CN108837718A - 一种高通量微液滴梯度稀释装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高通量微液滴梯度稀释装置和方法，涉及梯度稀释领域，包括上子芯片和下子芯片，通过上子芯片和下子芯片的相对位移达到第二个位置，系列1微孔与第一排系列2微孔重叠，系列1微孔中溶液1的浓度被第一排系列2微孔中的溶液2所改变；待溶液充分混合，将上子芯片相对下子芯片位移到第三个位置使系列1微孔与第二排系列2微孔重合，系列1微孔中溶液1的浓度被系列2微孔中的溶液2第二次改变。上自芯片和下子芯片可进行多次相对位移，从而达到对系列1微孔中溶液1进行梯度改变的目的。本发明对纳升级别及更小体积进行准确梯度稀释，同时进行多个比例平行操作，不需复杂人工或昂贵的移液机器人，方便控制梯度稀释的环境条件。

Description

一种高通量微液滴梯度稀释装置和方法

技术领域

本发明涉及梯度稀释领域，尤其涉及一种高通量微液滴梯度稀释装置和方法。

背景技术

梯度稀释(serial dilution)在化学、生物以及医学等领域已经有很长时间的广泛应用。例如检测一种新的化合物对细菌的有效性，通常会将药物进行梯度稀释(例如浓度100nM,10nM,1nM,100pM…)检测。

梯度稀释的一般方法是按一定的比例用稀释液对含有特定浓度的目标物质的初始溶液进行稀释，再按同样的或不同的比例取稀释后的溶液与稀释液再次进行稀释，同样的步骤可以反复操作直至达到所需要稀释的目标物质的浓度。例如需要从1mM的NaOH溶液制备1nM的NaOH溶液，可以采用1：9的稀释比例，使1体积的1mM的溶液与9体积的稀释液(例如水)进行混合，达到0.1mM；再将1体积的0.1mM的溶液与9体积的稀释液进行混合，得到0.01mM的溶液；通过此方法多次稀释后达到1nM的NaOH溶液。

在通常的生物或者化学检测中，一般需要多通道的同时稀释操作。例如在生物实验中，会使用96孔板(8×12排列)，所需稀释的原始溶液通常会在纵向的8个微池，操作人员使用8通道的移液枪可以同时对这8个微池中的溶液进行上述的梯度稀释。这一操作也可以通过移液机器人完成。移液机器人通常配备有至少一个机械臂，以及类似于移液枪的液体操纵设备。通过移液机器人进行梯度稀释可以进一步的提高操作的准确性并减小人为的实验误差。

虽然梯度稀释的原理很成熟并且在实验及检测中得到了非常广泛的应用，但其一般局限于微升或者更大的体积，对纳升及更小的体积进行梯度稀释是非常难以达到的。例如液滴的方法，把一个液滴与另一个液滴进行融合，达到对液滴中的物质的稀释。但这些方法都无法达到对多通道微体积进行梯度稀释。

现有技术存在下面各种问题：

1、很难准确的对小于微升的液体进行梯度稀释操作；

2、也很难进行多通道的操作，例如只能做8个通道；

3、一次操作通常稀释比例是固定的，例如1：9；

4、需要较为复杂的人工操作或者昂贵的移液机器人；

5、不容易控制整个实验的环境(例如温度)，一些蛋白质需要在4度进行稀释，一般则需要冷室(cold room)等装置。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种可以对纳升级别以及更小的体积进行准确的梯度稀释的装置和方法，可以高通量(多通道)的平行操作，可以同时进行多个比例的平行操作，不需要复杂的人工或者昂贵的移液机器人，可以方便的控制梯度稀释的环境(温度)条件。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是对纳升级别以及更小的体积进行准确的梯度稀释，高通量(多通道)的平行操作，同时进行多个比例的平行操作，不需要复杂的人工或者昂贵的移液机器人，方便控制梯度稀释的环境(温度)条件。

