一种微纳流控芯片及生化标志物分子的富集检测方法

本发明属于微纳流体及生化传感，并具体涉及一种微纳流控芯片及采用所述微纳流控芯片进行的生化标志物分子的富集检测方法。

背景技术：

1、微纳流控芯片，又被称为芯片实验室，可通过微小体积样品量(μl)实现对生化标志物分子的分析和传感，从而有效降低检测成本、缩短检测时间，实现床旁检测。目前最常用的方法之一是胶体金免疫层析技术，然而基于胶体金法的生化标志物分子传感方案灵敏度相对较低，限制了其应用范围。为了实现更高灵敏度的生化分子传感，许多研究人员采用了免疫信号放大的方法，但这不可避免地增加了操作的复杂性和成本。另一些技术，例如基于磁珠等纳米材料的吸附式富集技术、施加高电压的电泳技术、基于纳米过滤膜的分子筛选法以及纳米通道辅助的分子富集技术，则尝试通过标志物预富集的方法来提高检测灵敏度；但这些技术分别存在操作复杂、高电压(几百至上千伏特)、低通量、易阻塞等特点，因此无法用于低体积量实际样品中生化标志物分子的快速高灵敏检测。

2、即综合上述分析，当前的生化标志物分子传感方案存在灵敏度低、操作复杂以及成本高的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微纳流控芯片及采用所述微纳流控芯片进行的生化标志物分子的富集检测方法，以解决现有技术中生化标志物分子传感方案存在灵敏度低、操作复杂以及成本高的问题。

2、本发明提供了一种微纳流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体上设有：

3、第一通道，所述第一通道上设有检测区，并与第一注液口连通；

4、第二通道，所述第二通道与第二注液口连通；

5、纳流通道，所述纳流通道具有离子选择功能，并连通于所述第一通道和所述第二通道之间。

6、本发明提供的微纳流控芯片还可具有如下附加技术特征：

7、本发明的一个具体实施方式中，所述纳流通道通过设置以下结构形成特征尺寸小于100nm的多个微通道：纳米孔阵列、纳米通道阵列、纳米浅槽阵列、纳米缝隙。

8、本发明的一个具体实施方式中，所述纳米孔阵列、纳米通道阵列或纳米浅槽阵列通过微加工的方法形成；

9、所述纳米缝隙通过填充纳米材料的方式形成。

10、本发明的一个具体实施方式中，所述第一通道为直通道、渐变通道、两极通道、三级通道、弯折通道或波形通道；和/或

11、所述第一通道的宽度为1-20μm。

12、本发明的一个具体实施方式中，所述第二通道的数量为两个，两个所述第二通道分设于所述第一通道的两侧。

13、本发明的一个具体实施方式中，所述检测区呈圆形、六边形、方形、椭圆形、菱形或不规则多边形。

14、本发明的一个具体实施方式中，所述芯片本体上还设有第三通道所述第一注液口设于所述第三通道，并通过所述第三通道与所述第一通道连通。

15、本发明的一个具体实施方式中，所述芯片本体包括衬底以及与所述衬底键合封装的盖板；所述纳流通道设于所述衬底上，所述第一通道、第二通道和第三通道设于所述衬底或所述盖板上。

16、本发明还提供了一种生化标志物分子的富集检测方法，利用上述中任意一项所述的微纳流控芯片完成，包括：

17、向第一注液口、第二注液口中加入缓冲液，静置至缓冲液填充满第一通道、第二通道和纳流通道后封装保存；

18、将待测样品注入第一注液口，同时向第一注液口和第二注液口上加载大小不同的电压以形成由第二注液口指向第一注液口的电场，使生化标志物分子富集于第一通道；

19、针对富集于第一通道检测区的生化标志物分子进行传感分析。

20、本发明的一个具体实施方式中，所述传感分析方法包括表面等离子共振技术、电化学方法、荧光检测方法或化学发光方法。

21、本发明与现有技术相比具有以下的优点：

22、本申请提供的微纳流控芯片基于微纳流体原理，应用大规模纳流通道阵列，巧妙的利用电渗流与电泳的协同作用以及纳流通道的离子选择性，可低电压(<10v)驱动实现复杂样本中目标生物标志物分子从背景杂质中分离、在特定位置上的快速高倍数富集及检测。整个分离、富集和检测的过程不受震动等环境因素干扰，且能够操作复杂多体系生物样本，可以实现生化标志物的高倍数富集和高灵敏度检测，具有检测成本低、响应时间快、样品及试剂消耗量少等优势，具有极大的应用价值。

技术特征：

1.一种微纳流控芯片，其特征在于，包括芯片本体，所述芯片本体上设有：

2.根据权利要求1所述的微纳流控芯片，其特征在于，所述纳流通道通过设置以下结构形成特征尺寸小于100nm的多个微通道：纳米孔阵列、纳米通道阵列、纳米浅槽阵列、纳米缝隙。

3.根据权利要求2所述的微纳流控芯片，其特征在于，所述纳米孔阵列、纳米通道阵列或纳米浅槽阵列通过微加工的方法形成；

4.根据权利要求1所述的微纳流控芯片，其特征在于，所述第一通道为直通道、渐变通道、两极通道、三级通道、弯折通道或波形通道；和/或

5.根据权利要求1所述的微纳流控芯片，其特征在于，所述第二通道的数量为两个，两个所述第二通道分设于所述第一通道的两侧。

6.根据权利要求1所述的微纳流控芯片，其特征在于，所述检测区呈圆形、六边形、方形、椭圆形、菱形或不规则多边形。

7.根据权利要求1所述的微纳流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上还设有第三通道；所述第一注液口设于所述第三通道，并通过所述第三通道与所述第一通道连通。

8.根据权利要求7所述的微纳流控芯片，其特征在于，所述芯片本体包括衬底以及与所述衬底键合封装的盖板；所述纳流通道设于所述衬底上，所述第一通道、第二通道和第三通道设于所述衬底或所述盖板上。

9.一种生化标志物分子的富集检测方法，其特征在于，利用权利要求1-8中任意一项所述的微纳流控芯片完成，包括：

10.根据权利要求9所述的生化标志物分子的富集检测方法，其特征在于，所述传感分析方法包括表面等离子共振技术、电化学方法、荧光检测方法或化学发光方法。

技术总结
本发明属于微纳流体及生化传感技术领域，并具体涉及一种微纳流控芯片及采用所述微纳流控芯片进行的生化标志物分子的富集检测方法，微纳流控芯片包括芯片本体，所述芯片本体上设有第一通道、第二通道和纳流通道，所述第一通道上设有检测区，并与第一注液口连通；所述第二通道与第二注液口连通；所述纳流通道具有离子选择功能，并连通于所述第一通道和所述第二通道之间。通过上述结构，可以实现生化标志物的高倍数富集和高灵敏度检测，具有检测成本低、响应时间快、样品及试剂消耗量少等优势，具有极大的应用价值。

技术研发人员：王玮,郭业昌,王少峰,李沛玥,张盼
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15