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WO2012126293A1 - 用于微阵列芯片的自动进样装置及自动进样杂交微阵列芯片 - Google Patents

用于微阵列芯片的自动进样装置及自动进样杂交微阵列芯片 Download PDF

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Publication number
WO2012126293A1
WO2012126293A1 PCT/CN2012/070999 CN2012070999W WO2012126293A1 WO 2012126293 A1 WO2012126293 A1 WO 2012126293A1 CN 2012070999 W CN2012070999 W CN 2012070999W WO 2012126293 A1 WO2012126293 A1 WO 2012126293A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
chip
autosampler
microfluidic
microarray chip
Prior art date
Application number
PCT/CN2012/070999
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
叶嘉明
王品虹
王国青
邢婉丽
Original Assignee
博奥生物有限公司
清华大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 博奥生物有限公司, 清华大学 filed Critical 博奥生物有限公司
Priority to US14/006,488 priority Critical patent/US9671317B2/en
Publication of WO2012126293A1 publication Critical patent/WO2012126293A1/zh

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
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    • G01N35/1095—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
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    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
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    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids

Definitions

  • the invention relates to an automatic sample introduction device and an automatic sample hybridization microarray chip for a microarray chip.
  • the application is filed on March 22, 2011, the Chinese Patent Office, the application number is 201110068676.0, and the invention name is "automatic input for microarray chips".
  • the priority of the Chinese Patent Application the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
  • the present invention relates to the field of biotechnology, and in particular to an autosampler for microarray chips and an autosampler hybrid microarray chip.
  • Background Art Gene expression analysis, gene phenotypic analysis, clinical disease diagnosis and the like.
  • the hybridization process relies on a simple molecular diffusion mode, and the target molecule must diffuse from the solution to the surface of the probe on the substrate, and recognize and interact with the probe, due to the target molecule of the nucleic acid.
  • the diffusion coefficient is small, so it often takes several hours of hybridization time.
  • most of these microarray chip injections rely on precision sampling instruments such as pipettes, which greatly limits the use and high requirements for the operator.
  • the invention provides an automatic sample introduction device, comprising at least one sample introduction unit, wherein the sample introduction unit is a cover sheet layer having a hydrophilic property on the surface and a microfluidic layer sealed, the cover sheet layer being provided with at least two through holes, the microfluidic layer being provided with a hollow hybridization reaction chamber and at least two hollowed out A microfluidic channel, one end of each microfluidic channel is in communication with the hybridization reaction chamber, and the other end is in communication with a pass L of the cover sheet layer.
  • one of the microfluidic channels may be selected as a fluid outflow channel and a plurality of fluid inflow channels.
  • the cover sheet having hydrophilic surface characteristics may be made of a solid material having hydrophilic surface characteristics, or may be a common solid material whose surface is rendered hydrophilic by modification, and the common solid material specifically includes glass, high molecular polymer. , silicon or metal and its oxides.
  • the contact angle of the surface in contact with the microfluidic layer to the hybridized sample solution may be 0-90 degrees, and more preferably 0-15 degrees for ensuring the automatic injection effect.
  • the contact angle of the other surface to the hybrid sample solution may be 0-180 degrees, and more preferably 90-180 degrees to ensure the automatic injection effect.
  • the cover sheet material is glass, high molecular polymer, silicon wafer, metal or metal oxide.
  • the sealing between the microfluidic layer and the cover sheet layer can be sealed by bonding, welding, or sealing.
  • the microfluidic layer material is glass, polymer, silicon wafer, metal or metal oxide, it is preferably sealed by a binder; when the microfluidic layer material is a metal or a metal oxide, it can also be welded or the like. Sealed.
  • the microfluidic layer is formed by pressing a base material layer, an upper adhesive layer, and a lower adhesive layer.
  • the substrate layer is glass, high molecular polymer, silicon wafer, metal or metal oxide.
  • the adhesive of the upper adhesive layer and the lower adhesive layer is a calender type adhesive, a hot melt type adhesive, a reactive type adhesive, a solvent type adhesive, an emulsion type adhesive or none. Solvent liquid binder.
  • the invention provides a reciprocating flow-based automatic sample introduction device, wherein the hybridization reaction chamber and the two microfluidic channels of the microfluidic layer are hollow structures, which may be laser ablation, machine tool processing, chemical etching, etc.
  • the shape and area of the hybridization reaction chamber correspond to the bioprobe lattice area of the microarray chip, and the depth and length of the microfluidic channel are determined by the amount of the sample solution.