为实现上述目的，本发明提供了一种高通量微液滴梯度稀释装置和方法。

在本发明的较佳实施方式中，该装置包括上子芯片和下子芯片，上子芯片的下表面和下子芯片的上表面相互接触，在上子芯片的下表面和下子芯片的上表面有流体管道，两个系列的微孔(即系列1微孔和系列2微孔)分别设置在上子芯片的下表面和下子芯片的上表面，当系列1微孔设置在上子芯片的下表面时，系列2微孔则设置在下子芯片的上表面；当系列1微孔设置在下子芯片的上表面时，系列2微孔则设置在上子芯片的下表面；系列2微孔为一系列多行平行微孔。上子芯片和下子芯片组合到一起，在初始位置，系列1微孔与组合子芯片的流体管道相互重叠，形成联通的系列1流体通道溶液1通过所述系列1流体通道注入所述系列1微孔，所述系列2微孔与组合子芯片的流体管道相互部分重叠，形成联通的系列2流体通道，溶液2(或稀释液)通过所述系列2流体通道注入所述系列2微孔；上子芯片和下子芯片的相对位移达到第二个位置，系列1微孔与第一排系列2微孔重叠，系列1微孔中的溶液1被第一排系列2微孔中的溶液2改变浓度；溶液充分混合后，将上子芯片相对下子芯片位移到第三个位置使系列1微孔与第二排系列2微孔重合，系列1微孔中的溶液被系列2微孔中的溶液2(或稀释液)第二次改变浓度；上子芯片和下子芯片可以进行多次的相对位移，从而达到对系列1微孔中的溶液1进行梯度改变浓度的目的。

进一步地，系列1微孔用来注入原始溶液；系列2微孔用来注入稀释溶液，系列1微孔的体积与系列2微孔的体积比例决定每次稀释的比例。

进一步地，上子芯片和下子芯片的材料选择复合材料。

进一步地，复合材料是玻璃、石英玻璃、塑料、陶瓷、金属、无机材料、纤维材料、聚合物。

进一步地，流体管道通过湿/干法刻蚀(玻璃等)或微机械加工、3D打印、热压、热塑成形、压力成形、注模成型、注塑成型等方法制备。

进一步地，上子芯片和下子芯片的表面经过特殊的疏水化处理，例如使用二甲基二氯硅烷使芯片表面疏水化。

进一步地，系列1微孔是相同的体积或者不同的体积。

进一步地，系列2微孔是相同的体积或者不同的体积。

在本发明的另一较佳实施方式中，使用上述高通量微液滴梯度稀释设备进行微液滴梯度稀释的方法，以系列1微孔设置在下子芯片的上表面时，系列2微孔则设置在上子芯片的下表面为例，包括如下步骤：

100、提供上述高通量微液滴梯度稀释设备；

101、将相应的溶液注入到本发明的微流控芯片中，在初始位置，把浓度为C1的溶液1由系列1流体通道注入到系列1微孔中中；把浓度为C2的溶液2由系列2流体通道注入系列2微孔中；

102、将上子芯片和下子芯片的位置相对移动，使系列1微孔(体积为V1)和系列2微孔(体积为V2)不再部分相互叠加，从而形成独立的微液滴；

103、继续将上子芯片和下子芯片的位置相对移动，使系列1微孔与第一排系列2微孔部分或全部叠加，系列1微孔中的溶液1与系列2微孔中的溶液2相接触；

104、溶液1与溶液2通过主动混合或者被动混合或者上下子芯片的相对移动而进行混合，第一次混合后溶液的浓度为:

105、上子芯片和下子芯片进行下一步的相对移动，包含C3浓度的系列1微孔与第二排的系列2微孔部分或全部重叠，微孔中的溶液相互混合为浓度C4；如此反复，微液滴的溶液可以逐级的进行梯度改变浓度。

进一步地，步骤101中所注入的溶液可以全部或部分充满流体通道。

进一步地，步骤104中主动混合是指磁珠或其他可以达到搅拌混合效果的物体放置在微孔中进行搅拌。

进一步地，步骤104中被动混合是指静止依靠物质的扩散。

进一步地，本发明提到的溶液1和溶液2可以是同一类的溶液(例如水溶液)，具有同样或不同的物理及化学性质，例如密度等；也可以是不同种类的液体，例如溶液1是水溶液而溶液2是有机溶剂等。

本发明可以很好的控制微液滴在进行梯度稀释时的温度。上子芯片和/或下子芯片可以与控温模块相接触，例如冰袋或加热块等，来控制芯片中系列1和系列2的微液滴的温度，例如蛋白质操作所需要的相对较低的温度。

本发明取得的技术效果如下：

(1)可以对微升、纳升、皮升及亚皮升等微液滴的溶液进行稀释；

(2)可以通过简单的操作对大量的微液滴(例如多于10个)进行操作；

(3)可以通过简单的操作进行多次的稀释；

(4)可以简单的控制多次稀释所需要的条件(例如温度等)；

(5)可以使用固体(例如磁珠)、液体(例如磁性液体)或气体(例如气泡)等在微液滴的稀释过程中进行混合；

(6)可以通过同一系列的操作，对微液滴进行不同比例的稀释。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的下子芯片的示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的下子芯片的俯视图；

