一种微流控芯片及其制备方法和应用方法

技术领域

本发明用于属于微流控技术领域，具体涉及一种微流控芯片其制备方法和应用方法。

背景技术

微流控芯片，又称芯片实验室(Lab-on-a-Chip)，是一种以在微纳米尺度空间中对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。

当前，随着材料科学、微纳米加工技术和微电子学等的发展促进了微流控芯片的迅速发展。然而，微流控芯片的制造加工是起一直以来的难题。

中国发明专利CN114011480A了一种电化学发光微流控检测芯片及用于蛋白检测的试剂盒。该电化学发光微流控检测芯片包含叠置的芯片上盖、单面胶电极层、双面胶流道层和芯片下盖；芯片上盖包含加样区；芯片下盖设有凹槽及开口槽；单面胶电极层包含单面胶层加样区，单面胶电极层在与芯片上盖接触的一侧表面设置有胶层，在与双面胶流道层接触的一侧表面设置有多个电极，电极包括工作部分及导出部分；双面胶流道层包含样本流动通道及开槽，开槽位于样本流动通道的末端处；样本流动通道包括加样孔区、流道检测区和废液槽区。本发明提供的电化学发光微流控检测芯片适于超高灵敏度、精密度的即时检验。然而，微流控芯片在检测过程中属于消耗品，单次测试成本较高，难以与可批量的大型发光仪器的检测成本比较，导致推广困难。降低微流控芯片的成本是促进其应用推广的关键。

CN210572334U公开了一种微流控芯片，包括芯片主体，设置于上述芯片主体上并依序连通的样本进入通道、样本过滤区，以及用于进行免疫反应和测光的复合区，上述复合区内包被有酶标抗体；上述微流控芯片还包括设置于上述芯片主体上的用于存储清洗液、发光底物和酶标抗体的试剂存储区，以及用于驱动样本在上述复合区内循环流动的循环挤压区，上述循环挤压区首尾两端分别与上述复合区的首尾两端连通，上述试剂存储区与上述复合区的首端连通。在进行检测时，利用循环挤压区驱动样本在复合区内循环流动，从而使得复合区内的各反应物之间接触充分并反应完全，进而提高了芯片分析结果的准确性等。但是复杂微流控芯片的制备水平制约了单次测试精度。

因此，亟待研发一种低成本高精度的微流控芯片，促进其推广使用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种微流控芯片及其制备方法，以玻璃毛细管作为微流控芯片基底，将改性探针分子负载到毛细管内壁，将抗原结合到改性探针分子上，再将标记抗体结合抗原，使用成像仪或CCD平台对发光信号进行检测，检测精度高，成本低廉，制备方法简单，利于推广应用。

本发明的技术方案如下：一种微流控芯片，以玻璃毛细管为微流控芯片基底。

所述的微流控芯片，玻璃毛细管的内壁面结合有羟基，所述羟基结合3-氨丙基-三乙氧基硅烷，而后以对苯二甲醛进行醛基化。

一种微流控芯片的制备方法，包括如下步骤：

a)羟基化：清洗玻璃毛细管内壁，用piranha溶液将清洗后的玻璃毛细管内壁表面羟基化；

b)3-氨丙基-三乙氧基硅烷(APTES)的组装：采用分子自组装技术将3-氨丙基-三乙氧基硅烷组装在羟基化的玻璃毛细管内壁表面，形成一层以氨基结尾的单分子自组装膜；

c)对苯二甲醛的组装：用对苯二甲醛溶液处理步骤b)所得氨基化的玻璃毛细管进行封装。

所述的微流控芯片的制备方法，还包括步骤d)将玻步骤c)得到玻璃毛细管放置在烘箱，在100-110℃条件下烘烤45min。

步骤a中，清洗玻璃毛细管内壁是先用先用无水乙醇超声清洗玻璃毛细管内壁表面两次，每次五分钟，然后再用去离子水超声清洗两次，每次5分钟。

步骤a中，所述piranha溶液为体积比98％H

步骤b中，分子自组装技术是表面羟基化后的玻璃毛细管内壁，在3-氨丙基-三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液中浸泡25-35分钟，取出玻璃毛细管，用无水乙醇漂洗两遍，用氮气吹干，然后在100～110℃条件下烘烤40-50分钟，使3-氨丙基三乙氧基硅烷与羟基在毛细管内壁表面结合，形成一层以氨基结尾的单分子自组装膜。

步骤c中，步骤b)所得氨基化的玻璃毛细管在10-15mM的对苯二甲醛的丙酮溶液中浸泡30分钟，取出用去离子水漂洗两次，氮气吹干，使得对苯二甲醛中一个醛基与玻璃毛细管内壁表面的氨基反应，并以C＝N双键结合，而另一个醛基暴露在玻璃毛细管内壁表面。

所述的微流控芯片的应用方法，包括如下步骤：

1)探针固定：捕获抗体上的氨基，通过席夫碱反应，结合到毛细管内壁上的醛基上，从而实现捕获在毛细管内壁上的固定；

2)免疫反应：将抗原溶液引入并充满毛细管，孵育，清洗后,将标记抗体溶液引入并充满毛细管，孵育，清洗并干燥；

4)光学检测：将化学发光底物引入并充满毛细管，使用成像仪或CCD平台对发光信号进行检测。

本发明的有益效果为：1.本发明所述的微流控芯片采用玻璃毛细管作为微流控芯片基底的基底，在其上进行化学反应，具有来源丰富，价格低廉等优点，玻璃毛细管的处理方法简单方便，可极大的解决微流控芯片作为耗材成本高的问题，适合大规模生成。

