專(zhuān)利名稱(chēng)：Off-Gel自由流電泳耦合芯片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微流控芯片的加工制作技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Off-Gel自由流電泳耦合芯片及其制作方法。
背景技術(shù)：
自由流電泳(Free-Flow Electrophoresis, FFE)是一種連續(xù)分離制備技術(shù)，其基本原理是通過(guò)上下兩塊平行板構(gòu)成一個(gè)薄的矩形空腔作為分離腔室，待分析化合物隨載體電解質(zhì)從腔室一端流入，在流體垂直方向施加分離電壓，樣品根據(jù)其帶電荷狀態(tài)不同在其流動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在出口端實(shí)現(xiàn)被分離化合物的收集。該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)分離條件溫和、無(wú)固相支持介質(zhì)、可連續(xù)分離制備等。因這些優(yōu)點(diǎn)，使其在細(xì)胞、細(xì)胞器、肽段、酶類(lèi)以及蛋白等的預(yù)分離制備領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而在常規(guī)自由流電泳應(yīng)用中，所需樣品量較大、分析時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、存在焦耳熱等現(xiàn)象，限制了該技術(shù)的發(fā)展。為解決這些問(wèn)題，提出了對(duì)該技術(shù)微型化的需求。通過(guò)微型化，可以提高分離腔室的比表面積，加快系統(tǒng)散熱、降低樣品停留時(shí)間、減少對(duì)樣品量的需求。雖然該技術(shù)在微型化進(jìn)程中有商品化的儀器出現(xiàn)，但真正意義上的微型化卻是于 1994年由Manz等人首次提出——自由流電泳芯片，即通過(guò)微機(jī)械加工技術(shù)(MEMS)在硅片上制作出首個(gè)微尺度條件下的自由流電泳芯片。該芯片解決了常規(guī)自由流電泳中的缺陷， 除此之外，還將自由流電泳這種制備技術(shù)發(fā)展成為一個(gè)集分析、檢測(cè)和微制備于一體的系統(tǒng)工具。隨著對(duì)自由流電泳芯片研究的不斷深入，研究者們發(fā)現(xiàn)該芯片隨著尺度的降低， 內(nèi)外因素對(duì)芯片性能的負(fù)影響也會(huì)隨之放大。如載體緩沖液與樣品溶液是通過(guò)蠕動(dòng)泵進(jìn)入芯片分離腔室的，但是泵的步進(jìn)頻率不一致會(huì)出現(xiàn)樣品條帶在分離腔室中擺動(dòng)等現(xiàn)象。此外，在施加電場(chǎng)條件下，電極電解產(chǎn)生的氣泡會(huì)造成樣品條帶擺動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)茐姆蛛x過(guò)程。這些不利現(xiàn)象降低了芯片分析結(jié)果的重現(xiàn)性，以及在樣品制備中對(duì)目標(biāo)物流出位置的預(yù)測(cè)。Off-Gel電泳技術(shù)是本世紀(jì)初由瑞士科學(xué)家Jol S. Rossier和Hubert H. Girault 首次提出。利用固定PH梯度凝膠(IPG凝膠)對(duì)周?chē)芤旱木彌_能力，影響溶液中兩性化合物如蛋白質(zhì)、多肽等的帶電荷狀態(tài)，在通電條件下帶電荷樣品在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下從溶液進(jìn)入凝膠，并在凝膠內(nèi)發(fā)生遷移產(chǎn)生等電聚焦，再經(jīng)擴(kuò)散作用將聚焦后呈電中性的兩性化合物從凝膠中釋放回周?chē)芤?，?shí)現(xiàn)樣品在溶液的回收。該法簡(jiǎn)化了多肽和蛋白質(zhì)等生物樣品的純化過(guò)程，對(duì)下游分析更具兼容性。因技術(shù)自身特點(diǎn)，自由流電泳芯片雖然條件溫和、可連續(xù)制備，但易受外環(huán)境影響重現(xiàn)性差；而Off-Gel電泳技術(shù)雖然具有良好的重現(xiàn)性，但不能像自由流電泳芯片那樣實(shí)現(xiàn)樣品的連續(xù)制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種Off-Gel自由流電泳耦合芯片及其制作方法，該芯片
3不僅解決了自由流電泳芯片與Off-Gel電泳技術(shù)的缺陷，而且繼承了兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)；芯片制作方法簡(jiǎn)單，固定PH梯度膠條具有可替換性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為該Off-Gel自由流電泳耦合芯片，包括芯片基板(1)、電極O)、分離腔室(3)，在其分離腔室(3)末端含有固定pH梯度膠條區(qū)域以及用于固定嵌壓固定pH梯度凝膠的硬質(zhì)基板(5)。該Off-Gel自由流電泳耦合芯片制作方法為首先對(duì)其中一片基板的分離腔室末端開(kāi)出一個(gè)用于嵌入固定PH梯度膠條的矩形區(qū)域，然后將該芯片基板與另一片基板對(duì)準(zhǔn)， 按自由流電泳芯片組合封接方法將兩者及電極進(jìn)行封接制成自由流電泳芯片，清洗吹干后保存待用；將選定的固定PH梯度膠條置于芯片矩形開(kāi)槽區(qū)域，用另一片硬質(zhì)基片將其壓實(shí)固定后使用，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將膠條取下，清洗芯片，吹干后保存待用。