本發(fā)明涉及電化學(xué)檢測(cè)，尤其涉及一種基于微流控芯片技術(shù)的電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，主要用于核酸擴(kuò)增反應(yīng)和電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)。該裝置能夠在普通環(huán)境下進(jìn)行快速、精準(zhǔn)、便攜的dna檢測(cè)。

背景技術(shù)：

1、dna檢測(cè)在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的dna檢測(cè)方法依賴于復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和耗時(shí)的操作步驟，通常需要專業(yè)的技術(shù)操作人員以及嚴(yán)格控制的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。特別是在電化學(xué)lamp（環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增）反應(yīng)中，常規(guī)檢測(cè)流程涉及多步操作，包括lamp產(chǎn)物制備、酶失活、核酸外切酶處理、核酸雜交以及電化學(xué)信號(hào)測(cè)量。該過程需要高溫金屬浴、多種試劑的精確加入及時(shí)間控制，操作步驟繁瑣，極易受到人工操作誤差的影響，限制了其廣泛應(yīng)用。

2、目前，電化學(xué)lamp檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，操作步驟冗長(zhǎng)且成本高昂，難以實(shí)現(xiàn)快速、便捷的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需求。隨著微流控芯片技術(shù)的發(fā)展，便攜、經(jīng)濟(jì)、自動(dòng)化的檢測(cè)裝置逐漸成為研究熱點(diǎn)。微流控芯片因其小型化、快速反應(yīng)和低試劑消耗等優(yōu)點(diǎn)，成為集成化dna檢測(cè)系統(tǒng)的理想載體。然而，現(xiàn)有的微流控電化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)仍存在一定的局限性，如檢測(cè)靈敏度不足、操作過程自動(dòng)化程度不高、以及復(fù)雜的芯片制造工藝等問題。

3、因此，設(shè)計(jì)一種基于微流控芯片的電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，不僅能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集成化操作，還能在普通環(huán)境下，無需專業(yè)操作人員的情況下進(jìn)行高效、快速的dna檢測(cè)，具有重要的技術(shù)創(chuàng)新性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了解決現(xiàn)有電化學(xué)lamp反應(yīng)檢測(cè)和信號(hào)測(cè)量過程中操作繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)且需要專業(yè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和技術(shù)人員的問題，本發(fā)明提供了一種基于微流控芯片技術(shù)的電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，通過集成加熱、反應(yīng)控制和電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，簡(jiǎn)化了步驟，并能夠在普通環(huán)境下快速完成檢測(cè)，避免重復(fù)操作導(dǎo)致的誤差，節(jié)省人力和時(shí)間。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，包括：

3、微流控芯片，所述微流控芯片上設(shè)有多個(gè)功能區(qū)，所述功能區(qū)通過微流控通道依次相連，所述功能區(qū)包括反應(yīng)腔、核酸外切酶存放處、s-probe存放處、電極檢測(cè)區(qū)和廢液存放區(qū)；

4、電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)模塊，所述模塊包括設(shè)置在電極檢測(cè)區(qū)內(nèi)的印刷電極，且所述印刷電極用于對(duì)雜交反應(yīng)后的dna進(jìn)行電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)，所述印刷電極上覆蓋有pdms薄膜以提高檢測(cè)性能和保護(hù)電極；

5、加熱模塊，設(shè)置在微流控芯片的底層結(jié)構(gòu)中，用于控制反應(yīng)腔內(nèi)lamp反應(yīng)和失活反應(yīng)的溫度，所述加熱模塊還集成溫度傳感裝置，用于監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度；

6、外接泵推力裝置，用于控制反應(yīng)液在微流控芯片的各功能區(qū)之間的流動(dòng)，依次完成反應(yīng)、混合和電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)；

7、控制模塊，用于控制加熱模塊的溫度調(diào)節(jié)和外接泵推力裝置的操作，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化反應(yīng)控制；

8、所述微流控芯片的底部設(shè)置有用于微流控制的光敏傳感器，光敏傳感器與控制模塊連接，當(dāng)有液體流經(jīng)光敏傳感器時(shí)，光線的改變產(chǎn)生折射，光敏傳感器識(shí)別到變化信號(hào)，控制模塊從而停止外接泵推力裝置的推動(dòng)。

9、作為優(yōu)選，所述微流控芯片由上、中、下三層構(gòu)成，上述各層通過熱壓制作而成，芯片材料選用pmma（聚甲基丙烯酸甲酯）；熱壓前，將s-probe提前滴加在底板的過濾膜上，等其干燥凝固后再利用熱壓技術(shù)集成在微流控芯片中，將核酸外切酶試劑通過凍干技術(shù)集成在微流控芯片上。

10、作為優(yōu)選，所述微流控芯片設(shè)有用于密封印刷電極和廢液存放區(qū)的上板，所述上板通過壓敏膜與芯片主體粘接，以確保密封性能并防止外部污染。

