基于CRISPR技术的封闭式全自动核酸提取检测系统的制作方法

本发明属于核酸检测领域，特别涉及一种基于crispr技术的封闭式全自动核酸提取检测系统。

背景技术：

核酸检测是鉴别生物种类的金标准，是病毒、细菌等微生物检测鉴别的重要手段。crispr(clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats)技术作为一种基因编辑技术，可以对核酸片段进行精准识别，可以广泛用于核酸检测。在核酸检测时，通常需要进行核酸提取，浓缩后再进行核酸检测，有助于提高核酸检测的灵敏度。

目前商用核酸提取和检测设备均是开放式，容易造成核酸交叉污染，且对于致病性细菌或病毒检测时，还存在对人的安全风险。另外一方面，目前常用的核酸检测是基于pcr扩增、等温扩增或基因测序，但上述检测方法需要时间较长。随着对快速核酸检测需求的不断增长，基于crispr技术的核酸检测越来越受到重视。

封闭式、全自动核酸检测，“样品进，结果出”式检测具有很大的市场需求，可以大大降低核酸检测对场地、人员的要求，也将大大扩大核酸检测的应用范围。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种基于crispr技术的封闭式全自动核酸提取检测系统。

本发明提供一种基于crispr技术的封闭式全自动核酸提取检测系统，包括囊袋式生物芯片和控制检测器。所述囊袋式生物芯片包括核酸萃取腔1、一号清洗液腔2、二号清洗液腔3、三号清洗液腔4、洗脱液腔5、废液腔6、扩增腔7和crispr检测腔8，分别用于存放核酸提取和检测所需的各种液体，各个腔体之间通过微流道相连。所述控制检测器包括一号推杆控制器9、二号推杆控制器10、三号推杆控制器11、四号推杆控制器12、五号推杆控制器13、六号推杆控制器14、七号推杆控制器15、八号推杆控制器16、一号可控交变电磁铁17、二号可控交变电磁铁18、一号温控器20、二号温控器21、三号温控器22和荧光检测器(19)。检测时，将装有样品的囊袋式生物芯片放置到控制检测器中，通过推杆控制器控制弹性膜的压下和弹起，改变微腔的容积，从而控制液体的流进流出，可控交变电磁铁搅拌和吸附磁珠，温控器分别控制核酸提取、扩增和检测时的腔体温度，荧光检测器检测crispr检测时发出的荧光。

所述的囊袋式生物芯片由加工在硬质基材上的若干个相互连通的微腔和键合其上的弹性膜组成。

所述的囊袋式生物芯片通过加注口预装所需液体，然后封闭，并通过流道的流阻阻断非控制条件下的液体混合。

所述的囊袋式生物芯片和控制检测器相对分离，控制检测器的推杆分别对应微腔的弹性膜，通过推杆的依次压下和抬起，控制液体在各个腔体间流动。

所述的可控交变电磁铁对准核酸萃取腔，分处在核酸萃取腔的两侧，通过交变磁场，实现搅拌功能，同时在清洗完成和洗脱时，通过电磁铁吸附磁珠。

所述的温控器分别控制核酸萃取腔、扩增腔和crispr检测腔的温度，用核酸提取、扩增和crispr反应所需的温度。

所述的荧光检测器由激发光和荧光探测器组成，激发光及荧光探测器要和crispr反应后荧光波段配套。

本发明的有益效果为：本发明实现了基于crispr封闭式全自动的核酸检测，可以快速准确的实现核酸检测，同时可以避免检测时的核酸交叉污染和降低生物安全风险，另外囊袋式生物芯片和控制检测器相对分离，可以快速更换检测样品，方便实际检测应用。

附图说明

图1为本发明实施例的一种基于crispr技术的封闭式全自动核酸提取检测系统组成示意图。

附图标记说明：1.核酸萃取腔；2.一号清洗液腔；3.二号清洗液腔；4.三号清洗液腔；5.洗脱液腔；6.废液腔；7.扩增腔；8.crispr检测腔；9.一号推杆控制器；10.二号推杆控制器；11.三号推杆控制器；12.四号推杆控制器；13.五号推杆控制器；14.六号推杆控制器；15.七号推杆控制器；16.八号推杆控制器；17.一号可控交变电磁铁；18.二号可控交变电磁铁；19.荧光检测器；20.一号温控器；21.二号温控器；22.三号温控器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，并对照附图对本发明作进一步详细说明，应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本实施例提供一种基于crispr技术的封闭式全自动核酸提取检测系统，包括如下步骤：将裂解液和磁珠预装在核酸萃取腔中；将一号、二号和三号清洗液分别预装在一号、二号和三号清洗液腔中；将洗脱液预装在洗脱液腔中；将扩增液预装在扩增腔中；将crispr反应液预装在crispr检测腔中，构建成一个核酸提取、检测的试剂盒。

首先将目标样品加入核酸萃取腔中，并将囊袋式生物芯片放到控制检测器中，一号、二号、三号、四号、五号、六号、七号和八号推杆控制器分别对应核酸萃取腔、一号清洗液腔、二号清洗液腔、三号清洗液腔、洗脱液腔、废液腔、扩增腔和crispr检测腔；可控交变电磁铁在核酸萃取腔两侧；荧光检测器对应crispr检测腔；一号温控器、二号温控器、三号温控器分别对应核酸萃取腔、扩增腔和crispr检测腔。

开始检测时，一号温控器控制核酸萃取腔体温度至50℃，控制核酸萃取腔体左右两侧交变电磁铁，使磁珠在腔体内往复运动，起到搅拌作用。完成裂解后，控制一侧磁铁将磁珠吸在腔体内，然后控制一号推杆控制器挤压核酸萃取腔的囊袋，同时提起六号推杆控制器，使核酸萃取腔内液体流向废液腔，核酸和磁珠留在核酸萃取腔内。

