基于分子信标的微流控芯片的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于分子信标的微流控芯片，能够用于进行DNA的大规模的并行检测，特别是在DNA计算模型内解的读取上。本实用新型的装置是由注入区、混合区、主流道、检测区和废液池构成。待检测溶液通过注射泵按照一定的流速注入，在混合区充分混合后，再流入检测区，溶液内待检测的靶序列与分子信标探针发生杂交反应，“发夹”结构打开，发出荧光，利用荧光光谱仪进行检测读解。本实用新型可以同时检测溶液中多种靶序列。本实用新型可以用于DNA计算模型解的检测读取，也可用于环境监测中病原体或病毒的检测。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型发明属于微流控【技术领域】，涉及一种以分子信标为探针的微流控芯片 的设计方法及其应用，尤其是在DNA计算领域中解的检测中的应用。 基于分子信标的微流控芯片
【背景技术】
[0002] 微流控芯片是利用MEMS技术，将微沟道、微储液池及微检测器等功能元器件，集 成在只有几厘米大小的基底材料上，并用盖板将其封闭，从而实现进样、混合、分离和检测 等功能。与传统的分析检测方法相比，微流控芯片具有微型化和集成化的特点不但大幅度 提高了分析速度与效率，减少了试剂与样品消耗，还可以与多种检测方法联用，大大提高了 检测灵敏度。
[0003] 分子信标是一个"发夹"结构，有环部和茎干部分组成，是一个用荧光标记的 环-茎型寡聚核苷酸序列。环上的寡聚核苷酸序列是分子信标的基因识别区，它能与靶序 列自发地进行杂交。茎干部是一段4-12对碱基互补的发夹结构。在分子信标的5'端和 3'端通过连接臂连接上荧光基团和猝灭基团。如在5'连接上荧光基团如EDANS，在3'端 连接上猝灭基团。在原始正常情况下茎-环结构的分子信标上，茎部的荧光分子与猝灭分 子非常接近（7-10nm)，使得荧光分子发出的荧光被猝灭分子吸收并以热的形式散发，因而 检测不到荧光信号。当有靶序列存在时，分子信标的环序列即可与靶序列特异性结合，形成 比茎-环结构更稳定的双链杂合体。此时，猝灭分子与荧光分子分开而不能吸收荧光分子 发出的荧光，于是可以检测到荧光。因此可以利用此结构来制作探针。可利用荧光的强弱 或者荧光颜色来进行定量分析。若能将不同序列的多种分子信标固定在基片表面，并保持 其原有性质不变，无疑将可用于DNA的大规模并行检测，从而大大提高分析效率。
【发明内容】
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，将不同序列的多种分子信 标固定在基片上，构造实现DNA的大规模的并行检测的分子信标的微流控芯片，提供一种 更有效快捷的解的检测与读取。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种基于分子信标的微流 控芯片。所述分子信标的微流控芯片包括相互贴合的盖片⑴和基片（11)，基片（11) 一侧 设有两个以上的进样孔（4)、（5)，每个进样孔连通有一进样流道，各个进样流道交汇后与一 段混合区（8)相连通，使进样充分混合，通过主流道（9)，进入反应区（3)其特征在于：主流 道上设有一收缩段反应区（3)形成一狭窄流道，分子信标探针（10)固定在此处，主流道的 出口连通至芯片另一侧设置的废液池（6)中。在该技术方案中，由于在所述的主流道上设 置有一狭窄流道（3)，将分子信标探针（10)固定在此段，这样当多种混合溶液流经探针段 时，溶液中的与探针环部（12)互补的靶序列DNA片段（16)根据Watson-Crick互补规则自 组装到探针上，此时分子信标的"发夹"结构打开，荧光基团（15)发出的荧光由于距离的增 大不能被猝灭基团（14)吸收，通过光纤将荧光信号输入检测系统（7)。基片上除了反应区 均用黑胶布（2)封住，使得这样光谱仪检测到的光信号仅来自于反应区（3)。不同的分子信 标探针上可连接不同波长的荧光基团（15)。测定完成后，只需对芯片（11)进行加热，探针 (10)上的靶序列即可解链，探针恢复发夹结构，用二次蒸馏水冲洗后，所述分子信标的微流 控芯片可以反复使用。
[0006] 本实用新型的有益效果是，把DNA计算过程中要读解的溶液利用注射泵将其注射 到分子信标的微流控芯片中，通过光检测系统荧光光谱仪（7)即可读出结果，而且所设计 的分子信标的微流控芯片可反复使用。既提高了 DNA计算过程解的检测的效率也节约了实 验成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0008] 图1是本实用新型的基于分子信标的微流控芯片的外壳。
[0009] 图2是本实用新型的基于分子信标的微流控芯片的原理图。
[0010] 图3是微反应通道的示意图。
[0011] 图4是标记荧光基团和猝灭基团的分子信标。
[0012] 图5是遇到靶序列后分子信标"发夹"结构打开，发出荧光。
[0013] 图中1.芯片外壳，2.黑胶布，3.反应区，4.、5.进样孔，6.废液池，7.荧光光谱仪， 8.混合区，9.主流道，10.分子信标探针，11.基片，12.分子信标环部，13.分子信标茎干 部，14.猝灭基团，15.荧光基团，16.与分子信标环部互补的靶序列，17. A、T、C、G碱基。
【具体实施方式】
[0014] 在图1中样品溶液通过进样孔（4) (5)通过注射泵按照一定的速率（根据模型需 求，速率会变化）注入，进入混合区（8)，在这里充分混合后，进入主流道（9)后，再进入检 测反应区（3)，在反应区分子信标探针（10)将与对应靶序列（16)发生杂交反应，发出荧光。 利用荧光光谱仪（7)进行检测。
【权利要求】
1. 一种基于分子信标的微流控芯片，由基片（11)和微流控检测装置荧光检测仪（7)两 部分组成，其特征在于：在基片（11)的一端有两个进样孔（4)、（5)，每个进样孔连通有一进 样流道，两个进样流道与一段混合区（8)相连通，通过主流道（9);主流道上设有一收缩段 反应区（3)形成一狭窄流道，狭窄流道上固定分子信标探针（10)，主流道的最终出口与另 一侧的废液池（6)连通；荧光检测仪（7)贴附于反应区（3)上。
2. 根据权利要求1所述的基于分子信标的微流控芯片，其特征是：基片（11)上除了反 应区（3)均用黑胶布⑵封住。
【文档编号】C12M1/00GK203846015SQ201420192090
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】杨静, 黄凯峰, 殷志祥 申请人:安徽理工大学