用于全血样品检测的磁微粒化学发光双层微流控芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用磁微粒化学发光技术和微流控心片技术实现分析物高灵敏定量检测的芯片，特别公开了一种用于全血样品检测的磁微粒化学发光双层微流控芯片，可应用于生物医学研究、临床诊断、生化检测、司法鉴定，属于微流控芯片化学发光免疫检测技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，体外诊断(IVD)主要有两种发展趋势:一种是自动化、一体集成化，即利用大型医院配套的中心实验室的全自动化、高灵敏的大型仪器设备，实现高精度的疾病分析诊断；另一种小型化、床旁化，即通过掌上小型简易设备，实现现场快速分析诊断。小型医院资金不足、样本量少，并不适合购买价格昂贵的大型设备。现阶段小型快速检测设备主要是试纸条及其配套设备，但试纸条只能实现定性或半定量检测，检测灵敏度低、特异性差、重复性差、受干扰明显。由于中国人口众多，老龄化加剧，发病率剧增，单纯依靠大型医院已不堪重负。因此研制操作简便、灵敏度高、重复性好和定量准确的快速检测方法和设备变得极为迫切。
[0003]化学发光是指化学反应过程中的反应中间体、反应产物或外加发光试剂将化学能转变为光能的现象。与荧光和吸收光相比，化学发光没有外来激发光源背景信号干扰，交叉干扰小，具有灵敏度高、线性范围宽等优点。由此建立的化学发光分析已广泛应用于临床诊断等领域。化学发光仪是IVD主要的大型分析检测设备。
[0004]微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、材料、机械等多学科交叉的研究领域，被应用于生物医学研究、生化检测、司法鉴定等领域。如中国专利201110006837.3描述了一种可定位的微流控芯片，该微流控芯片由围栏阵列层、底片和盖层组成，可用于体外受精、检测神经胶质细胞对神经元作用、构建神经网络和检测细胞生长状态等。
[0005]但将化学发光和微流控芯片结合起来的资料及文献并不多，实用及可产业化的更少，如中国专利200910114403.8描述了一种微流控芯片化学发光测定人单个血红细胞内物质的方法，其需依赖显微镜平台或透镜和滤光片组成的复杂光路；中国专利200910154432.7公开了毛细管电泳分离和化学发光检测的微流控芯片，其流路结构单一，进样未经充分混合从而导致反应效率较低，无法达到最大发光强度。
[0006]故现有技术主要存在如下缺点:
[0007]1)现有快速诊断方法主要定性或半定量的试纸条，其灵敏度低、重复性差、受干扰明显。
[0008]2)现有化学发光微流控芯片结构设计简单，检测时操作复杂，检测时间长，所需试剂多通过外部压力注入芯片。
[0009]3)现有化学发光微流控芯片其检测系统依赖大型设备，如显微镜平台、生物芯片扫描仪等。
[0010]另外，基于微流控芯片实现的反应和分析，其基本过程是在芯片内预封装或者从外部引入一种或多种反应试剂，然后将液体样本加入芯片，样本按照预先设定的微通道流路与试剂接触并进行反应，通过仪器或者肉眼对结果进行读取。目前微流控芯片主流的检测手段包括激光诱导荧光、化学发光和紫外吸收等。要实现分析结果的准确性，最重要的微通道内多种液体要准确定量的按照预先设定的通道在指定的时间内到达指定位置。但是实际情况并不一定理想，由于芯片或者样本的原因，微流控芯片内的反应可能并没有按照设定的过程进行，如产生气泡导致芯片内液体流动停止，或者芯片发生渗漏导致液体无法填充各预定通道等，这些都会使预定反应的试剂或底物之间反应不完全，使得分析结果产生错误。但是由于芯片内的反应是自动完成，实验者或检测者看到的只是最终结果，缺少对中间过程的监控，这样必然会导致对结果的错误分析，从而影响了分析的准确性。
【发明内容】
[0011]本发明要解决的技术问题为针对现有快速诊断方法灵敏度低、重复性差、受干扰明显，以及现有化学发光微流控芯片配套仪器昂贵、检测时间长的问题，提供一种微流控磁微粒化学发光免疫检测的集成化芯片(把除测试样本外所有组分均集成到芯片内)并配套小型便携设备，从而实现现场样本中分析物的快速、准确、高灵敏定量检测。
[0012]为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为:
[0013]一种用于全血样本检测的磁微粒化学发光双层微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括顶板(1)和底板(2)，其中顶板包含加样口(4)、样本填充区(12)、标记配体存储池(5)和样本混合区(13);底板包含过滤区￠)、磁颗粒包被区(7)、清洗区(14)、检测区
