[发明专利]数字PCR芯片及其制备方法、制备装置、使用方法

说明书

本发明提供了一种数字PCR芯片及其制备方法、制备装置、使用方法，数字PCR芯片包括：基底(11)和设置在基底(11)上方的结构层(12)，结构层(12)具有至少一个样品通道，每个样品通道包括具有多个微孔(121)的微孔结构和用于盛放多余的样品的溢出腔(122)，溢出腔(122)位于微孔结构的至少一侧上。本发明的技术方案防止多余的样品溢出的情况，使用方便，提高检测效率，制作成本低、产量高，提高了样品通量，提升了PCR反应热传导效率。

技术领域

本发明涉及生物检测技术领域，具体涉及一种数字PCR芯片及其制备方法、制备装置、使用方法。

背景技术

聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)作为一种核酸检测技术，自诞生以来，已经成为生命科学研究和临床分子诊断领域最为重要的支撑技术，极大地推动了生命科学各个领域的发展。经过短短的三十多年，PCR技术已经从第一代发展到第三代，第三代PCR技术被称作数字PCR技术(Digital PCR，简称dPCR)，通过将样品分配到大量反应单元中，每个单元包含一个或多个拷贝的目标分子(DNA模板)，对目标分子进行PCR扩增，扩增结束后对反应单元的荧光信号进行统计学分析。数字PCR技术无需标准曲线和参照，对影响PCR反应效率的抑制物不敏感，是一种核酸分子绝对定量技术。与传统PCR技术相比，数字PCR技术具有高灵敏度、高特异性和精确定量等优点，在极微量核酸样本检测、复杂背景下稀有突变检测、表达量微小差异鉴定和拷贝数变异检测等方面得到了广泛应用。

目前，数字PCR技术平台主要有三类：大规模集成微流控芯片、液滴和微腔式数字PCR系统。其中，微腔式数字PCR基于微纳加工技术，在芯片上预先加工出高密度的微反应腔，利用微反应腔对样品进行划分，形成空间上相互独立的反应单元，这样可以保持样品完全隔离，有效防止交叉污染，减少移液操作。微反应腔的体积确定和位置固定不变，便于实现实时荧光检测，降低对检测系统的要求，提高了检测的精密度和稳定性。微腔式数字PCR系统具有开放特性，适用于多种PCR反应需求。

2013年，Life Technologies公司推出一款基于微腔的QuantStudio^TM 3D数字PCR系统，该系统的数字PCR芯片采用硅基材料，在硅片表面加工出20000个微孔阵列，用于划分样品。使用数字PCR芯片检测时，样品填满微孔阵列之后，数字PCR芯片上会存在多余的样品，多余的样品较多时对PCR反应产生影响，进而影响检测精度。并且硅基数字PCR芯片采用紫外光刻和干法刻蚀等微纳加工技术进行批量生产，制作过程复杂，产量低，成本高，大大增加了样品的检测成本；而且样品通量较低，性能提升的空间受限，这大大限制了其应用范围。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种数字PCR芯片及其制备方法、制备装置、使用方法，以解决现有技术中数字PCR芯片制作成本高、产量低、样品通量低和PCR反应热传导效率低等问题，同时减小多余样品对检测精度的影响。

为实现上述目的，本发明提供了一种数字PCR芯片包括：基底和设置在基底上方的结构层，结构层具有至少一个样品通道，每个样品通道包括具有多个微孔的微孔结构和用于盛放多余的样品的溢出腔，溢出腔位于微孔结构的至少一侧上。

进一步地，结构层具有亲水性结构，以增强微孔结构的亲水性。

进一步地，基底为柔性聚合物薄膜。

进一步地，基底为PET薄膜。

进一步地，结构层为紫外纳米压印胶。

进一步地，结构层为PEGDA。

进一步地，溢出腔的体积为Vc，微孔的体积为Vo，微孔的的数量为N，样品的体积为V，其中，Vc≥V-Vo×N，和/或，微孔的深度为Hr，溢出腔的深度为Hc，其中，Hc≤Hr，和/或，基底的厚度H为0.03～0.5mm，和/或，微孔为圆孔、椭圆孔、锥孔或多边形孔，和/或，多个微孔形成矩形阵列或六角阵列。