一种微流控芯片及其制备方法与检测方法与流程

本发明涉及微流控芯片
技术领域：
，尤其涉及一种微流控芯片及其制备方法与检测方法。
背景技术：
：许多极性大分子的振动能级和转动能级都处于太赫兹（thz）波段，这些分子对太赫兹辐射有强烈的吸收，因此可以通过分析它们的特征谱来研究这些物质成分和含量。利用太赫兹技术研究生物大分子的结构、分子之间的反应、分子与环境的相互作用等也都具有独特的优势，为确定分子的构型、构象和环境影响提供了指纹特征。蛋白质分子需要在液相环境中才具有正常的结构与功能，由于太赫兹波能被水等极性物质强烈吸收，使得液相中的蛋白分子信号大大减弱。现有太赫兹技术的研究对象大多数还都局限于固态或气态，这阻碍了对需要在液态环境下具有活性的生物分子的研究。而市场上现有的液态反应装置又十分昂贵。因此，现有技术还有待于改进和发展。技术实现要素：鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微流控芯片及其制备方法与检测方法，旨在解决现有针对在液相环境中蛋白分子的thz检测信号损失多，已有的液态反应装置十分昂贵的问题。本发明的技术方案如下：一种微流控芯片，其中，包括微流控芯片基片和覆盖于所述微流控芯片基片上的微流控芯片盖片；所述微流控芯片基片上设置有向下凹陷一预定深度的反应池；所述微流控芯片基片周边设置有分别与所述反应池相通的进液孔和出液孔；所述微流控芯片由coc树脂制成。所述微流控芯片，其中，所述进液孔为两个并均设置在所述微流控芯片基片一端、所述出液孔为一个并设置在所述微流控芯片基片另一端；所述微流控芯片基片周边还设置有备用孔，所述备用孔为一个并设置在两个进液孔之间。所述的微流控芯片，其中，所述coc树脂为topas环烯烃共聚物；所述微流控芯片的长为25-30mm，宽为25-30mm，高为1-3mm。所述的微流控芯片，其中，所述反应池为从所述微流控芯片基片中间向下凹陷形成的柱状反应池，反应池向下凹陷的深度为0.2-0.25mm，所述柱状反应池的半径为8.0-9.0mm。所述的微流控芯片，其中，所述微流控芯片基片和微流控芯片盖片之间还设置有垫片，所述垫片用于控制所述微流控芯片基片和微流控芯片盖片之间的距离；所述微流控芯片基片为方形，所述垫片为方形环状垫片。所述的微流控芯片，其中，所述微流控芯片盖片表面修饰有复合物，所述复合物为go/au-nps纳米颗粒复合物，所述go为氧化石墨烯的简称。一种如上任一所述的微流控芯片的制备方法，其中，包括：步骤a、制备微流控芯片基片：在微流控芯片基片上形成向下凹陷一预定深度的反应池，在微流控芯片基片周边形成与所述反应池相通的进液孔和出液孔；步骤b、制备微流控芯片盖片；步骤c、将微流控芯片盖片覆盖于所述微流控芯片基片上。所述的微流控芯片的制备方法，其中，所述步骤a中，通过微注塑加工技术形成所述进液孔和出液孔；所述步骤c之后还包括：采用双面胶或热熔胶对微流控芯片四周的缝隙进行密封。一种基于如上任一所述的微流控芯片检测液体的方法，其中，包括步骤：将液体注入到微流控芯片基片的进液孔内，所述液体通过所述进液孔进入到微流控芯片基片的反应池内；将反应池置于透射或反射型太赫兹时域光谱仪的样品架上，然后对液体进行检测。所述的微流控芯片检测液体的方法，其中，采用注射泵将液体注入到微流控芯片基片的进液孔内。有益效果：与现有技术相比，本发明采用coc树脂制成的微流控芯片具有thz高透、可见光透明、生物兼容性强和费用低廉的优良特点；对coc树脂制成的微流控芯片盖片表面进行修饰，可实现蛋白分子的捕获及高灵敏检测，克服了液相蛋白分子thz检测信号损失多，市场上检测装置昂贵等缺点。另外，在加工上微流控芯片基片和微流控芯片盖片两部分分开，具有费用低、可重复使用的优势。