[发明专利]适用于核酸及免疫同步检测集成纸基芯片结构及制造方法

说明书

适用于核酸及免疫同步检测集成纸基芯片结构，本申请集成纸基芯片由上至下依次为纸质微流控芯片、热电阻柔性加热片和金属衬底。热电阻柔性加热片与纸质芯片以及加热片与衬底之间均可由双面胶进行粘接。纸质芯片包含至少1个供样品溶液引入部分、溶液运输流道以及分置的免疫、核酸检测单元。样品引入后通过溶液运输流道流入并分别进入核酸、免疫检测单元。热电阻柔性加热片采用柔性材料作为基底，并通过微纳加工工艺在基底上集成由电池供电的至少1个热电阻加热单元。该加热单元仅位于纸芯片核酸检测单元的正下方，拟为核酸反应提供所需的温度。该设计可使纸芯片在除核酸检测单元外的区域保持相对低的温度，以便同步开展免疫反应。

技术领域

本发明涉及集成纸基芯片领域。特别是涉及到适用于核酸及免疫同步检测的集成纸基芯片及制造方法。

背景技术

微流控芯片实验室可实现多种单元技术在微小可控平台上灵活组合和规模集成，具有操作简单、成本低廉等优点，可作为仪器类方法的重要补充。自上世纪90年代初期诞生以来，各国团队研发的微流控芯片已成功应用于SARS、H1N1、MERS、HIV、肝炎和埃博拉病毒检测及相关重大传染性疾病的诊治。纸基微流控芯片最初由美国哈佛大学G.Whitesides等学者在2007年提出，一般以常规滤纸为基体材料，借助其内部的毛细纤维结构实现流体的自驱动。基于纸质微流控技术的核酸检测芯片以及免疫检测芯片已经分别被开发。其中包括纸基聚合酶链式反应芯片，纸基环介导等温核酸扩增芯片，以及适用于各类传染性疾病的纸基免疫检测芯片。两种检测方式各有利弊。核酸检测，是通过检测病毒的遗传物质核酸而做出诊断，是传染病诊断的金标准，但是由于核酸检测灵敏度高，对样本采集，实验室要求，实验人员的技术水平要求极高，而且检测时间长。免疫检测是通过抗体抗原之间的特异性反应原理，通过检测体内病毒蛋白(抗原)、或者体内特异性针对病毒蛋白的抗体，对感染做出检测，但抗体检测可能无法作为早期无症状接触者的筛查手段。

在此次COVID-19疫情中，核酸检测以及免疫检测都被直接应用于病毒快速检测。但从目前来看，病毒核酸检测试剂盒漏检率极高，通常需要采集三到四次样才能确诊，容易增加医护人员感染风险，而免疫检测目前不适合作为新型冠状病毒独立的筛查指标。所以最新版治疗方案认为免疫检测能够作为核酸检测的补充，尤其对于出现类似临床症状而核酸检测阴性的疑似病例，有极大的辅助诊断作用。

发明内容

为了解决上述存在问题。本发明提供适用于核酸及免疫同步检测的集成纸基芯片及制造方法，此集成芯片使用基于微纳加工工艺制造热电阻(MEMS)柔性加热片，对纸质芯片局部(即核酸检测单元区域)进行加热，使其达到环介导等温核酸扩增所需的温度条件(65℃恒温)。而纸芯片免疫检测单元区域则由于金属衬底良好的导热性，保持室温，同步开展免疫反应。本发明旨在提出一种便携式核酸、免疫同步检测芯片，为我国传染性疾病检测提供新方法，并支撑医疗设备欠缺地区的病毒检测。同时可作为未来潜在重大公共卫生疾病诊治与防控储备技术。为达此目的：

本发明提供适用于核酸及免疫同步检测的集成纸基芯片，包括纸质芯片、热电阻柔性加热片和挖孔金属衬底，所述集成纸基芯片由上至下依次为纸质芯片、热电阻柔性加热片和挖孔金属衬底，所述热电阻柔性加热片与纸质芯片由双面胶进行粘接，所述热电阻柔性加热片放置于挖孔金属衬底之上，所述纸质芯片的纸基材料选择定性滤纸包含至少1个供样品溶液引入部分、溶液运输流道和分置的检测单元，所述分置的检测单元包括免疫检测单元和核酸检测单元，所述供样品溶液引入部分通过溶液运输流道与分置的检测单元相连，所述热电阻柔性加热片采用柔性材料作为基底，所述热电阻柔性加热片基底上部置有金属加热单元，所述加热单元两侧有电极且由电源供电，所述加热单元位于纸质芯片的核酸检测单元的正下方，拟为核酸反应提供所需的温度，所述金属衬底采用挖孔设计，使加热单元处于该孔的正上方，所述纸芯片纸质芯片的核酸检测单元的圆心，所述加热单元的中心以及挖孔金属衬底的挖孔圆心处于一条垂直于衬底平面直线上。

作为集成纸基芯片进一步改进，所述纸质芯片的纸基材料选择Whatman Grade 1定性滤纸，纸基材料也可以根据实际情况选择其他类型定性滤纸。