专利名称：一种基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及在基于自然沉积的填充柱的微流控芯片上进行全血预处理，以毛细管作用力作为流体的驱动力，实现简单、快速地全血中血浆的分离、全血中核酸的提取和特定的血细胞的捕获。
背景技术：
血液中包含大量的生物信息，可以直接或间接地反映生物体的健康状态和病情变化，对临床有重要的参考意义。血液中大量的干扰物质会影响血液检测的结果，全血预处理是血液分析成功的关键。然而，传统的全血预处理是需要特殊的设备，由专业人士操作，检测的结果需要几小时乃至几天的时间才能获得。微流控技术作为一种新型的技术，具有样品用量少、分析时间短、不同操作单元灵活集成的特点。一些研究小组开始探索利用微流控技术实现全血预处理如血浆分离、核酸提取等。Landers研究小组利用围堰的结构或光聚合的方法将核酸提取介质固定于微通道内，进行全血中核酸的提取。Heath研究小组仿照血液在体内毛细管流动的Zweifach-Fung 原理构建了微流控血浆分离平台。Ahn研究小组将微珠灌入预先用微坝限定的微通道内制备用于全血分离的填充柱。但是这些方法的局限在于微流控芯片制作复杂，成本高，需要专业人员操作。本发明设计了一种基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片。它是以自然沉积的填充柱作为全血预处理的筛分介质，毛细管作用力作为流体的驱动力，避免了外接注射泵和复杂的流路连接，实现简单、快速的全血预处理。该芯片组装简单、易于操作、便携的特点显示了其在即时检验中应用的潜力。
发明内容
本发明提供了一种基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片，该芯片由上下两层组成，上层为具有微结构的盖片，下层为平板基片，上下两层通过封接而形成流体通道或腔室。自然沉积的填充柱形成于微结构中，填充柱是依靠珠浆中的溶剂的蒸发，微珠自然沉积在通道中。填充柱的微珠材质是二氧化硅、聚苯乙烯、水凝胶。所述自然沉积的填充柱，预先配置的珠浆浓度为50% -300% (wt/vol)，微珠的尺寸为0. 5-20 μ m。填充柱的长度取决于加入珠浆的体积，其长度为l-10mm。微流控芯片微结构的制作方法为干刻蚀法、湿刻蚀法、光刻蚀法。微流控芯片的材料为玻璃、多聚物、硅材料、金属。平板基片材料为玻璃、多聚物、硅材料、金属。毛细管作用力作为流体的驱动力，微流控芯片的盖片或基片需要亲水化处理。微流控芯片的盖片或基片亲水化处理的方法为化学修饰、UV/臭氧、氧等离子体。
本发明提供的基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片，自然沉积的填充柱能够拦截全血中的血细胞，而血浆可以透过填充柱，从而实现全血中血浆的提取。
本发明提供的基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片，它不仅可以用于全血中血浆的分离，而且可以用于全血中核酸的提取和特定的血细胞的捕获。
图1基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片分析示意图。图中1盖片；2基片、3全血；4自然沉积的填充柱；5分离的血浆。图2基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片血浆提取结果图。装配有 CXD的工具显微镜记录了血浆提取过程。图中标尺长度为500 μ m。
具体实施例方式下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。实施例芯片是由上下两层组成具有微结构的盖片和基片。盖片上微结构的制作是先利用光蚀刻技术制作SU-8模板，然后将多聚物浇注于模板上聚合成型，最后将印记有微结构的多聚物从模具上剥离。基片是平板玻璃。盖片或基片用氧等离子体处理，使之亲水。最后盖片和基片可逆的封接在一起，形成微流体通道。将不同材质的微珠干粉(二氧化硅、聚苯乙烯、水凝胶)分散于溶剂中，配置成珠浆，其浓度为50%-300% (wt/vol)。然后将充分混勻的珠浆加载于微通道的进样口处，在毛细力的作用下，虹吸进入微流体通道。珠浆的引入量决定了最终制作的填充柱的长度。之后静置使珠浆中的溶剂蒸发。随着溶剂的蒸发， 微珠沉积在通道内形成密实的填充柱。10μ 1的全血滴加于进样口，在毛细力的作用下，血液进入填充柱，其中血细胞被拦截，而血浆穿透填充柱。分离的血浆澄清，呈淡黄色，显示没有溶血发生，并且没有受到微珠的污染。
权利要求
1.一种基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片，其特征在于该芯片由上下两层组成，上层为具有微结构的盖片，下层为平板基片，上下两层通过封接而形成流体通道或腔室。自然沉积的填充柱形成于微结构中。自然沉积的填充柱，微珠的尺寸为0. 5-20 μ m, 珠浆浓度为50%-300% (wt/vol)，其长度为l-10mm。微流控芯片具有微结构的盖片或基片需要亲水化处理。
2.按照权利要求1所述基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片，其特征在于所述具有微结构的盖片为玻璃、多聚物、硅材料、金属。
3.按照权利要求1所述基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片，其特征在于所述平板基片为玻璃、多聚物、硅材料、金属。
4.按照权利要求1所述基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片，其特征在于微珠材质是二氧化硅、聚苯乙烯、水凝胶。
5.按照权利要求1、2、3或4所述基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片，其特征在于亲水化处理方法为化学修饰、UV/臭氧、氧等离子体。
6.按照权利要求1、2、3或4所述基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片，其特征在于所述盖片上的微结构制作方法为干刻蚀法、湿刻蚀法、光刻蚀法。
全文摘要
本发明提供了一种基于自然沉积的填充柱的微流控全血预处理芯片。该芯片由上下两层组成，上层为具有微结构的盖片，下层为平板基片，上下两层通过封接而形成流体通道或腔室。依靠珠浆中溶液的蒸发，微珠自然沉积在通道中形成填充柱。自然沉积的填充柱作为全血预处理的筛分介质，在全血流经时，血细胞被拦截，而血浆透过填充柱，从而实现简单、快速的全血预处理。毛细管作用力为流体提供驱动力。该芯片组装简单、易于操作、易于便携的特点显示了其在即时检验中应用的前景。
文档编号G01N1/28GK102350379SQ20111018547
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者刘冲, 徐征, 李春宇, 李经民 申请人:大连理工大学