附图说明图1为实施例1中结构a的结构示意图。图2为实施例1中结构a的俯视图。图3为实施例1中结构a的侧面图。图4为实施例1中结构a的另一侧面图。图5为实施例2中coc基板在0.1-2.5thz范围内的透射率谱图。图6为实施例2中go和不同加入量的haucl4形成的go/au-nps复合物的紫外吸收变化曲线图。图7为图5中go/au-nps复合物的吸收峰强度与haucl4加入量的关系示意图。图8为实施例2中go与go/au-nps复合物的紫外吸收变化曲线图。图9a-9c均为实施例2中go/au-nps复合物的tem图。图10为实施例2中go/au-nps复合物的edx图谱。图11为实施例2中动态光散射粒径分布图。具体实施方式本发明提供一种微流控芯片及其制备方法与检测方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明的一种微流控芯片，包括微流控芯片基片和覆盖于所述微流控芯片基片上的微流控芯片盖片。优选地，所述微流控芯片基片和所述微流控芯片盖片尺寸完全一致，所述微流控芯片盖片覆盖于所述微流控芯片基片上，以实现封装。更优选地，所述微流控芯片盖片覆盖于所述微流控芯片基片上之后，本发明还采用双面胶或热熔胶对微流控芯片四周的缝隙进行密封（除进液孔或出液孔外），以进一步提高密封效果。另外，在加工上微流控芯片基片和微流控芯片盖片两部分分开，具有费用低、可重复使用的优势。本发明所述微流控芯片基片上设置有向下凹陷一预定深度的反应池。优选地，所述反应池为从所述微流控芯片基片中间向下凹陷形成的柱状反应池，反应池向下凹陷的深度为0.2-0.25mm，如0.22mm。优选地，所述柱状反应池的半径为8.0-9.0mm，如8.5mm。本发明所述微流控芯片基片周边设置有分别与所述反应池相通的进液孔和出液孔，所述进液孔与外部注射泵相连，采用注射泵（如常用的手动注射器）将待测液体注入到所述进液孔内，所述液体再通过所述进液孔进入到反应池进行反应。本发明可以改变注射泵的流速，以控制反应进程。优选地，所述进液孔为两个分别设置在反应池一端、所述出液孔为一个设置在所述反应池另一端；所述微流控芯片基片周边还设置有备用孔，所述备用孔为一个设置在两个进液孔之间。所述进液孔可作为排气孔。本发明所述微流控芯片基片和微流控芯片盖片之间还设置有垫片，所述垫片用于控制所述微流控芯片基片和微流控芯片盖片之间的距离。通过改变垫片的厚度，以控制所述微流控芯片基片和微流控芯片盖片两部分的距离。优选地，所述微流控芯片基片为方形，所述垫片为方形环状垫片。本发明所述垫片费用低，可重复使用。与现有技术相比，本发明主要改进之处在于：所述微流控芯片由coc树脂制成。这是因为所述coc树脂具有thz高透、可见光透明、生物兼容性强和费用低廉的优良特点。本发明由coc树脂制成的微流控芯片，并在盖片上进行表面修饰，可实现蛋白分子的捕获及高灵敏检测，有效克服了液相环境中蛋白分子的thz检测信号损失多，市场上检测装置昂贵等缺点。优选地，所述coc树脂可以为但不限于topas（coc）环烯烃共聚物，例如可以采用全透明的coc5013-l10材料制成。优选地，本发明所述微流控芯片的长为25-30mm，宽为25-30mm，高为1-3mm。例如，所述微流控芯片的长为26mm，宽为26mm，高为2mm。与现有技术相比，本发明另一主要改进之处在于：所述微流控芯片盖片表面修饰有复合物，优选的所述复合物为go/au-nps纳米颗粒复合物（go为氧化石墨烯）。本发明采用go/au-nps纳米颗粒复合物对微流控芯片盖片进行表面修饰，可实现对靶蛋白的高灵敏检测。