具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”与“所述”可泛指单一个或复数个。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

表面等离子体共振成像(Surface plasmon resonance imaging,SPRi)是一种通过光学方法探测生物芯片表面性质变化的传感技术。通常，生物芯片由在玻璃基底蒸镀贵金属(如金等)薄膜制成。当一束光入射到芯片表面，经激发金属薄膜中自由电子产生等离子体波，光波与等离子体波相互耦合，导致反射光的物理性质(如光谱，强度，相位等)随生物芯片表面性质的改变而改变，通过探测器(CCD，光谱仪等)探测反射光物理性质变化来表征芯片表面生物反应的进程，实现传感目的。

尽管SPRi传感技术可以实现生物探针-芯片的绑定以及生物样本中目标分子-生物探针的特异性结合检测，但是传统的SPRi生物传感芯片只能实现单个通道检测一种目标分子，且装置结构多为进样-微流腔-出样的单向管路结构，在实验过程中易产生气泡阻塞微流腔引入实验误差，此外，管路易污染，需要及时更换避免引入污染，管路操作复杂，效率低，很难用于临床检测等领域。

为了解决上述问题，本发明提供了一种多通道生物反应传感芯片，如图1所示，所述多通道生物反应传感芯片包括：传感芯片本体1以及设置于所述传感芯片本体1上的若干探针通道2，所述若干探针通道2分别固定有不同种类的探针分子。例如，所述多通道生物反应传感芯片包括传感芯片本体1以及设置于所述传感芯片本体1上的探针通道A、探针通道B以及探针通道C，其中，探针通道A固定探针分子a，探针通道B固定探针分子b，探针通道C固定探针分子c，依此类推，增加探针通道2数量和探针分子种类，可以在一张多通道生物反应传感芯片上固定多种探针分子，实现生物样本中多种目标分子的特异性分析及含量检测，提高传感效率。

在一具体实施方式中，所述传感芯片本体1包括玻璃基底以及设置于所述玻璃基底上的金属薄膜，所述金属薄膜为贵金属薄膜，在传感芯片本体1表面修饰探针分子的过程中，具体是通过共价键或物理吸附等方式使游离在探针分子溶液中的探针分子结合在金属薄膜表面。在一具体实施例中，所述金属薄膜为金膜，在实际SPRi传感过程中，通常使用化学性质稳定的金膜以及固定在金膜表面的探针分子构成传感芯片，通过金膜与偏振干涉光产生等离子体共振，通过金膜上的探针分子与生物样本中的目标分子结合引起金膜表面的折射率发生变化，从而使反射的光的相位，波长，强度等物理性质发生变化以对生物样本中的目标分子进行SPR检测。

在一具体实施方式中，所述若干探针通道2在所述传感芯片本体1上等间隔设置，且所述若干探针通道2之间相互平行。例如，所述若干探针通道2包括依次设置的探针通道A、探针通道B以及探针通道C，探针通道A和探针通道B之间的间隔与探针通道B和探针通道C之间的间隔相等，且探针通道A、探针通道B以及探针通道C之间相互平行。

基于上述多通道生物反应传感芯片，本发明还提供一种多通道生物反应传感芯片的制造方法，包括：

S1、将预制的模具贴合于传感芯片本体表面；其中，所述模具包括若干凹陷部，当所述模具贴合于所述生物芯片本体表面时，所述若干凹陷部与所述生物芯片本体之间形成若干第一微流通道；

S2、将若干不同种类的探针分子溶液分别导入所述若干第一微流通道，通过所述若干第一微流通道使所述若干不同种类的探针分子溶液与所述生物芯片本体表面接触，在所述生物芯片本体上形成若干探针通道。

