[发明专利]一种通道形貌控制流体混合的超快速免疫检测芯片及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种通道形貌控制流体混合的超快速免疫检测芯片及其制备方法和应用。本发明的超快速免疫检测芯片，包括由上至下依次叠设的模块层、芯片顶板、芯片通道和芯片底板；模块层包括若干个PDMS微孔模块，芯片通道内设有若干个斜向凹槽；芯片顶板上设有进样腔和排液腔；所述进样腔、芯片通道和排液腔依次相连通；所述芯片顶板朝向芯片通道的下表面固定有抗体或抗原。本发明提供的免疫检测芯片可实现超快速的免疫反应，不仅可超越目前最快的免疫结合方法的免疫反应速度，并且有望在数十秒内完成加样、反应、检测、信号响应的全检测流程，实现目前最快的免疫检测速度；同时还具有良好的样品兼容性和技术兼容性。

技术领域

本发明属于生物医学分析技术领域，更具体地，涉及一种通道形貌控制流体混合的超快速免疫检测芯片及其制备方法和应用。

背景技术

免疫检测因其特异性捕获的能力，在疾病诊断技术，特别是快速检测技术(POCT)方面发挥着重要作用。在免疫检测过程中，抗原-抗体的特异性结合是最关键的步骤。特异性结合所需的时间尺度往往决定了免疫检测所需时长，这一时间尺度是否足够短，是一种免疫检测方法能否实现疾病定点高效筛查的重要因素。

目前，常规医院检验科对疾病特征免疫组分的检测，通常基于酶标板采用标准化的酶联免疫(ELISA)程序。一套完整的间接法ELISA程序必须连续完成用于捕获样品的免疫成分的包被孵育、多余包被位点的封闭孵育、待检样本的结合孵育、探针偶联抗体的结合孵育，共计通常需要4小时以上。因此，在医院或诊所中，通常需要确诊患者等待数小时或隔天领取检验报告才能告知阳性结果。对于传播性较强的呼吸道传染病，如COVID-19，等待检测结果期间的人员流动将大幅增加传染病的传播范围，不利于防疫工作的有效开展。其根本原因在于，在这种传统ELISA中，抗原-抗体的特异性结合主要依赖自由扩散。然而，相对于传统ELISA程序中提供的、以毫米或厘米尺度为标准的扩散空间，纳米尺度的抗原-抗体分子仅依靠自由扩散难以在短时间内充分接触，进而难以实现快速免疫反应。

诚然，近年来兴起的微流控芯片与各类流式免疫检测方法，通过将扩散空间尺度缩小至微米及以下的方式，提高了抗原-抗体结合的效率。然而，在此基础上，抗原-抗体的接触与结合本质上仍然依赖于自由扩散。另外，目前还有一些报道，通过利用推动力并配合阀门控制来实现主动式微流控(例如专利CN208302805U)，以控制流体流动速率，加快免疫反应，但结合微流控芯片形貌，这类策略的流体控制可以进一步优化。

因此，结合微流控技术，进一步开发一种使流体加速混合、进而加速免疫反应的策略，能够为疾病的现场快速筛查提供更高效的技术基础。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种通道形貌控制流体混合的超快速免疫检测芯片。本发明提供的免疫检测芯片通过带有斜向凹槽的芯片通道的设计，使得流体在流经芯片通道时由自由扩散转变为螺旋流状态流动，扩散速度大幅提高，当流体中存在抗体(或抗原)样本、芯片顶板表面(朝向芯片通道的下表面)上固定有对应的特异性抗原(或抗体)时，固定化抗原(或抗体)周围的样本物质将被快速补充，从而实现超快速的免疫反应。

本发明的另一目的在于提供上述通道形貌控制流体混合的超快速免疫检测芯片的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述通道形貌控制流体混合的超快速免疫检测芯片在制备免疫检测产品中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种通道形貌控制流体混合的超快速免疫检测芯片，包括由上至下依次叠设的模块层、芯片顶板、芯片通道和芯片底板；模块层包括若干个PDMS微孔模块，芯片通道内设有若干个斜向凹槽结构，芯片顶板上设有进样腔、排液腔，所述进样腔、芯片通道和排液腔依次相连通，所述芯片顶板朝向芯片通道的下表面固定有抗体或抗原