專利名稱：基于微流控芯片的β₂-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)與物理科學(xué)，具體涉及芯片免疫分析技術(shù)；特別提供了一種基于 微流控芯片的！32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
|3 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑類藥物是一類人工合成藥物，主要用于防治人、獸支氣 管哮喘和支氣管痙攣。|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑在體育比賽中可用于增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員、動(dòng)物(如 馬)肌肉，提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)，國(guó)際奧委會(huì)將！32-腎上腺素受體激動(dòng)劑列為禁用藥物。80年代， 國(guó)內(nèi)外研究表明，在飼料中添加腎上腺素受體激動(dòng)劑具有營(yíng)養(yǎng)再分配作用，可以明顯 提高瘦肉率。人體食用了含有！32-腎上腺素受體激動(dòng)劑類藥物的食品會(huì)有許多不良反應(yīng)。 對(duì)13 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑的檢測(cè)在臨床藥物代謝動(dòng)力學(xué)，體育運(yùn)動(dòng)和食品安全方面都有 重要意義。 現(xiàn)有技術(shù)中，檢測(cè)|32_腎上腺素受體激動(dòng)劑的方法和平臺(tái)主要有以下幾種色譜 技術(shù)、酶免疫分析技術(shù)、金標(biāo)免疫檢測(cè)技術(shù)和生物傳感技術(shù)。P 2_腎上腺素受體激動(dòng)劑殘留 檢測(cè)從綜合考慮，多孔板的酶聯(lián)免疫分析法(屬于酶免疫分析技術(shù))是目前檢測(cè)鹽酸克倫 特羅最佳方法，但孔板上的孵育時(shí)間及免疫反應(yīng)所需時(shí)間較長(zhǎng)，不能自動(dòng)化的完成操作。色 譜法雖然是最終確認(rèn)分析方法，但具有操作煩瑣且費(fèi)用高，儀器昂貴等缺點(diǎn)。金標(biāo)免疫檢測(cè) 技術(shù)和生物傳感技術(shù)局限于單次單份測(cè)定，目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)高通量。 人們渴望獲得一種技術(shù)效果更好的基于微流控芯片的13 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑 檢測(cè)系統(tǒng)以及基于此系統(tǒng)的檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于微流控芯片的13 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)。
對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)而言，微流控芯片具有高通量，自動(dòng)化，集成化，耗時(shí)少，快速，高效 等優(yōu)點(diǎn)，因此我們將微流控芯片與酶聯(lián)免疫方法相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)13 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑 的快速檢測(cè)。 本發(fā)明基于微流控芯片的13 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)為使用激 光檢測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)；其特征在于 所述檢測(cè)系統(tǒng)以微流控芯片1為核心，所述微流控芯片1由三層結(jié)構(gòu)依次復(fù)合構(gòu) 成上層的流體通路層101、中間的彈性薄膜層102、下層的氣動(dòng)控制層103 ;這三部分相互 之間的具體關(guān)系如下流體通路層IOI和氣動(dòng)控制層103通過(guò)其各自與彈性薄膜層102之 間的表面張力緊密相連。 本發(fā)明的所述檢測(cè)系統(tǒng)中包含有2 100組檢測(cè)單元201，檢測(cè)單元201具體包含 有如下組成部分微閥單元202，分析通道203，樣品液池204 ; 所述每個(gè)檢測(cè)單元201上還連接有供給至少一個(gè)檢測(cè)單元201使用的緩沖液池 205和廢液池206。