为了制备多通道生物反应传感芯片，本实施例中预先制造软质模具，如图2和图3所示，所述软质模具包括若干凹陷部3，然后将预制好的软质模具与传感芯片本体1表面紧密贴合，当所述软质模具贴合于所述传感芯片本体1表面时，所述若干凹陷部3与所述传感芯片本体1之间形成若干第一微流通道4。然后将若干不同种类的探针分子溶液分别导入所述若干第一微流通道4，如图3所示，不同种类的探针分子溶液在各个第一微流通道4内沿箭头方向左右来回流动，使得游离在探针分子溶液中的探针分子5由于共价键或物理吸附等方式结合在传感芯片本体1表面，从而实现不同种类的探针分子5的绑定，在传感芯片本体1表面形成若干探针通道2。在一具体实施例中，所述若干凹陷部3的内表面呈锯齿状，所述探针分子溶液在所述若干第一微流通道4内的流动方式为非均匀流速的湍流方式

在一具体实施方式中，继续参照图2所示，所述模具还包括若干第一进样口6和若干第一出样口7，所述若干第一进样口6和所述若干第一出样口7与所述若干第一微流通道4一一对应，且各个第一微流通道4与所述各个第一微流通道4对应的第一进样口6和第一出样口7连通。具体多通道生物反应传感芯片制造过程中，将预制的模具贴合于传感芯片本体1表面后，从所述若干第一进样口6将若干不同种类的探针分子溶液导入所述若干第一微流通道4。

在一具体实施方式中，步骤S2中所述将若干不同种类的探针分子溶液分别导入所述若干第一微流通道的步骤之后包括：

M1、调节各个第一微流通道对应的第一进样口和第一出样口之间的压力差，通过所述压力差控制所述若干不同种类的探针分子溶液在所述若干第一微流通道内来回流动。

无管路的设计方案能够避免管路结构引起的生物污染而导致的实验误差，本实施例为了实现无管路微量探针分子的高效绑定，将若干不同种类的探针分子溶液导入所述若干第一微流通道4后，调节调节各个第一微流通道4对应的第一进样口6和第一出样口7之间的压力差，通过所述压力差控制所述若干不同种类的探针分子溶液在所述若干第一微流通道4内来回流动，从而实现无管路微量探针分子的高效绑定。例如，如图4所示，第一微流通道对应的第一进样口6的压力为P1，第一微流通道对应的第一出样口7的压力为P2，当P1与P2不相同时，第一微流通道内的探针分子溶液液面高低不同，因此，通过对第一进样口6和第一出样口7的表面压力差进行操控，可以控制探针分子溶液在微流腔内来回流动，实现无管路微量样本生物探针高效绑定。

基于上述用于SPR传感的多通道生物反应传感芯片，本发明还提供一种多通道生物反应传感装置，如图5和图6所示，所述多通道生物反应传感装置包括上述所述的用于SPR传感的多通道生物反应传感芯片，以及设置于所述所述多通道生物反应传感芯片上的若干样本通道单元8，每个样本通道单元8均与所述若干探针通道2正交贴合形成分子反应池。具体SPRi传感过程中，在每个样本通道中导入不同的生物样本，可以实现多种生物大分子的特异性分析及含量检测。例如，所述若干样本通道单元8包括样本通道单元D、样本通道单元E以及样本通道单元F，可以在样本通道单元D、样本通道单元E以及样本通道单元F中分别导入生物样本d、生物样本e以及生物样本f，从而实现对三种生物样本的特异性分析及含量检测。

受多通道生物反应传感芯片表面不平整以及不同位置探针绑定情况不同的影响，单一生物样本通道与探针通道2正交结合的情况下只能形成一个探测位点，数据获取范围有限，对芯片制备一致性要求极高。为了解决上述问题，继续参照图5和图6所示，本实施例中的每个样本通道单元8均包括若干第二微流通道81，当生物样本导入样本通道单元8后可以同时分多条通道与探针结合，使生物样本在同一探针通道2上的不同位点与探针分子相结合，扩大数据获取范围，排除了多通道生物反应传感芯片不同位置导致SPR信号响应不一致引入的实验误差，提高了生物样本检测的一致性，降低了对传感芯片制备质量要求和制备成本，便于产业化应用。例如，如图6所示，当样本1中只含有探针A特异性目标分子，与生物探针相接触的位点①，②，③的SPR信号处于高值，其余④-⑨位点SPR信号处于低值；同理，如果只含有探针B特异性目标分子，则位点④，⑤，⑥的SPR信号处于高值，其余①，②，③，⑦，⑧，⑨位点的SPR信号处于低值。

