一種微流控芯片通道的修飾方法及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種微流控芯片通道的修飾方法及其應用。該方法包括將鹽酸多巴胺溶液與微流控芯片的通道的內表面接觸。根據本發明的方法，能夠通過簡單的表面修飾即可提高芯片親水性，從而實現微流控芯片的自動進樣，并且無需借助其他設備和復雜反應。
【專利說明】一種微流控芯片通道的修飾方法及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種微流控芯片通道的修飾方法，以及該微流控芯片的修飾方法在免 疫檢測方面的應用。
【背景技術】
[0002] 微流控芯片是指把生物和化學等領域中所涉及的樣品制備、反應、分離、檢測等基 本操作單元集成或基本集成到一塊幾平方厘米(甚至更小）的芯片上，由微通道形成網絡， 以可控流體貫穿整個系統，用于取代常規生物或化學實驗室的各種功能的一種技術。常見 的微流控芯片的主要材料為聚二甲基硅氧烷（PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)以及玻璃 等。其中PDMS芯片以復型快速簡單，被廣泛應用于免疫分析領域。微流通道的通道寬度一 般為數百微米。由于PDMS或PMMA材料表面疏水，而芯片上通道的尺寸很小，進口處表面張 力比較大。因此傳統的進樣方式需要用注射泵連接聚乙烯管泵入，加樣槍滴在微流通道一 端進樣口后再用注射器從通道另一端抽出，或者是通過其他自動化系統控制完成。
[0003] 另外，也存在PDMS芯片的親水處理方法，例如，等離子體處理，表面化學修飾親水 基團等。其中，等離子體處理需要借助昂貴的設備，且修飾后親水性不能持久。PDMS表面化 學修飾親水基團，通常也需要借助等離子體或輻射產生活性基團發生反應，而通過層層自 組裝修飾親水的高分子在PDMS通道表面形成涂層，并不穩定。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于解決上述問題，提供一種通過簡單的表面修飾即可提高芯片的 親水性，從而實現自動進樣，并且無需借助其他設備和復雜反應的微流控芯片通道的修飾 方法及其應用。
[0005] 為了實現上述目的，本發明提供一種微流控芯片通道的修飾方法，其中，該方法包 括將鹽酸多巴胺溶液與微流控芯片的通道的內表面接觸。
[0006] 本發明還提供上述修飾方法在免疫檢測方面的應用。
[0007] 根據本發明的微流控芯片通道的修飾方法，具有步驟簡單，且在修飾完畢后只需 將液體滴加到進樣口，即可以自動流入并充滿通道的優點。此外，修飾后穩定性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0009] 圖1為實施例1得到的修飾后的微流控芯片的照片；
[0010] 圖2為實施例2得到的修飾后的微流控芯片的照片；
[0011] 圖3為實施例3得到的修飾后的微流控芯片的照片；
[0012] 圖4為實施例4中芯片進行免疫檢測的結果圖。
【具體實施方式】
[0013] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0014] 本發明提供的微流控芯片通道的修飾方法包括將鹽酸多巴胺溶液與微流控芯片 的通道的內表面接觸。
[0015] 根據本發明，優選情況下，在所述鹽酸多巴胺溶液中，所述鹽酸多巴胺的含量為 20-60mg/mL ;更優選在所述鹽酸多巴胺溶液中，所述鹽酸多巴胺的含量為30-50mg/mL。