  • the invention also provides an auto-injection hybridization microarray chip comprising the auto-injection device and a microarray chip, wherein the microfluidic layer of the auto-injection device and the microarray chip are sealed, and the hybridization reaction chamber thereof Connected to the bioprobe lattice region of the microarray chip.
  • the microarray chip is an RNA chip, a cDNA chip, a PNA chip, a protein chip or a sugar chip.
  • the invention also provides a method of using the automatic sample introduction device, comprising the following steps:
  • Step 1 Sealing the microfluidic layer of the autosampler device and the microarray chip, so that the hybridization reaction chamber is connected to the bioprobe lattice region of the microarray chip;
  • Step 2 spotting a through hole of a sampling unit of the autosampler to allow the sample solution to enter and fill the microfluidic channel connected thereto;
  • Step 3 Connect the through hole to a pump valve that supplies a gas pressure, and use a gas pressure as a driving force to reciprocate the sample solution in the hybridization reaction chamber and the two ⁇ fluid passages.
  • the invention provides an automatic sample introduction device, wherein the hybridization reaction chamber is positioned and shaped to ensure uniformity of reaction between the sample solution and the bioprobe on the underlying substrate, and the microfluidic channel is in communication with the hybridization reaction chamber.
  • the auto-injection device utilizes the hydrophilic property of the cover sheet layer to drive the sample solution to automatically enter and fill the hybridization reaction chamber and the fluid channel with the surface tension of the liquid as a driving force.
  • the method for using the automatic sample introduction device provided by the invention uses the gas pressure generated by the syringe pump or the plunger pump as a driving force to promote the reciprocating flow of the solution flow in the microfluidic channel and the hybridization reaction chamber; the reciprocating frequency of the reciprocating flow is preferably For ⁇ -lOOHz, the gas pressure for providing reciprocating flow drive is preferably 0-lMPa.
  • the method for using the autosampler according to the present invention further comprises the step of discharging the sample solution through another through hole by using the gas pressure as a driving force after the completion of the hybridization reaction.
  • the microarray chip is an RNA chip, a cDNA chip, a PNA chip, a protein chip or a sugar chip, and the biological probe immobilized by the bioprobe lattice region is selected from biomolecules such as RNA, cDNA, PNA, peptide, protein, and the like.
  • biomolecules such as RNA, cDNA, PNA, peptide, protein, and the like.
  • DRAWINGS 1 is a schematic perspective view of the autosampler device of Embodiment 1, wherein 1 is an automatic sample introduction device; 2 is a microarray chip; 3 is a cover sheet; 4 is a microfluidic layer; 5 is a through hole; Fluid channel; 7 is the hybridization reaction chamber; 8 is the bioprobe lattice.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of the automatic sample introduction device of Embodiment 2, wherein 1 is an automatic sample introduction device; 2 is a microarray chip; 3 is a cover sheet; 4 is a microfluidic layer; 5 is a through hole; Fluid channel; 7 is the hybridization reaction chamber; 8 is the bioprobe lattice.
  • Figure 3 is a schematic view of the automatic sample introduction device of the present invention; (a) an automatic sample introduction device including a sample introduction unit; (b) an automatic sample introduction device for a microarray hybridization platform comprising four sample introduction units.
  • Figure 5 is a schematic flow diagram of the use of the automatic sample introduction device, wherein: (a) is the initial; (b) the fluid moves from left to right under positive pressure; (c) is the fluid under the action of negative pressure Move right to left, return to the initial position, complete a reciprocating flow cycle (d) for post-hybridization cleaning.
  • FIG. 6 is a fluorescence micrograph of a hybridization experiment of a microarray chip according to the present invention, wherein (a) is a fluorescence micrograph before hybridization; (b) is a fluorescence micrograph after hybridization.
  • the invention discloses an automatic sample introduction device for a microarray chip and a method for using the same, and those skilled in the art can learn from the contents of the paper and appropriately improve the process parameters. It is to be noted that all such alternatives and modifications are obvious to those skilled in the art and are considered to be included in the present invention.
  • the products, methods and applications of the present invention have been described by the preferred embodiments, and it is obvious that those skilled in the art can change or modify and combine the methods and applications described herein without departing from the spirit and scope of the invention.
  • the techniques of the present invention are implemented and applied.
  • Example 1 Autosampler and autosampler hybrid microarray chip containing one sample introduction unit The stereo structure of the autosampler with a sample introduction unit is shown in Fig. 1.