本發(fā)明所述檢測(cè)系統(tǒng)優(yōu)選通過(guò)設(shè)置在微流控芯片1上的微閥單元202實(shí)現(xiàn)進(jìn)樣 所述微閥單元202具體是3個(gè)或3個(gè)以上為一組使用，其通過(guò)程序控制運(yùn)行；所述微閥單元 202的構(gòu)成如下彈性薄膜層102、設(shè)置在流體通路層101上的壩結(jié)構(gòu)207、設(shè)置在彈性薄膜 層102另一側(cè)的氣動(dòng)控制層103上與壩結(jié)構(gòu)207處于對(duì)應(yīng)位置處的氣體空腔208。
所述檢測(cè)系統(tǒng)中的微閥單元202是常閉閥，其在外來(lái)的低氣壓的作用下閥開啟， 高氣壓作用下又關(guān)閉。 本發(fā)明所述檢測(cè)系統(tǒng)具體包含有以下組成部分微流控芯片1、物鏡2、分光鏡3、 聚焦透鏡4、針孔5、發(fā)射光濾光片6、光電倍增管7、信號(hào)采集器8、激發(fā)光濾光片9激光器 10 ;其中按照距離微流控芯片1由近及遠(yuǎn)的順序，基本按照直線依次布置著物鏡2、分光鏡 3、聚焦透鏡4、針孔5、發(fā)射光濾光片6、光電倍增管7 ;信號(hào)采集器8連接著光電倍增管7， 分光鏡3的一側(cè)按照由近及遠(yuǎn)的順序布置著激發(fā)光濾光片9、激光器10。
所述檢測(cè)系統(tǒng)中，在檢測(cè)過(guò)程中，激光器10的有效工作波長(zhǎng)要求是470 650nm ; 在滿足此要求的激光器10的激光激發(fā)條件下檢測(cè)，待檢測(cè)物發(fā)出560 620nm的熒光。
為了便于操作，所述檢測(cè)系統(tǒng)中，每個(gè)檢測(cè)單元201結(jié)構(gòu)相同或成鏡像對(duì)稱，各檢 測(cè)單元201的分析通道203在檢測(cè)區(qū)域集中排列； 所述分析通道203和/或氣動(dòng)控制層103中的氣路通道209的寬度和深度在10 300微米的范圍內(nèi)。 在所述具有三層結(jié)構(gòu)的微流控芯片中，所述的氣動(dòng)控制層103中布置有氣路通道 209，每個(gè)氣路通道209控制著2 100組串聯(lián)布置的氣體空腔208，所述氣體空腔208對(duì)應(yīng) 著與之相應(yīng)的微閥單元202 ; 氣路通道209通過(guò)控制氣體空腔208的通、斷氣以及輸送氣量的大小進(jìn)而控制微 閥單元202。 所述基于微流控芯片的|32_腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)中，微流控芯片1中 流體通路層101和氣動(dòng)控制層103所使用的材料可以為玻璃，彈性薄膜層102材質(zhì)可以為 PDMS聚合物。 所述檢測(cè)系統(tǒng)中，任意3個(gè)微閥單元202具體是不在同一個(gè)氣路通道209上的相 鄰排布的三個(gè)微閥單元202 ; 所述檢測(cè)系統(tǒng)中，具備同時(shí)檢測(cè)多個(gè)檢測(cè)單元201的操作能力，具體做法是在各 分離通道的相同位置在50秒時(shí)間內(nèi)直線移動(dòng)激光器采集信號(hào)。 本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)是基于上述檢測(cè)系統(tǒng)的基于微流控芯片的|32_腎上腺素受體 激動(dòng)劑檢測(cè)方法，具體介紹如下 基于微流控芯片的|3 2_腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法，其所述檢測(cè)過(guò)程具體依次 是抗體包被、封閉液封閉、洗滌、酶標(biāo)抗原和待測(cè)抗原與抗體競(jìng)爭(zhēng)免疫反應(yīng)、酶催化底物反 應(yīng)及激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)。 所述基于微流控芯片的|32_腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法中，使用彈性薄膜層 102作為競(jìng)爭(zhēng)免疫反應(yīng)的固相吸附載體，待測(cè)抗原和酶標(biāo)記抗原作為競(jìng)爭(zhēng)物與PDMS表面上 的抗體進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)免疫反應(yīng)。 