[发明专利]一种微流控样品进样方法、装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控样品进样方法、装置及其应用，本方法是一种微流控芯片上皮升级至纳升级的液体样品进样方法，可应用于微流控芯片上的样品分离、细胞刺激等生化分析。

背景技术

近年来，微全分析系统(Micro-total analysis system，μ-TAS)或者芯片实验室(Lab on a chip)在化学、物理、生物以及生物工程等领域产生重大影响。微全分析系统以微流体和纳流体控制技术为基础，引导分析仪器向小型化、集成化、自动化、高通量快速定量分析方向发展。微全分析系统为生化环境样品的实时检测、现场分析提供了一种可能的策略，其在医疗诊断市场(Point-of-Care Testing)也有着巨大的商业前景。

皮升级到纳升级的样品进样是微全分析系统进行样品分析中一个必不可少的步骤。进样的重现性、线性度等参数极大地影响了分析仪器的性能。目前，微全分析系统中普遍采用的进样方式为电动(电渗流或/和电泳驱动)进样，其主要模式有夹流进样、门控进样、双“T”进样、双“L”进样等。电动进样易于实现仪器的小型化和集成化，在短时间内的运行有着较好的重现性。但是电动进样具有样品歧视效应，会导致进样的样品组分和原始样品的组分不同。另外，电动驱动流体在应用于活的生物样品时有着一个无法解决的矛盾，即如果电场强度过小则无法驱动体积较大的细胞或者微生物(大于10微米)，如果电场强度过大则细胞或微生物会因为电动驱动的电场效应和热效应受到不可逆的损伤。因此，电动进样只适合应用于分子样品和较小体积的细胞样品(小于5微米)。压力进样也被应用于微全分析系统的样品进样，其能解决电动进样方法中存在的一些问题。Landers研究组(Analytical Chemistry 2005，77，3637-3643)和Quake研究组(NatureBiotechnology 2004，22，435-439)在聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体芯片上集成微阀和微泵，利用压力驱动流体，微阀控制样品进样。这类方法能够驱动较大的生物样品，没有样品歧视效应。但这类方法使用的微流控芯片加工复杂，方法实施依赖于复杂的仪器，并不适合于大规模的商业化使用。此外，殷学锋研究组(Lab on a Chip 2006，6，258-264)开发出一种在“十”字型微流控芯片上的进样技术。该技术通过施加负压到微流控芯片的一个端口，形成缓冲液对样品的水力聚焦，然后撤销负压同时在分离通道两边施加一个电场，从而实现样品的电动进样。该方法无样品歧视效应，进样重现性好，但是其调节进样样品体积的能力十分有限。

发明内容

本发明的目的是克服现有微全分析系统样品进样的缺点(如进样方法存在歧视性、对活的生物样品有损伤、进样体积不可调节)，提供一种皮升级到纳升级的微流控样品进样方法、装置、及该方法在液相色谱分离和细胞刺激试验中的应用。

采用的具体技术方案如下：

一种基于压力驱动的微流控水力门控样品进样方法，包括如下步骤：

第一步，将“十”字型微流控芯片的通道即“十”字通道的四个末端分别定义为样品端s，样品废液端sw、缓冲液端b和缓冲液废液端bw，所述“十”字通道的交叉点中心o与缓冲液废液端bw之间的通道o-bw定义为样品分析通道，对样品废液端sw和缓冲液废液端bw施加负压，在中心o处形成水力门控，此时样品端s的样品流入样品废液端sw，缓冲液端b的缓冲液流入缓冲液废液端bw和样品废液端sw。施加到所述样品废液端sw和缓冲液废液端bw的负压力和水力门控的紧密程度可以由以下公式确定：