[发明专利]用于核酸检测的微流控芯片及检测方法

说明书

本发明提供一种用于核酸检测的微流控芯片及检测方法。所述微流控芯片包括依次叠放在一起并相互密封的三层结构，由上至下分别为气道层、中间层和流道层；所述气道层包含两个独立的气道，所述中间层为弹性薄膜，用于控制流道层上微阀的开启和关闭，所述流道层包含四个进样口，两个出样口，四个微阀，一个LAMP反应室、一个CRISPR反应室以及若干条流道，所述微阀通过弹性薄膜与气道层的气道相连，并通过气道层气压的改变来实现微阀的开关，实现不同进样口的顺序进样。本发明将微流控与LAMP扩增技术以及CRISPR检测技术相结合，在单个芯片上实现高灵敏，高特异性的检测病毒核酸。

技术领域

本发明涉及分子检测技术领域，具体地说，涉及一种用于核酸检测的微流控芯片及检测方法。

背景技术

新型冠状病毒肺炎（Corona Virus Disease 2019，COVID-19）是一种急性呼吸道传染病，患者以发热、干咳、乏力等为主要表现，可导致急性呼吸窘迫综合征、脓毒症休克、难以纠正的代谢性酸中毒和出凝血功能障碍及多器官功能衰竭等。目前迫切需要一种快速、方便和准确的方法来检测新冠病毒。

定量逆转录聚合酶链反应被认为是“金标准”，常被用于新冠病毒的核酸检测，但是这种方法需要专业的人员和专门的设备，不仅速度慢且不适合床旁诊断。成簇的规则间隔短回文重复序列 (CRISPR) 相关(Cas) 核酸酶方法目前已被应用于病原体检测，这种方法速度快、特异性高且操作简单。CRISPR/Cas12a系统用于核酸检测的原理是：Cas12a酶与相应的crRNA结合成Cas12a-crRNA复合体，一旦crRNA识别到对应的靶标，Cas12a酶就会被激活，随后无差别的切割附近的单链DNA。基于该原理，将单链DNA制备成淬灭的荧光探针，通过监测荧光信号可实现目标序列的检测。LAMP扩增具有高度特异性，可在短时间内产生高产量的扩增子，扩增子与CRISPR-Cas系统结合，可实现对目标核酸的几个拷贝的高度特异性、灵敏的检测。

微流控芯片技术是1990年由Manz等人首次提出，它凭借体积小、试剂使用量小、反应快、易携带、可并行处理和易实现自动化等优势，在生物、化学和医药领域得到了广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于核酸检测的微流控芯片及检测方法，特别是基于CRISPR/Cas系统，结合LAMP扩增技术，提供一种可以快速检测新型冠状病毒的高灵敏、高特异性的核酸检测芯片。

所述微流控芯片包括依次叠放在一起并相互密封的三层结构，由上至下分别为气道层、中间层和流道层；

所述气道层包含两个独立的气道，分别为气道I、气道II；其中，气道I呈1字形，与流道层上微阀④的位置相对应；气道II呈T字形，T字形的一边与流道层上微阀①和微阀②的位置相对应；T字形的另一边与流道层上微阀③的位置相对应；气道I的两端分别设有进气口和出气口，气道II包含三个端口，其中一个端口为封闭状态，另两个端口分别为进气口和出气口；且两个气道的端口不重合；

所述中间层为弹性薄膜，用于控制流道层上微阀的开启和关闭（通过改变气道中的气压以实现微阀的开闭）；

所述流道层包含四个进样口，两个出样口，四个微阀，一个LAMP反应室、一个CRISPR反应室以及若干条流道；

其中，所述流道层由左至右分别为丫字形流道、LAMP反应室和CRISPR反应室，两个反应室之间通过流道①连通，丫字形流道的一端与LAMP反应室连通，另两端的端口分别为两个进样口；

流道①包含一条与流道①呈T字交叉垂直设置的分支流道②，分支流道②的末端为进样口；

丫字形流道与LAMP反应室连通的一边上设有一条分支流道③，分支流道③的末端为进样口；且分支流道③与分支流道②平行排布；