  • 1 is an autosampler
  • 2 is a microarray chip, which can be a glass-based DNA chip or a protein chip with a specification of 25 75 mm
  • the glass cover sheet having hydrophilic property, the lower surface thereof, that is, the contact surface with the microfluidic layer 4, is chemically modified to have a static contact angle to water of 12 degrees, and the static contact angle of the upper surface to water is 40 degrees, the cover sheet 3 A through hole 5 is provided for the ingress and egress of the solution
  • the microfluidic layer 4 has a thickness of about 0.2 mm
  • the substrate is polyethylene terephthalate PET, and the upper and lower surfaces are coated with an acrylic glue, a microfluidic layer.
  • a hollow microfluidic channel 6 and a hybridization reaction chamber 7 are provided; the microfluidic channel 6 has a length of 50 mm on one side, one end of which is in communication with the hybridization reaction chamber 7, and the other end of which is in communication with the through hole 5 of the cover sheet layer 3.
  • the upper surface of the microfluidic layer 4 is sealed with the lower surface of the cover sheet 3 by an acrylic glue to form an autosampler which is formed by sealing the acrylic gel on the lower surface of the microfluidic layer 4 with the microarray chip 2.
  • FIG. 3 (a) is a schematic diagram of an autosampler for a sample introduction unit.
  • Example 2 Autosampler and autosampler hybrid microarray chip containing one sample introduction unit
  • the autosampler 1 containing a sample introduction unit is formed by a cover sheet layer 3 having a hydrophilic property and a microfluidic layer 4, and the lower surface of the cover glass 3 is in contact with the microfluidic layer 4.
  • the static contact angle of water after chemical modification is 15 degrees, the static contact angle of water on the upper surface after hydrophobic treatment is 100 degrees, and the cover sheet layer 3 is provided with through holes 5 for solution in and out; microfluidic layer 4 thickness is about 0.2mm, the substrate is polyethylene terephthalate PET, the upper and lower surfaces are coated with acrylic glue; the microfluidic layer 4 is provided with hollow microfluidic channel 6 and hybridization reaction chamber 7 The microfluidic channel 6 is connected to the hybridization reaction chamber 7 and the other end is connected to the through hole 5 of the cover sheet layer 3; the upper surface of the microfluidic layer 4 is sealed with the lower surface of the cover sheet 3 by an acrylic glue to form an automatic a sample introduction device, which is sealed with an acrylic gel on the lower surface of the microfluidic layer 4 and the microarray chip 2 to form an autosampler hybrid microarray chip, and the microarray chip 2 can be a glass-based DNA chip or protein.
  • Example 3 Autosampler with multiple sample introduction units A schematic diagram of an autosampler with 4 sample introduction units is shown in Figure 3 (b).
  • the cover sheet is made of PMMA, which has a static contact angle of 6 degrees to the water modified by polyvinyl alcohol PVA, and the static contact angle of the upper surface to water without any treatment is 78. Degree, the microfluidic layer is made of silicon wafer.
  • the cover sheet layer and the microfluidic layer are large in size, and four sample introduction units are arranged side by side, and the microfluidic layer of the autosampler device is sealed with four microarray chips by an adhesive.
  • Embodiment 4 Method for using the autosampler hybrid microarray chip of the present invention
  • the pump valve that supplies the gas pressure is connected to the sample inlet, and the sample solution is first pushed in a positive pressure manner until the DNA sample reaches the hybridization chamber, and then the negative pressure is used to drive the sample solution to reflux. Until the DNA sample returns to the sample port under negative pressure, as shown in Figure 5. Repeated application of positive and negative pressures to achieve a reciprocating flow hybridization reaction, the entire hybridization process takes less than 10 min. After the completion of the hybridization reaction, the sample solution is pushed out from the other through hole through the fluid passage by positive pressure.
  • a 60 ⁇ hybrid sample, in a lOmin hybridization time can obtain a high-intensity hybridization signal with a signal-to-noise ratio higher than 100.

