[发明专利]核酸提取、扩增及检测集成装置及其制造方法和检测方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种核酸提取、扩增及检测集成装置及其制造方法和检测方法。

【背景技术】

核酸作为一种分子标志物已被广泛的用于疾病诊断，食品安全检测和环境监测领域。基于核酸的诊断一般包括核酸的提取、扩增和检测三个部分。传统的方法主要在实验室依赖于大型仪器和专业的技术人员，存在成本昂贵，耗时耗力等缺点。而在传染性疾病频发、食品安全问题突出、环境污染严重的偏远地区，这些传统的方法并不适用，因此严重耽误了该地区人们对疾病的诊断与治疗、食品的检测和环境的监控与治理。

近年来，随着纸基微流体技术的发展，低成本、微型化、携带方便、操作简单的纸基即时检测装置日渐受到人们的关注。目前，市面上已有纸基的提取方法(如：Whatman公司发明的纸上提取核酸的方法(如：FTA卡等))和纸基的核酸扩增与试纸检测方法(如：BioHelix发明的the BESt cassette产品，包括扩增槽和检测室)。它们都需要进行复杂的提取和扩增操作，还要依赖于实验室的大型仪器(如：热循环仪，冰箱)，仍然存在不便于携带、操作复杂、成本昂贵等缺陷。不能实现快速、简单、便携的核酸检测。仍然不适用于资源匮乏地区进行分子诊断。

【发明内容】

本发明的目的在于针对现有纸基核酸提取、扩增和检测方法存在的缺陷，提供一种核酸提取、扩增及检测集成装置及其制造方法和检测方法，该装置成本低廉、操作简单，携带方便，且检测时间短，无需专业技术人员进行操作，效率高，适用范围广。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

核酸提取、扩增及检测集成装置，包括上下扣合的上盖和基座，基座上设置有纸基核酸提取模块、纸基核酸等温扩增模块和试纸检测模块；上盖上开设有用于滴加样品的进样孔、控制按钮以及试纸结果观察窗；纸基核酸等温扩增模块上设置有能够移动的U型夹，上盖的侧面开设有用于固定U型夹的固定孔；U型夹包括上下两层紧密叠加在一起的能够导热的金属片，其中一端为拖动端，另一端为纸片区；纸片区的上层镶嵌有冻干的依赖解旋酶的等温扩增试剂的纸片，下层的相应位置上镶嵌有核酸吸附纸，拖动端由固定孔伸出；

核酸提取时，纸基核酸提取模块上的纸基裂解通道的末端与核酸吸附纸相接触，且纸片不与核酸吸附纸相接触；

等温扩增时，纸基核酸等温扩增模块上的加热片与核酸吸附纸和纸片相接触，核酸吸附纸和纸片上设置有起密封作用避免核酸扩增时气溶胶污染的PMMA板；

检测时，核酸吸附纸位于试纸检测模块上的试纸条和层析液存储槽之间，并与二者相接触。

本发明进一步的改进在于：

所述纸基核酸提取模块包括清洗液储液池和裂解液储液池，清洗液储液池的下端与纸基清洗通道的入口相连，裂解液储液池的下端与纸基裂解通道的入口相连；纸基裂解通道的下方设置吸水垫；纸基清洗通道的末端设置纸基阀门，在清洗时，纸基阀门与纸基裂解通道相接触，将纸基清洗通道和纸基裂解通道相连通。

所述清洗液储液池和裂解液储液池内均设置有密封橡胶和海绵，海绵位于密封橡胶的下方。

所述纸基核酸等温扩增模块还包括与加热片相连的电源，加热片采用陶瓷加热片。

所述试纸检测模块包括侧流层析试纸条和层析液存储槽，层析液存储槽位于侧流层析纸条的末端下方；侧流层析纸条与上盖上的试纸结果观察窗的位置相对应。

所述侧流层析纸条包括依次层叠设置的背胶板、样品垫、结合垫以及醋酸纤维素膜；层析液存储槽内放置有用于存储层析液的海绵。

一种核酸提取、扩增及检测集成装置的制备方法，包括以下步骤：

1)采用3D打印技术制备上盖和基座；

2)用激光切割机制备海绵、橡胶密封垫、PMMA板和绝缘疏水纸；

3)将储液海绵分别浸泡于相对应的液体中使海绵充满液体；

4)根据纸基模块的尺寸，用激光切割机制备相应尺寸的纸基通道，用打孔器制备纸基通道和核酸吸附纸；

5)用线切割机床制备U型夹的铜片；

6)用冷冻干燥的方法制备依赖解旋酶的等温扩增试剂纸片；

7)用纳米金标记检测探针，组装粘贴试纸，用切割机制备侧流程析试纸条；

8)将组成纸基核酸提取模块、纸基核酸等温扩增模块和试纸检测模块的储液海绵、密封橡胶、纸基通道、陶瓷加热片、钮扣电池、绝缘疏水纸、PMMA板、U型夹、侧流程析试纸条和层析液储存海绵分别安装于基座上；

9)将上盖和基座扣合组装形成纸基核酸提取、扩增及检测集成装置。