[发明专利]用于自主免疫测定的微流体分析平台

说明书

本发明提供了一种用于自主免疫测定如ELISA的微流体分析装置和平台，包括多孔层和多孔臂，多孔层中具有至少一个槽且多孔臂从多孔层延伸并绕臂的根部可枢转，多孔臂可在其中多孔臂与槽间隔开的关闭位置以及其中多孔臂设置在槽中的打开位置之间枢转，并且亲水元件跨越槽以限定横跨槽的流体流动路径；设置在多孔层下面的热响应形状记忆聚合物(SMP)，SMP响应于被加热而弹性变形以使多孔臂在打开和关闭位置之间移动；以及与SMP导热接触的热源以使SMP弹性变形。

相关申请的引用

本申请要求2016年10月7日提交的美国临时申请第62/405,492号的权益，其全部内容通过引用的方式结合到本文中。

技术领域

本发明提供了一种微流体分析装置和平台，用于自主免疫测定，例如ELISA。

背景技术

及时(point-of-care，POC)生物传感器被设计用于快速且灵敏地检测样品流体中的分子标记物，并且可以改善个人保健，确保食品安全并监测环境安全。基于微流体纸的分析装置(μPAD)越来越成为POC诊断方法中最重要的候选之一，并提供廉价、易用且安全的生物传感平台[1]。酶联免疫吸附测定(ELISA)是一种广泛用于临床诊断的测定，其已经在μPAD上实现，可以使健康相关的应用可使用[2,3]。然而，这些ELISA μPAD需要人为干涉，例如重复移取试剂，使用扫描仪或照相机捕获测定读出信号，以及通过软件分析成像结果，因此需要一定程度的操作员技能，这限制这些基于纸张的装置被未经训练或不熟练的用户使用。非常希望在μPAD上实现ELISA的完全自动化，这将消除人为干预并确保所开发的μPAD提供完全保证的(由世界卫生组织(WHO)提出的；可负担的，敏感的，特异性的，用户友好的，快速和稳健的，无需设备的，并可交付给最终用户的)测试[1]。

多孔纸的固有毛细管作用免除了用于流体操纵的μPAD的泵送仪器，但仍需要纸基板上的可控流体阀来实现测定自动化。在过去的几年中，由机械装置控制的基于纸的微流体阀已被用于μPAD上的流体流动的可编程控制[4-6]。尽管这些方法消除了试剂溶液的重复移液，但仍需要手动操作来进行阀门驱动。最近，据报道，一种新型的常开和常闭磁定时阀用于基于纸的微流体的流体控制[7]。该设计使具有磁性纳米颗粒的机械悬臂阀官能化，使其可通过磁力控制。这节省了打开或关闭阀门的手动操作。它被证明是多步测定中常用的自动单步流体操作。然而，每个磁阀需要用于致动的片外，相对庞大的电磁体，并且多个磁阀的集成将导致μPΑD的较大的足迹(印迹，large foot print)(对于四阀装置，10cm×10cm)。Yager及其同事还展示了μPAD上的局部阀门，其中压缩海绵作为集成工具包中的致动器[8]。未经训练的用户可以使用集成这种阀门的μPΑD进行“样品应答”(SIAO)ELISA。然而，该设计包括许多移动部件(例如，测试条，基于海绵的阀和玻璃纤维致动通道)，其可能限制装置制造和操作的可靠性。此外，该工具包仅直接提供定性诊断答案，随后需要对比色结果进行片外分析以进行定量读出。对于已经开发的所有可控流体阀门，它们只能单向地从“打开”状态切换到“关闭”或从“关闭”状态切换到“打开”状态，并且没有设计可以通过同一个阀随后实现打开(关闭)和关闭(打开)操作。

因此，仍然需要提供用于自主ELISA的改进的系统和装置。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种微流体分析装置，其包括多孔层和多孔臂，多孔层中具有至少一个槽且多孔臂从多孔层延伸出并可绕臂的根部枢转，该多孔臂的远端具有亲水元件，该多孔臂可在其中多孔臂与槽间隔开的关闭位置和其中多孔臂设置在槽中的打开位置之间枢转，并且亲水元件跨越槽以限定横跨槽的流体流动路径；设置在多孔层下面并且邻接多孔臂的热响应形状记忆聚合物(SMP)，SMP响应于被加热而弹性变形以使多孔臂在打开和关闭位置之间移动；和与SMP导热接触的热源以使SMP弹性变形。

在一个实施方式中，多孔层选自由多孔纤维素纸、多孔亲水织物、多孔硝化纤维素纸和膜(纸膜，paper and membrane)、多孔玻璃微纤维膜和多孔碳纳米纤维膜组成的组。