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Description

用于微阵列芯片的自动进样装置及自动进样杂交微阵列芯片 本申请要求于 2011 年 3 月 22 日提交中国专利局、 申请号为 201110068676.0、 发明名称为"用于微阵列芯片的自动进样装置及自动进样杂 交微阵列芯片"的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请 中。 技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种用于微阵列芯片的自动进样装置 及自动进样杂交微阵列芯片。 背景技术 基因表达分析， 基因表型分析， 临床疾病诊断等领域。 对于以微阵列芯片为代 表传统的静态核酸杂交模式， 杂交过程依靠单纯的分子扩散方式， 目标分子必 须从溶液扩散到基片上的探针表面， 与探针相互识别和作用， 由于核酸目标分 子的扩散系数很小， 因此往往需要数小时的杂交时间。 此外， 这种微阵列芯片 进样大多依靠移液器等精密取样仪器来实现， 这就大大限制了使用场合， 并对 操作者有较高要求。
目前， 不少基于微流控技术的杂交芯片已经被研制， 目的在于缩短杂交时 间和降低样品的消耗。依据原理包括基于电场力或磁力搅拌、 振动混合、 连续 流或者循环流的动态杂交芯片平台。但是这些技术由于芯片制作繁瑣、样品消 耗量大、外部辅助设备昂贵、操作流程复杂、无法实现多样本分析等各种原因， 目前处于实验室研发阶段， 无法将其进一步应用和推广。 发明内容
本发明的目的是提供一种自动进样装置，以液体的表面张力为驱动力使样 品溶液自动进入并充满流体腔室和通道， 以实现样品的自动定量进样。
本发明提供了的自动进样装置，含有至少一个进样单元， 所述进样单元由 表面具有亲水特性的盖片层和微流体层封固形成，所述盖片层设置有至少两个 通孔，所述微流体层设置有一个镂空的杂交反应腔室和至少两个镂空的微流体 通道，每个微流体通道一端与杂交反应腔室连通， 另一端分别与盖片层的一个 通孑 L连通。
作为优选， 所述微流体通道中可以选择其中一个作为流体流出通道， 多个 作为流体流入通道。
所述具有亲水表面特性的盖片可以由具有亲水表面特性的固体材料制成， 也可以是普通固体材料通过修饰使其表面呈现亲水特性，普通固体材料具体包 括玻璃、 高分子聚合物、 硅片或金属及其氧化物等。
作为优选， 所述具有亲水表面特性的盖片， 其与微流体层接触的表面对杂 交样品溶液的接触角可以是 0-90度，为保证自动进样效果，更优选为 0-15度； 另一表面对杂交样品溶液的接触角可以是 0-180度， 为保证自动进样效果， 更 优选为 90-180度。
本发明提供的自动进样装置，所述盖片材料为玻璃、高分子聚合物、硅片、 金属或金属氧化物。
本发明提供的自动进样装置， 所述微流体层与盖片层之间的封固， 可以通 过粘合、 焊接、 或者加密封件的方式进行封固。 微流体层材料为玻璃、 高分子 聚合物、 硅片、 金属或金属氧化物时， 优选通过粘合剂进行封固； 微流体层材 料为金属或金属氧化物时， 还可以通过焊接等方式进行封固。
作为优选， 所述微流体层由基材层、 上粘合剂层、 下粘合剂层压制而成。 基材层为玻璃、 高分子聚合物、 硅片、 金属或金属氧化物。 所述上粘合剂层、 下粘合剂层的粘合剂为压延型粘合剂、 热熔型粘合剂、反应型粘合剂、 溶剂型 粘合剂、 乳液型粘合剂或无溶剂液体粘合剂。
本发明提供的一种基于往复流的自动进样装置，所述微流体层的杂交反应 腔室和两个微流体通道为镂空结构， 其可以是通过激光烧蚀、 机床加工、 化学 刻蚀等加工制成， 杂交反应腔室的形状、 面积与微阵列芯片的生物探针点阵区 对应， 微流体通道的深度及长度由样品溶液量决定。
本发明还提供一种自动进样杂交微阵列芯片，包含所述自动进样装置和微 阵列芯片， 所述自动进样装置的微流体层与微阵列芯片封固， 其杂交反应腔室 与微阵列芯片的生物探针点阵区连通。
作为优选， 所述微阵列芯片为 RNA芯片、 cDNA芯片、 PNA芯片、 蛋白 质芯片或糖芯片。
本发明还提供所述自动进样装置的使用方法， 包括以下步骤：
步骤 1、 将所述自动进样装置的微流体层与微阵列芯片进行封固， 使所述 杂交反应腔室与微阵列芯片的生物探针点阵区连通；
步骤 2: 在所述自动进样装置一个进样单元的一通孔处点样， 使样品溶液 进入并充满所述与之相连的微流体通道；
步骤 3、 将所述通孔与提供气体压强的泵阀连接， 以气体压强作为驱动力 使样品溶液在所述杂交反应腔室和两个 ί流体通道中往复流动。
本发明提供了的自动进样装置，所述杂交反应腔室其位置和形状应保证样 品溶液与下层基片上的生物探针反应的均匀性，所述的微流体通道与杂交反应 腔室连通，提供样品溶液往复流动的空间； 该自动进样装置利用盖片层的亲水 特性，以液体的表面张力为驱动力实现样品溶液自动进入并充满杂交反应腔室 和 流体通道。
