[发明专利]一种微载体制备系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种微载体制备系统，特别是将储液池、微量液体分配器、不粘模板及定位系统结合，通过储存在储液池中的液体原料藉由微量液体分配器在定位系统将微量液体分配器的喷嘴与不粘模板空间位置定位的情况下分配微量液体至不粘模板上固化以获得微颗粒，然后将固化的微颗粒与不粘模板分离以批量制备微载体。

背景技术

随着人类文明的进展，在医疗卫生、生物工程、环保及食品安全等众多领域人们对高通量、低成本、方便可靠的多功能生物传感器件的需求越来越多、越来越迫切。为此，在上个世纪九十年代，人们开发了以平面微阵列和悬浮微阵列为基础的生物芯片技术。近十多年来生物芯片技术以其无可比拟的高信息量、高通量、灵敏、快速、准确的特点而显示出了巨大威力，并因此受到世界各国学术界和工业界的瞩目，从而被公认将会给21世纪的生命与医学科学研究带来一场革命。

其中悬浮阵列芯片技术也称微载体技术，它是一种通过编码微颗粒上固定的传感敏感材料与待测样品间特异性相互作用而在流体中进行多目标检测分析的工具。它不仅具有通常多目标检测分析技术所具备的信息量大、检测时间短、所需检测样品体积小以及检测成本相对传统检测方法低的特点，而且无论是制备还是使用，它均较另外一种多目标检测分析技术-平面微阵列芯片技术有着许多突出的优势：更大的产量、更灵活的检测目标安排、更快速的反应以及更高质量的实验结果。因此，悬浮阵列芯片的研发正越来越受到了人们的高度关注。在国际上悬浮阵列芯片研发中取得巨大成功的具代表性的例子是美国的Luminex公司的双荧光标记微球技术以及Illumina公司的微球阵列芯片技术。目前悬浮阵列芯片不仅广泛应用于包括药物筛选在内的科研领域，而且已被美国FDA批准而成功应用于临床诊断。

悬浮阵列芯片的关键技术主要包括三个方面。首先是微载体的制备技术。人们已经开发了包括液相合成法、模板法及石板印刷法在内的制备技术。其中液相合成法在液体环境中将液态微载体原料转化为固态微载体，它具有制备量大、廉价等优点，但存在质量控制及难以制备图案编码微载体等问题。模板法则通过复制包括阳极氧化铝等模板在内的特定形貌及尺寸而制备微载体，该方法通常在液态环境中实现，因此其方法简单且易于操作，但存在模板形貌及尺寸受限等问题。而石板印刷术则通过微电子工艺中成熟的光刻技术通过光刻胶制备微载体，该方法具有二维微载体形貌控制精确的优点，但存在难以制备三维形貌微载体及制备成本较高等问题。

悬浮阵列芯片的另外一个关键技术是其编码-解码技术。由于微颗粒在流体中进行检测而又难以采取平面微阵列的位置编码，因此需要对所有的微颗粒编码并在检测时解码识别。而包括核酸、蛋白在内的生物分子的检测数量常常非常大，因此人们需要的编码种类也非常多。例如高密度平面微阵列芯片检测核酸时常常需要在1平方厘米的区域固定数以万计的微探针以检测核酸序列。目前悬浮阵列芯片中人们常用的编码方法包括荧光及吸收光编码在内的光学编码、核酸编码在内的化学编码、尺寸及形状编码在内的物理编码、射频编码在内的电子编码、条纹及点阵列编码在内的图案编码。其中，采用荧光或者吸收光的光学编码方法编码数量相对有限。而包括核酸编码在内的化学编码虽然编码数量大，但如果通过平面微阵列进行解码则不仅复杂而且耗时，这些将影响其在高通量检测中的应用。包括尺寸及形状编码的物理编码同样存在编码量少的问题。射频编码编码量极大，其在250×250×100微米的微颗粒上编码数量接近无穷大-大于10¹²，但是其昂贵且慢速的合成限制了其大规模使用。图案编码中虽然编码条纹杆连接敏感材料繁杂困难，微坑图案修饰颗粒只在荧光强度足够大的时候才能够识别其图案，而光漂白编码微球无论合成还是解码都比较费时，但是2007年Daniel C等人采用微孔点阵列图案的悬浮微阵列芯片的编码工作首次提示图案编码在悬浮阵列芯片中的巨大潜力：该方法不仅编码量大-其所制备的90微米宽30微米厚180至270微米长的微颗粒编码数量可达百万级别，而且能够重复批量制备、检测灵敏并与流式细胞术兼容。微孔点阵列图案编码技术的问题在于其流式细胞术检测难以高速进行，因此限制了其在高通量检测中的应用。