所述|3 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法中，通過(guò)設(shè)置在微流控芯片1上的微閥單 元202實(shí)現(xiàn)進(jìn)樣所述微閥單元202具體是3個(gè)或3個(gè)以上為一組使用，其通過(guò)程序控制202的構(gòu)成如下彈性薄膜層102、設(shè)置在流體通路層101上的壩結(jié)構(gòu) 207、設(shè)置在彈性薄膜層102另一側(cè)的氣動(dòng)控制層103上與壩結(jié)構(gòu)207處于對(duì)應(yīng)位置處的氣 體空腔208 ;進(jìn)樣操作過(guò)程通過(guò)程序控制運(yùn)行；由微流控芯片1在彈性薄膜層102發(fā)生彈 性形變時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓力，在負(fù)壓的作用下，樣品液池204、緩沖液池205中的液體流向廢液池 206。 所述|3 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法中，所使用的彈性薄膜層102具體是PDMS 薄膜。其具有疏水性，具有強(qiáng)烈的吸附蛋白類物質(zhì)的特性。 所述|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法中，使用辣根過(guò)氧化物酶催化無(wú)熒光的底 物ADHP (10-Acetyl-3， 7-dihydroxyphenoxazine， 10-乙酰基_3， 7- 二羥基吩惡嗪)生成有 熒光的產(chǎn)物試鹵靈(resorufin，g-羥基-3-異吩惡唑酮)； 具體檢測(cè)時(shí)，要求在波長(zhǎng)為470 650nm的激光激發(fā)條件下檢測(cè)，待檢測(cè)物可以發(fā) 出560 620nm的熒光。
所述|3 2_腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法中，同時(shí)檢測(cè)多個(gè)通道；具體做法是在
各分析通道203的相同位置在50秒時(shí)間內(nèi)直線移動(dòng)激光器采集信號(hào)。 本發(fā)明提供了一種13 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑的快速檢測(cè)系統(tǒng)及專用微流控芯片。
本發(fā)明以競(jìng)爭(zhēng)酶聯(lián)免疫吸附反應(yīng)為基礎(chǔ)，激光誘導(dǎo)熒光為檢測(cè)手段，與傳統(tǒng)的多孔板式酶
聯(lián)免疫吸附反應(yīng)相比，試劑消耗量低，靈敏度得到很大的提高。 本發(fā)明中，流體通路層101和氣動(dòng)控制層103的材料為玻璃，中間的彈性薄膜層2 的材料為PDMS聚合物。上下兩層的玻璃可以重復(fù)利用，PDMS薄膜是可更換的。
所述芯片氣動(dòng)控制層103中的氣路通道209在氣路出口 210處通過(guò)外接的管路與 電磁閥相連接，電磁閥控制高壓氣體或負(fù)壓氣體的輸入。不同壓力的氣體的切換引發(fā)彈性 薄膜層102的振動(dòng)。高壓氣體輸入時(shí)，彈性薄膜層102緊貼流體通路層101的壩結(jié)構(gòu)207， 微閥單元202關(guān)閉，流體靜止；負(fù)壓氣體輸入時(shí)，中間的彈性薄膜層102向下彎曲，微閥單元 202打開，流體流動(dòng)。任意三個(gè)連續(xù)微閥單元(202)的蠕動(dòng)可以產(chǎn)生微泵的效應(yīng)，推動(dòng)流體 的向前運(yùn)動(dòng)。整個(gè)集成芯片上的|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑的檢測(cè)過(guò)程用氣動(dòng)的微泵微閥 進(jìn)行自動(dòng)控制。 微流控芯片技術(shù)是當(dāng)前儀器分析的研究熱點(diǎn)，該技術(shù)主要以分析化學(xué)和生物化學(xué) 為基礎(chǔ)，利用微機(jī)電加工技術(shù)，在硅、玻璃、石英、高聚物表面加工出10-300微米的微通道 網(wǎng)絡(luò)，主要以電滲流和電泳流為驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電壓，控制流體在微通道網(wǎng)絡(luò)中的流 動(dòng)方向和速率，不僅易于實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分析物的采樣、稀釋、富集、萃取、混合、反應(yīng)、分離、檢 測(cè)等操作，而且易于將操作單元陣列化。迄今為止，在集成有氣動(dòng)微閥單元202的芯片平臺(tái) 上對(duì)e廠腎上腺素受體激動(dòng)劑進(jìn)行多組平行檢測(cè)的方法未見(jiàn)報(bào)道。本發(fā)明創(chuàng)造性地設(shè)計(jì) 了用于！