CN115236326B - 基于抗原抗体快速检测的磁控芯片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于抗原抗体快速检测的磁控芯片及其制备方法。基于抗原抗体快速检测的磁控芯片包括芯片上板、芯片下板、以及成型于所述芯片上板和所述芯片下板之间的流道，所述芯片上板上设有供磁标记抗原抗体修饰溶液流入所述流道的流道入口、以及与所述流道的出口端连通的储液区；所述芯片上板和/或所述芯片下板上设有与所述流道位置对应设置的磁体捕获结构，所述磁体捕获结构适于捕获流经所述流道的磁标记抗原抗体修饰溶液中的磁珠并富集于所述流道上。由于设置有磁体捕获结构，可捕获流经所述流道的磁标记抗原抗体修饰溶液中的磁珠并富集于所述流道上，可提高捕获效率，进而提高检测的灵敏性。

Description

基于抗原抗体快速检测的磁控芯片及其制备方法
技术领域
本申请涉及抗原抗体检测的技术领域，具体涉及一种基于抗原抗体快速检测的磁控芯片及其制备方法。
背景技术
抗原抗体结合具有高特异性和稳定性，可用于微生物或大分子产物的检测以及细胞表面蛋白的标定。常用的抗原抗体检测技术包括免疫荧光标记法、放射免疫分析法以及酶联免疫标记法。由于荧光免疫标记法与放射免疫分析法的成本较高，以前常用的抗原抗体快速检测方法通常以酶联免疫标记方法为主。
当今针对COVID－19的检测方法，采用类似于胶体金法、乳胶法等基于试纸条的抗原抗体检测方法，此抗原抗体检测方法与酶联免疫标记方法类似，都是在结合垫上使用抗原与特定抗体结合，同时在试纸条的检测线上修饰待检抗原的特异性抗体，不同的是这两种方法并未使用酶催化产物，而是采用显色球代替酶联反应用于显色。
但是基于试纸条的抗原抗体检测方案存在如下不足之处：
试纸条上借助毛细力作用的运动液体带动抗原或抗体运动的速度较快，在硝酸纤维素膜承载的检测线或质控线处被捕获的概率较低，因此基于试纸条的抗原抗体快速检测方案一直存在灵敏度不高的问题，捕获效率不足，进而会使显色强度变弱，通常的弱阳性难以检测到。
因此，有必要提供一种新的抗原抗体检测装置。
申请内容
因此，本申请要解决的技术问题在于克服现有技术中的抗原抗体检测装置灵敏度不高，捕获效率不高的缺陷，从而提供一种灵敏度高，捕获效率高的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片及其制造方法。
为解决上述技术问题，本申请的技术方案如下：
一种基于抗原抗体快速检测的磁控芯片包括芯片上板、芯片下板、以及成型于所述芯片上板和芯片下板之间的流道，所述芯片上板上设有供磁标记抗原抗体修饰溶液流入所述流道的流道入口、以及与所述流道的出口端连通的储液区；所述芯片上板和/或所述芯片下板上设有与所述流道位置对应设置的磁体捕获结构，所述磁体捕获结构适于捕获流经所述流道的磁标记抗原抗体修饰溶液中的磁珠并富集于所述流道上。
进一步，所述磁体捕获结构包括磁铁和与所述磁铁对应设置的软磁带材，所述软磁带材适于吸附所述磁珠。
进一步，所述芯片下板背向所述芯片上板的一侧设有容纳槽，所述磁体捕获结构包括可拆卸连接装设于所述容纳槽上的芯片背板，所述芯片背板上设有卡槽和与所述卡槽位置对应设置的粘贴区域，所述磁铁安装在所述卡槽内，所述软磁带材粘贴在所述粘贴区域上。
进一步，所述芯片上板为透明板体，所述芯片下板为非透明板体。
进一步，所述芯片上板和所述芯片下板之间设有压敏胶，所述流道成型于所述压敏胶上。
进一步，所述压敏胶的厚度为80－120μm。
本申请还提供一种基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备芯片上板和芯片下板；其中，所述芯片上板上开设有储液区和供磁标记抗原抗体修饰溶液滴入的流道入口；
S2、在所述芯片上板和所述芯片下板之间形成流道，并所述所述流道的一端与所述流道入口连通、另一端与所述储液区连通；
S3、在所述芯片上板和/或所述芯片下板上与所述流道的位置对应处装配磁体捕获结构，所述磁体捕获结构适于捕获流经所述流道的磁标记抗原抗体修饰溶液中的磁珠并富集于所述流道上。
进一步，在所述S1的步骤中，取用透明聚甲基丙烯酸甲酯板，利用微米精度铣床铣削加工成型具有所述流道入口和所述储液区的所述芯片上板；取用黑色聚甲基丙烯酸甲酯板，利用微米精度铣床铣削加工成型所述芯片下板。
进一步，在所述S2的步骤中，取用厚度为80－120μm的压敏胶贴在所述步骤S1中制备得到的所述芯片下板的上表面，使用激光或刀具在所述压敏胶雕刻出所述流道，并取出多余部分的所述压敏胶；将在所述步骤S1中制备得到的所述芯片上板和带有所述压敏胶的所述芯片下板贴合，以15－25kPa的压强压紧所述芯片上板和所述芯片下板。
进一步，在所述S3的步骤中，取用黑色聚甲基丙烯酸甲酯板，利用微米精度铣床铣削加工成型具有卡槽和粘贴区域的芯片背板；将磁铁装配入所述芯片背板的所述卡槽中；取用软磁带材，利用50－100μm厚度的胶膜将所述软磁带材贴附于所述粘贴区域；将所述芯片背板装卡在所述芯片下板的容纳槽中。
本申请技术方案，具有如下优点：
1.本申请提供的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片，由于在流道位置对应处设置有磁体捕获结构，当磁标记抗原抗体修饰溶液经过狭窄的流道时，磁体捕获结构可高通量的捕获磁标记抗原抗体修饰溶液中的磁珠并富集于所述流道上，可提高捕获效率，进而提高检测的灵敏性。
