[发明专利]用于从流体分离生物分子的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于从流体分离生物分子的装置，该装置包括设置有至少一个微通道的微流体部件，该至少一个微通道的至少一个壁支撑多个纳米管或纳米线，所述部件包括电连接到纳米管或纳米线的至少一部分的至少一个电极，所述装置包括用于在电极和流体之间施加电压的构件。

背景技术

存在芯片上实验室型(lab-on-a-chip type)微系统，用于对小尺寸的化学或生物样品进行分析和/或操作。由于持续的小型化，微电子和毫微电子技术使得越来越多的功能能够被集成在单个的微流体部件中。这些功能传统地存在于预处理样品、过滤样品、分离样品、以及检测样品等。

近来的发展使得使用碳纳米管成为可能。于是，国际专利申请WO-A-2006/122697描述了一种微流体部件，如图1所示，该微流体部件包括至少一个使流体流动的通道。通道1优选为封闭的通道，即，该通道1包括流体的入口和出口并且由底壁2、彼此面对的两个相对侧壁3a和3b以及顶壁4来限定。底壁2与侧壁3a和3b制作在支撑体中，该支撑体优选为硅基板，顶壁4可以由盖形成，优选地由密封到基板的盖形成。壁2、3a和3b中的至少一个支撑多个纳米管9。在通道中制作水平的纳米管(平行于底壁2)使得能够获得呈现出增加的处理表面的流体部件。

国际专利申请WO 01/63273描述了包括微流体部件的装置(图2)，该微流体部件设置有由底壁2与两个侧壁3a和3b限定的微通道。微通道在其底壁2上支撑多个碳纳米管9。微通道1的每个端部包括贮液器5a和5b，贮液器5a和5b设计用来接收包括带电分子6的流体。设置在微通道1的每个端部的贮液器5a和5b分别包括负端子7和正端子8，使得能够沿着微通道1产生矢量为E的电场。电场使得存在于负端子7的贮液器中的充负电的分子通过电泳向正端子8的贮液器的方向移动。于是，微通道的纳米管形成分子筛，纳米管的间距根据分子的类型来进行调节。这样的装置要求制作不同的筛密度。此外，在某些情况下，分子尤其是DNA分子可能缠绕纳米管，形成难以清理的陷阱。

专利申请US-2004/0173506描述了使用纳米纤维以形成隔膜并控制分子的传输。隔开两个纳米纤维的间距典型地为能够通过隔膜的分子的最大尺寸。

专利申请US2007/0090026描述了通过传统的微电子技术来制作二维筛结构，以改善生物分子分离的速度和分辨度。筛结构通过光刻和反应离子蚀刻(RIE)技术在硅基板中进行蚀刻来制作，从而能够以亚微米的精度获得可控制的形貌。扁平的筛结构包括宽度为1μm且深度为300nm的平行主通道，该平行主通道通过宽度为1μm且深度为55nm的横向通道而彼此连接。诸如DNA分子和蛋白质分子的分子可以经由连接相邻的第一主通道和第二主通道的横向通道而从第一主通道到达第二主通道。装置的表面可以充负电。由此，与强充负电的分子相比，弱充负电的分子能够以更大的可能性从一个主通道到达另一个主通道。

目前，在各种不同的研究中提出的分离生物分子的分离装置主要存在难以工业化的缺陷，因为它们的制作成本很高。事实上，它们确实需要非常昂贵的光刻步骤来制作尺寸与相关分子的尺寸相对应的孔或者通道。

发明内容

本发明的目的在于提供用于从流体分离生物分子的装置，该装置不具有现有技术的缺陷。

通过权利要求，更具体地通过将纳米管或纳米线分成几个活性区域并且该几个活性区域中的纳米管或纳米线具有不同密度的事实来实现上述目的。

根据一改进处，活性区域的纳米管或纳米线的密度从一个区域到下一个区域沿着流体的流动方向增加。

根据一改进处，每个区域连接到不同的电极，从而装置包括将不同电压施加到不同电极的构件。

附图说明

通过下面对本发明的具体实施例的描述，其他优点和特征将更加清楚明显，本发明的具体实施例仅出于非限制性示例的目的给出并表示在附图中，其中：

图1图解了根据现有技术的微流体部件的截面图。

图2图解了根据现有技术的用于通过电泳分离生物分子的装置的透视图。

图3图解了根据本发明的装置的俯视图。

图4图解了沿图3的A-A剖取的截面图。

图5图解了图3的装置的俯视图，其中装置的盖已经被移除。

图6至图8图解了根据本发明的装置的纳米管与带电粒子或者未带电粒子的相互作用。

图9和图10以俯视图图解了本发明实施例的各种变形，其中没有示出盖。

图11以俯视图图解了第二实施例，其中没有示出盖。

图12以俯视图图解了第二实施例的变形，其中没有示出盖。

具体实施方式