一种集温控与石蜡自封为一体的多通道PCR芯片的制作方法

本发明涉及pcr，更具体地涉及一种集温控与石蜡自封为一体的多通道pcr芯片。

背景技术：

1、目的基因pcr技术是多年来在分子生物研究领域具有革命性意义的分子生物学技技术，可以高效的使dna的量呈指数级增长，从而实现dna的快速扩增。在包括遗传病诊断、法医鉴定、病原体检测、基因克隆和表达分析等诸多领域有着广泛的应用。pcr的一般步骤包括：变性、退火、延伸等三个步骤。目前的实验实践中一般使用微量离心管作为容器，在专用的pcr设备中进行核酸扩增，常常步骤繁琐需要耗费较长时间且易由于操作方式或实验环境引发交叉污染，所以对研究人员的实验能力和检测环境有较高要求。

2、现有的经典pcr设备具有多个孔位用于放置多个离心管同时进行扩增，其使用十分广泛。但其缺点在于，使用的离心管一般为有机材质，导热性一般；对反应温度的测控仅依赖于其发热单元而不是直接监测反应溶液温度，因此对温度的调控存在滞后性。

3、针对上述现象，已有研究尝试将pcr用微量离心管与乳液生成在芯片中集成，基于微流控技术实现操作步骤的简化和溶液的高效保存。但目前的检测方式仍然存在温度测控的滞后、pcr过程中导热效率低、反应过程中溶液容易蒸发等缺陷。因此，高效高通量pcr的简易操作装置在分子生物领域的应用还存在尚需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种集温控与石蜡自封为一体的多通道pcr芯片，从而解决现有技术中存在的温度测控滞后、pcr过程中导热效率低、反应过程中溶液容易蒸发等问题。

2、为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种集温控与石蜡自封为一体的多通道pcr芯片，包括自上而下依次设置的：封口膜、盖板、多通道反应腔体以及基底，其中，所述多通道反应腔体中设有多个反应腔室，每个所述反应腔室的顶部设有一个用于放置石蜡自封圈的石蜡熔化预留槽，所述石蜡自封圈在pcr温度下自动熔化，形成薄膜自封于反应液体的顶部，防止溶液蒸发。

4、优选地，所述基底采用高导热率材料制成。

5、优选地，所述高导热率材料选自：铝箔、氧化铝或硅中的一种。

6、优选地，所述盖板上设有多个与所述反应腔室对准的小孔，用于通过其放置温度传感器探头到反应腔室中对反应温度进行精确测量。

7、优选地，所述多通道反应腔体和盖板由pc(聚碳酸酯)或pp(聚丙烯)等材料制成。这些热塑性材料的优点是成型方便，价格低廉，生物兼容性好。

8、根据本发明的一个优选方案，所述多个反应腔室可同时进行多个不同目的基因的扩增，能够应用于批量进行核酸体外扩增。

9、优选地，所述石蜡熔化预留槽为设置在所述反应腔室顶部的台阶式结构。

10、本发明将高精度温控与石蜡自封设计一体化为多通道pcr芯片，基于石蜡的低熔点特性和温度传感器原位测温的精准性设计了多通道反应腔体。芯片的高导热率基底配合温度传感器原位精准测温实现反应温度的高精度调控，有效缩短了非反应时间。低熔点石蜡密封圈在反应温度下熔化并浮于反应液面上有效解决了反应溶液的蒸发损耗问题。因此，本发明通过在单一芯片上集成多通道反应腔体实现了多目的基因的分组pcr的高效进行。

11、本发明的发明点主要在于，首次将温控、高效导热基底与石蜡自封相结合，提供一种多通道pcr芯片，其技术难点在于将温控探头与溶液密封技术相结合的微型化设计，包含了容器腔室设计、石蜡圈融化温度控制和精确测控反应温度等难点，这些设计难点均关系到微型化反应的正常进行。此外，该多通道pcr芯片还配合高导热率材料如铝箔、氧化铝或硅等作基底，从而有效地对pcr过程的温度进行测控。

12、根据本发明提供的一种集温控与石蜡自封为一体的多通道pcr芯片，相对于现有技术具有以下显著的有益效果：

13、1)本发明设计一种位于反应腔室顶部的石蜡密封环，在pcr反应温度(58℃～92℃)下足以自动熔化，由于其密度显著低于pcr的混合溶液，会形成薄膜自封于液体顶部，防止溶液蒸发；

14、2)传统的测温方式多为检测反应基底温度或使用固定于容器壁，而本发明通过设计温度传感器探头通过盖板上的小孔插入多通道反应腔体，插入式温度传感器可以根据反应液量调整高度，避免了与热源过近影响精确测量，被石蜡自封于反应腔内，方便原位测温，更加精准地测量液体温度；

15、3)现有技术通常使用离心管或设备自身的上盖密封，一是不满足便捷操作的要求，二是不能避免反应液在加热时在反应容器内的蒸发，而本发明采用的石蜡自封圈可以直接覆盖在反应溶液表面，抑制加热时的反应液蒸发。

16、4)本发明使检测过程只需简单注入试剂即可送入pcr仪完成目的基因的扩增，对操作人员的专业技能及辅助设备要求极大程度地降低，同时使本发明在分子诊断领域具有潜在的应用性。

技术特征：

1.一种集温控与石蜡自封为一体的多通道pcr芯片，其特征在于，包括自上而下依次设置的：封口膜、盖板、多通道反应腔体以及基底，其中，所述多通道反应腔体中设有多个反应腔室，每个所述反应腔室的顶部设有一个用于放置石蜡自封圈的石蜡熔化预留槽，所述石蜡自封圈在pcr温度下自动熔化，形成薄膜自封于反应液体的顶部，防止溶液蒸发。

2.根据权利要求1所述的多通道pcr芯片，其特征在于，所述基底采用高导热率材料制成。

3.根据权利要求1所述的多通道pcr芯片，其特征在于，所述高导热率材料选自：铝箔、氧化铝或硅中的一种。

4.根据权利要求1所述的多通道pcr芯片，其特征在于，所述盖板上设有多个与所述反应腔室对准的小孔，用于通过其放置温度传感器探头到反应腔室中对反应温度进行精确测量。

5.根据权利要求1所述的多通道pcr芯片，其特征在于，所述多通道反应腔体和盖板由pc或pp材料制成。

6.根据权利要求1所述的多通道pcr芯片，其特征在于，所述多个反应腔室可同时进行多个不同目的基因的扩增。

7.根据权利要求1所述的多通道pcr芯片，其特征在于，所述石蜡熔化预留槽为设置在所述反应腔室顶部的台阶式结构。

技术总结本发明公开一种集温控与石蜡自封为一体的多通道PCR芯片，包括自上而下依次设置的：封口膜、盖板、多通道反应腔体以及基底，其中，所述多通道反应腔体中设有多个反应腔室，每个所述反应腔室的顶部设有一个用于放置石蜡自封圈的石蜡熔化预留槽，所述石蜡自封圈在PCR温度下自动熔化，形成薄膜自封于反应液体的顶部，防止溶液蒸发。本发明首次将高精度温控与石蜡自封设计一体化，构建得到一种多通道PCR芯片，基于石蜡的低熔点特性和温度传感器原位测温的精准性设计了多通道反应腔体，高导热率基底配合温度传感器原位精准测温实现了反应温度的高精度调控，有效缩短了非反应时间，使本发明在分子诊断领域具有潜在的应用性。技术研发人员：张方舟,冯世伦,龚鹏飞,刘博,赵建龙受保护的技术使用者：祥符实验室技术研发日：技术公布日：2024/11/4