32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)的陣列微流控芯片，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣品的同時(shí)檢測(cè)。整 個(gè)過(guò)程在30分鐘內(nèi)完成，樣品消耗在微升級(jí)。本發(fā)明與傳統(tǒng)的微孔板方法相比，具有直接、 快速、操作簡(jiǎn)單和樣品用量少等優(yōu)勢(shì)。 總之，本發(fā)明可在一塊幾平方厘米的玻璃-PDMS雜交芯片上，在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì) 多個(gè)樣品中的|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑的同時(shí)檢測(cè)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明具有直 接、快速、自動(dòng)控制、操作簡(jiǎn)單和樣品用量少的特點(diǎn)。其具有可預(yù)見(jiàn)的巨大的科學(xué)價(jià)值和經(jīng) 濟(jì)價(jià)值。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明 圖1為基于微流控芯片的13 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)組成原理示意圖； 圖2為微流控芯片1的結(jié)構(gòu)組成原理示意圖，含八個(gè)檢測(cè)單元201 ; 圖3為微流控芯片1的整體組成示意圖俯視圖； 圖4為流體通路層101結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為氣動(dòng)控制層103結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為液路中壩結(jié)構(gòu)207位置示意圖； 圖7為檢測(cè)單元201結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖8為閥結(jié)構(gòu)的剖面圖及三個(gè)微閥單元202連續(xù)運(yùn)動(dòng)示意圖； 圖9為同一塊芯片上不同濃度鹽酸克倫特羅標(biāo)準(zhǔn)品的重現(xiàn)性；圖9為實(shí)施例1中
集成微流控芯片上|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)的重復(fù)性圖譜，被檢測(cè)的P廠腎上腺素受
體激動(dòng)劑為鹽酸克倫特羅(clenbuterol); 圖10為鹽酸克倫特羅工作曲線； 圖11為鹽酸克倫特羅半對(duì)數(shù)工作曲線； 圖12為回收率譜圖1; 圖13為回收率譜圖2 ;圖13為實(shí)施例2中集成微流控芯片上豬尿樣中的P 2_腎 上腺素受體激動(dòng)劑回收率的圖譜。
具體實(shí)施例方式
使用如說(shuō)明書中所述的一種基于微流控芯片的13 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系 統(tǒng)所述檢測(cè)系統(tǒng)以微流控芯片1為核心，所述微流控芯片1由三層結(jié)構(gòu)依次復(fù)合構(gòu)成上 層的流體通路層101、中間的彈性薄膜層102、下層的氣動(dòng)控制層103 ;這三部分相互之間的 具體關(guān)系如下流體通路層101和氣動(dòng)控制層103通過(guò)其各自與彈性薄膜層102之間的表 面張力緊密相連。 所述檢測(cè)系統(tǒng)中包含有2 100組檢測(cè)單元201，檢測(cè)單元201具體包含有如下組 成部分微閥單元202，分析通道203、樣品液池204 ; 所述每個(gè)檢測(cè)單元201上還連接有供給至少一個(gè)檢測(cè)單元201使用的緩沖液池 205和廢液池206。 所述檢測(cè)系統(tǒng)優(yōu)選通過(guò)設(shè)置在微流控芯片1上的微閥單元202實(shí)現(xiàn)進(jìn)樣所述微
閥單元202具體是3個(gè)或3個(gè)以上為一組使用，其通過(guò)程序控制運(yùn)行；所述微閥單元202的
構(gòu)成如下彈性薄膜層102、設(shè)置在流體通路層101上的壩結(jié)構(gòu)207、設(shè)置在彈性薄膜層102
另一側(cè)的氣動(dòng)控制層103上與壩結(jié)構(gòu)207處于對(duì)應(yīng)位置處的氣體空腔208。 所述檢測(cè)系統(tǒng)中的微閥單元202是常閉閥，其在外來(lái)的低氣壓的作用下閥開啟，
