[发明专利]一种膜整合式微流控过滤芯片及其制备方法和用途

说明书

本发明属于微流控芯片技术领域，具体为膜整合式微流控过滤芯片及其制备方法和用途。本发明微流控过滤芯片由在微流控芯片的刻有微流控通道的上、下基板之间用密封剂密封了用于过滤的多孔膜组成。本发明利用密封剂对多孔膜边缘缝隙的填充与对少部分膜边缘的浸润，以及封闭剂与基底的交联或互溶，实现多孔膜与基底的完全整合，在微流控芯片中最大化保留多孔膜有效滤过能力；同时，利用基底表面微管道与膜形成的空腔实现微流控过滤芯片的构建。该芯片既具有微孔滤膜的良好亲水性、超细颗粒拦截能力、优异的生物相容性，又具有微流控芯片对流体精细操控的优势，作为通用型模块更可与其他微流控功能单元联用，其制作方法简单，通用性强，可与各种设计结合使用。

技术领域

本发明属于微流控芯片技术领域，具体涉及膜整合式微流控过滤芯片及其制备方法和用途。

背景技术

微流控技术用于生物类样本的制备与富集研究已经走过十几年的历程，得益于生命科学、临床医学、新药筛选、检疫、卫生、食品、环境等领域对生物类样本分析技术的广阔市场需求，刺激了大量基于微流控的样本制备富集研究成果的产生，并有少数研究成果已经转化形成自动化和商品化的解决方案。与传统的离心方式或滤膜方式相比，其优势在于，采用微流控技术可以在封闭体系内一次性的获得高浓度的浓缩样本，减少了样本污染、人为操作造成的样本损失，方便实现与下游检测分析的自动化衔接。

而与非生物样本处理工艺不同的是，绝大多数生物类样本经过分离与富集后，需要保持自身的生物活性，同时还可能需要将样本引流至其他检测中。根据生物类样本特征，按照目标体积可以大致分为动植物细胞、真菌孢子、寄生虫卵囊、细菌、病毒、蛋白、核酸等等。早期相关研究，集中于利用微流控芯片设计和加工上的极大灵活性，根据样本中目标的理化特性或生物特性，通过构造出各种形态微结构，直接物理结构拦截细胞或利用特征流体间接分离出细菌等。但是，此类方法对于成分复杂的样本（如血液），样本存在大量干扰物质，会直接影响微结构的作用效果，甚至导致芯片功能的丧失。而对于细菌类粒径微小的目标物来说，若要进行物理结构的拦截，需要实现0.1-1微米精度的加工，对工艺要求极高，传统的芯片制作方法更是难以实现。近年来，研究者开始着眼于将各类新技术与微流控芯片整合，来实现更复杂的样本制备与富集过程，如基于吸附填料的生物样本核酸或蛋白的富集；基于流体力学或免疫生物学的血液中循环肿瘤细胞的分离；基于液-液萃取、固相萃取和分离的特征细胞代谢产物的分离；结合磁场、电场、声场等实现样本中细胞、细菌、真菌酵母的富集分离等。借助外部设备，各类相关应用在微流控芯片上得以实现。然而，这些新技术的商品化发展，严重受到了其高额技术成本的制约，导致其在实际应用中无法满足市场廉价易用的需求，致使只有少数产品脱颖而出，并仅能应用于高端消费的医学领域。对于真菌、细菌类样本为主的检验检疫、卫生、食品、环境等低消费领域来说，既需要高效能的技术提升领域技术水平，又要考虑到操作简单、成本低廉。