一種核酸多重擴(kuò)增微流控芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，依次包括結(jié)構(gòu)層、鍵合薄層和基底加熱層，所述結(jié)構(gòu)層為玻璃材料，設(shè)有擴(kuò)增通道和放置溫度傳感器的空腔，所述的鍵合薄層為聚二甲基硅氧烷材料，位于結(jié)構(gòu)層和基底加熱層之間，所述基底加熱層包括基底層和背面的加熱器。本發(fā)明所提供的微流控芯片，不僅可以進(jìn)行核酸的多重擴(kuò)增，還避免了玻璃鍵合工藝復(fù)雜和核酸擴(kuò)增中氣泡出現(xiàn)等問題。本發(fā)明制備工藝簡單，集成化程度高。
【專利說明】一種核酸多重擴(kuò)增微流控芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微流控醫(yī)療診斷芯片，尤其涉及一種核酸多重擴(kuò)增微流控芯片。【背景技術(shù)】
[0002]近年來，核酸分子診斷方法已經(jīng)成為生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)，各種新方法和新技術(shù)也隨之產(chǎn)生?；蛟\斷就是應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)，從核酸水平直接探測致病基因的存在、變異和表達(dá)狀態(tài)。基因診斷的探測目的物是核酸中的脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。1985年,美國PE公司的Mullis等發(fā)明了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chainreaction, PCR)技術(shù),并在Science雜志上發(fā)表了關(guān)于PCR技術(shù)的第一篇學(xué)術(shù)論文,引起了人們的廣泛關(guān)注和極大興趣。
[0003]隨著微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystems, MEMS)技術(shù)與生命科學(xué)、分析科學(xué)等學(xué)科的迅猛發(fā)展，微流控(microfluidics)的潛在價值和戰(zhàn)略意義越來越被人們認(rèn)同。微流控是通過微細(xì)加工技術(shù)，把生物和化學(xué)等領(lǐng)域中涉及到的樣品制備、分離、混合、反應(yīng)及檢測等基本操作單元集成或基本集成到一塊幾平方厘米(甚至更小)的芯片上，依靠芯片上微管道、微閥、儲液器、微電極、微檢測元件和連接器等功能器件控制流體貫穿整個系統(tǒng)，用以取代常規(guī)生物或化學(xué)實(shí)驗室各種功能的一種技術(shù)平臺，因此又被稱為片上實(shí)驗室(lab-on-a-chip)。微流控芯片能夠把常規(guī)實(shí)驗的采樣、稀釋、濃縮、混合、分離、反應(yīng)、和檢測等進(jìn)行功能一體化，微型化、快速化和便攜化等。
[0004]通過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，核酸擴(kuò)增微流控芯片所用的材料通常為硅、玻璃和聚二甲基娃氧燒(Polydimethylsiloxane, PDMS)等。娃材料具有良好的化學(xué)惰性和熱穩(wěn)定性，這就使硅材料在高溫的反應(yīng)芯片中具有優(yōu)越性，但是硅材料也具有易碎、成本高，電絕緣性差等缺點(diǎn)，尤其是透光性差的缺點(diǎn)導(dǎo)致后續(xù)檢測具有一定的困難。和硅相比，玻璃材料有著優(yōu)良的光學(xué)特性，在后續(xù)的檢測過程中十分方便，但是芯片制備過程中的鍵合工藝常常引起密封不嚴(yán)密的問題。PDMS材料具有良好的化學(xué)惰性，良好的透光性，制作過程簡便且快速，但芯片會因為PDMS的氣透性在核酸擴(kuò)增過程中出現(xiàn)氣泡，這就抑制了核酸擴(kuò)增的繼續(xù)進(jìn)行，而且核酸擴(kuò)增的溫度控制系統(tǒng)也難以在PDMS上制備集成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷，本發(fā)明提供一種核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，不僅可以進(jìn)行核酸的多重擴(kuò)增，還避免了玻璃鍵合工藝復(fù)雜和核酸擴(kuò)增中氣泡出現(xiàn)等問題。本發(fā)明制備工藝簡單，集成化程度高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，依次包括結(jié)構(gòu)層、鍵合薄層和基底加熱層，所述結(jié)構(gòu)層為玻璃材料，設(shè)有擴(kuò)增通道和放置溫度傳感器的空腔，所述的鍵合薄層為聚二甲基硅氧烷材料，位于結(jié)構(gòu)層和基底加熱層之間，所述基底加熱層包括基底層和背面的加熱器。
[0008]所述擴(kuò)增通道為多條平行擴(kuò)增通道，分別加入不同的引物。[0009]所述每條平行擴(kuò)增通道包括進(jìn)口、擴(kuò)增腔室和出口。
[0010]所述每條擴(kuò)增腔室包括多個串聯(lián)的小腔室。
[0011]所述放置溫度傳感器的空腔為長方體空腔。
[0012]所述加熱器包括金屬線圈和兩個焊盤。
[0013]所述金屬線圈為金屬蛇形線。
[0014]所述兩個焊盤分別設(shè)置在金屬線圈的兩端。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、兩層玻璃之間利用PDMS鍵合，工藝簡單易行，室溫下就可以方便地完成，不但解決了玻璃鍵合工藝要求高的問題，而且還解決了玻璃鍵合中產(chǎn)生的密封不嚴(yán)密的問題。
[0017]2、PDMS薄層的應(yīng)用既解決了玻璃的鍵合問題，又避免了完全用PDMS材料制備的芯片在擴(kuò)增過程中的氣泡問題。
