[发明专利]自驱动微流控检测芯片及其制备方法与应用

说明书

本发明属于微生物检测领域，尤其涉及一种自驱动微流控检测芯片及其制备方法与应用。本发明公开的自驱动微流控检测芯片，包括顺次设置的芯片上层和芯片下层；芯片上层设置有进样池和排气孔，芯片上层设置有流体通道连通检测池和废液池，流体通道表面经过亲水材料改性，实现液体流动自驱动。本发明还公开了上述自驱动微流控检测芯片在对虾病原体检测方面的应用。本发明芯片的自动化程度高，操作人员只需单次加样即能够实现对多目的核酸的快速、灵敏、微量化检测，并且大幅减少检测试剂的用量，节约了生产成本。

技术领域

本发明属于微生物检测领域，尤其涉及自驱动微流控检测芯片及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，对虾养殖的发展主要表现在规模的大幅扩大，模式的不断创新和速度的迅猛增长，这些都给整个社会带来了极大的经济效益，但与此同时，由于缺乏健康可持续养殖的生物安保理念，新的病原体与流行病的变异株频频涌现，药物滥用导致微生物耐药性增加、生态多样性破坏、食品安全问题日趋严重。因此，以生物安保为指导调整我国对虾养殖业的健康发展是必然趋势。针对生物安保的需求，开发快速、高通量、高灵敏、低成本的新型病原检测技术势在必行。目前对对虾病原进行扩增和检测的标准方法是基于聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)技术，该技术耗时费力，需要训练有素的操作人员，并依赖于成本昂贵的检测仪器等，难以满足当前对对虾病原快速检测与鉴定的需求。

核酸恒温扩增技术(Nucleic acid isothermal amplification technology,NAIAT)因其反应温度的单一性、检测程序简单快速、摆脱了高精密的仪器等优势，代表着核酸扩增技术未来发展的新趋势。本课题组近年来致力于对虾病原快速检测技术的研究，将NAIAT应用于对虾病原检测中，目前已成功建立了对虾病原核酸恒温扩增技术和现场快速检测试剂盒。但在实际应用中，存在一定不足：(1)气溶胶污染、检测特异性和灵敏性等问题突出；(2)基于复杂的引物设计，很难实现多重目标基因的检测；(3)一次样本检测量教少，检测成本过高。这些问题的解答是当前基于NAIAT检测中需要解决的关键科学问题。

微流控技术是在微米尺度结构中操控微升至纳升级体积流体的技术，可以将分析装备微型化、芯片化、集成化和高通量化。利用微流控芯片技术可以解决上述NAIAT的不足之处，二者相结合对于开发低成本、便携快速的核酸(RNA和DNA)检测技术具有非常重大的意义。基于微流控芯片的核酸研究平台，如，Stilla Technologies公司开发的全球首款具有独特的3色检测通道的Naica crystal微滴数字PCR系统、Bio-Rad推出的QX100和QX200微滴式数字PCR系统以及博奥晶典针对食源性致病微生物分子诊断开发的晶芯RTisochip-B恒温扩增微流控芯片核酸分析平台；这些检测平台一般都需要高精密的仪器设备，整个系统售价均接近200万元，检测成本昂贵，限制了其在临床快速检测，尤其是动物病原检测中的应用。此外，基于核酸等温扩增技术的微流控芯片技术吸引了国内外学者加入到对该技术的原理研究与应用研究中来；然而，从国内外公开文献来看，这些微流控芯片技术只停留在实验室层面，只是针对特定病原的快速检测、样本通量低以及流体需要借助离心、注射泵或一些特殊材料制作的高精密流体通道才能驱动，无法真正实现低成本、高通量、现场及时检测。中国专利CN107988046A公开了一种基于LAMP的自吸式多通道病原菌检测微流控芯片，利用PDMS材料高气溶性的特质，实现了不借助仪器的自动进样。但是其微流控芯片须保持流体通道中负压环境，使用时刺破封闭膜，增加了芯片的制备、储存和使用难度。

发明内容

为克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种检测微升乃至纳升级体积样本的自驱动微流控检测芯片及其制备方法。本发明还提供了该检测芯片在对虾病原快速检测与鉴定中的应用。

本发明通过以下技术方案实现：

一种自驱动微流控检测芯片，包括若干检测单元，每个检测单元均包括顺次设置的芯片上层和芯片下层：