图3是本发明的一个较佳实施例的上子芯片的示意图；

图4是本发明的一个较佳实施例的上子芯片的仰视图；

图5是本发明的一个较佳实施例的上子芯片和下子芯片组合在初始位置的示意图；

图6是本发明的一个较佳实施例的系列1微孔与第一排系列2微孔部分或全部叠加的示意图；

图7是本发明的一个较佳实施例的系列1微孔与第二排的系列2微孔部分或全部重叠的示意图；

图8是本发明的一个较佳实施例的系列1微孔设置在上子芯片的下表面的示意图；

图9是本发明的一个较佳实施例的系列2微孔设置在下子芯片的上表面的示意图；

图10是本发明的一个较佳实施例的上子芯片和下子芯片组合在初始位置时系列1微孔和系列2微孔的位置示意图；

图11是本发明的一个较佳实施例的上子芯片和下子芯片组合在初始位置时溶液1和溶液2的位置示意图；

图12是本发明的一个较佳实施例的系列1微孔与第一排系列2微孔重叠的位置示意图；

图13是本发明的一个较佳实施例的系列1微孔与第二排系列2微孔重叠的位置示意图；

图14是本发明的一个较佳实施例的微液滴梯度稀释流程示意图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图14所示，本发明以湿法刻蚀制备玻璃芯片为例，已经镀有铬层和光胶层的soda lime钠钙玻璃由Telic Corporation(California,美国)购得。光掩模的设计由AutoCAD软件完成，由深圳美精微光电股份有限公司打印制备。首先，将光掩模紧密覆盖在玻璃附有光胶的一面，将其置于全功能紫外曝光机中(Intelli-Ray400W)。采用50％的光源强度，曝光10-20秒。随后，将曝光后的玻璃浸泡于0.1mol/L的氢氧化钠(国药)溶液中1分钟，去除与紫外光反应的光胶部分。随后，将玻璃转移到去铬溶液中1分钟，使光胶已被去除而裸露的铬层得以去除。去铬溶液包含0.6mol/L的高氯酸(国药)和0.365mol/L的硝酸铈铵(麦克林试剂)水溶液。随后，将处理好的玻璃用去离子水进行充分润洗并用氮气吹干。玻璃不需要刻蚀的一面用防水胶布保护后，将玻璃需要刻蚀的一面向上浸没于玻璃刻蚀液中，对已经去除铬的裸露的玻璃进行刻蚀。为了更好的控制刻蚀速率和达到比较均一的刻蚀，湿法刻蚀在40摄氏度的恒温水浴摇床中进行。玻璃刻蚀溶液包含1mol/L氢氟酸(阿拉丁公司),0.5mol/L氟化铵(凌峰化学试剂)和0.75mol/L硝酸(国药)溶液。通过该湿法蚀刻方法在该玻璃芯片上形成所需的微孔，玻璃芯片上的微孔的深度由湿法刻蚀的时间控制。

制备好的芯片继续进行相应的表面处理，需要对其表面进行疏水化处理，具体方法如下：首先将玻璃表面用去离子水充分清洗，并用氮气将表面吹干；其次，将玻璃芯片放置于等离子清洗仪(Harrick，美国)中进行1分钟的表面等离子清洗及活化。最后，将玻璃芯片放置于含有20微升二氯二甲基硅烷(伊诺凯科技)的干燥器中进行气相硅烷化反应1小时。将处理好的芯片用氯仿(国药)、丙酮(国药)和无水乙醇(国药)冲洗，氮气吹干后即可进行芯片的组装和微颗粒的制备。

芯片的组装是将上下子芯片含有微孔的一面相对，在其间加入有机溶剂例如矿物油，再使上下子芯片上的微孔按设计交错重叠形成联通的流体通道。随后，上下子芯片通过夹具固定。加入的有机溶剂可以提供相应的润滑作用，也可以与处理后的表面提供所需要的表面能和表面性质。一般的，这种有机溶剂需较好的浸润处理后的固体表面。

通过以上方法制得下子芯片和上子芯片，图1是下子芯片的示意图，图2是下子芯片的俯视图，图3是上子芯片的示意图，图4是上子芯片的仰视图。如图8所示，系列1微孔1设置在下子芯片的上表面，如图9所示，系列2微孔2设置在上子芯片的下表面。

