[发明专利]一种实现肿瘤标志物富集的生物芯片及其应用

说明书

技术领域

 本发明涉及一种实现肿瘤标志物富集的生物芯片及其应用，属于检测技术领域。

背景技术

恶性肿瘤是目前威胁人们身体健康的重大疾病之一，其在中国城镇居民中的发病率连年位居榜首，对其早期、快速、灵敏的诊断是挽救患者生命的重要途径。目前产业界以及科学界已经开发出多种策略进行肿瘤的检测，包括ELISA法、电化学法、影像学检测等，其中基于肿瘤特异性标志物的检测已被广泛使用，表现出了极大的应用价值。一般而言，肿瘤标志物在血液中的浓度较低，而在常规检测过程中不可避免地会使用样本前处理技术，如分离血细胞、缓冲液稀释等，造成了肿瘤标志物浓度的进一步降低，影响后续检测手段的灵敏度，同时限制了肿瘤发病早期时的检测应用需求。因此，开发出一种快速、高效肿瘤标志物富集技术具有重要的应用价值。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的是提供一种实现肿瘤标志物富集的生物芯片，可以实现肿瘤相关标记物的高效富集，且操作简单，成本低廉。

本发明的第二个目的是提供了上述生物芯片的应用。

为实现上述发明的目的，本发明采用的技术方案是：一种实现肿瘤标志物富集的生物芯片，包括衬底以及微流道系统，所述微流道系统分布在衬底表面，所述微流道系统依次包括进样口、通路、反应池、分离磁区域、收集池、固定磁区域和出样口、所述进样口通过通路与反应池连通，所述通路经过反应池后分出两个支路，其中第一支路与收集池连通，第二支路与出样口连通，所述分离磁区域位于第一支路的一侧，所述固定磁区域环绕收集池；所述反应池内分布有磁性纳米颗粒标记的抗体作为探针，其中磁性纳米颗粒与抗体之间通过光致裂解分子连接。

上述生物芯片是通过微流道系统转移至衬底表面，对准并键合固定而成。

所述衬底的制备包括以下步骤：

（1）清洗衬底，再在衬底表面均匀涂覆一层光刻胶；

（2）利用紫外光刻技术制备磁性区域光刻胶图案，利用薄膜沉积技术，磁控溅射将磁性薄膜材料沉积于图案表面，结合剥离技术获得磁性区域，薄膜厚度为0.5μm~10μm；

（3）在衬底表面再均匀涂覆一层光刻胶，结合紫外光刻技术制备反应池与收集池的光刻胶图案；

（4）使用深硅刻蚀或离子束刻蚀等技术刻蚀衬底，获得反应池与收集池结构；反应池与收集池的深度为100-500μm。

所述微流道系统的制备和集成包括以下步骤：

（1）利用紫外光刻技术在硅片表面制备微流道凸模，凸出结构高度50-500μm；

（2）将微流道材料浇筑在凸模表面并固化，脱模后获得微流道结构；

（3）对微流道结构表面进行亲水处理，获得具有超亲水性质的微流道系统。

所述衬底为硅片或石英片制成；所述微流道系统，其材料为聚二甲基硅氧烷（PDMS）或SU-8胶。

所述磁性纳米颗粒的材料为Fe₃O₄纳米颗粒、SiO₂包裹的Fe₃O₄纳米颗粒、FeCo纳米颗粒、FePt纳米颗粒以及Co纳米颗粒等中的一种；尺寸为5-50nm。

所述光致裂解分子包括邻硝基苄基衍生物，所述光照的波长为200-400nm。

所述分离磁区域以及固定磁区域，均由Fe₃O₄、FeCo、CoPt材料中的任意一种组成。

所述肿瘤标志物包括但不限于甲胎蛋白及其异质体（AFP、AFP-L3）、癌胚抗原（CEA）、白介素-6（IL-6）、血清癌抗原（CA199、CA742）、细胞角蛋白（CK19）等中的一种或多种。

一种实现肿瘤标志物富集的生物芯片的应用，包括以下步骤：

（1）首先利用注射泵或蠕动泵将待测样本通过微流道系统输送至芯片的反应池（3）中并稳定1-12小时，以使待测样本中的目标肿瘤标志物与探针充分结合；

（2）继续利用注射泵或蠕动泵将溶液输送至微流道出口，在输送过程中，探针可以受分离磁区域的吸引而进入收集池中；

（3）在收集池中施加光照，促进探针中的光致裂解分子断裂，分离磁性纳米颗粒以及肿瘤标志物；

（4）收集已富集的肿瘤标志物溶液并进行后续处理；后续处理包括目标肿瘤标志物的提取以及纯化，同时还可以进行生物传感测量以检测样本中肿瘤标志物的含量等处理。

所述样本为全血、血清或磷酸盐缓冲液（PBS）；