本发明提供的自动进样装置的使用方法，通过注射泵或柱塞泵产生的气体 压强作为驱动力促使溶液液流在微流体通道和杂交反应腔室中地往复流动；往 复流动的往复频率优选为 Ο-lOOHz, 提供往复流驱动的气体压强优选为 0-lMPa。
本发明提供的自动进样装置的使用方法，在杂交反应完成后，还包括以气 体压强作为驱动力使样品溶液通过另一通孔排出的步骤。
所述微阵列芯片表为 RNA芯片、 cDNA芯片、 PNA芯片、 蛋白质芯片或 糖芯片， 生物探针点阵区所固定的生物探针选自 RNA、 cDNA、 PNA、 肽、 蛋 白质等生物分子中的一种
本发明的优点在于： 可实现样品的定量自动进样， 提高杂交效率， 缩短杂 交时间至 15分钟内， 且制备筒单， 操作筒便， 样品消耗少， 能够自动定量进 样， 具有推广意义。 附图说明 图 1为实施例 1所述自动进样装置的立体结构示意图，其中 1为自动进样 装置； 2为微阵列芯片； 3为盖片； 4为微流体层； 5为通孔； 6为微流体通道； 7为杂交反应腔室； 8为生物探针点阵。
图 2为实施例 2所述自动进样装置的立体结构示意图，其中 1为自动进样 装置； 2为微阵列芯片； 3为盖片； 4为微流体层； 5为通孔； 6为微流体通道； 7为杂交反应腔室； 8为生物探针点阵。
图 3 为本发明所述自动进样装置示意图； （a )含一个进样单元的自动进 样装置； （b )含四个进样单元的微阵列杂交平台的自动进样装置。
图 4为本发明所述自动进样装置的进样过程示意图， 其中： （a ) t=0秒时， 样品溶液抵达进样口； （b ) t=3秒时， 样品溶液自动进入微流体通道； （c ) t=6 秒时， 样品溶液自动进入杂交反应腔室； （d ) t=9秒时， 样品溶液全部充满通 道和腔室， 加样结束。
图 5为基于自动进样装置的使用流程示意图， 其中： （a )为初始； （b )为 流体在正压强作用下从左往右运动； ( c )为流体在负压强作用下从右往左运动， 回到初始位置， 完成一次往复流的循环（d ) 为杂交后清洗。
图 6为本发明所述自动进样装置用于微阵列芯片的杂交实验荧光显微照 片， （a ) 为杂交前的荧光显微照片； （b ) 为杂交后的荧光显微照片。 具体实施方式
本发明公开了一种用于微阵列芯片的自动进样装置及其使用方法，本领域 技术人员可以借鉴本文内容， 适当改进工艺参数实现。 特别需要指出的是， 所 有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括 在本发明。 本发明的产品、 方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述， 相关 人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行 改动或适当变更与组合， 来实现和应用本发明技术。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案， 下面结合具体 实施例对本发明作进一步的详细说明。 实施例 1 : 含有一个进样单元的自动进样装置及自动进样杂交微阵列芯片 含有一个进样单元的自动进样装置立体结构图见图 1 , 其中 1为自动进样 装置； 2为微阵列芯片， 可为玻璃基的 DNA芯片或蛋白质芯片， 其规格为 25 75mm; 3为具有亲水特性的玻璃盖片， 其下表面即与微流体层 4的接触面 经化学修饰后对水的静态接触角为 12度， 上表面对水的静态接触角为 40度， 盖片 3设置通孔 5 , 用于溶液的进出； 微流体层 4厚度约为 0.2mm, 其基材为 聚对苯二曱酸乙二醇酯 PET,上下两个表面均涂布丙烯酸胶，微流体层 4设置 镂空的微流体通道 6和杂交反应腔室 7; 微流体通道 6单侧长度为 50mm, 其 一端与杂交反应腔室 7连通， 另一端与盖片层 3的通孔 5连通。 微流体层 4 的上表面通过丙烯酸胶与盖片 3的下表面封接形成一个自动进样装置，该自动 进样装置通过微流体层 4的下表面的丙烯酸胶与微阵列芯片 2封接形成一个自 动进样杂交微阵列芯片，杂交反应腔室 7与所述微阵列芯片的生物探针点阵区 8连通， 其形状与面积与所述微阵列芯片的生物探针点阵区相对应。 图 3 ( a ) 为一个进样单元的自动进样装置的示意图。 实施例 2: 含有一个进样单元的自动进样装置及自动进样杂交微阵列芯片