结合附图来说明根据本发明的微流控芯片及其基本操作。如图5和图10所示，上子芯片和下子芯片组合在初始位置，上子芯片的下表面上的系列1微孔1与对应的下子芯片的上表面的微孔部分重叠，形成系列1流体通道3；下子芯片上表面的系列2微孔2与相对应的上子芯片的下表面的微孔部分重叠，形成系列2流体通道4。

使用上述高通量微液滴梯度稀释设备进行稀释，包括如下步骤：

1)如图11所示，在初始位置，通过在液体入口端使用正压(例如正气压等)或者液体出口端使用负压(例如真空等)将含有相对高浓度的目标物质(target material)的溶液1 5通过系列1流体通道3注入到芯片中，与含有相对低浓度的目标物质的溶液2 6系列2流体通道4注入芯片中；

2)将上子芯片和下子芯片的位置相对移动，使系列1微孔1和系列2微孔2不再部分相互叠加，从而形成独立的微液滴；

3)如图6所示，将上子芯片与下子芯片相对移动到第二个位置对微液滴进行第一步的稀释，如图12所示，在第二个位置，上子芯片下表面上的系列1微孔1与对应的下子芯片的上表面上的第一排系列2微孔2全部或部分的叠加；

4)系列1微孔1中的系列1溶液与第一排系列2微孔2中的系列2溶液相接触并混合，混合的过程可以依赖分子扩散或者通过微颗粒、与水溶液不相互溶的液滴或气泡进行混合；

5)如图7所示，上子芯片与下子芯片相对移动到第三个位置对微液滴进行第二步的稀释，如图13所示，在第三个位置，系列1微孔1与第二排的系列2微孔2部分或全部重叠。

具体实施方式一，使用上述高通量微液滴梯度稀释设备对含有染料或荧光染料的溶液进行稀释，包括如下步骤：

1)如图11所示，在初始位置，通过在液体入口端使用正压(例如正气压等)或者液体出口端使用负压(例如真空等)将含有染料的水溶液(浓度为C1)通过系列1流体通道3注入到芯片中，与不含染料的水溶液通过系列2流体通道4注入芯片中；

2)将上子芯片和下子芯片的位置相对移动，使系列1微孔1(体积为V1)和系列2微孔2(体积为V2)不再部分相互叠加，从而形成独立的微液滴

3)如图6所示，将上子芯片与下子芯片相对移动到第二个位置对微液滴进行第一步的稀释，如图12所示，在第二个位置，上子芯片下表面上的系列1微孔1与对应的下子芯片的上表面上的第一排系列2微孔2全部或部分的叠加；

4)系列1微孔1中的系列1溶液与第一排系列2微孔2中的系列2溶液相接触并混合，此时系列1微孔1中染料的浓度被稀释为C2＝C1*(V1/(V1+V2))；

5)如图7所示，上子芯片与下子芯片相对移动到第三个位置对微液滴进行第二步的稀释，如图13所示，在第三个位置，系列1微孔1与第二排的系列2微孔2部分或全部重叠，此时系列1微孔1中染料的浓度被稀释为C3＝C1*(V1/(V1+V2))^2，完成稀释过程。

具体实施方式二，对基因进行稀释，作为大线性空间的数字基因扩增方法。数字基因扩增(digital nucleic acid amplification)是一种新型的对基因分子进行精准定量的方法。它通过将含有特定浓度靶基因的反应溶液分散到大量的微液滴中，使部分微液滴中包含单个分子的靶基因而剩余的微液滴不包含靶基因。通过基因扩增反应(这一扩增反应可以是PCR反应，也可以是等温基因扩增或其他基因扩增方法)，微液滴中的单分子靶基因大量扩增。相应的，如果使用基因荧光染料或者分子探针等可以因靶基因的浓度增加而荧光强度增强。这样，原来含有靶基因的微液滴就会有荧光信号增强而被认定为正液滴(positive)；而不含靶基因的液滴中的荧光强度不会有显著的增加，所以被认定为负液滴(negative)。通过对正液滴和负液滴数量的计数即可根据统计学原理计算出初始溶液中的靶基因分子浓度。这种数字基因扩增的方法通常被认为是一种更精准(相对于实时荧光PCR法)的绝对定量的方法。

数字基因扩增的一个重大的挑战是其线性区间。因为数字基因扩增要求微液滴中包含单拷贝的靶基因或者不包含靶基因。根据随机分布原理，这需要大量的微液滴。例如1，000，000个靶基因可能需要超过3，000，000个微液滴。要产生并分析3，000，000个微液滴在技术上是很困难的。但使用本发明的梯度稀释法就很容易实现。