所述的用于嵌入固定PH梯度膠條的矩形區(qū)域長(zhǎng)寬均小于固定pH梯度膠條。所述的封接方式包括陽(yáng)極鍵合、高溫鍵合、室溫鍵合或粘合劑封接。本發(fā)明的效果益處與現(xiàn)有的自由流電泳芯片相比，本發(fā)明解決了其自身缺陷，如重現(xiàn)性差、易受電極處電解產(chǎn)物的干擾、多股流體在腔體內(nèi)擺動(dòng)等問(wèn)題。在分離過(guò)程中引入 Off-Gel電泳技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 Off-Gel電泳技術(shù)對(duì)樣品的連續(xù)制備。兩種分離技術(shù)的耦合提高了自由流電泳芯片的分離性能，制作方簡(jiǎn)單。


圖1為自由流電泳芯片結(jié)構(gòu)修改示意圖；圖2為芯片嵌膠區(qū)域橫截面示意圖；其中①、芯片基板；②、電極；③、分離腔室；④、固定PH梯度凝膠嵌入；⑤、硬質(zhì)基板。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1、2所示，本發(fā)明的Off-Gel自由流電泳耦合芯片，包括芯片基板(1)、電極 O)、分離腔室(3)，在其分離腔室(3)末端含有固定pH梯度膠條區(qū)域以及用于固定嵌壓固定PH梯度凝膠的硬質(zhì)基板(5)。常規(guī)自由流電泳芯片通常由兩片基板組合封接構(gòu)成，在其內(nèi)腔形成電極區(qū)域與分離腔室區(qū)域，我們對(duì)其中一片基板的分離腔室區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，在分離腔室末端開(kāi)出一個(gè)用于嵌入固定PH梯度膠條的矩形區(qū)域，該區(qū)域長(zhǎng)寬均小于固定pH梯度膠條。將改造后的芯片基板與另一片基板對(duì)準(zhǔn)，按自由流電泳芯片組合封接方法將兩者及電極進(jìn)行封接(以玻璃材料為例，封接方式有陽(yáng)極鍵合、高溫鍵合、室溫鍵合或粘合劑封接等)，制成自由流電泳芯片，清洗吹干后保存待用。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求將選定的固定PH梯度膠條置于芯片矩形開(kāi)槽區(qū)域，用另一片硬質(zhì)基片將其壓實(shí)固定后使用。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可將膠條取下，清洗芯片，吹干后保存待用。
權(quán)利要求
1.Off-Gel自由流電泳耦合芯片，包括芯片基板(1)、電極O)、分離腔室(3)，其特征在于在其分離腔室(3)末端含有固定PH梯度膠條區(qū)域以及用于固定嵌壓固定pH梯度凝膠的硬質(zhì)基板(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的Off-Gel自由流電泳耦合芯片，其特征在于所述的用于嵌入固定PH梯度膠條的矩形區(qū)域長(zhǎng)寬均小于固定pH梯度膠條。
3.Off-Gel自由流電泳耦合芯片制作方法，其特征在于首先對(duì)其中一片基板的分離腔室末端開(kāi)出一個(gè)用于嵌入固定PH梯度膠條的矩形區(qū)域，然后將該芯片基板與另一片基板對(duì)準(zhǔn)，按自由流電泳芯片組合封接方法將兩者及電極進(jìn)行封接制成自由流電泳芯片，清洗吹干后保存待用；將選定的固定PH梯度膠條置于芯片矩形開(kāi)槽區(qū)域，用另一片硬質(zhì)基片將其壓實(shí)固定后使用，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將膠條取下，清洗芯片，吹干后保存待用。
4.如權(quán)利要求3所述的Off-Gel自由流電泳耦合芯片制作方法，其特征在于所述的封接方式包括陽(yáng)極鍵合、高溫鍵合、室溫鍵合或粘合劑封接。
全文摘要
本發(fā)明屬于微流控芯片的加工制作技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Off-Gel自由流電泳耦合芯片及其制作方法。包括芯片基板、電極、分離腔室，在其分離腔室末端含有固定pH梯度膠條區(qū)域以及用于固定嵌壓固定pH梯度凝膠的硬質(zhì)基板。首先對(duì)其中一片基板的分離腔室末端開(kāi)出一個(gè)用于嵌入固定pH梯度膠條的矩形區(qū)域，然后將該芯片基板與另一片基板對(duì)準(zhǔn)，按自由流電泳芯片組合封接方法將兩者及電極進(jìn)行封接制成自由流電泳芯片，將選定的固定pH梯度膠條置于芯片矩形開(kāi)槽區(qū)域，用另一片硬質(zhì)基片將其壓實(shí)固定后使用。該芯片不僅解決了自由流電泳芯片與Off-Gel電泳技術(shù)的缺陷，而且繼承了兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)；芯片制作方法簡(jiǎn)單，固定pH梯度膠條具有可替換性。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102252878SQ201110067608
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月20日
發(fā)明者丁惠, 徐建棟, 鄧玉林 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)