go/au-nps纳米颗粒复合物对微流控芯片盖片表面修饰的制备过程如下：go和氯金酸在室温下连续搅拌反应约10min，然后加入硼氢化钠，在连续机械搅拌下反应约15min，制备得到金纳米颗粒复合的go/au-nps纳米颗粒复合物。将准备好的微流控芯片盖片浸泡在配制好的go/au-nps纳米颗粒复合物溶液中，室温下静置3.5-4.5h（4h）后，得到表面修饰有go/au-nps纳米颗粒复合物的微流控芯片盖片。本发明还提供一种如上任一所述的微流控芯片的制备方法，其中，包括：步骤a、制备微流控芯片基片：在微流控芯片基片上形成向下凹陷一定深度的反应池，在微流控芯片基片周边形成与所述反应池相通的进液孔和出液孔。优选地，通过微注塑加工技术形成所述进液孔和出液孔。步骤b、制备微流控芯片盖片；步骤c、将微流控芯片盖片覆盖于所述微流控芯片基片上。本发明在加工上，所述微流控芯片基片和所述微流控芯片盖片两部分分开制作。所述微流控芯片基片和所述微流控芯片盖片之间还可以放入垫片（如方形环状垫片），所述微流控芯片盖片覆盖于所述微流控芯片基片上，以实现封装，然后采用双面胶或热熔胶对微流控芯片四周的缝隙进行密封（除进液孔或出液孔外），以进一步提高封装效果。本发明还提供一种基于如上任一所述的微流控芯片检测液体的方法，其中，包括步骤：将液体注入到微流控芯片基片的进液孔内，所述液体通过所述进液孔进入到微流控芯片基片的反应池内。采用注射泵（如常用的手动注射器）将液体注入到微流控芯片基片的进液孔内。将反应池置于透射或反射型太赫兹时域光谱仪的样品架上，然后对液体进行检测。下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。实施例1如图1~4所示，本实施例的微流控芯片的主要结构（即微流控芯片基片，记为a）如图1所示，其中微流控芯片盖片结构图中未示出，由全透明的a和b，以及ab间的方形环状垫片（图中未示出）组成。本实施例注射泵采用常用的手动注射器，结构采用全透明的coc5013-l10材料制成，a功能结构的整体大小为长26mm，宽26mm，高2mm，向下凹陷一定深度的柱状反应池s2，a上表面非凹陷部分s1，s2凹陷深度为0.22mm，s2半径为8.5mm。a结构上有第一进液孔1、第二进液孔2、第三进液孔3和出液孔4，第一进液孔1和第三进液孔3与外部注射泵相连，第二进液孔2用作备用孔或排气孔。a结构和b结构封装在一起，这里ab间放入方形环状垫片，采用热熔胶把ab四周的缝隙密封起来（除1、3、4流道外），b结构上修饰有go/au-nps纳米颗粒复合物。外径为0.9mm（20g）的一次性静脉输液针头（或0.9mm的四氟毛细管）插入第一进液孔1和第三进液孔3，使得该微流控芯片与外部注射器相连，出液孔4不接注射器用于出液，并用热熔胶对缝隙处进行密封。连接第一进液孔1和第三进液孔3的注射器分别缓缓注入蛋白a、b溶液，蛋白a、b溶液进入s2进行实时反应，溶液从出液孔4流出。thz光垂直照射s2中的溶液，经过溶液光程约为0.22mm，进行实时检测。检测完毕，分离a和b，保留功能结构a，清洗后重复使用。实施例2一、coc基板（微流控芯片盖片）制备及检测1、coc基板的加工coc基板采用热注塑加工成型。2、coc基板的thz透过率检测图5为2mm厚的coc基板在0.1~2.5thz范围内的透射率谱，平均透射率可达90%左右，这说明coc基板对thz光具有高透射性能。二、go/au-nps复合物的制备及表征1、试剂1）、氯化金(iii)三水合物，49.0%金（百灵威）；2）、单层氧化石墨烯，1-20um，管材公司；3）、硼氢化钠（麦克林）；4）、（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷（百灵威）；5）、过氧化氢溶液（阿拉丁）；6）、硫酸ar（沪试），95.0～98.0%国药；7）、无水乙醇ar（沪试），≥99.7%国药；8）、去离子水，默克密理博(merckmillipore)direct-q3实验室用反渗透纯水系统。