[0016] 根據本發明，優選情況下，在所述鹽酸多巴胺溶液中，溶劑為pH為8-9. 5的 Tris-HCl緩沖溶液；更優選在所述鹽酸多巴胺溶液中，溶劑為pH為8. 3-8. 9的Tris-HCl緩 沖溶液。
[0017] 其中，Tris-HCl緩沖溶液為本領域技術人員所公知，為50ml0. lmol/L三羥甲基氨 基甲燒（Tris)溶液與X mlO. lmol/L鹽酸混勻后，加水稀釋至100ml。本領域技術人員能夠 根據Tris-HCl緩沖溶液的pH值來適當地選擇所述X的值。
[0018] 根據本發明，將鹽酸多巴胺溶液與微流控芯片通道的內表面進行接觸的條件的可 選擇范圍較寬，優選情況下，將鹽酸多巴胺溶液與微流控芯片通道的內表面進行接觸的條 件包括：接觸的溫度為15-40°c，更優選所述接觸溫度為20-25°C。接觸的時間只要保證鹽 酸多巴胺溶液對微流控芯片通道的內表面充分接觸，以實現提高芯片親水性的效果，并可 以根據鹽酸多巴胺溶液的濃度適當選擇接觸的時間，同樣，鹽酸多巴胺溶液的用量也只要 保證與所述微流控芯片通道的內表面充分覆蓋、使之充分與其接觸即可，通常情況下，采用 上述優選濃度的鹽酸多巴胺溶液，接觸的時間為20-400分鐘，優選，接觸的時間為30-360 分鐘，更優選，接觸的時間為30-60分鐘。此外，所述接觸的方式可以采用本領域技術人員 公知的方法進行，例如，用注射泵連接聚乙烯管泵入，加樣槍滴在微流通道一端進樣口后再 用注射器從通道另一端抽出。
[0019] 根據本發明，對所述微流控芯片的材料沒有特別的要求，可以為本領域所常用的 各種用于制備微流控芯片的材料。但優選情況下，所述微流控芯片的材料為聚二甲基硅氧 烷或聚甲基丙烯酸甲酯。
[0020] 根據本發明，所述微流控芯片包括一條或多條通道，多條通道連通或不連通。若包 括多條不相互連通的通道，可以為平行排列的多條通道。
[0021] 在本發明中，對所述微流控芯片的通道的尺寸沒有特別的要求，本領域技術人員 可以根據需要適當地選擇。但優選情況下，為了更好地實現自動進樣，所述微流控芯片中的 每條通道的寬度為100微米?1毫米，高度為100微米?1毫米，長度為3-5厘米；優選每 條通道的寬度為300微米?800微米毫米，高度為300微米?800微米，長度為3-5cm。
[0022] 根據本發明，對所述微流控芯片的通道形狀沒有特別的限定，可以是直線型或曲 線形等形狀。
[0023] 根據本發明，優選情況下，所述微流控芯片的通道的進樣口的孔直徑為0. 5?2毫 米。
[0024] 根據本發明，在所述修飾完成后，優選還包括用水對通道進行清洗的步驟，在清洗 完成后，可直接使用。
[0025] 此外，在本發明中，對所述微流控芯片的制備方法沒有特別的限定，可以根據所述 微流控芯片材料的不同，通過本領域技術人員公知的常規的方法進行制備。例如，當所述微 流控芯片的材料為PDMS時，微流控芯片的制備方法為澆注翻模；當所述微流控芯片的材料 為PMMA時，微流控芯片的制備方法為注塑法。所述注塑法及其條件為本領域所公知。
[0026] 本發明還提供上述修飾方法在免疫檢測方面的應用。在使用本發明的修飾方法對 芯片進行修飾后，在免疫檢測過程中，能夠實現自動進樣。
[0027] 根據本發明，通過上述修飾方法對所述微流控芯片進行修飾后，再利用上述修飾 過的微流控芯片進行免疫檢測，例如利用上述修飾過的微流控芯片進行免疫檢測如下：
[0028] 1)固定捕獲抗體
[0029] 捕獲抗體即包被抗體，是用來捕獲抗原的單克隆抗體。
[0030] 將芯片具有圖案的一面朝下貼合到在基底上(優選地，所述基底為玻璃片或者 PDMS片）上，然后將不同的捕獲抗體溶液分別在微流控芯片（經過了修飾）的平行排列的多 條微流通道的各個進樣口滴加，溶液自動充滿所有微流通道，在20-25°C條件下進行孵育 0. 5-4小時。