高氣壓作用下又關(guān)閉。 所述檢測(cè)系統(tǒng)具體包含有以下組成部分微流控芯片1、物鏡2、分光鏡3、聚焦透 鏡4、針孔5、發(fā)射光濾光片6、光電倍增管7、信號(hào)采集器8、激發(fā)光濾光片9激光器10 ;其 中按照距離微流控芯片1由近及遠(yuǎn)的順序，基本按照直線依次布置著物鏡2、分光鏡3、聚焦透鏡4、針孔5、發(fā)射光濾光片6、光電倍增管7 ;信號(hào)采集器8連接著光電倍增管7，分光 鏡3的一側(cè)按照由近及遠(yuǎn)的順序布置著激發(fā)光濾光片9、激光器10。 所述檢測(cè)系統(tǒng)中，在檢測(cè)過(guò)程中，激光器10的有效工作波長(zhǎng)要求是470 650nm ; 在滿足此要求的激光器10的激光激發(fā)條件下檢測(cè)，待檢測(cè)物發(fā)出560 620nm的熒光。
為了便于操作，所述檢測(cè)系統(tǒng)中，每個(gè)檢測(cè)單元201結(jié)構(gòu)相同或成鏡像對(duì)稱，各檢 測(cè)單元201的分析通道203在檢測(cè)區(qū)域集中排列； 所述分析通道203和/或氣動(dòng)控制層103中的氣路通道209的寬度和深度在10 300微米的范圍內(nèi)。 在所述具有三層結(jié)構(gòu)的微流控芯片中，所述的氣動(dòng)控制層103中布置有氣路通道 209，每個(gè)氣路通道209控制著2 100組串聯(lián)布置的氣體空腔208，所述氣體空腔208對(duì)應(yīng) 著與之相應(yīng)的微閥單元202 ;氣路通道209通過(guò)控制氣體空腔208的通、斷氣以及輸送氣量 的大小進(jìn)而控制微閥單元202。 所述基于微流控芯片的|32_腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)中，微流控芯片1中 流體通路層101和氣動(dòng)控制層103所使用的材料可以為玻璃，彈性薄膜層102材質(zhì)可以為 PDMS聚合物。 所述檢測(cè)系統(tǒng)中，任意3個(gè)微閥單元202具體是不在同一個(gè)氣路通道209上的相 鄰排布的三個(gè)微閥單元202 ; 所述檢測(cè)系統(tǒng)中，具備同時(shí)檢測(cè)多個(gè)檢測(cè)單元201的操作能力，具體做法是在各 分離通道的相同位置在50秒時(shí)間內(nèi)直線移動(dòng)激光器采集信號(hào)。 基于上述檢測(cè)系統(tǒng)的基于微流控芯片的13 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法介紹 如下 基于微流控芯片的|3 2_腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法，其所述檢測(cè)過(guò)程具體依次 是抗體包被、封閉液封閉、洗滌、酶標(biāo)抗原和待測(cè)抗原與抗體競(jìng)爭(zhēng)免疫反應(yīng)、酶催化底物反 應(yīng)及激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)。 所述基于微流控芯片的|32_腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法中，使用彈性薄膜層 102作為競(jìng)爭(zhēng)免疫反應(yīng)的固相吸附載體，待測(cè)抗原和酶標(biāo)記抗原作為競(jìng)爭(zhēng)物與PDMS表面上 的抗體進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)免疫反應(yīng)。 所述|3 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法中，通過(guò)設(shè)置在微流控芯片1上的微閥單 元202實(shí)現(xiàn)進(jìn)樣所述微閥單元202具體是3個(gè)或3個(gè)以上為一組使用，其通過(guò)程序控制 運(yùn)行；所述微閥單元202的構(gòu)成如下彈性薄膜層102、設(shè)置在流體通路層101上的壩結(jié)構(gòu) 207、設(shè)置在彈性薄膜層102另一側(cè)的氣動(dòng)控制層103上與壩結(jié)構(gòu)207處于對(duì)應(yīng)位置處的氣 體空腔208 ;進(jìn)樣操作過(guò)程通過(guò)程序控制運(yùn)行；由微流控芯片1在彈性薄膜層102發(fā)生彈 性形變時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓力，在負(fù)壓的作用下，樣品液池204、緩沖液池205中的液體流向廢液池 206。 所述|3 2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法中，所使用的彈性薄膜層102具體是PDMS 薄膜。其具有疏水性，具有強(qiáng)烈的吸附蛋白類物質(zhì)的特性。 所述|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法中，使用辣根過(guò)氧化物酶催化無(wú)熒光的底 物ADHP (10-Acetyl-3， 7-dihydroxyphenoxazine， 10-乙?；鵢3， 7- 二羥基吩惡嗪)生成有 熒光的產(chǎn)物試鹵靈(resorufm， 9-羥基-3-異吩惡唑酮)；
