[发明专利]一种液样简便、快速离散化芯片及其使用方法

说明书

本发明公开了一种液样简便、快速离散化芯片及其使用方法，该芯片包括盖片层和疏水微结构层，盖片层包括至少一个进样口和一个储油腔，疏水微结构层包括至少一个微腔阵列和连通每个微腔阵列中各微腔的微管道阵列以及至少一个进样主管道。该芯片应用于液相样品离散化操作时，主要包括以下步骤：芯片的组装与脱气处理、充样、盖片层与疏水微结构层剥离；本发明基于油相和水相液体对结构层表面的浸润性差异以及液体表面张力作用，微管道中水相液体自动断裂，并被表面张力推入相连微腔，导致液样分散至各微腔中，实现其离散化。该芯片可实现液样的简便、快速、均一、低成本的离散化处理，可应用于数字化生物分析、微纳颗粒制备等领域。

技术领域

本发明涉及微流控芯片分析技术领域，具体涉及一种液样简便、快速离散化芯片及其使用方法。

背景技术

样品离散化是生物、化学分析或者微纳米材料合成、药物颗粒制备中的重要步骤，传统的样品离散化方法包括：喷雾法、超声乳化法和搅拌乳化法。尽管这些传统方法具有规模化制备离散化样品的优势，但是无法实现样品离散化的均一性和重复性，也往往难以应用于微量样品的离散化，且这些基于机械作用的离散化方法可能会对液样中的生物样本产生损伤，因此实际应用中有较大的局限性。近年来，随着微流控技术的发展，液滴微流控芯片成为了目前液样离散化操作的主流平台，这一平台主要是利用两种互不相溶流体界面的不稳定性，通过表面张力和剪切力间的共同作用使含样品的液相在另一互不相溶液相（如油相）中分散形成大量液滴，从而实现样品的离散化。这种方法需要精密、昂贵的流体驱动装置实现两种液体相流速的精确控制，同时也需要在油相或水相中添加表面活性剂以防止相邻液滴的融合，这些要求在一定程度上限制了该方法的应用。除了液滴微流控技术，近些年，国际上还发展了一些阵列式的微流控芯片离散化方法无需添加表面活性剂维持离散化液样单元的稳定，避免了添加表面活性剂对分析结果或合成纯度的影响，但是这些方法也均有各自明显的缺陷，比如微阀阵列芯片需要外置气压装置和繁复的宏-微接口，滑移芯片需要繁琐的手动操作和操作人员熟练的操作技巧，亲-疏水图形芯片离散化液样的效果则受待离散化液样和芯片表面的浸润性及流体流速的影响较大，离散化效果不稳定，往往对不同液样的分解体积存在较大差异，而微腔阵列芯片在液样离散化过程中往往需要利用油相排除充样管道中的液样，以实现各微腔中液样的独立，但通常微管道截面尺度较小、油相粘度较大，导致微管道中流阻较大、离散化过程耗时较长。总之，现有的微流控液样大规模离散化方法在分解数目、操作的简便性、离散化效率、应用的成本和可靠性等方面均存在较大的局限。因此，迫切需要发展一种简便、快速、灵活度高、成本低廉的液样大规模离散化工具和方法，满足数字化生化分析、单分散微纳米颗粒合成等领域对高通量液样离散化的需求。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种液样简便、快速离散化芯片及其使用方法，以解决现有的微流控液样大规模离散化方法存在操作复杂、离散化效率低、应用的成本高和可靠性差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种液样简便、快速离散化芯片，包括盖片层和疏水微结构层，盖片层包括至少一个进样口和一个储油腔，疏水微结构层包括至少一个微腔阵列和连通每个微腔阵列中各微腔的微管道阵列以及至少一个进样主管道。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，盖片层为PDMS（聚二甲基硅氧烷）平板或聚氨酯平板，优选为聚二甲基硅氧烷平板。

进一步，微腔阵列包括若干个柱形微腔，柱形微腔的个数可根据实际需求确定并按照制备工艺制作完成，柱形微腔横截面为圆形或正多边形，且每个微腔阵列中所有柱形微腔的几何形状和大小均一致。

进一步，微管道的排布模式并不唯一，比如以每排错位排布或对齐排布，只要保证每个微腔阵列中所有微腔均连通即可；微管道的横截面小于微腔纵向横截面。

进一步，进样主管道位于微腔阵列一端或位于微腔阵列周围，且进样主管道的横截面大于连接微管道的横截面。