一种基于磁微粒子的光学微流控芯片进行病原检测的方法_2

文档序号:9325449阅读:来源:国知局
中,所述反应池是圆形或多边形,宽度尺寸范围在I?5毫米之间,深度范围在50?500微米之间。
[0020]上述方案中,所述反应池同时也是样品富集区和检测区,反应池顶盖内侧预固定单克隆抗体-磁粒子,而底侧预固定另一种抗原特异识别单抗或者多抗;待测样品中的待测物与反应池中的抗体-纳米磁粒子进行结合反应,并进一步在变换磁场的作用下,抗体-磁粒子在反应池中上下运动,增加了抗体-磁粒子与待测样品中待测物质的接触,提高了反应结合速度,大大减少了反应时间;通过转换磁场可以将多余的磁粒子吸附至反应池顶盖内侧,而与待测物结合的磁粒子则通过二抗结合作用固定在反应池底侧,待测物的浓度与最终被固定在反应池底侧的纳米磁粒子密度成正比;通过光学检测装置进行FTIR光学检测,并进行浓度校正计算,从而得到待测物质的浓度。
[0021]上述方案中,所述光学检测装置至少为发光二极管、光电倍增管或CCD。
[0022]上述方案中,作用于所述反应池的变换磁场,采用电磁场驱动的位于反应池上方和下方的两个小电磁铁来实现,交替给予上下两个线圈电控制,实现磁场的快速变化,从而驱动磁粒子在反应池中上下运动,加快反应速度;最终,上磁场驱动进行未反应磁粒子上浮,反应磁粒子吸附在反应池底侧,实现磁作用下样品分离。
[0023]上述方案中,所述变换磁场采用直径I?10mm,高度2?1mm的微磁铁实现,或者通过电磁阀控制的两个永磁铁来实现,将电磁阀控制的两个永磁铁分别置于反应池上下两侧,通过电磁阀控制实现靠近和离开反应池,实现磁粒子的上下扰动,从而实现磁富集和磁分离。
[0024](三)有益效果
[0025]从上述技术方案可以看出,本发明具有以下有益效果:
[0026](I)本发明提供的基于磁微粒子的光学微流控芯片进行病原检测的方法,采用的磁微粒子免疫富集分离反应,有效提高了反应速度,简化了实验步骤,实现了一步式检测。
[0027](2)本发明提供的基于磁微粒子的光学微流控芯片进行病原检测的方法,采用的模板压印微型图形的修饰技术,可以提高修饰的一致性,减少了边缘效应,使结果准确度更高;可以通过A、B印章模式,方便地实现两种抗体的固定,可用来检测同一样品中的2种抗原物质。
[0028](3)本发明提供的基于磁微粒子的光学微流控芯片进行病原检测的方法,结构简单,采用简单步骤实验样品进样,避免了复杂阀或进样管等灌注进样操作,单向通道避免样品回流,fg]化检测,提尚检测效率。
[0029](4)本发明提供的基于磁微粒子的光学微流控芯片进行病原检测的方法,采用简单的平行标定检测,提高了样本检测的有效性,避免漏检。
[0030](5)本发明提供的基于磁微粒子的光学微流控芯片进行病原检测的方法,采用简单的平行参比检测,有效排除背景干扰信号,提高了样本检测的准确性。
【附图说明】
[0031]图1示出了依照本发明第一实施例的基于磁微粒子的一步式检测光学微流控芯片的结构示意图。
[0032]图2示出了依照本发明第二实施例的基于磁微粒子的一步式检测光学微流控芯片的结构示意图。
[0033]图3示出了依照本发明第三实施例的基于磁微粒子的一步式检测光学微流控芯片的结构示意图。
[0034]图4示出了图1中稀释槽至加样槽之间单向通道的结构示意图。
[0035]图5示出了基于磁微粒子的一步式检测光学微流控芯片中具有富集捕获区和检测区的双重作用的印章或者纳升点样反应池的结构示意图。
[0036]图6示出了制备基于磁微粒子的一步式检测光学微流控芯片的工艺图。
[0037]图7A至图7D示出了检测反应原理的示意图。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
[0039]如图1至图3所示,本发明提出的基于磁微粒子的一步式检测光学微流控芯片,其包括:下层基板和上层盖板;形成于下层基板上表面、上层盖板下表面或下层基板与上层盖板之间的加样槽、反应通道、反应池、反应细通道、反应排气孔、标定槽、标定通道、标定池、标定细通道和标定排气孔,其中,加样槽通过被亲水处理的反应通道连通于反应池,反应池通过反应细通道连通于反应排气孔,标定槽通过被亲水处理的标定通道连通于标定池,标定池通过标定细通道连通于标定排气孔;以及该光学微流控芯片还包括形成于上层盖板且分别与加样槽、反应排气孔、标定槽及标定排气孔位置对应的开口。