具体描述如下，该装置下子芯片的上表面的系列1微孔1共一排300个，上子芯片的下表面的系列2微孔2共4排，每排300个微孔。系列1微孔的体积V1与系列2微孔的体积V2的比例是1：9，即每次稀释后的溶液浓度是初始浓度的10％。这样通过上述的梯度稀释方法，系列1微孔中包含1000000拷贝的靶基因，第一次稀释后为100000拷贝，第二次稀释后为10000拷贝，第三次稀释后为1000拷贝，第四次稀释后为100拷贝，100拷贝在300个微孔中就可以进行数字化基因扩增定量。这样通过1500个微孔就达到了3000000个微液滴所需要的线性空间。

具体实施方式三，对药物进行稀释，分析药物的有效性。在药物的研发过程中，通常都需要研究药物对靶细胞(例如癌细胞或细菌)的抑制或杀死作用并找到其半致死剂量IC50；通常也需要研究药物对正常细胞(例如白细胞)的细胞毒性。通常的方法是在96孔板或384孔板等细胞培养板中人工移液或用移液机器人产生一个药物的梯度溶液例如100％，50％，25％，12.5％...等等，并放入靶细胞或正常细胞研究其在特定浓度的药物下的反应。本发明的芯片可以简便的实现这一过程。系列1微孔1的体积V1与系列2微孔2的体积V2为1：1，将100％浓度的药物溶液在初始位置注入到系列1流体通道3中，将稀释液注入到系列2流体通道4中。通过上述的稀释过程，即可生成所需要的药物梯度。

具体实施方式三，对抑制物(inhibitor)进行稀释，分析不同浓度的inhibitor对反应的影响。研究抑制物(inhibitor)对生物或者化学反应的抑制作用有很重要的意义。例如，通常使用的基因提取过程中会用到乙醇。残留的乙醇会对下一步的基因扩增反应有抑制作用，使扩增反应无法正常的进行。多少浓度的残留乙醇会显著的影响扩增反应就是一个很重要的问题。本发明提到的方法可以简便的对抑制物进行梯度稀释，研究反应在何种浓度的抑制物存在时发生了具有统计学意义的显著的抑制作用。

具体实施方式四，系列1微孔设计的体积为9nL，系列2微孔的体积为9nL。共有1排20个系列1微孔，共有4排每排20个系列2微孔。系列1和系列2微孔的体积比为1：1。在初始位置，在系列1微孔中加入10ug/mL的荧光黄二钠(Fluorescein,disodium salt，生工生物工程(上海)股份有限公司)的水溶液，在系列2微孔中加入稀释用的水。通过第一次滑动到第二个位置，使系列1微孔与第一排的系列2微孔相互重叠，系列1微孔中的荧光黄二钠溶液被系列2微孔中的水稀释(理论值为稀释到原始浓度的50％)；静置1分钟后，待系列1微孔和系列2微孔中的溶液充分混合后，通过第二次滑动到第三个位置，使系列一微孔与第二排的系列2微孔相互重叠，系列1微孔中的荧光黄二钠溶液被系列2微孔中的水稀释(理论值为稀释到原始浓度的25％)；静置1分钟后，待系列1微孔和系列2微孔中的溶液充分混合后，通过第三次滑动到第四个位置，使系列一微孔与第二排的系列2微孔相互重叠，系列1微孔中的荧光黄二钠溶液被系列2微孔中的水稀释(理论值为稀释到原始浓度的12.5％)；静置1分钟后，待系列1微孔和系列2微孔中的溶液充分混合后，通过第四次滑动到第五个位置，使系列一微孔与第二排的系列2微孔相互重叠，系列1微孔中的荧光黄二钠溶液被系列2微孔中的水稀释(理论值为稀释到原始浓度的6.25％)；选取了连续的10个微孔进行荧光分析。使用的使Nikon Ti2荧光显微镜，荧光通道为FAM，并对荧光强度进行分析，数据如下表：