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具體檢測(cè)時(shí)，要求在波長(zhǎng)為470 650nm的激光激發(fā)條件下檢測(cè)，待檢測(cè)物可以發(fā) 出560 620nm的熒光。 所述|3 2_腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)方法中，同時(shí)檢測(cè)多個(gè)通道；具體做法是在 各分離通道的相同位置在50秒時(shí)間內(nèi)直線移動(dòng)激光器采集信號(hào)。 所述流體通路層101和氣動(dòng)控制層103的材料為玻璃，中間的彈性薄膜層102的 材料為PDMS聚合物。上下兩層的玻璃可以重復(fù)利用，PDMS薄膜是可更換的。
所述芯片氣動(dòng)控制層103中的氣路通道209在在氣路出口 210處通過(guò)外接的管 路與電磁閥相連接，電磁閥控制高壓氣體或負(fù)壓氣體的輸入。不同壓力的氣體的切換引發(fā) 彈性薄膜層102的振動(dòng)。高壓氣體輸入時(shí)，彈性薄膜層102緊貼流體通路層101的壩結(jié)構(gòu) 207，微閥單元202關(guān)閉，流體靜止；負(fù)壓氣體輸入時(shí)，中間的彈性薄膜層102向下彎曲，微閥 單元202打開，流體流動(dòng)。任意三個(gè)連續(xù)微閥單元202的蠕動(dòng)可以推動(dòng)流體的向前運(yùn)動(dòng)，可 以產(chǎn)生微泵的效應(yīng)。整個(gè)集成芯片上的e廠腎上腺素受體激動(dòng)劑的檢測(cè)過(guò)程用氣動(dòng)的微 泵微閥進(jìn)行自動(dòng)控制。 所用集成微流控芯片為本實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)，通過(guò)夾心法制備，構(gòu)型如圖2所示。上 層的流體通路層101和下層的氣動(dòng)控制層103為玻璃片，采用標(biāo)準(zhǔn)光刻、濕法腐蝕制作。上 層流體通路層通道尺寸為300 ii mX 50 ii m，下層氣動(dòng)控制層的通道尺寸為160 y mX 70 y m。 中間的彈性薄膜層102厚度為300 ii m，用來(lái)形成輸運(yùn)各種免疫試劑的微泵/微閥。在上述 芯片中，上下兩層的玻璃可以重復(fù)利用，中間的彈性薄膜是可更換的，這樣大大降低了生產(chǎn) 這種芯片的成本和制作周期。
實(shí)施例1 在集成芯片上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品中的鹽酸克倫特羅俗稱瘦肉精，是典型的|32_腎上腺素 受體激動(dòng)劑類物質(zhì)進(jìn)行快速檢測(cè)?？贵w，封閉劑，酶標(biāo)鹽酸克倫特羅與鹽酸克倫特羅的混合 物從樣品液池204泵入分析通道203，洗滌液與底物從緩沖液池205泵入分析通道203。這 部分工作以PDMS膜作為芯片免疫反應(yīng)的固相吸附載體，在通道內(nèi)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)酶免疫分析。全 部的分析過(guò)程如下抗體包被一洗滌一封閉液封閉一洗滌一酶標(biāo)鹽酸克倫特羅與鹽酸克倫 特羅競(jìng)爭(zhēng)免疫反應(yīng)一洗滌一酶催化底物一激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)。上述過(guò)程都在微流控芯片的 通道中進(jìn)行，并由氣動(dòng)的微泵微閥控制完成?？贵w包被一洗滌一封閉液封閉一洗滌這部分 過(guò)程在芯片上提前做好待用。正式檢測(cè)時(shí)只需酶標(biāo)鹽酸克倫特羅與鹽酸克倫特羅競(jìng)爭(zhēng)免 疫反應(yīng)一洗滌一酶催化底物一激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)這四個(gè)過(guò)程，檢測(cè)可在30分鐘之內(nèi)完成。 抗體，封閉劑，酶標(biāo)鹽酸克倫特羅與鹽酸克倫特羅的混合物從樣品液池204泵入分析通道 203，洗滌液與底物從緩沖液池205泵入分析通道203。 按照上述方法分別進(jìn)行Ong/mL 10. Ong/mL濃度的鹽酸克倫特羅重復(fù)性測(cè)定，得 到在同一塊芯片上不同濃度鹽酸克倫特羅標(biāo)準(zhǔn)品的六個(gè)重復(fù)，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小 于8% ，得到的重復(fù)性譜圖如圖9所示。經(jīng)過(guò)計(jì)算，本專利所述方法的檢測(cè)限低于0. lng/mL， 這比常規(guī)的微孔板式檢測(cè)方法的檢測(cè)限低很多。
