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基于海藻胶液滴的数字PCR芯片及其应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-06-30 10:11:56

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-07-11 11:38:38
本发明公开了一种液滴捕获芯片,其包括多个平行排列的流体微通道,其中,沿着所述流体微通道间隔地形成多个液滴捕获结构,所述液滴捕获结构包括液滴进入端以及抑制液滴流出端,抑制液滴流出端与相邻的流体微通道相连通。本发明还公开了全集成的基于海藻胶液滴的数字PCR芯片及其应用,本发明的基于海藻胶的数字PCR芯片,可以完成从液滴生成到捕获以及检测的全过程。并且引入海藻胶,海藻胶凝固后,海藻胶液滴稳定、不会发生融合并且不会影响PCR的扩增效率,该方法可以应用到血液中循环肿瘤DNA的检测以及其他相关生物、医学的应用,由于海藻胶的引入,可以进一步扩展应用到单细胞分析等。
一种液滴捕获芯片,其特征在于:包括多个平行排列的流体微通道,其中,沿着所述流体微通道间隔地形成多个液滴捕获结构,所述液滴捕获结构包括液滴进入端以及抑制液滴流出端,抑制液滴流出端与相邻的流体微通道相连通;每个流体微通道的两端分别设有第一入口和第一出口;垂直于流体微通道的两侧分别设有多个并行排列的第二入口和第二出口,用于施加垂直于流体微通道的方向上的压力以允许液滴进入液滴捕获结构;所述液滴捕获结构为底部设有开口的U型结构,所述液滴进入端位于U型结构的顶部开口处,所述抑制液滴流出端位于U型结构的底部开口处。

微流控技术是多学科交叉的科技前沿领域之一,具有尺寸小、效率高、集成度高、分析速度快、价格低廉等一系列特点。液滴微流控是微流控技术的重要分支,微流控液滴系统为单细胞分析提供了一个潜在的工具,利用微流控系统,可对单细胞进行快速分割和高通量平行观察检测。利用微流控液滴进行细胞培养已经是比较成熟的技术,采用特定的微通道设计如捕获阵列、培养小室、微孔阵列来固定微液滴,可以实现在线细胞培养,整个实验过程中细胞的相对位置不会发生变化。基于微流控芯片的液滴数字PCR(dropletdigital PCR,ddPCR)是近年发展起来的高灵敏的核酸检测分析技术,受到广泛重视。ddPCR将含有待测核酸分子的反应体系包入成千上万

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相对于现有技术,本发明的有益效果为:

1)本发明使用了海藻胶液滴,海藻胶液滴通过引入海藻胶,使得液滴的稳定性更好,液滴之间不会发生融合,尤其适用于数字液滴PCR,可提高PCR的检测效率以及检测结果的稳定性和准确性;

2)本发明的数字PCR芯片具有U型筛子结构,数字PCR芯片能够很好的捕获海藻胶液滴,捕获效率高并且通道不易堵塞。液滴被捕获后位置固定,相互之间不受干扰,可以实现原位扩增和检测;

3)本发明的核酸扩增反应方法可以实现高通量、高灵敏的检测,使用本发明的数字PCR芯片可以实现高通量液滴的捕获,并且每个液滴都是一个反应器,反应体积小可以提高反应效率,检测更灵敏。

技术合作

H7N9病毒在芯片上进过扩增后拍照的结果如图3所示,该图片是利用荧光倒置显微镜拍摄的,通过显微镜可以采集到我们的荧光信号。检测方法还可以采用激光诱导荧光逐个扫描每一个液滴,因为每一个液滴的位置是固定的,并且可以通过坐标定位每一个液滴,可以用机械方法精确移动芯片,进行检测,这样就可以实现高灵敏的检测。

从图4中可以看出,海藻胶液滴在流体微通道中的稳定性非常好,经过挤压也不会融合。

最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。