[发明专利]一种微流控芯片及其制备与应用

说明书

本发明提供了一种微流控芯片，包括通道层和基底层，其中，通道层包括顺次连通的进样区域、混合区域和检测区域，且该混合区域包括若干个混合单元，每个所述混合单元包括至少1个宽通道和至少1个窄通道，所述宽通道的宽度为100～300μm，所述窄通道的宽度为所述宽通道宽度的1/5～1/2，可高效混合目标样品，且该芯片上同时集成了包括混合、分离检测在内的功能区域，可满足诸如反应、分离、检测等需求，能够有效提高生产或研究的效率。所得的微流控芯片还可以应用于血浆脂蛋白和外泌体分离领域，有利于推动脂蛋白和外泌体在疾病机制研究和诊断中的应用。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体是涉及一种微流控芯片。

背景技术

随着半导体加工工艺与微流控技术的发展，基于微流控技术的化学与生物芯片不断涌现。微流控技术是以微加工技术为基础，将微管道、微反应器等功能单元加工于玻璃、高分子聚合物等基质材料上，实现将生物与化学等领域所涉及的前处理、加样、反应、分离、分析、细胞培养等基本操作单元集成或基本集成到方寸大小的芯片之上，以取代常规化学或生物实验室各种功能的一种技术平台。具体的，微流控芯片通过将通道尺寸降至微米量级，从而显著提高样品的混合效率，但同时，也限制了单位时间内的样品处理量。因此，如何继续优化微通道的结构，提高样品的混合效率，具有重要的意义。

现有的如康宁公司设计的心形混合通道，反应物料在该通道内快速流动，可进行有效的非均相混合。但该结构复杂，制作成本高，且主要用于混合气液或液液两相的样品，含有固相的样品可能会停留甚至堵塞在上述心形混合通道的精细结构处，对样品的混合效率与通道的使用寿命均有不利影响。此外，目前的微流控加工常采用软光刻技术，比如使用SU-8光刻胶制作微通道阳模，由聚二甲基硅氧烷(PDMS)固化成型倒模后与玻璃或有机聚合物基板键合形成芯片，但这种方法仅能制备高度均匀的微结构。

进一步具体至细胞生物学领域，微流控芯片也有用于分离外泌体的潜力。外泌体是细胞分泌的一类30-150nm的囊泡结构，可作为肿瘤诊断潜在生物标志物。但由于其密度、尺寸与脂蛋白高度重叠，以及缺少有效分离方法，使用传统的外泌体提取和检测技术获得的血浆外泌体中往往会混入大量脂蛋白，还远远不能满足高灵敏度提取和检测液体活检所需生物样品的要求。现有的如华中科技大学刘笔锋教授团队设计的一种三维纳米结构微流体芯片，其中微柱阵列通过化学沉积用交叉多壁碳纳米管功能化，通过特定识别分子(CD63)和独特拓扑纳米材料可高效捕获外泌体，但是该方法成本高昂，且尚处于实验室研究阶段，难以在短期内进行推广应用。

发明内容

本发明针对现有技术中的问题，设计了一种微流控芯片，具有宽窄相间的混合通道，可高效混合目标样品，满足诸如反应、分离、检测等需求，并可选用3D打印技术制备得到，所得的微流控芯片还可以应用于血浆脂蛋白和外泌体分离领域，有利于推动脂蛋白和外泌体在疾病机制研究和诊断中的应用。

本发明采用的技术方案为：

一种微流控芯片，包括通道层和基底层，所述通道层位于所述基底层上；

所述通道层包括顺次连通的进样区域、混合区域和检测区域；

所述进样区域包括进样口和进样通道，样品从所述进样口注入，并通过所述进样通道进入所述混合区域；

所述混合区域包括若干个混合单元，每个所述混合单元包括至少1个宽通道和至少1个窄通道，所述宽通道的宽度为100～300μm，所述窄通道的宽度为所述宽通道宽度的1/5～1/2，所述样品通过所述混合区域进入所述检测区域；

所述检测区域包括至少1个腔室，所述腔室的高度不小于0.5mm。

在其他优化的技术方案中，所述混合区域包括不少于100个所述混合单元，每个所述混合单元包括1个宽通道和1个窄通道；所述宽通道的长度为200～500μm，所述窄通道的长度不大于所述宽通道的长度。