2.本申请提供的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片，由于磁体捕获结构包括磁铁和与磁铁对应设置的软磁带材，软磁带材在被磁铁磁化后产生极强的局部磁场强度，将流经流道的磁珠从溶液中分离捕获并富集，进一步提高捕获效率。
3.本申请提供的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片，由于芯片上板是透明的，可从芯片上板直接观察磁珠颜色，提高检测的便利性。
4.本申请提供的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片，由于磁体捕获结构可拆卸地连接于芯片下板上，如此一来，磁体捕获结构可循环利用，成本低廉，适用于大规模的抗原抗体快速检测。
5.本申请提供的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片，由于流道采用聚甲基丙烯酸甲酯板－压敏胶－聚甲基丙烯酸甲酯板三层结构封闭成形，装配过程简单，结构稳定，制备过程容易且价格低廉，适用于大批量生产。
6.本申请提供的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片，压敏胶的厚度为80－120μm，既可保证软磁带材对磁珠具有充分的捕获能力，又可提高在压敏胶上成型流道的加工便利性。
7.本申请提供的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的制备方法，可制备出具有前述优点的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的立体示意图；
图2为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的局部剖面示意图；
图3为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的另一剖面示意图；
图4为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的背面示意图；
图5为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的芯片上板的正面立体示意图；
图6为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的芯片上板的背面立体示意图；
图7为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的芯片下板的正面立体示意图；
图8为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的芯片下板的背面立体示意图；
图9为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的芯片背板的背面立体示意图；
图10为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的芯片背板的正面立体示意图；
图11为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的磁体捕获结构的软磁带材相对位置示意图；
图12为本申请的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的磁体捕获结构的磁铁的相对位置示意图。
附图标记说明：
1、芯片上板；2、压敏胶；3、芯片下板；4、芯片背板；51、流道入口；52、流道；53、储液区；7、容纳槽；8、粘贴区域；9、卡槽；10、软磁带材；11、磁铁。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1至图12所示，本实施例提供一种基于抗原抗体快速检测的磁控芯片，包括芯片上板1、芯片下板3以及磁体捕获结构。在芯片上板1和芯片下板3之间成型有流道52，流道52的出口端连通的储液区53，用以存储废液。
芯片上板1由透明PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)板利用微米精度铣床铣削加工成型，其上设有储液区53和供磁标记抗原抗体修饰溶液流入流道52的流道入口51，流道入口51连通流道52，流道入口51位于流道52的入口端，储液区53位于流道52的出口端，磁标记抗原抗体修饰溶液经过流道52流向储液区53，使用时，在储液区53放置吸水纸，吸水纸可以吸收储液区53内的液体，储液区53内的液体减少、压强下降，流道52内的磁标记抗原抗体修饰溶液在负压力作用下会加快流向储液区53，吸水纸的设置有利于提高流道52内的液体通量，进而提高捕获效率和抗原抗体检测的灵敏性。当然，PMMA板也可由不会溶解的透明且具有亲水性(或经过表面处理能够具备亲水特性)的其他固体材料替代，比如PC、PVC等板材。