2、设备1）、vwr搅拌器；2）、新芝超声波清洗机；3）、透射电子显微镜jem-1230nippontekno公司；4）、激光显微共聚焦拉曼光谱仪；5）、纳米粒度检测仪；6）、紫外可见分光光度计，安捷伦公司cary60。3、制备过程1）、反应及用量的选择go（0.5mg/ml，1ml）和4种不同体积量的氯金酸（0.1/0.2/0.5/1ml，10mm）在室温下连续搅拌反应10min，然后加入硼氢化钠(3ml，10mm)，在连续机械搅拌下反应15min，形成金纳米颗粒复合的复合物。制备过程中发现，氯金酸（10mm）的体积超过0.5ml时，出现沉淀，所以选择10mm0.5ml的氯金酸进行配制。2）、复合物的表征表1、反应配比关系图6和图7为对表1中反应配比的关系的进一步描述，图6为go和不同加入量的haucl4形成的go/au-nps复合物的紫外吸收变化曲线，图7说明在514nm处出现的吸收峰强度与反应时haucl4含量呈线性关系。图8所示，紫外吸收图表明波长在240nm左右是go的特征峰，520nm左右的是go和金纳米颗粒的特征峰，这说明金纳米颗粒和go复合上了。图9a、图9b和图9c均为复合物的tem图，由图可知，金纳米颗粒平均粒径小于10nm。图10为复合物的edx元素分析图，对go/au-nps复合物中au和c成分关系的分析。表2、edx元素分析：go/au-nps中au和c的成分含量关系元素重量%原子%c59.4573.40o27.6525.63au12.90.97总共100.00图11为dls（动态光散射粒径分布）图，从图可知直径为102nm左右，均一性也比较好（峰越尖表示颗粒越均一）。三、go/au-nps复合物转移到coc基板上1.coc基板的处理：用胶带将coc基板一面封住，将coc基板泡在无水乙醇和去离子水中反复超声洗涤3次，每次浸泡超声15min,以除去表面油脂等污渍，放在吸水纸上自然风干。2.转移过程：1）配制浓硫酸和过氧化氢的混合溶液（v1:v2=3:1，v1为浓硫酸体积，v2为过氧化氢体积），将配制好的混合溶液均匀滴在coc基板表面，放置于80℃的烘箱中，30min；2）将coc基板取出，用去离子水将coc基板表面冲洗干净，放在吸水纸上自然风干；3）将(3-巯丙基)三甲氧基硅烷均匀滴在coc基板表面，室温下静置2h；4）将coc基板取出，用无水乙醇和去离子水将coc基板表面冲洗干净，放在吸水纸上自然风干；5）将coc基板浸泡在配置好的go/au-nps复合物溶液中，室温下静置4h，完成go/au-nps复合物/coc基板的制作。结果发现coc基板表面显示有淡紫色，这证明金纳米颗粒的存在。综上所述，本发明提供的一种微流控芯片及其制备方法与检测方法，本发明由coc树脂制成微流控芯片，所用coc树脂具有thz高透、可见光透明、生物兼容性强和费用低廉的优良特点，克服了液相环境中thz检测信号损失多，市场上检测装置昂贵等缺点。另外，本发明在盖片表面修饰go/au-nps纳米颗粒复合物，实现蛋白分子的捕获，克服了液相环境中蛋白分子的thz检测信号弱，最终可实现高灵敏检测。此外，在加工上微流控芯片基片和微流控芯片盖片两部分分开，利用双面胶或热熔胶进行封装，可在微流控芯片基片和微流控芯片盖片两部分间加入薄的方形环状垫片来控制两部分的距离，具有费用低、可重复使用的优势。本发明还可以通过注射泵改变流速，以控制反应过程。应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。当前第1页12