如图 2所示，含有一个进样单元的自动进样装置 1由具有亲水特性的盖片 层 3和微流体层 4封固形成，玻璃盖片 3下表面即与微流体层 4的接触面经化 学修饰后对水的静态接触角为 15度， 上表面经疏水化处理后对水的静态接触 角为 100度， 盖片层 3设置通孔 5 , 用于溶液的进出； 微流体层 4厚度约为 0.2mm,其基材为聚对苯二曱酸乙二醇酯 PET,上下两个表面均涂布丙烯酸胶； 微流体层 4设置镂空的微流体通道 6和杂交反应腔室 7, 微流体通道 6—端与 杂交反应腔室 7连通， 另一端与盖片层 3的通孔 5连通； 微流体层 4的上表面 通过丙烯酸胶与盖片 3的下表面封接形成一个自动进样装置，该自动进样装置 通过微流体层 4的下表面的丙烯酸胶与微阵列芯片 2封接形成一个自动进样杂 交微阵列芯片， 微阵列芯片 2可为玻璃基的 DNA芯片或蛋白质芯片； 杂交反 应腔室 7与微阵列芯片 1的生物探针点阵区 8连通，其形状与面积与所述微阵 列芯片的生物探针点阵区相对应。 实施例 3: 含有多个进样单元的自动进样装置 含有 4个进样单元的自动进样装置示意图见图 3 ( b )。 盖片材质为聚曱基 丙婦酸曱酯 PMMA, 其下表面经聚乙烯醇 PVA修饰后对水的静态接触角为 6 度， 而未经任何处理的上表面对水的静态接触角为 78度， 微流体层材质为硅 片。
与实施例 1和 2不同的是， 盖片层、 微流体层规格较大， 并排设置 4个 进样单元， 自动进样装置的微流体层通过粘合剂与 4个微阵列芯片封固， 形成 内部具有微流体通道的板状结构，各个进样单元间的微流体通道互不连通，一 个杂交反应腔室与与其对应的微阵列芯片的生物探针点阵区连通， 可同时对 4 个微阵列芯片加样。 实施例 4: 本发明所述自动进样杂交微阵列芯片的使用方法
首先用移液管或移液枪等装置将约 60μ 的 DNA样品加入通孔， 由于盖 片表面的超亲水特性，样品溶液自发流入流体通道直至完全充满流体通道与杂 交反应腔室。 如图 4所示， t=0秒时， 样品溶液抵达进样口； t=3秒时， 样品 溶液自动进入微流体通道； t=6秒时， 样品溶液自动进入杂交反应腔室； t=9 秒时， 样品溶液全部充满通道和腔室， 加样结束。
杂交开始时， 将提供气体压强的泵阀与样品入口连接， 并先以正压方式 推动样品溶液， 直至 DNA样品 4氏达杂交腔室时停止， 此后， 改用负压方式驱 动样品溶液回流， 直至 DNA样品在负压作用下返回样品口， 如图 5所示。 重 复的施加正压和负压， 实现往复流杂交反应， 整个杂交过程耗时小于 10min。 杂交反应结束后， 通过以正压方式推动样品溶液经 流体通道从另一通孔排 出。
再利用泵阀将清洗液注入溶液入口， 对杂交腔室进行清洗， 干燥后将芯 片置于扫描仪上进行检测。 结果如图 6所示， 60μ 杂交样品， lOmin杂交时 间内， 可以获得高强度的杂交信号， 信噪比高于 100。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 本发明提出的一种用于微阵列芯片的自动进样装置及其使用方法已通过 实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内 对本文所述用于微阵列芯片的自动进样装置及其使用方法进行改动或适当变 更与组合， 来实现本发明技术。 特别需要指出的是， 所有相类似的替换和改动 对本领域技术人员来说是显而易见的， 它们都被视为包括在本发明的精神、 范 围和内容中。

Claims

权 利 要 求
1、 一种用于微阵列芯片的自动进样装置， 其特征在于， 含有至少一个进 样单元， 所述进样单元由表面具有亲水特性的盖片层和微流体层封固形成， 所 述盖片层设置有至少两个通孔，所述 流体层设置有一个镂空的杂交反应腔室 和至少两个镂空的微流体通道，每个微流体通道一端与杂交反应腔室连通， 另 一端分别与盖片层的一个通孔连通。
2、 根据权利要求 1所述的自动进样装置， 其特征在于： 所述盖片层的与 微流体层接触的表面对样品溶液的接触角小于 90度。
3、 根据权利要求 2所述的自动进样装置， 其特征在于， 所述盖片层的另 一表面对样品溶液的接触角为 90-180度。
4、 根据权利要求 1所述的自动进样装置， 其特征在于： 所述盖片层材料 为玻璃、 高分子聚合物、 硅片、 金属或金属氧化物。
5、 根据权利要求 1所述的自动进样装置， 其特征在于： 所述微流体层材 料为玻璃、 高分子聚合物、 硅片、 金属或金属氧化物。
6、 根据权利要求 1所述的自动进样装置， 其特征在于： 所述微流体层包 括基材层、 上粘合剂层、 下粘合剂层。
7、 根据权利要求 6所述的自动进样装置， 其特征在于： 所述基材层材料 为玻璃、 高分子聚合物、 硅片、 金属或金属氧化物， 所述上粘合剂层、 下粘合 剂层的粘合剂为压延型粘合剂、热熔型粘合剂、反应型粘合剂、溶剂型粘合剂、 乳液型粘合剂或无溶剂液体粘合剂。
8、 根据权利要求 1所述的自动进样装置， 其特征在于： 所述微流体层镂 空的杂交反应腔室和两个微流体通道通过激光烧蚀、机床加工或化学刻蚀加工 而成。