11、作為優(yōu)選，所述控制模塊還用于接收溫度傳感裝置的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)lamp反應(yīng)和失活反應(yīng)溫度的精確控制，確保最佳反應(yīng)條件。

12、作為優(yōu)選，所述電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)模塊還包括數(shù)據(jù)處理單元，用于接收由印刷電極檢測(cè)到的電化學(xué)信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和輸出。

13、另一方面，本申請(qǐng)還提供了一種電化學(xué)dna檢測(cè)方法，使用根據(jù)所述的電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，所述方法包括以下步驟：

14、在反應(yīng)腔中加入lamp反應(yīng)試劑；

15、控制加熱模塊依次進(jìn)行65℃加熱25分鐘，隨后升溫至85℃加熱7分鐘，以完成lamp反應(yīng)和失活酶反應(yīng)；

16、通過外接泵推力裝置將lamp反應(yīng)產(chǎn)物推送至核酸外切酶存放處，并在37℃下進(jìn)行40分鐘的反應(yīng)；

17、再通過外接泵推力裝置將處理后的產(chǎn)物推送至s-probe存放處進(jìn)行混合，然后推送至電極檢測(cè)區(qū)；

18、在42℃下雜交1小時(shí)后進(jìn)行電化學(xué)信號(hào)測(cè)量，所得信號(hào)通過電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行處理。

19、作為優(yōu)選，所述微流控芯片的材料為pmma，芯片通過cnc（計(jì)算機(jī)數(shù)控）或激光切割方式加工完成，并在加工完成后采用超聲波清洗技術(shù)處理，以確保芯片的潔凈度和反應(yīng)的可靠性。

20、作為優(yōu)選，所述外接泵推力裝置能夠通過程序精確控制樣品在反應(yīng)腔、核酸外切酶存放處、s-probe存放處、電極檢測(cè)區(qū)及檢測(cè)口之間的流動(dòng)和停留時(shí)間，確保每一步反應(yīng)的充分進(jìn)行。

21、本發(fā)明的有益效果是，提供了一種基于微流控芯片技術(shù)的電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)集成化、自動(dòng)化操作，無需專業(yè)技術(shù)人員在復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下操作。該裝置通過精確的溫度控制和液體流動(dòng)控制，減少了操作步驟，縮短了檢測(cè)時(shí)間，有效降低了實(shí)驗(yàn)誤差。裝置體積小、便于攜帶，適用于多種環(huán)境，具有高效、便捷、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，廣泛適用于基因檢測(cè)相關(guān)領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，其特征在于，所述微流控芯片由上、中、下三層構(gòu)成，上述各層通過熱壓制作而成，芯片材料選用pmma（聚甲基丙烯酸甲酯），熱壓前，將s-probe提前滴加在底板的過濾膜上，等其干燥凝固后再利用熱壓技術(shù)集成在微流控芯片中，將核酸外切酶試劑通過凍干技術(shù)集成在微流控芯片上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，其特征在于，所述微流控芯片設(shè)有用于密封印刷電極和廢液存放區(qū)的上板，所述上板通過壓敏膜與芯片主體粘接，以確保密封性能并防止外部污染。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，其特征在于，所述控制模塊還用于接收溫度傳感裝置的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)lamp反應(yīng)和失活反應(yīng)溫度的精確控制，確保最佳反應(yīng)條件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，其特征在于，所述電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)模塊還包括數(shù)據(jù)處理單元，用于接收由印刷電極檢測(cè)到的電化學(xué)信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和輸出。

6.一種電化學(xué)dna檢測(cè)方法，其特征在于，使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)dna傳感器檢測(cè)裝置，所述方法包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)dna檢測(cè)方法，其特征在于，所述微流控芯片的材料為pmma，芯片通過cnc（計(jì)算機(jī)數(shù)控）或激光切割方式加工完成，并在加工完成后采用超聲波清洗技術(shù)處理，以確保芯片的潔凈度和反應(yīng)的可靠性。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)dna檢測(cè)方法，其特征在于，所述外接泵推力裝置能夠通過程序精確控制樣品在反應(yīng)腔、核酸外切酶存放處、s-probe存放處及電極檢測(cè)區(qū)之間的流動(dòng)和停留時(shí)間，確保每一步反應(yīng)的充分進(jìn)行。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于微流控芯片技術(shù)的電化學(xué)DNA傳感器檢測(cè)裝置。該裝置包括微流控芯片、加熱模塊、外接泵推力裝置、控制模塊和電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)模塊。微流控芯片設(shè)有反應(yīng)腔、核酸外切酶存放處、s?probe存放處、電極檢測(cè)區(qū)和廢液存放區(qū)。通過精確的溫度控制和液體流動(dòng)控制，LAMP反應(yīng)和探針雜交反應(yīng)在微流控芯片內(nèi)自動(dòng)完成，隨后通過電化學(xué)信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行DNA信號(hào)測(cè)量。該裝置具有操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)快速、適用于普通環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳巧玲,關(guān)國(guó)良,朱子明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州先趨醫(yī)療科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19