2.本发明所述的微流控芯片采用了分子自组装技术，将有机分子通过共价键牢固的固定在玻璃毛细管的内壁表面，不会轻易脱落，保证表面官能团的高密度型和均一性，从而保证基片具有高固定率的优点。

3.醛基修饰的毛细管内壁表面用于固定抗原探针分子时，通过共价键结合，具有结合强度大的优点。

4.这种玻璃基毛细管内壁修饰改性的过程不会导致荧光信号的明显增大，具有荧光背景低，精确度高的特点。

附图说明：

图1为用成像仪或CCD平台对将微流控芯片结合的化学发光底物的发光信号进行检测的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的，技术方案及技术效果更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。应理解，此处所描述的具体实施例，仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1一种微流控芯片的制备方法

a)羟基化：取无色的玻璃毛细管，内径为0.2mm,长度5cm，用无水乙醇将玻璃毛细管超声清洗两次，每次5分钟，然后再用去离子水超声清洗两次，每次5分钟，以洗去玻璃基表面粘附的各种污染物。

b)APTES的组装：将清洗后的玻璃毛细管在新鲜配置的piranha溶液中浸泡25min,使玻璃毛细管内壁完全羟基化，取出玻璃毛细管用大量去离子水洗净，并用氮气流吹干。

c)对苯二甲醛的组装：将的玻步骤b)得到玻璃毛细管在10mM APTES(3-氨丙基-三乙氧基硅烷)的无水乙醇溶液中浸泡30min,取出玻璃毛细管在无水乙醇中漂洗两遍，然后用氮气流吹干。

d)将玻步骤c)得到玻璃毛细管放置在烘箱，在100-110℃条件下烘烤50min,APTES(3-氨丙基-三乙氧基硅烷)完全与玻璃毛细管组装。

实施例2一种微流控芯片的制备方法

a)羟基化：取无色的玻璃毛细管，内径为0.2mm,长度5cm，用无水乙醇将玻璃毛细管超声清洗两次，每次5分钟，然后再用去离子水超声清洗两次，每次5分钟，以洗去玻璃基表面粘附的各种污染物。

b)APTES的组装：按照98％H

c)对苯二甲醛的组装：将的玻步骤b)得到玻璃毛细管在15mM APTES(3-氨丙基-三乙氧基硅烷)的无水乙醇溶液中浸泡35min,取出玻璃毛细管在无水乙醇中漂洗两遍，然后用氮气流吹干,使得对苯二甲醛中一个醛基与玻璃毛细管内壁表面的氨基反应，并以C＝N双键结合，而另一个醛基暴露在玻璃毛细管内壁表面。

d)将玻步骤c)得到玻璃毛细管放置在烘箱，在100-110℃条件下烘烤45min,APTES(3-氨丙基-三乙氧基硅烷)完全与玻璃毛细管组装。

实施例3一种微流控芯片的制备方法

a)羟基化：取无色的玻璃毛细管，内径为0.2mm,长度5cm，用无水乙醇将玻璃毛细管超声清洗两次，每次5分钟，然后再用去离子水超声清洗两次，每次5分钟，以洗去玻璃基表面粘附的各种污染物。

b)APTES的组装：按照98％H

c)对苯二甲醛的组装：将的玻步骤b)得到玻璃毛细管在15mM APTES(3-氨丙基-三乙氧基硅烷)的无水乙醇溶液中浸泡25min,取出玻璃毛细管在无水乙醇中漂洗两遍，然后用氮气流吹干,使得对苯二甲醛中一个醛基与玻璃毛细管内壁表面的氨基反应，并以C＝N双键结合，而另一个醛基暴露在玻璃毛细管内壁表面。

d)将玻步骤c)得到玻璃毛细管放置在烘箱，在100-110℃条件下烘烤40min,APTES(3-氨丙基-三乙氧基硅烷)完全与玻璃毛细管组装。

上述的微流控芯片的应用方法，包括如下步骤：

1)探针固定：捕获抗体上的氨基，通过席夫碱反应，结合到毛细管内壁上的醛基上，从而实现捕获在毛细管内壁上的固定；

2)免疫反应：将抗原溶液引入并充满毛细管，孵育，清洗后,将标记抗体溶液引入并充满毛细管，孵育，清洗并干燥；

4)光学检测：将化学发光底物引入并充满玻璃毛细管，使用成像仪或CCD平台对发光信号进行检测。具体如图1所示，高精度光学平板作为底座，其他装置，如精密注射泵、支架、固定平台和导轨等，都固定在底座上。注射泵驱动注射器或微量进样器中的溶液流经毛细管的微通道，注射器或微量进样器的针头通过泵管与毛细管相连，两个Y型支架用于承载毛细管。CCD相机置于底座上方且固定在导轨上，将CCD相机沿着导轨移动以拍摄不同区域的影像，拍摄结果通过数据线从CCD相机传送至电脑。检测时，将整个实验装置置于暗室中以减少外界光对检测的影响。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。