基于磁荧光复合粒子的微流控芯片制造技术

本发明专利技术提供了一种基于磁荧光复合粒子的微流控芯片，其包括：从下至上依次设置的芯片底层板、芯片沟道层、芯片上层盖板，其中，芯片沟道层包括依次相连的进样区、进样沟道、光学检测区、废液沟道和废液储存区；捕获识别试剂固定于所述光学检测区的下侧，标记识别试剂‑磁荧光复合粒子预固定于所述进样区、进样沟道或者光学检测区的内上侧。本发明专利技术还提供了一种光学检测装置。本发明专利技术通过磁富集分离反应和荧光光学检测技术进行样品微量物质分析，满足了微量样品中低浓度物质的快速、灵敏、便捷检测需求，解决了现有检测方法的仪器设备复杂昂贵，不够便捷，检测速度慢等问题，在POCT检测领域具有良好的应用价值。

Microfluidic chip based on magnetic fluorescence composite particles

The invention provides a microfluidic chip, magnetic fluorescent composite particles based on the bottom plate, including: chip chip chip channel layer, upper cover, which are arranged from the bottom of the chip, the channel layer comprises a sampling area, sampling channel, optical detector, liquid channel and waste storage area; side capture recognition reagent fixed to the optical detection region, the internal upper marker recognition reagent magnetic fluorescent composite particles pre fixed to the sample area and sample channel or optical detection zone. The invention also provides an optical detecting device. The invention of sample preconcentration and separation of trace substance through magnetic reaction and fluorescence optical detection technology, to meet the micro samples of low concentration substances fast, sensitive and convenient detection needs, solve the existing methods of detection equipment is complicated and expensive, not convenient, the problem of slow detection speed, has good application value in the field of POCT detection.

