專利名稱：一種分子診斷芯片及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于分子診斷領域。
背景技術：
分子診斷技術是現代疾病診斷，生物檢測等領域中一項前沿技術，主要分三步完成樣品制備，擴增和探測。在分子擴增的方法中，聚合酶鏈反應(PCR)是一種很重要的方法，它能夠在擴增特定的DNA的同時不會擴增樣本溶液中的遺傳物質。在流行病領域，這種方法已經必不可少， 包括體外病菌測試和治療進展的監測。PCR技術的基本原理類似于DNA的天然復制過程，由變性一退火一延伸三個基本反應步驟構成①模板DNA的變性模板DNA經加熱至93°C左右一定時間后，使模板DNA 雙鏈或經PCR擴增形成的雙鏈DNA解離，使之成為單鏈，以便它與引物結合，為下輪反應作準備；②模板DNA與引物的退火(復性)模板DNA經加熱變性成單鏈后，溫度降至55°C左右，引物與模板DNA單鏈的互補序列配對結合；③引物的延伸DNA模板一引物結合物在 TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP為反應原料，靶序列為模板，按堿基互補配對與半保留復制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補的半保留復制鏈，重復循環變性一退火一延伸三過程就可獲得更多的“半保留復制鏈”，而且這種新鏈又可成為下次循環的模板。目前已有的PCR設備靈敏度已經很高，針對性也非常強。但是常規的PCR技術以及基于PCR原理的技術都受著來自元器件設計性能上的諸多束縛。典型的PCR化驗需要大約1. 5-3. 0小時來完成30個熱循環的處理過程。受此限制，加上對環境的苛刻要求，傳統的PCR處理基本上只能在實驗室里進行，很少用來作為一種實用的即時診斷手段。在毛細管和微芯片層析法中的靜相或準靜相時期，為使DNA解鏈，納米顆粒的引進，增強了固相PCR的性能。這種在典型的介于生物分子與孔狀細胞器尺寸之間的納米尺寸幾乎允許納米顆粒與目標生物分子進行“一對一”的反應。有報告稱，金的納米顆粒無論是對單鏈DNA還是雙鏈DNA，都會產生強烈反應，暗示著有可能會對PCR產生促進作用。盡管如此，納米顆粒對體外診斷的最有意義的貢獻還是它在chip-based bar-code DNA檢測和分析方面的能力。這將使得PCR技術和新的DNA擴增機制更加靈活。 最近有報告稱，在PCR混合物中增加金的納米顆粒，能夠使PCR試樣在快速循環的狀態下使解鏈長度達到驚人的10000-fold。現行的分子診斷技術中，普通PCR裝置只能對分子一種一種的進行擴增，但不能同時對多種分子進行擴增。
發明內容
本發明的目的是解決上述問題而提供了一種分子診斷芯片及其應用，該芯片能同時對多種分子進行擴增。本發明所采用的技術方案是
3一種分子診斷芯片的制備方法，所述芯片的制備方法包括以下步驟
1)采用與PCR兼容的材料制作芯片基體，并在該基體上加工出微流道；
2)將步驟1)所得的微流道外表面作PCR兼容疏水處理，在微流道表面涂覆非羥基聚合材料；
3)將步驟2)所得的微流道內表面固定不同的功能性微納米探測顆粒。優選地，所述與PCR兼容的材料包括亞克力(PMMA)、Borof Ioat玻璃、聚丙烯(PP)、 聚乙烯(PE)。進一步地，所述微流道的形狀為柵形、螺旋形。優選地，所述微流道的寬度為10 500微米。優選地，所述非羥基聚合材料為Parylene-C、表面做電漿處理的材料。優選地，所述功能性微納米探測顆粒為無機物微納米探測顆粒、有機物微納米探測顆粒。優選地，所述無機物微納米探測顆粒包括金、銀、銅、硅、鎘微納米探測顆粒。優選地，所述有機物微納米探測顆粒包括蛋白質、生物膜、不同基的高分子材料。所述芯片能同時對多種分子進行擴增。本發明具有以下優點
本發明能同時對多種分子進行PCR擴增，操作方便；微流道的面積體積較大，從而更有利于熱傳導，縮短每個熱循環周期的時間；分子擴增無需完成傳統的30個熱循環周期，只需完成分子被擴增至能檢測到的最小量的熱循環周期即可，大幅縮短擴增時間；微流道表面作疏水性處理，樣本溶液在擴增過程中基本沒有被吸收，從而大大降低了測試所需的樣本量；一個微流道內部涂覆有多種功能性納米顆粒，實現同一樣本的多重擴增。
