[发明专利]一种DNA在线分离的微流控芯片及其分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及DNA分离技术，具体地说是一种在微流控芯片平台上，采用在线电泳预浓缩和浓缩后电泳分离方法实现DNA在线分离的微流控芯片及其分析方法。

背景技术

DNA的分离和检测是基因研究所涉及的重要技术手段。检测的DNA可以是扩增或非扩增的样品。对于非扩增样品，由于拷贝有限，往往需要大量的组织或细胞；对于扩增样品，由于实际生物样品中的DNA的浓度一般较低，即使经过聚合酶链反应(PCR)扩增后，亦不能保证达到足够的检测灵敏度，解决这个问题方法是增加聚合酶链反应次数，其代价是更多的试剂和时间消耗。对于传统的芯片电泳和毛细管电泳分析方法，虽然增加进样量可以提高检测灵敏度，但同时也造成分离效率的降低。等速电泳预浓缩是一种通过增加进样量来提高检测灵敏度而不影响分离效率的有效方法。由于基于传统毛细管电泳平台的等速电泳预浓缩-分离结合方法所需设备接口非常复杂，同时造成较大的死体积而影响了其实际应用价值，而使用微流控芯片平台可以方便地实现这种等速电泳预浓缩-分离结合方法。先前的分离方法并未在微流控制芯片上将预浓缩和浓缩后电泳分离结合，这种实现在线DNA预浓缩-分离的微流控芯片及其分析方法并未具有相关报道。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种设计灵活、加工简单、分析更加灵敏、快速和分离高效的微流控芯片DNA分离及分析方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

芯片由前导缓冲液池、样品池、样品废液池、缓冲液废液池、尾随缓冲液池以及之间的通道构成。其中，尾随缓冲液池在样品池外侧，前导缓冲液池设置于样品池和缓冲液废液池之间。邻近于缓冲液废液池内侧设有分离检测点，于前导缓冲液池的延伸通道与分离通道的交叉点处设置有预浓缩检测点。

在尾随缓冲液池和前导缓冲液之间设置有样品废液池；所述样品废液池和样品池之间的有效样品区域为0.5-20cm。

当样品废液池处于样品池和前导缓冲液之间时，前导缓冲液和样品废液池之间有效区域为0.5-15cm；

或当样品池处于样品废液池和前导缓冲液之间时，前导缓冲液和样品池之间有效区域为0.5-15cm。

DNA在线分离微流控芯片的微流分析方法：

1)当样品废液池处于样品池和前导缓冲液之间时，样品废液池和缓冲液废液池之间注入前导缓冲液，在样品废液池和样品池之间注入所要分析的样品，在样品池和尾随缓冲液池之间注入尾随缓冲液；

或当样品池处于样品废液池和前导缓冲液之间时，样品池和缓冲液废液池之间注入前导缓冲液，在样品废液池和样品池之间注入所要分析的样品，在样品废液池和尾随缓冲液池之间注入尾随缓冲液；

2)此时尾随缓冲液池接地，前导缓冲液池接高压(电压为100-5000伏)，使前导液、样品、尾随液沿通道迁移，此时通过预浓缩检测点即可以检测到样品，完成样品浓缩；最后分离，前导缓冲液池接地，缓冲液废液池接高压，此时通过分离检测点即可以检测到样品。

所述各盛液池与电极相连，所有在线电泳预浓缩分离分析步骤通过常规自动的电极切换来控制。

所述前导缓冲液中的阴离子的迁移速度快于样品中的阴离子，前导缓冲液可为：氯离子，磷酸根离子或硼酸根离子等。

所述尾随缓冲液中的阴离子的迁移速度慢于样品中的阴离子，尾随缓冲液可为：3-(N-吗啡啉)丙磺酸、N-(乙-羟乙基)哌嗪-N-2乙烷磺酸、N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸等阴离子等。

样品用荧光染料标记并加入筛分介质，所述筛分介质可以为无胶筛分的羟丙甲纤维素、羟丙纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚维酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺或琼脂糖；所述荧光染料可为共价标记染料或非共价标记染料，共价标记染料可为：FITC系列、BODIPY系列、Cy系列、罗丹明系列、Alexa Fluor系列、DABCYL、HEX、JOX、NAP、Oregon Green 488、Pyrene、ROX、TAMARA、TET或Texas red；非共价标记染料可为：SYBR系列、Cyanine系列、SYTOX系列、Thiazole系列或溴乙锭。

本发明具有如下优点：

1.本发明将在线电泳预浓缩和浓缩后电泳分离结合在同一微流控芯片，该微流控芯片设计灵活、加工简单。

2.操作简便，灵敏度高。采用本发明电泳快速分离的分析方法，整个分析过程时间小于500秒，灵敏度比常规的十字进样方法提高。