[发明专利]一种用于单细胞分析的阵列式PDMS-纸基复合微流控芯片及其控制方法

说明书

本发明涉及一种用于单细胞分析的阵列式PDMS‑纸基复合微流控芯片及其控制方法，自上至下依次设置有PDMS层、胶层、纸基层、以及加热贴片；所述PDMS层内设置有由一个以上的凹形结构组成的捕捉阵列；所述纸基层包括由包括亲水纸基结构与疏水结构的亲水矩阵单元组成的阵列；所述纸基层内的每个亲水矩阵单元与所述PDMS层内的每个凹形结构一一对应。本发明可用于单细胞分析，芯片兼顾PDMS聚合物和滤纸纤维两种材料优点。

技术领域

本发明涉及微流控芯片设计领域，特别是一种用于单细胞分析的阵列式PDMS-纸基复合微流控芯片及其控制方法。

背景技术

聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)具有良好的光学性能、热稳定性和生物兼容性等优点，是微流控芯片的主要加工材料之一。基于PDMS材料的芯片，已在细胞操纵、细胞内基因表达检测和免疫荧光分析等方面成功应用。但是，PDMS微通道内的流体流动通常需要依赖外置注射泵或启动微阀结构控制，分析测试仍然需要在实验室中完成。

近10年来，以滤纸为基体材料加工的芯片，即纸基微流控芯片已逐步成为低成本、便携式和环保型生化检测工具。通过滤纸内部固有的毛细纤维结构，纸基微流控芯片上的流体驱动和控制由毛细作用实现，省去了常规微流控对精密注射泵等设备的依赖，尤其适应于资源限制条件下开展生化样本检测与分析。但是，因为滤纸纤维结构通常随机杂乱分布，这种结构难以实现痕量低丰度样本（如单细胞等）的精密操纵。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种用于单细胞分析的阵列式PDMS-纸基复合微流控芯片及其控制方法，可用于单细胞分析，芯片兼顾PDMS聚合物和滤纸纤维两种材料优点。

本发明采用以下方案实现：一种用于单细胞分析的阵列式PDMS-纸基复合微流控芯片，自上至下依次设置有PDMS层、胶层、纸基层、以及加热贴片；

所述PDMS层内设置有由一个以上的凹形结构组成的捕捉阵列；

所述纸基层包括由包括亲水纸基结构与疏水结构的亲水矩阵单元组成的阵列；

所述纸基层内的每个亲水矩阵单元与所述PDMS层内的每个凹形结构一一对应。

进一步地，包括所述胶层为低熔点琼脂糖。

进一步地，所述低熔点琼脂糖的熔点为65℃。

进一步地，所述疏水结构的材料为光敏树脂。

进一步地，所述用于单细胞分析的阵列式PDMS-纸基复合微流控芯片外周采用压力膜封装。

本发明还提供了一种基于上文所述的用于单细胞分析的阵列式PDMS-纸基复合微流控芯片的控制方法，具体为：

当细胞载流流经PDMS层的凹形结构时，特定直径尺寸的细胞将留滞在该结构中；

所述PDMS层与纸基层通过低熔点琼脂糖构成的胶层粘合，设置在芯片底部的所述加热贴片加热后所述胶层融化，借助冷热对流细胞落入亲水纸基结构中；

当细胞裂解液流经亲水纸基结构时，细胞的细胞壁化学裂解释放包括RNA、DNA在内的物质，DNA分子链由固相微磁珠萃取，并通过聚合酶链式反应循环扩增，聚合酶链式反应产物信号由荧光显微镜直接读取。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

1、本发明的芯片兼顾PDMS聚合物和滤纸纤维两种材料优点，微流控方法集成细胞捕捉、固定，DNA萃取和PCR循环扩增等多功能，省去了以往细胞实验所需要的多种仪器设备，极大简化了分析实验流程。

2、本发明的设计具有操作简单、成本低廉和多用途等多项优点，创新了现有微流控细胞分析方法，对完善个体化医疗平台，促进便携式临床诊治和物质贫乏地区疾病诊断等具有重要的潜在应用价值。