下面結合附圖和實施方式對發明作進一步詳細的說明。圖1為實施例1中分子診斷芯片的結構示意圖； 圖2為A部分的局部放大圖。
具體實施例方式實施例1
如圖1所示，本實施例采用Borofloat玻璃制造芯片基體1，并采用深度等離子蝕刻技術在基材表面制造出五個井區，每個井區微流道2寬度為100微米；然后在微流道2表面進行疏水性處理，對于Borofloat玻璃，采用超薄膜表面處理專利技術進行微流道表面處理； 接著如圖2所示，利用酶吸附的方法將鼠傷寒沙門氏菌和傷寒沙門氏菌中目標基因對應的功能性納米顆粒Ml和M2固定在中微流道2表面不同區段；在井區中添加微量被檢測樣本， 樣本將填滿整個微流道2 ；將該芯片置于PCR裝置中進行PCR處理，利用該芯片就能同時對鼠傷寒沙門氏菌和傷寒沙門氏菌進行擴增，從而使Ml、M2的顏色發生變化或PH值的發生變化；最后利用檢測裝置或者檢測實驗，根據顏色或者PH值發生變化的幅度，從而判斷樣本中含有鼠傷寒沙門氏菌和傷寒沙門氏菌。實施例2
4本實施例采用PMMA玻璃制造芯片基體1，并采用深度等離子蝕刻技術在基材表面制造出五個井區，每個井區微流道2寬度為150微米；然后在微流道2表面進行疏水性處理，對于PMMA，采用蒸汽沉積的方法在微流道表面涂覆一層Parylene-C超薄膜；接著利用酶吸附的方法將鼠傷寒沙門氏菌和傷寒沙門氏菌中目標基因對應的功能性納米顆粒Ml和M2固定在中微流道2表面不同區段；在井區中添加微量被檢測樣本，樣本將填滿整個微流道2 ；將該芯片置于PCR裝置中進行PCR處理，利用該芯片就能同時對鼠傷寒沙門氏菌和傷寒沙門氏菌進行擴增，從而使Ml、M2的顏色發生變化或PH值的發生變化；最后利用檢測裝置或者檢測實驗，根據顏色或者PH值發生變化的幅度，從而判斷樣本中含有鼠傷寒沙門氏菌和傷寒沙門氏菌。 最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種分子診斷芯片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)采用與PCR兼容的材料制作芯片基體，并在該基體上加工出微流道；2)將步驟1)所得的微流道外表面作PCR兼容疏水處理，在微流道表面涂覆非羥基聚合材料；3)將步驟2)所得的微流道內表面固定不同的功能性微納米探測顆粒。
2.根據權利要求1所述的分子診斷芯片的制備方法，其特征在于，所述與PCR兼容的材料包括亞克力、Borofloat玻璃、聚丙烯、聚乙烯。
3.根據權利要求1所述的分子診斷芯片的制備方法，其特征在于，所述微流道的形狀為柵形、螺旋形。
4.根據權利要求3所述的分子診斷芯片的制備方法，其特征在于，所述微流道的寬度為10 500微米。
5.根據權利要求1所述的分子診斷芯片的制備方法，其特征在于，所述非羥基聚合材料為Parylene-C、表面做電漿處理的材料。
6.根據權利要求1所述的分子診斷芯片的制備方法，其特征在于，所述功能性微納米探測顆粒為無機物微納米探測顆粒、有機物微納米探測顆粒。
7.根據權利要求6所述的分子診斷芯片的制備方法，其特征在于，所述無機物微納米探測顆粒包括金、銀、銅、硅、鎘微納米探測顆粒。
8.根據權利要求6所述的分子診斷芯片的制備方法，其特征在于，所述有機物微納米探測顆粒包括蛋白質、生物膜、不同基的高分子材料。
9.一種分子診斷芯片，其特征在于，由權利要求1至8中任意一項所述分子診斷芯片的制備方法制備的分子診斷芯片。
10.一種權利要求9所述的分子診斷芯片的應用，其特征在于，所述芯片能同時對多種分子進行擴增。
全文摘要
本發明公開了一種分子診斷芯片及其應用，屬于分子診斷領域。該芯片的制備方法包括以下步驟1)采用與PCR兼容的材料制作芯片基體，并在該基體上加工出微流道；2)將步驟1)所得的微流道外表面作PCR兼容疏水處理，在微流道表面涂覆非羥基聚合材料；3)將步驟2)所得的微流道內表面固定不同的功能性微納米探測顆粒。該芯片能同時對多種分子進行擴增，操作方便。
文檔編號C12M1/00GK102206571SQ201110055180
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月9日 優先權日2011年3月9日
發明者d·蘇格瑪, 孔令學 申請人:武漢馨世生物科技有限公司