[发明专利]一种精确控制药物分子的装置及方法

权利要求书

1.一种精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述装置包括筒状玻璃针(1)、纳米孔芯片(2)及控制驱动电路(3)；所述控制驱动电路(3)包括用于统计药物分子(5)数量的计数测量电路(31)、用于驱动药物分子(5)穿过纳米孔芯片(2)的第一驱动电路(32)及用于驱动药物分子(5)注入待检测细胞(6)的第二驱动电路(33)；所述纳米孔芯片(2)水平固定于玻璃针(1)的内侧壁上，玻璃针(1)的内腔填充有电解质溶液(4)，电解质溶液(4)内溶解有药物分子(5)。

2.根据权利要求1所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述玻璃针(1)呈上粗下细状，包括上端筒(11)及下端筒(12)，所述上端筒(11)呈空心圆柱状，直径为2～5mm；所述下端筒(12)呈上粗下细的空心圆台状，下端筒(12)尖端的口径为1～10μm。

3.根据权利要求2所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述纳米孔芯片(2)为硅芯片、氮化硅芯片、二氧化硅芯片中的任意一种；在纳米孔芯片(2)的中心处打有纳米孔(21)，所述纳米孔(21)的直径为10～200nm。

4.根据权利要求3所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述玻璃针(1)上设有微泵，所述微泵包括用于驱动药物分子(5)穿过纳米孔(21)的第一驱动微泵(321)及用于驱动药物分子(5)注入待检测细胞(6)的第二驱动微泵(333)；所述第一驱动微泵(321)设置于玻璃针(1)的顶端；所述第二驱动微泵(333)设置于下端筒(12)上，与下端筒(12)尖端的距离不超过下端筒(12)竖直高度的1/3。

5.根据权利要求4所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述计数测量电路(31)包括第一电源(311)、电流测量装置(312)及第一电极(313)、第二电极(314)，所述第一电极(313)、第二电极(314)与纳米孔(21)的中心位于同一条轴线上；设置于纳米孔芯片(2)上方的第一电极(313)通过电流测量装置(312)电连接第一电源(311)的正电位端，置于纳米孔芯片(2)下方的第二电极(314)电连接第一电源(311)的负电位端。

6.根据权利要求5所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述第一驱动电路(32)包括第一开关(322)及设置于玻璃针(1)内腔的微阀(323)，第一驱动微泵(321)通过第一开关(322)电连接第一电源(311)的正电位端，第一电源(311)的负电位端电连接微阀(323)的一端。

7.根据权利要求6所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述第二驱动电路(33)包括第二电源(331)及第二开关(332)，所述微阀(323)的一端还通过第二开关(332)连接第二电源(331)的正电位端，第二电源(331)的负电位端电连接第二驱动微泵(333)的一端。

8.根据权利要求5所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述电流测量装置(312)为皮安级电流表，当任意一个药物分子(5)通过纳米孔芯片(2)的纳米孔(21)时，所述电流测量装置(312)的读数下降，使所述电流测量装置(312)的读数下降的电流为阻塞电流。

9.根据权利要求7所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述第一电源(311)、第二电源(331)的电压均为100～300mV。

10.一种精确控制药物分子的方法，所述方法通过权利要求7-9任意一项所述的精确控制药物分子的装置实现，其特征在于，所述方法包括步骤:

S1.利用注射针将含有药物分子(5)的电解质溶液(4)注入玻璃针(1)的内腔；

S2.闭合第一驱动电路(32)的第一开关(322)，第一驱动微泵(321)与微阀(323)共同驱动电解质溶液(4)，并带动药物分子(5)向下穿过纳米孔(21)；

S3.观察电流测量装置(312)的读数，并记录电流测量装置(312)读数下降的次数作为穿过纳米孔(21)的药物分子(5)的个数；

S4.当通过纳米孔(21)的药物分子(5)的个数达到所需药物分子(5)的数目时，断开第一驱动电路(32)的第一开关(322)，处于纳米孔(21)上方未穿过纳米孔(21)的药物分子(5)停止向下运动；

S5.闭合第二驱动电路(33)的第二开关(332)，第二驱动微泵(333)与微阀(323 )共同驱动电解质溶液(4 )，并带动已穿过纳米孔(21)的药物分子(5)向下运动，利用玻璃针(1)的尖端将药物分子(5)输送至待检测的细胞(6)内。