阅读说明：本技术 一种纳米柱阵列微流控芯片及其检测方法 (Nanogolumn array microfluidic chip and detection method thereof ) 是由 靳欣 李歧强 韩琳 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种纳米柱阵列微流控芯片及其检测方法,该芯片包括底层芯片以及分别与其组合使用的探针铺设层芯片和进样层芯片,所述探针铺设层芯片上开设探针铺设流道,所述进样层芯片上开设进样流道,在使用时,所述探针铺设流道和进样流道垂直布置；所述底层芯片上设有m×n个检测区域,其中m为探针铺设流道的个数,n为进样流道的个数,所述检测区域位于探针铺设流道和进样流道的交叉处,且包含大量纳米柱组成的阵列,本发明所公开的芯片及其检测方法样品用量小,检测灵敏度高、检测精度高,捕获效率增加,特别适合用于DNA、RNA、蛋白质的荧光检测。(The invention discloses a nano-column array micro-fluidic chip and a detection method thereof, wherein the chip comprises a bottom chip, a probe laying layer chip and a sample injection layer chip which are respectively combined with the bottom chip, wherein a probe laying flow passage is formed on the probe laying layer chip, a sample injection flow passage is formed on the sample injection layer chip, and when the nano-column array micro-fluidic chip is used, the probe laying flow passage and the sample injection flow passage are vertically arranged; the chip and the detection method thereof have the advantages of small sample consumption, high detection sensitivity, high detection precision and increased capture efficiency, and are particularly suitable for fluorescence detection of DNA, RNA and protein.)

一种纳米柱阵列微流控芯片及其检测方法

技术领域

本发明涉及微流控技术，特别涉及一种纳米柱阵列微流控芯片及其检测方法。

背景技术

在海洋科学、生物学以及医学研究中，荧光标记检测有着广泛的应用。使用荧光标记检测，能够对DNA、RNA、蛋白质等有机物进行定量检测。然而在荧光检测时，荧光强度的强弱将直接影响荧光检测的灵敏度与准确性，带有荧光的生物标记物与特异性探针都极为昂贵，并且DNA、RNA、蛋白等生物物质的提取过程繁琐、耗时长、试剂成本也很高。因此，如果能够降低样本与试剂的使用量将大大降低检测成本。此外，在非生物化学物质的荧光检测时也会存在荧光强度低等问题，从而影响检测灵敏度与精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种纳米柱阵列微流控芯片及其检测方法，以达到样品用量小，检测灵敏度高、检测精度高，增加捕获效率的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种纳米柱阵列微流控芯片，包括底层芯片以及分别与其组合使用的探针铺设层芯片和进样层芯片，所述探针铺设层芯片上开设探针铺设流道，所述进样层芯片上开设进样流道，在使用时，所述探针铺设流道和进样流道垂直布置；所述底层芯片上设有m×n个检测区域，其中m为探针铺设流道的个数，n为进样流道的个数，所述检测区域位于探针铺设流道和进样流道的交叉处，且包含大量纳米柱组成的阵列。

上述方案中，所述探针铺设流道为两端都具有注射口的平行流道，探针铺设流道的数量与探针种类相等，探针铺设流道宽度大于检测区域宽度，探针铺设流道深度大于纳米柱高度。

上述方案中，所述进样流道为两端都具有注射口的平行流道，进样流道的数量与待检测样本数相等，进样流道方向与探针铺设流道的方向垂直，进样流道宽度大于检测区域侧向宽度，进样流道深度大于纳米柱高度。

上述方案中，所述纳米柱组成的阵列通过纳米压印获得，或者通过纳米材料生长获得。

一种纳米柱阵列微流控芯片的检测方法，采用上述的一种纳米柱阵列微流控芯片，先使用探针铺设层芯片与底层芯片结合，在探针铺设流道内注入不同种类的探针，使得纳米柱上铺设好特异性探针分子；然后揭掉探针铺设层芯片，再将进样层芯片与底层芯片结合，使得进样流道与探针铺设流道垂直，在进样流道内注入不同的样本，样本流经分别带有各自特异性探针的检测区域；最后再通过荧光显微镜或荧光扫描仪进行检测，在特定波长激光的激发下形成亮度不同的荧光光斑，进而通过荧光强度分析得出特异性分子的种类与含量。

通过上述技术方案，本发明提供的纳米柱阵列微流控芯片是通过微纳加工技术制备的，高度集成化的生物芯片，十分适合用于DNA、RNA、蛋白质的荧光检测。本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明设计的微流控芯片可以大大降低检测样本与检测试剂的用量，从而大大降低样本处理成本与检测试剂的成本。