【技术实现步骤摘要】
基于磁荧光复合粒子的微流控芯片
本专利技术涉及生物传感器检测
，特别涉及一种采用微流控技术、全反射或者消逝场光学技术和磁荧光粒子技术的光学微流控芯片。
技术介绍
全反射荧光技术是一种新型的光学检测技术，采用全反射产生的消逝场来激发荧光，使在入射光作用界面200纳米以内的荧光颗粒受到激发产生荧光，而入射光和多余的其它区域的荧光粒子不会对检测形成干扰，样品的颜色和浑浊度也对检测没有影响，因此，检测信噪比高。目前已经发展的全反射荧光显微技术由于需要复杂的显微成像系统，仪器复杂昂贵，不利于现场检测。此外由于很多样品中待检物质浓度很低，免疫或者特异结合等反应需要较长的反应时间，不利于现场快速检测。结合磁珠的检测技术，可以通过磁珠的运动富集分离效应，有效的捕捉到待测样品中的低浓度待测样品，使检测灵敏度大幅度提高，通过磁场的转换，磁粒子的运动增加了捕获待测物的速度，检测速度也可以大幅提高。为了实现样品的快速灵敏便捷的检测，在实现本专利技术的过程中，申请人发现现有技术存在如下技术缺陷：(1)仪器系统复杂昂贵，无法实现一步式检测，需要额外的加入试剂步骤，需要洗涤，这就无法实现POCT的应用，限制了应用场地和范围。(2)检测速度慢，对于超低浓度物质无法实现快速现场检测。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种基于磁荧光复合粒子的微流控芯片，结合了微流控技术、磁富集分离技术、以及全反射荧光检测技术，方便实用。本专利技术通过磁富集分离反应和荧光光学检测技术进行样品微量物质分析，满足了微量样品中低浓度物质的快速、灵敏、便捷检测需求，解决了现有检测方法的仪器设备复杂昂贵，不够便捷，检测速度慢等问题，在POCT检测领域具有良好的应用价值。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于磁荧光复合粒子的微流控芯片，其包括：从下至上依次设置的芯片底层板、芯片沟道层、芯片上层盖板，其中，芯片沟道层包括依次相连的进样区、进样沟道、光学检测区、废液沟道和废液储存区；捕获识别试剂固定于所述光学检测区的下侧，标记识别试剂-磁荧光复合粒子预固定于所述进样区、进样沟道或者光学检测区的内上侧。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种光学检测装置，其包括：基于磁荧光复合粒子的微流控芯片、检测器件、电磁模块；检测器件置于芯片沟道层的光学检测区的上侧或者下侧；电磁模块置于芯片沟道层的光学检测区的上下两侧。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术基于磁荧光复合粒子的微流控芯片至少具有以下有益效果其中之一：(1)本专利技术采用微流控芯片内磁荧光复合粒子进行富集分离反应，有效提高了反应速度和灵敏度，简化了实验步骤，实现了微量样品超低浓度物质的一步式检测；(2)本专利技术采用微流控芯片内磁荧光复合粒子进行富集分离反应，与全反射荧光技术结合，不受入射光和多余荧光粒子干扰，有效排除了干扰；(3)本专利技术采用特定角度凹槽设计的平面芯片结构，简化了结构，便于应用，与全反射荧光模块技术结合，无需洗涤，减少实验步骤，无需复杂设备和装置，利于现场快速检测；(4)本专利技术的微流控芯片在芯片沟道层的废液沟道进行专用渐进性可溶性膜的贴附修饰，实现反应时间的可控；(5)本专利技术的微流控芯片在芯片沟道层的废液沟道采用弯道设计以阻止样品过快离开光学检测区，以控制反应时间。附图说明图1为本专利技术实施例微流控芯片的结构示意图。图2为本专利技术实施例微流控芯片的检测原理示意图和侧视图。图3为本专利技术实施例微流控芯片的替代结构的结构侧视图。【主要元件】1芯片底层板；2芯片上层盖板；3芯片沟道层；3-1进样区；3-2进样沟道；3-3光学检测区；3-4废液沟道；3-5废液储存区；4入射光；5荧光；6反射光；7捕获抗体/捕获识别试剂；8标记抗体/标记识别试剂；9磁荧光复合粒子；9”激发荧光后的磁荧光复合粒子；10检测器件；11电磁模块。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。在本专利技术的实施例中，提供了一种基于磁荧光复合纳米粒子的微流控芯片。图1为本专利技术实施例微流控芯片的结构示意图、图2为本专利技术实施例微流控芯片的检测原理示意图和侧视图、图3为本专利技术实施例微流控芯片的替代结构的侧视图。如图1至图3所示，本专利技术基于磁荧光复合粒子的微流控芯片包括：从下至上依次设置的芯片底层板1、芯片沟道层3、芯片上层盖板2，芯片沟道层3包括进样区3-1、进样沟道3-2、光学检测区3-3、废液沟道3-4和废液储存区3-5，捕获抗体/捕获识别试剂7固定于光学检测区3-3下侧，标记抗体/标记识别试剂8-磁荧光复合粒子9预固定于进样区3-1、进样沟道3-2或者光学检测区3-3内上侧。利用本专利技术的微流控芯片的检测装置，包括上述的基于磁荧光复合粒子的微流控芯片、检测器件10以及电磁模块11，其中，检测器件10置于光学检测区3-3的上方或者下方，电磁模块11在光学检测区3-3的上下两侧。芯片上层盖板2具有亲水膜层，芯片上层盖板2采用透明塑料制备，芯片上层盖板2靠近芯片沟道层3的一侧进行亲水处理形成亲水膜层，形成进样区3-1和进样沟道3-2均一的亲水界面，双效亲水处理修饰为微量样品自动进样流控提供基础和前提，为了增加亲水性，可以采用亲水胶或者表面活性剂，为了保持亲水性，可以采用纳米材料。芯片底层板1采用透明材料并在入射光4的入射区域具有特定角度的凹槽设计。具体地，芯片底层板1采用塑料或者玻璃等透明材料制备，厚度在1～4毫米，采用热压成型或者精密雕刻等技术制备。芯片底层板1在入射区域的斜面表面为光学平整，采用特定角度凹槽设计，凹槽设计的入射光入射角度大于40度，从而在光学检测区实现全反射。凹槽设计保证了光线的有效入射和入射角度，其光学面易于保护和免受污染，并且易于制备，有效控制了微流控芯片的厚度和结构，利于后续制备过程中生物点样和相关修饰步骤的定位和放置，利于检测时便捷操作。作为一种具体的实施方式，凹槽采用多凹槽连续设计，减小凹槽深度，保证凹槽的角度和足够的入射宽度。此外，薄芯片不仅有利于磁粒子控制，而且在芯片模具成型时由于高分子材料热胀冷缩效应，冷却后的形变更小，光学平整度更高。对于芯片沟道层3，芯片沟道层3可以采用透明或者不透明材料，芯片沟道层3可以采用MEMS技术和光刻胶或者高分子材料制备，也可以采用高精度雕刻技术制备，或者采用MEMS技术、高精度雕刻和热压成型几种技术协同制备以实现高精度流控的控制和反应检测区的高灵敏检测。在简易制备体系中，对边界要求精度大于10微米时，采用高精度雕刻工艺形成沟道层；也可以直接采用热压成型或者灌注成型工艺制备沟道层。在高精密制备体系中，对边界精度要求小于10微米，采用MEMS技术的负胶光刻工艺技术制备光学检测区3-3的区域图形，以实现关键区域反应体积和面积的有效控制达到高精度检测，与雕刻工艺技术集成形成整个沟道层的制备，实现高精度检测与成本控制的有效结合。采用固定入射光时，反应检测区域边长在1～5毫米范围，以实现多参数阵列高精度的检测。采用扫描入射光时，反应检测区域边长可以大于5毫米。在芯片沟道层3中，进样区3-1具有过滤膜，以滤掉待测样品中杂质，过滤膜可以是无机材料或者有机高分子材料，标记材料(标记抗体/标记识别试剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁荧光复合粒子的微流控芯片，其包括：从下至上依次设置的芯片底层板、芯片沟道层、芯片上层盖板，其中，芯片沟道层包括依次相连的进样区、进样沟道、光学检测区、废液沟道和废液储存区；捕获识别试剂固定于所述光学检测区的下侧，标记识别试剂‑磁荧光复合粒子预固定于所述进样区、进样沟道或者光学检测区的内上侧。

【技术特征摘要】
1.一种基于磁荧光复合粒子的微流控芯片，其包括：从下至上依次设置的芯片底层板、芯片沟道层、芯片上层盖板，其中，芯片沟道层包括依次相连的进样区、进样沟道、光学检测区、废液沟道和废液储存区；捕获识别试剂固定于所述光学检测区的下侧，标记识别试剂-磁荧光复合粒子预固定于所述进样区、进样沟道或者光学检测区的内上侧。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其中，所述芯片底层板的入射区域和/或反射区域具有特定角度的至少一个凹槽。3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其中，入射光在凹槽的入射角度大于40度，从而在所述光学检测区实现全反射。4.根据权利要求2所述的微流控芯片，其中，所述入射区域为芯片底层板的底面或侧面。5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其中，所述磁荧光复合粒子为磁粒子外包被荧光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春秀，蔡浩原，高然，李彤，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11