[发明专利]用于核酸纯化的微流体三维电磁激发混匀装置

说明书

技术领域

本发明涉及核酸提取纯化领域，尤其是涉及一种基于三维电磁激发技术将生物样品、反应液和纳米磁珠高速混匀的装置。

背景技术

核酸提取技术在生物和医药领域都有广泛应用，精确快速的从样品中提取核酸是进行准确核酸检验的前提。磁珠法提取核酸已经是一种很成熟的技术，其基本原理是利用超顺磁性氧化硅纳米磁珠与核酸分子特异性地识别和高效结合。利用氧化硅纳米微球的超顺磁性，在Chaotropic盐(盐酸胍、异硫氰酸胍等)和外加磁场的作用下，能从血液、动物组织、食品、病原微生物等样本中的DNA和RNA分离出来。其基本步骤为裂解-结合-洗涤-洗脱。在这些步骤中，主要时间(大约占总的提取时间70％)均花费在混匀步骤，即将磁珠、样品以及反应液混合充分是核酸提取中的关键步骤。如何快速充分的混匀纳米磁珠和反应液已经成为进一步提高核酸提取效率的瓶颈问题。微纳技术的快速发展为解决这一问题提供了可能性。

快速充分混匀纳米磁珠和反应液在微流控中实际为如何高效的驱动微流体或者纳米磁珠实现快速充分的运动，现在主流的微流体驱动技术包括机械驱动、光学驱动、电驱动、磁驱动等，这些方法或结构复杂或者效率不够，均不能有效实现纳米磁珠和反应液的快速充分混匀。即微流控技术用于核酸提取最大缺陷就是不能像在宏观条件下一样，使样品和各类试剂充分混合。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于核酸纯化的微流体三维电磁激发混匀装置，将在微流道中实现纳米磁珠和反应液的快速混匀和核酸提取成为现实。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种用于核酸纯化的微流体三维电磁激发混匀装置，包括混匀微流道、复数组电磁激发源和与所述电磁激发源相连的控制装置，所述混匀微流道内包括生物样品、纳米磁珠和反应液，所述电磁激发源围绕所述混匀微流道互成一定角度排列，所述控制装置控制对所述电磁激发源施加时序控制的电流，在所述混匀微流道内形成时变磁场，使得所述纳米磁珠做三维涡流螺旋线运动，所述生物样品、纳米磁珠与所述反应液混匀结合并反应。

优选地，所述混匀微流道包括微流槽和微加热器，所述微加热器设置在所述微流槽侧面，用以辅助微流槽内生物样品的裂解结合反应的完成。

所述微加热器可采用金属铂薄膜微加热器。

所述混匀微流道材料采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)或其他类似材料，另外混匀微流道可采用软蚀刻技术或其他微流道加工技术进行加工。

所述电磁激发源围绕所述混匀微流道互成120°分布。

每组所述电磁激发源上设置至少一个电磁激发装置，每个所述电磁激发装置包括铁芯和包裹在所述铁芯外的铁芯外绕线，所述电磁激发装置与所述控制装置电性相连。

所述电磁激发装置与所述控制装置之间还连接有电流放大器。

所述控制装置控制对所述电磁激发源施加时序控制的半波正弦电流或半波余弦电流。

所述混匀装置还包括液体分选和驱动装置、核酸收集腔和废液储存腔，所述液体分选和驱动装置、核酸收集腔和废液储存腔均通过阀门与所述混匀微流道相通或分隔。

所述反应液为裂解液、洗涤液和洗脱液中的一种，通过液体分选和驱动装置依次加入到混匀微流道内，用于进行核酸的提取纯化反应。

本发明的有益效果是：(1)本发明采用独特的三维电磁激发方式，驱使纳米磁珠在微流道内做三维涡流螺旋线运动，从而使得纳米磁珠上的样品跟反应液充分混合均匀并快速反应，使在微纳条件下实现快速提取核酸成为现实，相对现有核酸提取设备，极大提高了核酸提取效率；(2)本发明设备结构简单，易加工实现。

附图说明

图1是本发明用于核酸纯化的微流体三维电磁激发混匀装置的俯视结构示意图；

图2是图1中A-A方向的剖视结构示意图；

图3是本发明电磁激发源上所加电流的时序图示意图；

图4为纳米磁珠在三维磁场作用下整体运动轨迹示意图；

图5为单个纳米磁珠在三维磁场作用下的运动轨迹示意图；

图6为裂解后纳米磁珠被吸附到混匀微流道一侧的原理示意图；

图7为洗涤后纳米磁珠被吸附到混匀微流道一侧的原理示意图。

附图标记：1、液体分选和驱动装置，2、混匀微流道，21、微加热器，3、电磁激发源，4、核酸收集腔，5、废液储存腔，6、控制装置，7、电流放大器，8、阀门，9密封膜。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。