在一具体实施方式中，当若干第二微流通道81为n个时，n个第二微流通道81与某一探针通道2形成n个探测位点，设n个探测位点的信号曲线分别为R₁，R₂，R₃……R_n，R_b为该探针通道的背景噪声，则对得到的n个信号曲线进行归一化，归一化处理后得到的信号曲线为

并以信号曲线R_s作为最终信号曲线表征该探针通道下的生物样本与探针分子的反应情况。例如，如图7所示，当若干第二微流通道81为3个时，3个探测位点的信号曲线分别为R₁，R₂和R₃，对得到的3个信号曲线进行归一化，归一化处理后得到的信号曲线R_s如图8所示。

如图9所示，由于SPR信号响应对传感面生物探针与目标分子特异性结合的相互作用敏感，若当两者发生特异性结合时，若干个SPR信号经过上述归一化处理后得到信号曲线A，由信号曲线A可以看出，信号响应上升后趋于平坦；若待测样本与生物芯片上生物探针分子相互接触时，两者不发生特异性结合，导致SPR响应信号保持不变如信号曲线B。生物样本中目标分子浓度越高，二者发生特异性结合的位点SPR信号变化越大，即曲线A和曲线B之间的信号差值R越大，信号差值R与目标分子浓度呈正比关系。

在一具体实施方式中，继续参照图5和图6所示，每个样本通道单元8还包括第二进样口82和第二出样口83，所述第二进样口82和所述第二出样口83分别与所述若干第二微流通道81连通，将生物样本从第二进样口82导入样本通道单元8后，生物样本可以同时分多条通道与探针结合，通过改变第二进样口82和第二出样口83之间的压力差，使生物样本在第二进样口82和第二出样口83之间的若干第二微流通道81内反复流动，经多次往复流动，提高探针分子与生物样本中目标分子的结合效率。另外，也可以通过整个多通道生物反应传感装置的振动，使探针分子与目标分子充分接触，提高探针分子与目标分子的结合效率。

为了进一步提高探针分子与生物样本中目标分子的结合效率，每个第二微流通道81的内壁均设置有锯齿状通道结构，所述锯齿状通道结构如图10所示，所述锯齿状通道结构包括若干锯齿状通道，所述若干锯齿状通道在第二微流通道81的内壁等间隔设置。当生物样本由若干第二进样口82分别导入若干第二微流通道81后，若干第二微流通道81侧壁的锯齿状通道结构可以使生物样本在若干第二微流通道81内流通时在局部产生湍流，在局部位置改变平稳的微流场，进而提高探针分子与生物样本中目标分子的结合效率，增强信号响应，提高检测灵敏度。

综上所述，本发明提供了一种多通道生物反应传感芯片及其制造方法与装置，包括：传感芯片本体以及设置于所述传感芯片本体上的若干探针通道，所述若干探针通道分别固定有不同种类的探针分子。本发明通过在传感芯片本体上设置固定有不同种类的探针分子的若干探针通道，以及和探针通道正交关系贴合的样本通道的共同作用，可以使SPRi检测实现生物样本中多种目标分子的特异性分析及含量检测，提高传感效率。此外，免管路的结构设计和通过压力差对微流通道内样本的操控，提高了检测灵敏度，也为解决SPRi易发生生物样品污染，操作复杂，样品损耗大等问题和未来SPRi的临床应用提供了思路。

应当理解的是，本发明的系统应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。