表面形態(tài)的信息亦有其他作用，如記錄通過檢測區(qū)域的微滴數(shù)量，以及去除背景噪音(無微滴時的檢測信號)等。
[0022]雜散光檢測器6可用來確定液滴的大小。特殊地，可確定微滴的平均速度，以此確定微滴寬度，若寬度小于通道的寬度，則微滴為球形，其體積可測；若寬度大于通道寬度，則微滴為非球形，與通道壁接觸，可將其看為圓柱體測其體積。體積的測量對于熒光檢測起到不小的作用。
[0023]此系統(tǒng)設(shè)計了一種流路載液通道2，在微滴到達檢測系統(tǒng)之前，使微滴相互之間得到分離。位于檢測通道4的微滴之間需要存在一定的距離，這不僅有利于激發(fā)光的分散輻射，同時檢測器也能放在更為合適的位置，此外，還可對微鏡進行合適的調(diào)整。
[0024]充足的間距能夠避免同時對兩個以上的微滴進行檢測，避免了假陽信號及其他錯誤的產(chǎn)生。比如，即使微滴內(nèi)不含有目標核酸分子，但微滴內(nèi)的探針仍然能夠發(fā)射一定量的熒光，若兩個或多個微滴靠的過近，即使他們都不含有靶標分子，但釋放的熒光足以產(chǎn)生一個陽性檢測信號，這可能會被誤以為