[发明专利]一种集成阳极氧化铝多孔膜的微流体芯片

说明书

本发明公开了一种集成阳极氧化铝多孔膜的微流体芯片，由过滤循环腔、捕获循环腔、目标捕获结构和第一阳极氧化铝多孔膜，其中过滤循环腔下侧与捕获循环腔相连，并且将第一阳极氧化铝多孔膜密封于过滤循环腔与捕获循环腔之间，捕获循环腔右侧与目标捕获结构相连，目标捕获结构底部为微流管道，并在微流管道底部安装有生物检测部件。本发明的有益之处在于：本发明的微流体芯片将芯片基片、阳极氧化铝多孔过滤膜和生物检测部件集于一体，实现从样品分离到检测的各种功能，可防止过滤膜的堵塞和颗粒附着，实现了纳米颗粒的精细分级过滤；本发明的微流体芯片加工尺寸小，结构紧凑，可根据检测目标和方法进行定制。

技术领域

本发明涉及一种集成阳极氧化铝多孔膜的微流体芯片，属于微流控、纳米过滤和生物医学工程等领域。

背景技术

微流控芯片(microfluidics)或芯片实验室(Lab-on-a-chip)，指的是在一块芯片上构建的化学或生物实验室。从物理上说，微流控芯片是一种操控微小体积的流体在微小通道或构件中流动的系统，其中通道和构件的尺度为几十到几百微米。它把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测，细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块几平方厘米的芯片上，由微通道形成网络，辅以微泵和微阀门等微流体单元，可以控制流体贯穿整个微通道系统，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。芯片实验室器件实现了几乎所有的化学和生物实验室功能的自动化，小型化，并行化。

微流控芯片在生物学中最重要的应用领域是细胞生物学。现阶段在医学领域的重要应用之—是临床诊断，微流控芯片有可能对全球化的公共健康作出贡献，其中典型的工作是以“现场即时检测”(point of care)为代表的微流控芯片诊断。现场即时检测是现代临床检验的一个重要分支，它泛指医生或其他科研人员在中心实验室以外所做的任何实验室指标的检测，与中心实验室相比，这种检测具有小型、便携、快捷、方便等优点，适用于发达国家的家庭和发展中国家的边远贫困地区。芯片实验室是使现场实时检测理念付诸实施的理想平台，可能会对全球公共健康具有重要意义。

在很多情况下细胞的线性尺寸在10-100μm，恰好和现行的微流控芯片的构件尺寸相仿。然而，还有一部分新发现的对细胞活动起着重要作用的生物体，例如外泌体，尺寸在亚微米范围(30nm-120nm)。最近的研究已经阐明了外泌体不仅促进细胞间通讯，而且在癌症进展和转移中起重要作用。此外，有研究已经证明了癌细胞来源的外泌体能够改变其微环境的分子特征并建立适合癌细胞生存和转移的微环境。针对该类生物样本的一个首要问题是，如何高效的把他们从体液中分离出来。以外泌体为例，目前最好的分离外泌体的方法仍然是超速离心法，其中包括常规的样品处理和过滤步骤。然而，这个过程耗时(一般大于10小时)费力。此外，超速离心方法提取外泌体通常得率较低(5％至25％)，这有可能会由于外泌体实际量的不同从而使下游分析结果不准确，如miRNA和蛋白质分析等。另外市场上虽然已经有可以使用磁珠捕获外泌体，例如基于聚合物的外泌体分离试剂盒等，然而，这些试剂盒会非特异性地沉淀下所有外泌体大小的物质，并且需要额外的聚合物去除步骤来降低分子分析过程中的杂质背景。另外试剂盒的昂贵价格也使其难以在临床中去推广。与之相比，基于颗粒大小的过滤分离技术是另外一种操作较为简便的方式。将滤膜过滤与微流体芯片的优势结合起来，将会为提取外泌体带来一个全新的发展方向，具有很大的潜力，可以应用于各种基于外泌体的癌症研究。

发明内容

为解决现有生物体分离检测技术中的不足，本发明的目的在于提供一种集成阳极氧化铝多孔膜的微流体芯片，能够有效分离和检测亚微米尺寸的各类生物标志物。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：