9、 根据权利要求 1所述的自动进样装置， 其特征在于： 所述杂交反应腔 室的形状、 面积与微阵列芯片的生物探针点阵区对应。
10、 一种自动进样杂交微阵列芯片， 其特征在于， 包含权利要求 1-9任一 项所述自动进样装置和微阵列芯片，所述自动进样装置的微流体层与微阵列芯 片封固， 其杂交反应腔室与微阵列芯片的生物探针点阵区连通。 — y—
11、 根据权利要求 10所述的自动进样杂交微阵列芯片， 其特征在于， 所 述微阵列芯片为 RNA芯片、 cDNA芯片、 PNA芯片、 蛋白质芯片或糖芯片。
12、 权利要求 1-9任一项所述的自动进样装置的使用方法， 其特征在于， 包括以下步骤：
步骤 1、 将所述自动进样装置的微流体层与微阵列芯片进行封固， 使所述 微流体层的杂交反应腔室与微阵列芯片的生物探针点阵区连通；
步骤 2: 在所述自动进样装置一个进样单元的一通孔处点样， 使样品溶液 进入并充满所述与之相连的微流体通道；
步骤 3、 将所述通孔与提供气体压强的泵阀连接， 以气体压强作为驱动力 使样品溶液在所述杂交反应腔室和两个 ί流体通道中往复流动。
13、 根据权利要求 12所述的使用方法， 其特征在于： 所述往复流动的往 复频率为 0-100Ηζ。
14、 根据权利要求 12所述的使用方法， 其特征在于： 所述气体压强为 0-lMPa。
15、 根据权利要求 12所述的使用方法， 其特征在于： 还包括以气体压强 作为驱动力使样品溶液通过该进样单元的另一通孔排出的步骤。
16、 根据权利要求 12所述的使用方法， 其特征在于， 所述微阵列芯片为 RNA芯片、 cDNA芯片、 PNA芯片、 蛋白质芯片或糖芯片。
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102206573B (zh) 2011-03-22 2014-12-31 博奥生物有限公司 用于微阵列芯片的自动进样装置及自动进样杂交微阵列芯片
CN102623376B (zh) * 2012-04-01 2014-07-09 无锡红光微电子股份有限公司 Qfn封装工艺的塑封料上料架
CN102719357B (zh) * 2012-05-31 2014-07-09 博奥生物集团有限公司 一种实时监控微阵列芯片分析过程的杂交系统
CN102886236B (zh) * 2012-10-31 2014-06-04 厦门大学 一种纳米尺度的微通道内流体的驱动方法
CN104251910B (zh) * 2013-06-29 2017-04-05 黄辉 一种基于光学检测的微流控芯片及其制备方法
CN104502280B (zh) * 2015-01-20 2017-05-31 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 一种提高检测特异性的微流体单元
CN105964315B (zh) * 2016-05-23 2017-12-22 杭州霆科生物科技有限公司 一种多级自控的微流控芯片
CN106591105A (zh) * 2016-12-09 2017-04-26 东北大学 一种基于微流控芯片的微生物自动进样系统及其制备方法
US10413102B2 (en) * 2017-01-25 2019-09-17 Telebrands Corp. Stable beverage container
CN109294866A (zh) * 2017-07-24 2019-02-01 广州康昕瑞基因健康科技有限公司 乳浊液芯片和乳浊液制备器
CN107365685A (zh) * 2017-08-03 2017-11-21 甘肃出入境检验检疫局检验检疫综合技术中心 数字pcr扩增仪及其工作方法
CN107475074B (zh) * 2017-09-12 2024-04-05 深圳市尚维高科有限公司 微流控pcr芯片
CN107632384A (zh) * 2017-10-26 2018-01-26 桂林优利特医疗电子有限公司 凸缘载玻片和防干盖玻片以及线框制作方法
WO2019104580A1 (zh) * 2017-11-30 2019-06-06 深圳华大智造科技有限公司 用于基因测序的流路装置、其工作方法及其测序仪
US20210316305A1 (en) * 2018-10-29 2021-10-14 Nok Corporation Microfluidic chip and microfluidic device
JP7128492B2 (ja) * 2018-10-29 2022-08-31 Nok株式会社 マイクロ流体チップおよびマイクロ流体デバイス
