[发明专利]一种可换芯式微流控芯片蛋白酶解反应器

说明书

技术领域

本发明属微流控芯片技术领域，具体涉及一种可换芯式微流控芯片蛋白酶解反应器及 其制备技术。

背景技术

自从1990年瑞士Ciba-Geigy公司的Manz和Widmer[1]首次提出微型全分析系统以 来，微流控芯片就以其高效、快速、试剂用量少、低耗以及集成度高等优点引起了国内有 关专家的广泛关注，在其方法学研究迅速发展的基础上，微流控芯片在生物医学研究、临 床诊断、药物分析、环境监测、法医和军事等领域显示了良好的应用前景[2-4]。

微流控芯片微流通道尺寸在微米级，是纳升到微升级小体积样品的理想操作和分析平 台，特别适用于生物医药分析和临床检测小体积样品的酶法和免疫法分析和检测。其中一 个很重要的用途是用于蛋白质的酶解和分析。蛋白质的酶解是蛋白组学中蛋白质分析的一 个关键步骤。由于传统的溶液酶解灵敏度低而且耗时(12小时以上)，所以建立高效快速 的新型蛋白质酶解方法具有重要意义。

通常使用的微流控芯片酶反应器是将蛋白酶如胰蛋白酶通过溶胶-凝胶包埋[5，6]和 共价键合[7]等技术固定在芯片微流通道内表面。存在的问题是一旦酶失活，整个芯片就 报废了，目前阶段芯片的价格还在几十乃至几百元一片，限制了微流控芯片酶反应器的广 泛使用。此外报废的芯片丢弃后会对环境带来影响。于是想到如果芯片通道内固定酶的载 体是可更换的，这个问题就迎刃而解了。于是我们在玻璃纤维表面通过浸涂的方法修饰一 层高分子薄膜，然后将胰蛋白酶固定在高分子薄膜中。将该固定有酶的玻璃纤维插入微流 控芯片的微流通道，即制得可换芯式微流控芯片酶反应器。该反应器将蛋白质的酶解时间 从传统的溶液酶解的12小时以上大幅度降低到5秒，大大节约了酶解时间，提高了工作 效率。失效的芯片可通过更换纤维酶芯的方法使芯片再生，由于玻璃纤维直径在几十微米， 材料使用量极少，用其制作的纤维酶芯价格低廉，可采用上述浸涂的方法批量加工。通过 更换固定的酶的种类还可在此基础上开发新的微流控芯片酶反应器，如血糖测定用可换芯 式微流控芯片酶反应器等。

参考文献

[1]Manz A，Graber N，Widmer HM.Sens.Actuators B 1990，1，244-248.

[2]Dittrich，PS，Tachikawa K，Manz A.Anal.Chem.2006，78，3887-3908.

[3]Auroux PA，Iossifidis D，Reyes DR，and Manz A.Anal.Chem.2002，74，2637-2652.

[4]Verpoorte E.Electrophoesis 2002，23，677-712.

[5]Qu HY，Wang H.，Huang Y，et al.Anal.Chem.2004，76，6426-6433.

[6]Wu HL，Tian YP，Liu BH，et al.J.Proteome Res.2004，3，1201-1209..

[7]Peterson DS，Rohr T，Svec F，et al.Anal.Chem.2002，174，4081-4088..

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于蛋白组学中蛋白质分析的基于固定有胰蛋白酶玻璃 纤维的可换芯式微流控芯片蛋白酶解反应器及其制备方法。

本发明提供的酶反应器，是一种具有固定有胰蛋白酶玻璃纤维酶芯的可换芯式微流控 芯片蛋白酶解反应器。其结构如图1所示。它由具有双尖端单通道的有机玻璃微流控芯片 1和固定有胰蛋白酶的玻璃纤维2(即酶芯)组成；其中有机玻璃微流控芯片1由含微流 通道4的基片和空白盖片构成，基片由甲基丙烯酸甲酯预聚溶液夹于商品有机玻璃板和硅 阳模间引发聚合制得，基片和盖片通过热压封装；为方便玻璃纤维芯的穿入，将芯片两头 分别加工成尖端3的形式，且贯穿芯片的微流通道4在两尖端内部；玻璃纤维2贯穿有机 玻璃微流控芯片1上的微流通道4，并从两端的尖端3穿出。