[0031] 2)封閉
[0032] 將捕獲抗體溶液從微流通道出樣口抽出，基底上形成平行的抗原蛋白條帶。將微 流通道芯片去掉，剩下基底，為防止非特異性吸附，將基底用牛血清白蛋白溶液進行封閉。
[0033] 3)通入待檢樣品
[0034] 將另一個微流控芯片（經過了修飾）放在捕獲抗體條帶的區域，通道方向與捕獲抗 體條帶方向垂直，分別在微流通道的各個進樣口滴加不同的待檢樣品溶液，溶液自動充滿 整個微流通道，在20-25°C條件下孵育20-60分鐘，將待檢樣品溶液抽出。隨后，揭去微流控 心/T 〇
[0035] 4)孵育檢測抗體及檢測
[0036] 加入檢測抗體修飾有辣根過氧化物酶，在20_25°C條件下孵育20-60分鐘后，加入 化學發光液，化學發光液為辣根過氧化物酶（HRP)發光底物。檢測抗體上修飾有辣根過氧 化物酶（HRP)，當加入發光底物后，檢測抗體上的HRP活性催化發光底物發光，在條帶交叉 的地方就能清楚的顯示反應情況。
[0037] 以下通過實施例來詳細說明本發明，但本發明并不限于下述實施例。
[0038] 以下實施例中的微流控芯片采用以下方法進行制備：
[0039] 1、PDMS微流控芯片的制備
[0040] 1)聚二甲基硅氧烷芯片模板的制備，通過光刻，使用的設備為紫外光刻機，即利用 光刻膠在紫外線照射下可改變性質的特點制作與設計好的掩模上的圖案完全一致的光刻 膠娃片模板，具體制備方法參考 Annual Review of Materials Science，1998, 28, 15。
[0041] 2)聚二甲基硅氧烷芯片的制備，方法為軟刻蝕技術，制備材料為聚二甲基硅氧烷 (PDMS，購自道康寧)，其在通常狀態下為透明而粘稠的液體，經與固化劑反應（184有機硅膠 固化劑，購自道康寧）并加熱到80°C后可固化（固化劑相對于聚二甲基硅氧烷的用量為10 重量％)。利用PDMS可以將硅片模板上的突起圖形轉換為對應的凹型圖形，從而得到一塊與 所述凸型條微結構相對應的聚二甲基硅氧烷芯片。通常在芯片上形成的凹形通道為多條平 行排列的通道，每條通道的寬度為100微米?500微米，高度為100微米?500微米，長度 為 3_5cm。
[0042] 3)用打孔器在通道的上方開設進樣口和出樣口，進樣口和出樣口位于通道的兩 端。進樣口和出樣口的孔直徑為0.5?2毫米。
[0043] 4)將PDMS芯片有圖案的一面朝下貼合到玻璃片上完成組裝。
[0044] 2、PMMA微流控芯片的制備
[0045] 1)通過注塑的方法制得PMMA芯片。芯片上形成的凹形通道為多條平行排列的通 道，每條通道的寬度為500微米?1毫米，高度為500微米?1毫米，長度為3-5cm。進樣口 和出樣口的孔直徑為0. 5?2毫米。
[0046] 2)將PMMA芯片有圖案的一面朝下貼合到PDMS片上完成組裝。
[0047] 實施例1
[0048] 鹽酸多巴胺溶液的制備：將40mg鹽酸多巴胺溶于lmL的Tri s-HCl緩沖溶液 (pH8. 5)中，混勻即得鹽酸多巴胺溶液A。將鹽酸多巴胺溶液A注入到上述制備的PDMS微流 控芯片的通道中（為10條平行排列的通道，每條通道的寬度為300微米，高度為300微米， 長度為3cm)，室溫（25°C)靜置3小時。然后使用純水清洗，得到修飾后的微流控芯片。修 飾后照片如圖1。
[0049] 實施例2