US10704094B1 (en) 2018-11-14 2020-07-07 Element Biosciences, Inc. Multipart reagents having increased avidity for polymerase binding
US10876148B2 (en) 2018-11-14 2020-12-29 Element Biosciences, Inc. De novo surface preparation and uses thereof
TWI853851B (zh) * 2018-11-15 2024-09-01 中國商深圳華大智造科技有限公司 微流體裝置與其製備方法
CN111220429A (zh) * 2018-11-23 2020-06-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种阵列高通量蛋白质样品预处理装置
CN109406813A (zh) * 2018-12-14 2019-03-01 贵州大学 一种用于高通量液滴阵列微流体点样的微流控制装置
US12313627B2 (en) 2019-05-01 2025-05-27 Element Biosciences, Inc. Multivalent binding composition for nucleic acid analysis
US20200347443A1 (en) * 2019-05-01 2020-11-05 Element Biosciences, Inc. Nucleic acid hybridization methods
CN110554184A (zh) * 2019-09-12 2019-12-10 深圳市科瑞达生物技术有限公司 一种化学发光微流控芯片
CN112619720A (zh) * 2020-12-07 2021-04-09 厦门大学 含探针阵列的微流控芯片及其制备方法
CN112683737B (zh) * 2020-12-25 2022-05-27 电子科技大学 一种产生马兰戈尼效应的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101221168A (zh) * 2008-01-08 2008-07-16 东南大学 一种基于微球生物检测的微流控芯片
CN201331523Y (zh) * 2009-01-04 2009-10-21 东南大学 高通量检测生物大分子的磁性颗粒微阵列装置
WO2009136892A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Akonni Biosystems Microarray system
CN102199529A (zh) * 2011-03-22 2011-09-28 博奥生物有限公司 一种生物芯片杂交系统
CN102206573A (zh) * 2011-03-22 2011-10-05 博奥生物有限公司 用于微阵列芯片的自动进样装置及自动进样杂交微阵列芯片
CN102250751A (zh) * 2011-03-22 2011-11-23 博奥生物有限公司 一种用于生物芯片的接口装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030157503A1 (en) * 2003-04-04 2003-08-21 Mcgarry Mark W Compositions and methods for performing biological reactions

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101221168A (zh) * 2008-01-08 2008-07-16 东南大学 一种基于微球生物检测的微流控芯片
WO2009136892A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Akonni Biosystems Microarray system
CN201331523Y (zh) * 2009-01-04 2009-10-21 东南大学 高通量检测生物大分子的磁性颗粒微阵列装置
CN102199529A (zh) * 2011-03-22 2011-09-28 博奥生物有限公司 一种生物芯片杂交系统
CN102206573A (zh) * 2011-03-22 2011-10-05 博奥生物有限公司 用于微阵列芯片的自动进样装置及自动进样杂交微阵列芯片
CN102250751A (zh) * 2011-03-22 2011-11-23 博奥生物有限公司 一种用于生物芯片的接口装置

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