从上表可见，实验结果与1：1的梯度稀释理论高度吻合，说明本实施例的微流控芯片可以很好的对大量纳升或更小体积的微液滴进行多步的梯度稀释。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高通量微液滴梯度稀释装置，其特征在于，包括上子芯片和下子芯片，所述上子芯片的下表面和所述下子芯片的上表面相互接触，在所述上子芯片的下表面和所述下子芯片的上表面有流体管道，系列1微孔和系列2微孔分别设置在所述上子芯片的下表面和所述下子芯片的上表面，当所述系列1微孔设置在所述上子芯片的下表面时，所述系列2微孔则设置在所述下子芯片的上表面；当所述系列1微孔设置在所述下子芯片的上表面时，所述系列2微孔则设置在所述上子芯片的下表面；所述系列2微孔为一系列多行平行微孔；所述上子芯片和所述下子芯片组合到一起，在初始位置，所述系列1微孔与组合子芯片的流体管道相互部分重叠，形成联通的系列1流体通道，溶液1通过所述系列1流体通道注入所述系列1微孔，所述系列2微孔与组合子芯片的流体管道相互部分重叠，形成联通的系列2流体通道，溶液2或稀释液通过所述系列2流体通道注入所述系列2微孔；所述上子芯片和所述下子芯片的相对位移达到第二个位置，所述系列1微孔与所述第一排系列2微孔重叠，所述系列1微孔中的所述溶液1被第一排所述系列2微孔中的所述溶液2或稀释液改变浓度；溶液充分混合后，将所述上子芯片相对所述下子芯片位移到第三个位置使所述系列1微孔与第二排所述系列2微孔重合，所述系列1微孔中的溶液被所述系列2微孔中的所述溶液2第二次改变浓度；所述上子芯片和所述下子芯片可以进行多次的相对位移，从而达到对所述系列1微孔中的所述溶液1进行梯度改变浓度的目的。

2.如权利要求1所述的高通量微液滴梯度稀释装置，其特征在于，所述系列1微孔用来注入原始溶液，所述系列2微孔用来注入稀释溶液。

3.如权利要求1所述的高通量微液滴梯度稀释装置，其特征在于，所述系列1微孔的体积与所述系列2微孔的体积比例决定每次稀释的比例。

4.如权利要求1所述的高通量微液滴梯度稀释装置，其特征在于，所述上子芯片和所述下子芯片的材料选择复合材料，所述复合材料是玻璃、石英玻璃、塑料、陶瓷、金属、无机材料、纤维材料、聚合物。

5.如权利要求1所述的高通量微液滴梯度稀释装置，其特征在于，所述流体管道通过湿/干法刻蚀或微机械加工、3D打印、热压、热塑成形、压力成形、注模成型、注塑成型方法制备。

6.如权利要求1所述的高通量微液滴梯度稀释装置，其特征在于，所述上子芯片和所述下子芯片的表面经过特殊的疏水化处理。

7.如权利要求6所述的高通量微液滴梯度稀释装置，其特征在于，所述特殊的疏水化处理为二甲基二氯硅烷使芯片表面疏水化。

8.如权利要求1-7任一所述的高通量微液滴梯度稀释装置的微液滴梯度稀释方法，其特征在于，包括以下步骤：

100、提供如权利要求1-7任一所述的高通量微液滴梯度稀释装置；

101、将相应的溶液注入到本发明的微流控芯片中，在初始位置，把浓度为C1的溶液1由系列1流体通道注入到系列1微孔中；把浓度为C2的溶液2由系列2流体通道注入系列2微孔；

102、将上子芯片和下子芯片的位置相对移动，使系列1微孔，体积为V1，和系列2微孔，体积为V2，不再部分相互叠加，从而形成独立的微液滴；

103、继续将上子芯片和下子芯片的位置相对移动，使系列1微孔与第一排系列2微孔部分或全部叠加，系列1微孔中的溶液1与系列2微孔中的溶液2相接触；

104、溶液1与溶液2通过主动混合或者被动混合或者上下子芯片的相对移动而进行混合，第一次混合后溶液的浓度为:

105、上子芯片和下子芯片进行下一步的相对移动，包含C3浓度的系列1微孔与第二排的系列2微孔部分或全部重叠，系列1微孔中的溶液被系列2微孔中的溶液2第二次改变浓度，微孔中的溶液相互混合为浓度C4；如此反复，微液滴的溶液可以逐级的进行改变浓度。

9.如权利要求8所述的高通量微液滴梯度稀释方法，其特征在于，所述步骤101中所注入的溶液可以全部或部分充满流体通道。

10.如权利要求8所述的高通量微液滴梯度稀释方法，其特征在于，所述步骤104中主动混合是指磁珠或其他可以达到搅拌混合效果的物体放置在微孔中进行搅拌，所述步骤104中被动混合是指静止依靠物质的扩散。