[0050] 鹽酸多巴胺溶液的制備：將30mg鹽酸多巴胺溶于lmL的Tris-HCl緩沖溶液 (pH8. 3)中，混勻即得鹽酸多巴胺溶液B。將鹽酸多巴胺溶液B注入到上述制備的PMMA微流 控芯片的通道中（為7條平行排列的通道，每條通道的寬度為500微米，高度為500微米，長 度為5cm)，室溫（25°C)靜置0.5小時。然后使用純水清洗，得到修飾后的微流控芯片。修 飾后照片如圖2。
[0051] 實施例3
[0052] 鹽酸多巴胺溶液的制備：將50mg鹽酸多巴胺溶于lmL的Tris-HCl緩沖溶液 (pH8. 9)中，混勻即得鹽酸多巴胺溶液C。將鹽酸多巴胺溶液C注入到上述制備的PMMA微 流控芯片的通道中（為7條平行排列的通道，每條通道的寬度為800微米，高度為800微米， 長度為5cm)，室溫（25°C)靜置小時6小時。然后使用純水清洗，得到修飾后的微流控芯片。 修飾后照片如圖3。
[0053] 實施例4
[0054] 利用修飾過的微流控芯片進行免疫檢測實驗
[0055] 1、包被抗體
[0056] 將實施例2中制備得到的修飾后的微流控芯片具有圖案的一面朝下貼合到玻璃 片上，將50 μ g/mL的甲胎蛋白（以下簡稱AFP)包被抗體滴入微流控芯片的通道進樣口， 溶液自動充滿整個微流通道，25 °C孵育40分鐘，之后吸除通道內液體，將PBS緩沖溶液 (0. 01M、pH7. 4,以下相同）滴入微流控芯片的通道進樣口，溶液自動充滿整個微流通道，在 出樣口吸出，清洗通道3次。
[0057] 2、封閉
[0058] 揭去芯片，在與步驟1芯片的鋪設的垂直方向上鋪微流控芯片（實施例3中制備得 到的修飾后的微流控芯片)，將含有3重量％的BSA的PBS緩沖溶液滴入通道進樣口，溶液 自動充滿整個微流通道，封閉20分鐘后，吸除通道內液體，將PBS緩沖溶液滴入微流控芯片 的通道進樣口，溶液自動充滿整個微流通道，在出樣口吸出，清洗通道3次。
[0059] 3、加樣
[0060] 將 400 μ g/mL、200 μ g/mL、100 μ g/mL、50 μ g/mL、25 μ g/mL、5 μ g/mL 的 AFP 抗原溶 液分別滴入通道(將其編號為A-G)的進樣口，溶液自動充滿整個微流通道，同時作空白對 照，25°C孵育20分鐘后，吸除通道內液體，將PBS緩沖溶液滴入微流控芯片的通道進樣口， 溶液自動充滿整個微流通道，在出樣口吸出，清洗通道3次。
[0061] 4、加二抗
[0062] 將1 :200 (體積比，稀釋液為含有5重量％的BSA的PBS緩沖溶液)稀釋的AFP檢 測抗體滴入通道進樣口，溶液自動充滿整個微流通道，25 °C孵育20分鐘后，吸除通道內液 體，揭去微流控芯片。用30ml的PBS緩沖溶液沖淋清洗基底1次。
[0063] 5、加底物液顯色：在反應區澆蓋辣根過氧化物酶（HRP)發光底物，室溫（25°C)反 應1分鐘。
[0064] 6、檢測：使用突光及化學發光成像系統（Bioshine ChemiQ2550)進行檢測，檢測結 果如圖4所示。在圖4中，A通道依次通入5重量％BSA溶液，400ng/mL的AFP抗原溶液，1 : 200 (體積比，稀釋液為含有5重量％的BSA的PBS緩沖溶液）稀釋的AFP檢測抗體溶液；B 通道依次通入5重量％BSA溶液，200ng/mL的AFP抗原溶液，1 :200 (體積比，稀釋液為含有 5重量％的BSA的PBS緩沖溶液)稀釋的AFP檢測抗體溶液；C通道依次通入5重量％BSA溶 液，100ng/mL的AFP抗原溶液，1 :200(體積比，稀釋液為含有5重量％的BSA的PBS緩沖溶 液)稀釋的AFP檢測抗體溶液；D通道依次通入5重量％BSA溶液，50ng/mL的AFP抗原溶液， 1 :200 (體積比，稀釋液為含有5重量％的BSA的PBS緩沖溶液)稀釋的AFP檢測抗體溶液； E通道依次通入5重量％BSA溶液，25ng/mL的AFP抗原溶液，1 :200 (體積比，稀釋液為含有 5重量％的BSA的PBS緩沖溶液)稀釋的AFP檢測抗體溶液；F通道依次通入5重量％BSA溶 液，12. 