[发明专利]基于编码微球的可复用多指标微流控检测系统及使用方法

说明书

本发明涉及一种基于编码微球的可复用多指标微流控检测系统，包括设于芯片台上的微流控混合器、超声换能器以及微流控检测器，所述微流控检测器下部设置电磁铁，所述微流控检测器上部设置光学检测单元，所述微流控混合器以及微流控检测器由PDMS微通道和玻璃基片键合而成。本发明可进行多指标的核酸序列/免疫检测，代替实验室的繁琐操作和大型检测设备，所需样品量少，检测时间短，利用探针分子标记的磁珠，免除芯片内部修饰的繁琐步骤，提高反应速度和灵活性，实现微流道内的液相反应，重复性好，精度高，能定量检测，芯片能重复使用。

技术领域

本发明涉及微流控检测领域，具体涉及一种基于编码微球的可复用多指标微流控检测系统及使用方法。

背景技术

微流控芯片由微米/纳米级别的微通道和各种周围器件组成，是近年来新兴的一种POCT(point of care testing)检测方式。微流控技术是指通过设计各种微结构和微通道，对其内部流动的流体进行精确的路径控制，从而达到多种控制目的。微流控芯片可用于细胞分选、纯化、富集，也可作为微反应腔提供生物检测的反应容器。抗原-抗体免疫检测、核酸检测等都可以在微流控芯片中进行。和传统的大型仪器相比，微流控芯片具有操作简便、检测时限短、体积小、成本低廉、所需样品少的优势，逐渐成为一种有效的即时性检测手段。固相芯片是一种常见的生物检测元件。固相芯片的基底修饰阵列化的探针分子，当通道中流入含有待测物质的流体时，探针分子和待测分子特异性结合，进而产生各种待检测信号，如电化学信号、荧光信号等。固相芯片虽然有操作简便、易于产品化等优势，可是也有种种缺陷。如：固相芯片由于只有基底上的一层探针分子，所以检测速度偏慢；固相芯片完成检测后，基底上的探针分子难以去除，可复用性很低；固相芯片基底上修饰探针过程较为复杂，降低了检测灵活性，且增加了芯片成本。

由于微流控芯片内部流场多为斯托克斯流，不同流层间混合困难。设计一种混合器用于提高反应效率是必要的。常见的混合方式包括主动和被动混合。特斯拉阀是一种单向阀，可作为一种巧妙的混合结构，并结合超声微漩涡以提高混合效果。

编码微球是多指标检测的常见方式。微球的编码方式多种多样，包括化学编码、图像编码、光学编码等。微球的光学编码方式包括荧光染料编码、荧光量子点编码、拉曼光谱编码等。其中，量子点荧光编码微球是一种基于量子点纳米材料的新兴编码方式，常用于免疫检测和核酸检测等POCT检测场景。量子点微球拥有荧光效果稳定、激发波谱带宽、发射波谱带窄，易于制备等优势，有逐渐取代常规有机荧光染料的趋势。量子点可包埋在微球内部，也可以通过某种化学手段吸附在微球表面。基于量子点编码微球的检测手段包括流式细胞仪检测、光纤全反射检测、微流控检测等。其中，微流控芯片检测成本低，快速便捷，不需要流式细胞仪等大型仪器，非常适合开发为POCT检测设备。

将固相芯片和量子点编码微球结合，可达到多指标检测的目的。虽然量子点荧光编码微球/固相芯片是一种极为方便的多指标检测手段，可是其实际的检测应用却面临以下的困难：一、实验室操作较为繁琐，实用的一体化即时检测系统尚待开发；二、固相芯片的一次性使用回浪费大量的原材料，开发可重复实验的芯片迫在眉睫；三、固相芯片的检测速度受限于基底上标记的单层探针分子，如何提高检测速度是一个难题；四、如何将出入口、混合器、检测器等一体化地集成在微流控芯片上，仍需要探索。

发明内容

根据上述提出的技术问题，本发明的目的是提出一种基于荧光编码/磁微球的一体化可复用多指标微流控检测系统，能够方便快捷地实现多指标免疫/核酸检测。本发明采用探针分子标记的纳米磁珠代替微流控固相芯片的探针分子修饰，达到了反应腔内液相反应的目的，提高检测速度，同时可使芯片重复使用，利用自主设计的混合器，能够实现高效率、低成本的芯片内混合，利用自主设计的检测结构，能够实现基于智能手机的快捷的多指标荧光检测。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：