然后控制二号推杆控制器压下，同时提起一号推杆控制器，使一号清洗液进入核酸萃取腔，控制交变电磁铁，搅拌磁珠；完成清洗后，控制一侧磁铁将磁珠吸在腔体内，然后一号推杆控制器压下，同时提起六号推杆控制器，使核酸萃取腔内液体流向废液腔，核酸和磁珠留在核酸萃取腔内，完成一次清洗。

按上述步骤，依次控制三号推杆控制器、一号推杆控制器和六号推杆控制器，完成二次清洗；控制四号推杆控制器、一号推杆控制器和六号推杆控制器，完成三次清洗；控制五号推杆控制器、一号推杆控制器和七号推杆控制器，完成核酸洗脱，并使核酸进入扩增腔。

当核酸进入扩增腔后，二号温控器控制扩增腔体温度至39℃，开始等温扩增反应。完成等温扩增后，控制七号推杆控制器和八号推杆控制器，将扩增腔内的液体转移至crispr检测腔。

当核酸进入crispr检测腔后，三号温控器控制扩增腔体温度至37℃，开始crispr反应，完成crispr反应后，启动荧光检测器，检测crispr检测腔内的荧光信号，并判断核酸检测的阴性或阳性。

检测完成后，将新的一组囊袋式生物芯片放入控制检测器中，按上述步骤可以开始新一组目标样品的检测。本发明主要优势在于核酸提取和检测全封闭、一体化，降低安全风险和交叉污染风险，有利于实现现场检查；囊袋式生物芯片和控制检测器相对分离，不但方便更换检测样品，而且可以通过更换检测试剂盒，实现对不同病毒的核酸提取与检测。

技术特征：

1.一种基于crispr技术的封闭式全自动核酸提取检测系统，包括囊袋式生物芯片和控制检测器，其特征在于，

所述囊袋式生物芯片包括核酸萃取腔(1)、一号清洗液腔(2)、二号清洗液腔(3)、三号清洗液腔(4)、洗脱液腔(5)、废液腔(6)、扩增腔(7)和crispr检测腔(8)，它们分别用于存放核酸提取和检测所需的各种液体，各个腔体之间通过微流道相连；

所述控制检测器包括一号推杆控制器(9)、二号推杆控制器(10)、三号推杆控制器(11)、四号推杆控制器(12)、五号推杆控制器(13)、六号推杆控制器(14)、七号推杆控制器(15)、八号推杆控制器(16)、一号可控交变电磁铁(17)、二号可控交变电磁铁(18)、一号温控器(20)、二号温控器(21)、三号温控器(22)和荧光检测器(19)；

检测时，将装有样品的囊袋式生物芯片放置到控制检测器中，通过推杆控制器控制弹性膜的压下和弹起，改变微腔的容积，从而控制液体的流进流出，可控交变电磁铁搅拌和吸附磁珠，温控器分别控制核酸提取、扩增和检测时的腔体温度，荧光检测器检测crispr检测时发出的荧光。

2.如权利要求1所述的全自动核酸提取检测系统，其特征在于，所述的囊袋式生物芯片由加工在硬质基材上的若干个相互连通的微腔和键合其上的弹性膜组成。

3.如权利要求1所述的全自动核酸提取检测系统，其特征在于，所述的囊袋式生物芯片通过加注口预装所需液体，然后封闭，并通过流道的流阻阻断非控制条件下的液体混合。

4.如权利要求1所述的全自动核酸提取检测系统，其特征在于，所述的囊袋式生物芯片和控制检测器相对分离，控制检测器的推杆分别对应微腔的弹性膜，通过推杆的依次压下和抬起，控制液体在各个腔体间流动。

5.如权利要求1所述的全自动核酸提取检测系统，其特征在于，所述的可控交变电磁铁对准核酸萃取腔，分处在核酸萃取腔的两侧，通过交变磁场，实现搅拌功能，同时在清洗完成和洗脱时，通过电磁铁吸附磁珠。

6.如权利要求1所述的全自动核酸提取检测系统，其特征在于，所述的温控器分别控制核酸萃取腔、扩增腔和crispr检测腔的温度，用核酸提取、扩增和crispr反应所需的温度。

7.如权利要求1所述的全自动核酸提取检测系统，其特征在于，所述的荧光检测器由激发光和荧光探测器组成，激发光及荧光探测器要和crispr反应后荧光波段配套。

技术总结
本发明公开了一种基于CRISPR技术的封闭式全自动核酸提取检测系统，包括囊袋式生物芯片和控制检测器。所述囊袋式生物芯片包括核酸萃取腔、一号清洗液腔、二号清洗液腔、三号清洗液腔、洗脱液腔、废液腔、扩增腔和CRISPR检测腔，分别用于存放核酸提取和检测所需的各种液体，各个腔体之间通过微流道相连。所述控制检测器包括推杆控制器、可控交变电磁铁和荧光检测器，推杆控制器用于控制液体流向，可控交变电磁铁用于搅拌和吸附磁珠，荧光检测器用于核酸的CRISPR发光检测。本发明实现了一种基于CRISPR技术的封闭式全自动核酸提取检测系统，可以避免检测时的核酸交叉污染，另外囊袋式生物芯片和控制检测器相对分离，可以快速更换检测样品，方便实际检测应用。

技术研发人员：陆卫;郑伟波;王少伟;刘方武;孙聊新;丁昆;江舸;张涛;黄行许;孙浩;袁永春;张寅
受保护的技术使用者：中国科学院上海技术物理研究所;上海科技大学
技术研发日：2020.05.22
技术公布日：2020.08.25