[0040]其中,下层基板用来起支撑作用,采用长方形玻璃或者透明塑料,宽度一般为I?3厘米,长度一般为3?6厘米。
[0041]上层盖板可以采用PDMS材料或透明塑料材料(如PMMA等)制备,上层盖板尺寸等于或者略小于下层基板尺寸。上层盖板采用PDMS材料制备时可以采用MEMS负胶工艺,利用打孔机对上层盖板钻孔形成加样槽、反应排气孔、标定槽及标定排气孔及其开口 ;上层盖板采用PMMA材料制备时需要通过激光打孔或注模成型来形成加样槽、反应排气孔、标定槽及标定排气孔及其开口。
[0042]上层盖板可以采用PDMS或者透明塑料材料制备;分别与加样槽、反应排气孔、标定槽及标定排气孔位置对应的开口,都是在上层盖板上打孔形成。下层基板采用长方形玻璃或者透明塑料;加样槽、反应通道、反应池、反应细通道、反应排气孔、标定槽、标定通道、标定池、标定细通道和标定排气孔,如果形成于下层基板和上层盖板之间,则采用微加工技术;当然,加样槽、反应通道、反应池、反应细通道、反应排气孔、标定槽、标定通道、标定池、标定细通道和标定排气孔,也可以制备在下层基板的上表面,或者制备在上层盖板的下表面。上层盖板与下层基板的封装或者键合,根据材料的不同选择离子键合工艺或者粘贴方法。
[0043]反应通道和标定通道,均采用亲水设计,覆盖一层透明亲水膜层,以利于液体快速流过。反应排气孔和标定排气孔,其设计主要是为了使液体顺利流动到达反应池或标定池。反应池与反应排气孔之间的反应细通道的宽度窄于反应池与加样槽之间的反应通道的宽度,是其宽度的1/2或者更窄,其目的是为了使足够的样品液滞留于反应池进行反应和检测。同样,标定池与标定排气孔之间标定细通道的宽度窄于标定池与标定槽之间标定通道的宽度,是其宽度的1/2或者更窄,其目的是为了使足够的抗原液体滞留于标定池进行反应和检测。反应通道或标定通道宽度范围在50?2000微米之间,深度范围在50?500微米之间。
[0044]反应通道,其用来支撑和促使待测样品流动,并到达反应池,其可制备在下层基板上,采用激光雕刻等工艺制备反应通道,在下层基板制备反应通道时,由于在加样槽开口和通反应道处形成落差,更利于待测样品液流动;其也可制备在上层盖板的下侧,采用PDMS作为上层盖板时,通过MEMS负胶工艺在PDMS底层制备出反应通道,精度高;其也可通过双面胶经过激光雕刻工艺来制备,通过粘合将下层基板和上层盖板封合,形成反应通道,制备简单,但需要高精度的激光雕刻工艺。具体制备工艺可以参照图6所示。
[0045]标定槽,其底部固定有锥针,该锥针用以刺破预放置的含有已知浓度抗原液体的标定液储囊;标定液储囊,预放置于标定槽中,含有已知浓度的抗原液体。
[0046]标定池,用于对光学微流控芯片进行质控标定;采用按阀按压标定槽中预放置的标定液储囊,标定槽底部的锥针将该标定液储囊刺破,在按阀压力下,该标定液储囊中的抗原液体沿被亲水处理的标定通道流至标定池,对光学微流控芯片进行质控标定。
[0047]加样槽,用于加入待测样品,待测样品通过被亲水处理的反应通道流向反应池;加样槽开口又称为样品滴加孔,其底侧固定有尚未水性材料及尚滤透材料,待测样品例如血液滴加于该区域后,经过玻璃纸材料过滤,血细胞留存于玻璃纸材料中,血清则进入加样槽并沿被亲水处理的反应通道流向反应池。
[0048]反应池,其顶盖内侧预固定抗体-磁粒子,而底侧通过印章压印或者微纳点样预固定配对的特异识别单抗或者多抗;待测样品中的待测物与反应池中的抗体-纳米磁粒子进行结合反应,并进一步在变换磁场的作用下,抗体-磁粒子在反应池中上下运动,增加了抗体-磁粒子与样品中待测物的接触,提高了反应结合速度,大大减少了反应时间;通过转换磁场还可以将多余的磁粒子吸附至反应池顶盖内侧,而与待测物结合的磁粒子则通过配对抗体结合作用固定在反应池底侧,待测物的浓度与最终被固定在反应池底侧的纳米磁粒子密度成正比。反应池可以是圆形或者长方形,宽度尺寸范围在I?5毫米之间,深度范围在50?500微米之间。磁粒子优选200?5000nm的磁微
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