[发明专利]基于微流控冲击打印的生物检测装置与方法

说明书

本发明涉及生物芯片领域，特别涉及基于微流控冲击打印的生物检测装置与方法。该装置包括微流控芯片2、微流控打印平台13和基底8。本发明使用的材料成本低，可以实现大规模生产，达到一次性使用目的，芯片与致动器分离，无需清洗，减小交叉污染的可能性。同时芯片最小工作体积仅为2微升，浪费的死体积在亚微升量级，试剂的消耗与浪费少，在稀有目标检测时尤其关键。本发明可实现液滴体积的灵活调控，通过改变打印电压，微流控芯片喷口和定点打印次数来产生的可调谐体积的液滴，大大扩宽了数字PCR系统的检测范围。本发明提供的装置简单，易与生物实验室常见的平板PCR仪和荧光显微镜结合完成整个数字PCR方法。

技术领域

本发明涉及生物芯片领域，特别涉及基于微流控冲击打印的生物检测装置与方法。

背景技术

聚合酶链式反应(PCR)自1983年出现以来已成为基因检测的黄金标准，它能够在短时间内复制大量靶基因来扩增样品浓度。其中，传统的PCR技术，如琼脂糖凝胶电泳和实时PCR，仅能进行定性和相对检测。而数字PCR技术提供单分子水平的绝对基因定量，同时也不需要与标准曲线进行比较。使用数字PCR，目标分子被极度稀释并分散到不同的反应室中进行单分子扩增，因此可以通过计数阳性反应室直接计算靶基因的拷贝，同时这也与扩增效率无关。由于其独特的绝对定量能力，高准确度和灵敏度，数字PCR在生物学研究中得到越来越广泛的应用，如稀有突变的检测，拷贝数变异，和新一代测序。

1999年，Vogelstein等人在多孔板中实施了最早的数字PCR系统。为了解决较少反应单元，样品试剂浪费和人为操纵错误的固有缺陷，微流体技术被开发用于在液滴中进行DNA扩增，因为其独特的能够有效且自动地分散小体积液滴的优势。已经建立了许多基于微流体的液滴数字PCR平台并将其商业化用于单细胞分析，早期癌症诊断和产前诊断。例如，Fluidigm和Thermal Fisher Scientific公司使用集成的微流体芯片和专门设计的硅阵列芯片，将液体物理隔离到独立的反应室中；Bio-rad公司和Raindance Technologies公司使用液滴微流体技术生产大量均匀的油包水微乳液，同时发生数万个平行反应。然而，这些商业化的数字PCR系统通常需要复杂的芯片的制造，或者需要用微型阀和泵专门在外部控制液滴产生，而且通常配备了用于信号读取的专用测试设备，设备成本较高。因此专利CN201210551846.5提出了利用多个打印喷头交替打印实现油包液滴阵列结构，实现了高效的数字PCR扩增，但是这种多喷头价格较高，不能做到一次性使用，因此更换试剂时需要进行清洗，操作较为复杂。此外，此类商用喷头需要的初始加载的试剂体积较大，最后浪费的死体积(不能被打印出的体积)较多，会浪费昂贵的生物试剂与宝贵的生物样本。专利总的来说，这些方法大都使用商用化打印喷头，存在使用成本高和交叉污染的风险，同时这些方法调节液滴体积的灵活性较低，不能实现更宽的动态检测范围，所以有必要开发实现操纵简单，成本低廉，检测范围灵活宽泛的的数字PCR系统，这对于数字PCR系统在临床应用上有着重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于微流控冲击打印的生物检测装置与方法。基于微流控冲击打印的数字PCR液滴制备与DNA浓度检测的装置和方法，主要解决现有数字PCR技术中制作工艺繁琐、结构复杂、成本高昂，存在污染风险和调节液滴体积不够灵活的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了基于微流控冲击打印的生物检测装置，包括微流控芯片2、微流控打印平台13和基底8；

所述微流控芯片2装载于所述微流控打印平台13；

所述微流控打印平台13还设置有芯片驱动器14，所述芯片驱动器14设置有刚性延长件4，所述刚性延长件4远离所述芯片驱动器14的一端还设置有冲击头5，通过所述芯片驱动器14转动所述刚性延长件4从而改变所述冲击头5与所述微流控芯片2的相对位置；

所述基底8与所述微流控芯片2对应设置，承接所述微流控芯片2打印的液滴；