5ng/mL的AFP抗原溶液，1 :200 (體積比，稀釋液為含有5重量％的BSA的PBS緩沖 溶液)稀釋的AFP檢測抗體溶液；G通道依次通入5重量％BSA溶液，空白溶液，1 :200 (體積 t匕，稀釋液為含有5重量％的BSA的PBS緩沖溶液)稀釋的AFP檢測抗體溶液。通過圖4可 知，隨著抗原濃度的增加，交叉點的灰度值逐漸升高，從而對AFP的濃度進行定量檢測。
[0065] 通過上述實施例可知，經過本發明的修飾方法修飾過的芯片，在進行免疫檢測時， 無需借助其他設備，即可實現自動進樣。
[0066] 以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中 的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這 些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
[0067] 另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0068] 此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本 發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1. 一種微流控芯片通道的修飾方法，其特征在于，該方法包括將鹽酸多巴胺溶液與微 流控芯片的通道的內表面接觸。
2. 根據權利要求1所述的修飾方法，其中，在所述鹽酸多巴胺溶液中，所述鹽酸多巴胺 的含量為20-60mg/mL。
3. 根據權利要求2所述的修飾方法，其中，在所述鹽酸多巴胺溶液中，所述鹽酸多巴胺 的含量為30-50mg/mL。
4. 根據權利要求1-3中任意一項所述的修飾方法，其中，在所述鹽酸多巴胺溶液中，溶 劑為pH為8-9. 5的Tris-HCl緩沖溶液。
5. 根據權利要求4所述的修飾方法，其中，在所述鹽酸多巴胺溶液中，溶劑為pH為 8. 3-8. 9 的 Tris-HCl 緩沖溶液。
6. 根據權利要求1-3中任意一項所述的修飾方法，其中，將鹽酸多巴胺溶液與微流控 芯片通道的內表面進行接觸的條件包括：接觸的溫度為15-40°C，接觸的時間為20-400分 鐘。
7. 根據權利要求6所述的修飾方法，其中，將鹽酸多巴胺溶液與微流控芯片通道的內 表面進行接觸的條件包括：接觸的溫度為20-25°C，接觸的時間為30-360分鐘。
8. 根據權利要求1所述的修飾方法，其中，所述微流控芯片的材料為聚二甲基硅氧烷 或聚甲基丙烯酸甲酯。
9. 根據權利要求1所述的修飾方法，其中，所述微流控芯片包括一條或多條通道，多條 通道連通或不連通，每條通道的寬度為100微米?1毫米，高度為100微米?1毫米，長度 為3-5厘米。
10. 權利要求1-9中任意一項所述修飾方法在免疫檢測方面的應用。
【文檔編號】G01N33/50GK104140548SQ201310173588
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月10日 優先權日:2013年5月10日
【發明者】蔣興宇, 沈海瀅 申請人:國家納米科學中心
專業數控銑床產品供應商
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