(8)、清洗液存储池(9)、发光基底液存储池(10)、液体释放通道(16);
[0014]所述加样口(4)和标记配体存储池(5)由样本填充区(12)连接，标记配体存储池
(5)与样本混合区(13)连接；所述底板的检测区(8)与清洗液存储池(9)和发光基底液存储池(10)通过液体释放通道(16)连接；所述过滤区￠)、磁颗粒包被区(7)、清洗区(14)、检测区(8)依次连接；所述样本混合区(13)末端与过滤区(6)连通；
[0015]所述标记配体存储池(5)、清洗液存储池(9)、发光基底液存储池(10)为液体密封池，可通过外力挤压而局部破裂，释放液体；
[0016]所述标记配体存储池(5)、清洗液存储池(9)、发光基底液存储池(10)和磁颗粒包被区(7)中存储预封装试剂；所述过滤区(6)包含滤血膜，其中滤血膜可通过物理孔径或生物/化学试剂使液体与细胞分离，所述生物/化学试剂包含凝血剂等；
[0017]所述微流控芯片测试流程中，用磁铁操控磁颗粒移动或聚集。
[0018]所述微流控芯片磁铁操控磁颗粒移动或聚集分为顶部磁铁操控磁颗粒移动或聚集和底部磁铁操控磁颗粒移动或聚集两种。
[0019]所述微流控芯片的测试流程包括:
[0020]步骤1)将全血样本滴入加样口(4)，样本流入样本填充区(12)，盖上盖子(11)，微流控芯片放入配套仪器中，酶或发光剂标配体从标记配体存储池(5)释放后，样本和酶或发光剂标配体于样本混合区(13)混合均匀，然后注入底板过滤区(6);
[0021]步骤2)样本经过滤区(6)后，到达磁颗粒包被区(7)，溶解磁标配体，磁铁加速样本中分析物与磁标配体反应，然后磁铁收集磁颗粒，清洗液存储池(9)释放清洗液，磁颗粒清洗后，磁铁将磁颗粒移至检测区(8)，发光基底液存储池(9)释放发光基底液，仪器检测系统检测发光信号强度，进而实现分析物的定量检测。
[0022]所述微流控芯片的测试流程步骤1)所述样本体积为10?500 μ 1，优选20?100 μ Ιο作为优选，在实施例中加样体积为50 μ 1。
[0023]所述微流控芯片的测试流程步骤2)所述磁颗粒尺寸为0.1?10 μ m，优选0.5?3 μ??。其中磁颗粒尺寸和磁铁的磁感应强度对检测结果有明显的影响，为与磁颗粒相匹配，磁铁磁感应强度为500?30000高斯，优选1000?8000高斯。作为优选，其中一个实施例中使用2 μπι的磁颗粒，磁感应强度为6000高斯。另一个实施例中使用0.5 μπι的磁颗粒，磁感应强度为2000高斯。
[0024]本发明所用磁颗粒超顺磁性颗粒，包含铁、钴、镍的化合物，主要包含但不限于三氧化二铁和四氧化三铁化合物。本发明实施例中所用磁颗粒为聚苯乙烯为壳，三氧化二铁为核的颗粒。
[0025]所述微流控芯片的测试流程步骤1)所述配套仪器为小型便携设备，包含挤压气栗和存储池，磁铁移动，发光检测系统等功能，微流控芯片放入仪器后，点击开始测试，仪器可自动完成所有操作；步骤1)所述气栗包含微流控芯片自带弹性胶带(23)密封形成空气空腔，以及配套仪器提供正负压气流两种；步骤2)所述分析物与配体的反应，包含分析物与酶标抗体和磁颗粒标记抗体形成三明治结构，以及分析物与酶标抗体竞争，减少磁颗粒与酶标抗体的结合。
[0026]本发明微流控芯片的制备方法如下:
[0027]步骤1)发光剂标记可与分析物结合或竞争的一种配体，获得发光剂标记配体，磁颗粒标记可与分析物结合或竞争的另一种配体，获得磁颗粒标记配体，这两种配体可相同或不同；
[0028]步骤2)将磁颗粒标记抗体溶液放入包被区中，干燥，然后将发光剂标记物溶液滴入包被区中，干燥，将清洗液和发光激发液分别注入清洗液存储池和发光基底液存储池中，密封，组装微流控芯片。
[0029]本发明微流控芯片制备方法张所述的步骤2)所述标记配体溶液、磁颗粒标记配体溶液和清洗液均包含缓冲液、蛋白质、表面活性剂及防腐剂，且磁颗粒标记抗体溶液还包含糖类；步骤2)所述发光基底液包含与酶对应的底物及发光增强液；步骤2)所述发光基底液可拆分为底物液和发光增强液，分别注入发光基底液存储池A (24)、发光基底液存储池B (25)，释放后通过发光基底液预混合通道(26)混合均匀。
[0030]本发明微流控芯片制备方法张所述的步骤1)所述酶包含过氧化氢酶(HRP)和碱性磷酸酶(ALP);所述发光剂包含但不限于吖啶酯和吖啶磺酰胺，本发明的实施例采用吖啶酯。吖啶酯与发光激发液作用后，不需酶的催化作用，直接参与发光反应。所述磁颗粒包含三氧化二铁和四氧化三铁化合物。
[0031]本发明提供的用于全血样品检测的磁微粒直接化学