[0018]3、多條平行擴(kuò)增通道能夠同時進(jìn)行不同引物的核酸多重擴(kuò)增，既節(jié)約了時間，又可以進(jìn)行核酸在不同引物下擴(kuò)增的對比。
[0019]4、此芯片集成了溫度加熱系統(tǒng)，能夠依靠外界電源和溫控系統(tǒng)完成核酸的擴(kuò)增?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0020]通過閱讀參照以下附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0021]圖1是本發(fā)明所提供的芯片一實(shí)施例的橫截面示意圖；
[0022]圖2是結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是溫度加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1為結(jié)構(gòu)層,2為鍵合薄層,3為基底加熱層，11為進(jìn)口，12為擴(kuò)增通道,13為出口，31為基底層，32為加熱器；
[0025]111為第一進(jìn)口，121為第一條擴(kuò)增腔室，131為第一出口，112為第二進(jìn)口，122為第二條擴(kuò)增腔室，132為第二出口，113為第三進(jìn)口，123為第三條擴(kuò)增腔室，133為第三出口，14為放置溫度傳感器的空腔；
[0026]321為金屬蛇形線，322為第一焊盤，323為第二焊盤。
【具體實(shí)施方式】:
[0027]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步的說明，以充分了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
[0028]如圖1?圖3所示，本發(fā)明所提供的核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，從上至下依次包括結(jié)構(gòu)層1、鍵合薄層2和基底加熱層3。結(jié)構(gòu)層I為玻璃材料，設(shè)有多條平行擴(kuò)增通道12和放置溫度傳感器的空腔14。鍵合薄層2為聚二甲基硅氧烷材料(PDMS)，位于結(jié)構(gòu)層I和基底加熱層3之間。基底加熱層3包括基底層31和背面的加熱器32。
[0029]圖2所示的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)層I設(shè)有三條平行擴(kuò)增通道。每條平行擴(kuò)增通道包括進(jìn)口、擴(kuò)增腔室和出口。分別為第一進(jìn)口 111、第一條擴(kuò)增腔室121、第一出口 131、第二進(jìn)口112、第二條擴(kuò)增腔室122、第二出口 132、第三進(jìn)口 113、第三條擴(kuò)增腔室123、第三出口 133。其中，第一進(jìn)口 111、第二進(jìn)口 112和第三進(jìn)口 113均為圓柱形，半徑為1mm，高度為2mm。第一條擴(kuò)增腔室121、第二條擴(kuò)增腔室122和第三條擴(kuò)增腔室123均包括6個串聯(lián)的小腔室，每個小腔室均為圓柱形，半徑為0.5mm，高度為0.3mm。第一出口 131、第二出口 132和第三出口 133均為圓柱形，半徑為1mm，高度為2mm。放置溫度傳感器的空腔14為長方體空腔，長度為3mm,寬度為2mm,高度為0.3mm。鍵合薄層2為PDMS材料,厚度為0.002mm。
[0030]如圖3所示，基底加熱層3包括基底層31和背面的加熱器32。加熱器32包括金屬蛇形線321，第一焊盤322和第二焊盤323。金屬蛇形線321為蛇形線結(jié)構(gòu)，所占區(qū)域的長度L為11mm，寬度Wl為11.8臟，線圈的寬度W2和間距W3均為0.2mm，線圈的高度為0.02mm。第一焊盤322和第二焊盤323分別設(shè)置在金屬線圈321的兩端，均為長方體結(jié)構(gòu)，長度均為4mm,寬度均為2.5mm,高度均為0.02mm。
[0031]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，其特征在于，依次包括結(jié)構(gòu)層、鍵合薄層和基底加熱層，所述結(jié)構(gòu)層為玻璃材料，設(shè)有擴(kuò)增通道和放置溫度傳感器的空腔，所述的鍵合薄層為聚二甲基硅氧烷材料，位于結(jié)構(gòu)層和基底加熱層之間，所述基底層包括基底層和背面的加熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，其特征在于，所述擴(kuò)增通道為多條平行擴(kuò)增通道，分別加入不同的引物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，其特征在于，所述每條平行擴(kuò)增通道包括進(jìn)口、擴(kuò)增腔室和出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，其特征在于，所述每條擴(kuò)增腔室包括多個串聯(lián)的小腔室。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，其特征在于，所述放置溫度傳感器的空腔為長方體空腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，其特征在于，所述加熱器包括金屬線圈和兩個焊盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，其特征在于，所述金屬線圈為金屬蛇形線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的核酸多重擴(kuò)增微流控芯片，其特征在于，所述兩個焊盤分別設(shè)置在金屬線圈的兩端。
【文檔編號】B01L3/00GK103894247SQ201410097124
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】陳迪, 陳景東, 謝耀, 林彬彬, 崔大祥 申請人:上海交通大學(xué)