實(shí)施例2 在集成芯片上對(duì)豬尿樣中的鹽酸克倫特羅進(jìn)行快速檢測(cè)?？贵w，封閉劑，酶標(biāo)鹽酸 克倫特羅與添加了鹽酸克倫特羅的豬尿樣的混合物從樣品液池204泵入分析通道203，洗 滌液與底物從緩沖液池205泵入分析通道203。這部分工作同樣以PDMS膜作為芯片免疫反應(yīng)的固相吸附載體，在通道內(nèi)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)酶免疫分析。全部的分析過(guò)程如下抗體包被一洗滌 —封閉液封閉一洗滌一酶標(biāo)鹽酸克倫特羅與鹽酸克倫特羅競(jìng)爭(zhēng)免疫反應(yīng)一洗滌一酶催化 底物一激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)。上述過(guò)程都在微流控芯片的通道中進(jìn)行，并由氣動(dòng)的微泵微閥 控制完成?？贵w包被一洗滌一封閉液封閉一洗滌這部分過(guò)程在芯片上提前做好待用。正式 檢測(cè)時(shí)只需酶標(biāo)鹽酸克倫特羅與鹽酸克倫特羅競(jìng)爭(zhēng)免疫反應(yīng)一洗滌一酶催化底物一激光 誘導(dǎo)熒光檢測(cè)這四個(gè)過(guò)程，檢測(cè)可在30分鐘之內(nèi)完成。 按照上述方法在含一定濃度鹽酸克倫特羅的豬尿樣中分別添加0. 5ng/mL， 1. 0ng/ mL， 1. 2ng/mL， 1. 5ng/mL鹽酸克倫特羅，經(jīng)計(jì)算測(cè)得的回收率值在97% 124%之間。得到 的豬尿樣中鹽酸克倫特羅回收率圖譜如圖12、圖13所示。
權(quán)利要求
基于微流控芯片的β2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)為使用激光檢測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)；其特征在于所述檢測(cè)系統(tǒng)以微流控芯片(1)為核心，所述微流控芯片(1)由三層結(jié)構(gòu)依次復(fù)合構(gòu)成上層的流體通路層(101)、中間的彈性薄膜層(102)、下層的氣動(dòng)控制層(103)；這三部分相互之間的具體關(guān)系如下流體通路層(101)和氣動(dòng)控制層(103)通過(guò)其各自與彈性薄膜層(102)之間的表面張力緊密相連。
2. 按照權(quán)利要求l所述基于微流控芯片的！32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述檢測(cè)系統(tǒng)中包含有2 100組檢測(cè)單元(201)，檢測(cè)單元(201)具體包含有如下組 成部分微閥單元(202)、分析通道(203)、樣品液池(204);所述每個(gè)檢測(cè)單元(201)上還連接有供給至少一個(gè)檢測(cè)單元(201)使用的緩沖液池 (205)和廢液池(206)。
3. 按照權(quán)利要求2所述基于微流控芯片的|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置在微流控芯片(1)上的微閥單元(202)實(shí)現(xiàn)進(jìn)樣所述微閥單 元(202)具體是3個(gè)或3個(gè)以上為一組使用，其通過(guò)程序控制運(yùn)行；所述微閥單元(202)的 構(gòu)成如下彈性薄膜層(102)、設(shè)置在流體通路層(101)上的壩結(jié)構(gòu)(207)、設(shè)置在彈性薄膜 層(102)另一側(cè)的氣動(dòng)控制層(103)上與壩結(jié)構(gòu)(207)處于對(duì)應(yīng)位置處的氣體空腔(208)。
4. 按照權(quán)利要求3所述基于微流控芯片的|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述檢測(cè)系統(tǒng)中的微閥單元(202)是常閉閥，其在外來(lái)的低氣壓的作用下開啟，在高 氣壓作用下關(guān)閉。