2.本发明所设计的微流控芯片检测区域成点状整齐排列，同一样本对于不同探针的荧光检测亮点会排成一列，检测效果一目了然。

3.检测区域内为大量纳米柱阵列，整齐排列的纳米柱阵列具有荧光增强效果。

4.相较于平面检测区域，纳米柱在侧向会有大量特异性探针，在荧光扫描时，荧光信号会在纵向进行叠加，从而增强荧光效果。

5.相较于平面检测区域，纳米柱的三维结构不仅增加了探针的数量，还增强了样品与检测区域的接触面积，使得更多的带有荧光标记特异分子与探针结合，检测精度和灵敏度都会有所提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的底层芯片的平面示意图；

图2为本发明实施例所公开的检测区域的立体结构示意图；

图3为本发明实施例所公开的探针铺设层芯片的立体结构示意图；

图4为本发明实施例所公开的进样层芯片的立体结构示意图；

图5为本发明实施例所公开的底层芯片与探针铺设层芯片结合时的平面示意图；

图6为本发明实施例所公开的底层芯片与进样层芯片结合时的平面示意图。

图中，1、底层芯片；2、探针铺设层芯片；3、进样层芯片；4、检测区域；5、纳米柱；6、探针铺设流道入口；7、探针铺设流道出口；8、进样流道入口；9、进样流道出口；10、探针铺设流道；11、进样流道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种纳米柱阵列微流控芯片及其检测方法，该芯片及检测方法具有样品用量小，检测灵敏度高等优点。

一种纳米柱5阵列微流控芯片，包括底层芯片1以及分别与其组合使用的探针铺设层芯片2和进样层芯片3，探针铺设层芯片2上开设探针铺设流道10，进样层芯片3上开设进样流道11，在使用时，探针铺设流道10和进样流道11垂直布置。

如图1和图2所示，底层芯片1上设有m×n个检测区域4，其中m为探针铺设流道10的个数，n为进样流道11的个数，检测区域4位于探针铺设流道10和进样流道11的交叉处，且包含大量纳米柱5组成的阵列。

如图3所示，探针铺设流道10为两端都具有注射口的平行流道，如图3所示，流道一端为探针铺设流道入口6，一端为探针铺设流道出口7；探针铺设流道10的数量与探针种类相等，流道宽度大于检测区域4宽度，流道深度大于纳米柱5高度。

如图4所示，进样流道11为两端都具有注射口的平行流道，如图4所示，流道一端为进样流道入口8，一端为进样流道出口9；进样流道11的数量与待检测样本数相等，流道方向与探针铺设流道10的方向垂直，流道宽度大于检测区域4侧向宽度，流道深度大于纳米柱5高度。

纳米柱5组成的阵列通过纳米压印获得，或者通过纳米材料生长获得。

本发明的探针铺设流道10数决定探针种类的最大数，进样流道11数决定单次芯片检测样本的最大数，二者流道相互垂直，并共同决定底层芯片1检测区域4的数量与拓扑结构。而底层芯片1上有由纳米柱5构成的检测区域4。检测区域4可以为任意形状，但检测区域4长和宽分别小于探针铺设流道10与进样流道11的宽度，并且处于两种上层流道的交叉处。功能化的底层芯片1与探针铺设层芯片2结合，是为了在每列检测区域4铺设不同的特异性探针。当探针与底层芯片1检测区域4的纳米柱5结合好之后，揭掉探针铺设层芯片2，再将底层芯片1与进样层芯片3结合，使得每行检测区域4处于不同的进样流道中，这样每一种样本(预先荧光标记)都会流经每一列检测区域4，进而接触到不同的特异性探针并发生不同程度的特异性结合。

本发明的纳米柱5阵列微流控芯片的检测方法如下：

先使用探针铺设层芯片2与底层芯片1结合，如图5所示，在探针铺设流道10内注入不同种类的探针，使得纳米柱5上铺设好特异性探针分子；然后揭掉探针铺设层芯片2，再将进样层芯片3与底层芯片1结合，如图6所示，在进样流道11内注入不同的样本，样本流经分别带有各自特异性探针的检测区域4；最后再通过荧光显微镜或荧光扫描仪进行检测，在特定波长激光的激发下形成亮度不同的荧光光斑，进而通过荧光强度分析得出特异性分子的种类与含量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。