[发明专利]用于食品微生物检测的数字环介导等温扩增的微流控芯片

说明书

本发明公开了属于生命科学、分子生物学及化学的多学科检测技术领域的一种用于食品微生物检测的数字环介导等温扩增的微流控芯片。该微流控芯片包括：封盖层、密封层、聚二甲基硅氧烷PDMS层以及加热层构成。封盖层包括上下两层由盖玻片组成；密封层粘贴于PDMS的上表面；PDMS层由主通道串联各反应单元腔室组成，各反应腔室位于主通道左右两侧，加热层置于各反应腔室底部组成微流控芯片，用于快速检测食品中的致病微生物的核酸，无需外接驱动系统如电源、泵、阀等，不依赖循环加热仪器设备，检测速度快，特异性强，操作简便，且检测结果直接通过荧光目视方法观察。可应用于基层医疗或资源匮乏的偏远地区推广使用。

技术领域

本发明属于生命科学、分子生物学及化学的多学科检测技术领域，特别涉及一种用于食品微生物检测的数字环介导等温扩增的微流控芯片；具体说是基于数字化环介导等温扩增的微流控芯片及在食品中致病微生物快速检测中的应用。

背景技术

食品中的致病微生物，通常是指在食品的加工和流通过程中引入的病原菌，这些病原菌在食品中存活、生长代谢引起食物的变质和破坏，同时有些病原菌分泌有毒物质，直接或间接污染食品及水源，人经口感染可导致肠道传染病的发生及食物中毒以及畜禽传染病的流行。食源性致病菌是导致食品安全问题的重要来源。常见食品致病菌主要有致病性大肠杆菌；沙门氏菌；霍乱弧菌；金黄色葡萄球菌；志贺式菌及链球菌等；近年来发现导致细菌性食物中毒的微生物越来越多，包括单核增生李斯特菌、空肠弯曲菌，阪崎肠杆菌等。

随着现代生活水平的提高，食品安全问题得到了世界各国的普遍关注。每年向卫生部上报的食物中毒人数逐年递增，且大部分是有致病微生物所引起。由此可见，食源性疾病与食品污染问题已成为世界范围内举足轻重的公共卫生问题。所以建立有效的食源性微生物检测体系，快速并且准确地完成对食品中致病菌的检测已成为保障食品安全和防止疾病传染的关键。

目前，对病原微生物检测的早期策略主要是基于病原体的分离和培养，非常耗时耗力，难以满足对突发疫情防控的要求。尽管现在普遍使用的基于免疫方法的病原微生物检测非常简便快速，特别是酶链免疫吸附技术(ELISA)，国内外研究者采用ELISA对不同的细菌进行检测，实验结果表明ELISA法对多种食源性致病菌的灵敏度和特异性较好。但ELISA对试剂的选择性高，很难同时分析多种成分，且对结构类似的化合物有交叉反应。聚合酶链式反应(PCR)的发展给病原微生物检测带来革命性的变化，通过PCR扩增微生物核酸，使高灵敏和高特异性检测单个微生物已成为现实，采用荧光定量PCR与数字PCR技术，甚至还能实现病原微生物的精确定量。然而，以标准品为参照物和对热循环仪的依赖使基于PCR的病原微生物核酸检测仍难以在基层医疗或资源匮乏的偏远地区推广使用。

核酸等温扩增技术突破了核酸检测对热循环设备的依赖，仅需简单的温控装置或在室温下即可实现对靶标核酸高灵敏度检测，这使构建现场快速检测平台更加容易。近年来，微流控技术的突飞猛进也为病原微生物检测提供了一个革命性的变革。通过对微流控芯片结构设计和功能化分区，可以在一块微小芯片上集成核酸提取、等温扩增与产物检测，实现一体化现场快速检测。对于食品中的致病微生物检测来说，依靠单一的手段已不能满足现阶段的检测要求。多种技术联用可大大提高检测灵敏度，并减少检测时间。因此，将微流控芯片技术引入数字化环介导等温扩增中具有重要意义，可轻松实现在分子层面上对食品中致病微生物的快速、准确、高效检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于食品微生物检测的数字环介导等温扩增的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括：封盖层、封闭层、聚二甲基硅氧烷PDMS层和加热层构成，封盖层分为上盖玻片1和下盖玻片4；封闭层由一层透明胶带或PET膜2组成，该胶带粘贴于PDMS层3的上表面，PDMS层由主通道串联各反应腔室8组成；各反应腔室8位于主通道左右两侧，芯片进样口6和芯片出样口7位于主通道前后两方，加热层5由陶瓷恒温加热膜片组成。