[发明专利]一种高通量微液滴梯度稀释装置和方法

说明书

本发明公开了一种高通量微液滴梯度稀释装置和方法，涉及梯度稀释领域，包括上子芯片和下子芯片，通过上子芯片和下子芯片的相对位移达到第二个位置，系列1微孔与第一排系列2微孔重叠，系列1微孔中溶液1的浓度被第一排系列2微孔中的溶液2所改变；待溶液充分混合，将上子芯片相对下子芯片位移到第三个位置使系列1微孔与第二排系列2微孔重合，系列1微孔中溶液1的浓度被系列2微孔中的溶液2第二次改变。上自芯片和下子芯片可进行多次相对位移，从而达到对系列1微孔中溶液1进行梯度改变的目的。本发明对纳升级别及更小体积进行准确梯度稀释，同时进行多个比例平行操作，不需复杂人工或昂贵的移液机器人，方便控制梯度稀释的环境条件。

技术领域

本发明涉及梯度稀释领域，尤其涉及一种高通量微液滴梯度稀释装置和方法。

背景技术

梯度稀释(serial dilution)在化学、生物以及医学等领域已经有很长时间的广泛应用。例如检测一种新的化合物对细菌的有效性，通常会将药物进行梯度稀释(例如浓度100nM,10nM,1nM,100pM…)检测。

梯度稀释的一般方法是按一定的比例用稀释液对含有特定浓度的目标物质的初始溶液进行稀释，再按同样的或不同的比例取稀释后的溶液与稀释液再次进行稀释，同样的步骤可以反复操作直至达到所需要稀释的目标物质的浓度。例如需要从1mM的NaOH溶液制备1nM的NaOH溶液，可以采用1：9的稀释比例，使1体积的1mM的溶液与9体积的稀释液(例如水)进行混合，达到0.1mM；再将1体积的0.1mM的溶液与9体积的稀释液进行混合，得到0.01mM的溶液；通过此方法多次稀释后达到1nM的NaOH溶液。

在通常的生物或者化学检测中，一般需要多通道的同时稀释操作。例如在生物实验中，会使用96孔板(8×12排列)，所需稀释的原始溶液通常会在纵向的8个微池，操作人员使用8通道的移液枪可以同时对这8个微池中的溶液进行上述的梯度稀释。这一操作也可以通过移液机器人完成。移液机器人通常配备有至少一个机械臂，以及类似于移液枪的液体操纵设备。通过移液机器人进行梯度稀释可以进一步的提高操作的准确性并减小人为的实验误差。

虽然梯度稀释的原理很成熟并且在实验及检测中得到了非常广泛的应用，但其一般局限于微升或者更大的体积，对纳升及更小的体积进行梯度稀释是非常难以达到的。例如液滴的方法，把一个液滴与另一个液滴进行融合，达到对液滴中的物质的稀释。但这些方法都无法达到对多通道微体积进行梯度稀释。

现有技术存在下面各种问题：

1、很难准确的对小于微升的液体进行梯度稀释操作；

2、也很难进行多通道的操作，例如只能做8个通道；

3、一次操作通常稀释比例是固定的，例如1：9；

4、需要较为复杂的人工操作或者昂贵的移液机器人；

5、不容易控制整个实验的环境(例如温度)，一些蛋白质需要在4度进行稀释，一般则需要冷室(cold room)等装置。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种可以对纳升级别以及更小的体积进行准确的梯度稀释的装置和方法，可以高通量(多通道)的平行操作，可以同时进行多个比例的平行操作，不需要复杂的人工或者昂贵的移液机器人，可以方便的控制梯度稀释的环境(温度)条件。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是对纳升级别以及更小的体积进行准确的梯度稀释，高通量(多通道)的平行操作，同时进行多个比例的平行操作，不需要复杂的人工或者昂贵的移液机器人，方便控制梯度稀释的环境(温度)条件。

为实现上述目的，本发明提供了一种高通量微液滴梯度稀释装置和方法。