5. 按照權(quán)利要求1 4其中之一所述基于微流控芯片的|32_腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述檢測(cè)系統(tǒng)具體包含有以下組成部分微流控芯片(D、物鏡(2)、分光鏡(3)、聚焦透鏡(4)、針孔(5)、發(fā)射光濾光片(6)、光電倍增管(7)、信號(hào)采集器(8)、激發(fā)光濾光片(9)激光器(10);其中按照距離微流控芯片(1)由近及遠(yuǎn)的順序，基本按照直線依次布置著物鏡(2)、分光鏡(3)、聚焦透鏡(4)、針孔(5)、發(fā)射光濾光片(6)、光電倍增 管(7);信號(hào)采集器(8)連接著光電倍增管(7)，分光鏡(3)的一側(cè)按照由近及遠(yuǎn)的順序布 置著激發(fā)光濾光片(9)、激光器(10)。
6. 按照權(quán)利要求5所述基于微流控芯片的|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述檢測(cè)系統(tǒng)中，在檢測(cè)過(guò)程中，激光器(10)的有效工作波長(zhǎng)要求是470 650nm ; 在滿足此要求的激光器(10)的激光激發(fā)條件下檢測(cè)，待檢測(cè)物發(fā)出560 620nm的熒光。
7. 按照權(quán)利要求2所述基于微流控芯片的|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述檢測(cè)系統(tǒng)中，每個(gè)檢測(cè)單元(201)結(jié)構(gòu)相同或成鏡像對(duì)稱，各檢測(cè)單元(201)的分 析通道(203)在檢測(cè)區(qū)域集中排列；所述分析通道(203)和/或氣動(dòng)控制層(103)中的氣路通道(209)的寬度和深度在 10 300微米范圍內(nèi)。
8. 按照權(quán)利要求2所述基于微流控芯片的|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述具有三層結(jié)構(gòu)的微流控芯片中，所述的氣動(dòng)控制層(103)中布置有氣路通道 (209)，每個(gè)氣路通道(209)控制著2 IOO組串聯(lián)布置的氣體空腔(208)，所述氣體空腔 (208)對(duì)應(yīng)著與之相應(yīng)的微閥單元(202);氣路通道(209)通過(guò)控制氣體空腔(208)的通、斷氣以及輸送氣量的大小進(jìn)而控制微 閥單元(202)。
9. 按照權(quán)利要求2所述基于微流控芯片的|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述基于微流控芯片的P2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)中，微流控芯片(1)中流 體通路層(101)和氣動(dòng)控制層(103)所使用的材料為玻璃，彈性薄膜層(102)材質(zhì)為PDMS 聚合物。
10. 按照權(quán)利要求3所述基于微流控芯片的的|32-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，其 特征在于所述檢測(cè)系統(tǒng)中，任意3個(gè)微閥單元(202)具體是不在同一個(gè)氣路通道(209)上 的相鄰排布的三個(gè)微閥單元(202);所述檢測(cè)系統(tǒng)具備同時(shí)檢測(cè)多個(gè)檢測(cè)單元(201)的操作能力，具體做法是在各分離 通道的相同位置在50秒時(shí)間內(nèi)直線移動(dòng)激光器采集信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明基于微流控芯片的β2-腎上腺素受體激動(dòng)劑檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)為使用激光檢測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)；所述檢測(cè)系統(tǒng)以微流控芯片(1)為核心，所述微流控芯片(1)由三層結(jié)構(gòu)依次復(fù)合構(gòu)成上層的流體通路層(101)、中間的彈性薄膜層(102)、下層的氣動(dòng)控制層(103)；這三部分相互之間的具體關(guān)系如下流體通路層(101)和氣動(dòng)控制層(103)通過(guò)其各自與彈性薄膜層(102)之間的表面張力緊密相連。本發(fā)明具有檢測(cè)時(shí)間短、檢測(cè)限低、重現(xiàn)性好、易于操作、樣品用量少、集成化等優(yōu)點(diǎn)。其具有可預(yù)見(jiàn)的巨大的科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)G01N21/64GK101750488SQ20081022985
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者姜雷, 孔靜, 杜昱光, 林炳承, 秦建華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所