芯片下板3由黑色PMMA板利用微米精度铣床铣削加工成型，芯片下板3的正面粘接于厚度为80－120μm的压敏胶2的背面，在压敏胶2的正面上使用激光或刀具雕刻出流道52，流道52的出口端连通储液区53。由于流道52采用PMMA－压敏胶－PMMA三层结构封闭成形，装配过程简单，结构稳定，制备过程容易且价格低廉，适用于大批量生产。另外，流道52可贯穿压敏胶2设置，也可不贯穿压敏胶2设置。将芯片上板1的背面粘接于压敏胶2的正面，以15－25kPa的压强压紧芯片上板1和芯片下板3，以去除芯片上板1、压敏胶2、芯片下板3之间的气泡。
压敏胶2的厚度设置考虑了磁场因素和材料工艺因素。压敏胶2的厚度如果太大的话，在流道52底部距离软磁带材10的距离在120微米以上的情况下，磁场捕获力度可能会不足，不能够有效显色。压敏胶2的厚度如果太小的话，将增加在压敏胶2上成型流道52的难度。
当然，流道52也可成型于芯片上板1上，比如，贯通芯片上板1设置或者设置于芯片上板1的背面。当流道52贯通芯片上板1设置时，不需要芯片上板1为透明的，也可方便地观察到显色效果。流道52也可成型于芯片下板3的正面。无论何种设置方式，流道52设置的目的是为磁标记抗原抗体修饰溶液提供流动通道。
磁体捕获结构与流道52位置对应设置，磁体捕获结构可设置于芯片下板3上或芯片上板1上，或者同时设置在芯片上板1和芯片下板3上。磁体捕获结构包括芯片背板4、磁铁11和与磁铁11对应设置的软磁带材10。具体地，芯片背板4上设有卡槽9，卡槽9利用微米级铣床铣，磁铁11装设于卡槽9内，磁铁11可以为N42或N52磁铁，芯片背板4上还设有粘贴区域8，粘贴区域8覆盖卡槽9，软磁带材10粘贴于粘贴区域8，且软磁带材10的长边与磁铁11的长边对齐，软磁带材10为铁钴镍合金或铁镍合金非晶带材，例如：1J36、4J44、4J46等。由于软磁带材10具有极高的磁化率，被磁铁11磁化后的软磁带材10具有极高的局部磁场强度，其边界磁场变化十分集中，能够在很小的区域里面捕获大量磁珠。磁铁11作为磁场源，软磁带材10作为磁场调控方式，二者配合，就能够在流道52中产生稳定的小范围高强度捕获磁场，进而捕获到流经流道52的磁标记抗原抗体修饰溶液中的磁珠并富集于流道52上。
在本实施例中，磁铁11的长度为5mm，磁铁高度为3.2mm，宽度为大于等于2mm，当然，也可以为其他尺寸，在此不做限定，根据实际需要调整选择即可。软磁带材10的厚度为20－50μm，软磁带材10的长为3mm、宽为1mm，当然，也可为其他尺寸，无论何种尺寸，软磁带材10的长度需要能够保证基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的显色条长度适合观测。
作为一种实施方式，磁体捕获结构设置于芯片下板3上。具体地，芯片下板3背向芯片上板1的一侧设有容纳槽7，磁体捕获结构装设于容纳槽7内。
作为另一实施方式，磁体捕获结构设置于芯片上板1上。
作为另一实施方式，磁体捕获结构可同时设置在芯片上板1和芯片下板3上。
以下为基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的工作过程：
将抗原抗体在液体环境下完成孵育，具体地，借助磁珠修饰抗体或抗原后利用显色微球进行二次修饰，形成磁标记抗原抗体修饰溶液，此时，磁珠与显色微球借助病毒连接在一起，由于抗原抗体是在液体环境下完成孵育的，结合过程可控，且结合效率更加稳定；
将磁标记抗原抗体修饰溶液滴入流道入口51；
磁标记抗原抗体修饰溶液在吸水纸的吸力下，沿着流道52流动，在流动过程中，位于流道52下方被磁铁磁化后的软磁带材10产生极强的局部磁场强度，将流经流道52的磁珠从溶液中分离捕获并富集，由于磁珠与显色微球相连，显色微球聚集呈现特定颜色，透过透明的芯片上板1即可观测到此颜色，由颜色获得检测结果，最终实现高效率捕获和高灵敏度显色；当然，磁标记抗原抗体修饰溶液也可不经过显色微球二次修饰，仅仅依靠磁珠本身的颜色聚集来呈现特定的颜色；
磁标记抗原抗体修饰溶液最终进入储液区53；
使用后，将磁体捕获结构从芯片下板3的容纳槽7中取出，装入新的芯片下板3的容纳槽7内，如此一来，可以重复利用磁体捕获结构，成本低廉，适用于大规模的抗原抗体快速检测。
实施例2
本实施例提供一种基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备芯片上板1和芯片下板3；其中，芯片上板1上开设有储液区53和供磁标记抗原抗体修饰溶液滴入的流道入口51；
S2、在芯片上板1和芯片下板3之间形成流道52，且流道52的一端与流道入口51连通、另一端与储液区53连通；
作为一种实施方式，流道52形成于芯片上板1上。
作为另一实施方式，流道52形成于芯片下板3上。
S3、在芯片上板1和/或芯片下板3上与流道52的位置对应处装配磁体捕获结构，磁体捕获结构适于捕获流经流道52的磁标记抗原抗体修饰溶液中的磁珠并富集于流道52上。
在S1的步骤中，取用透明聚甲基丙烯酸甲酯板，利用微米精度铣床铣削加工成型具有流道入口51和储液区53的芯片上板1；取用黑色聚甲基丙烯酸甲酯板，利用微米精度铣床铣削加工成型芯片下板3，当然，聚甲基丙烯酸甲酯板也可由不会溶解的透明且具有亲水性(或经过表面处理能够具备亲水特性)的其他固体材料替代，比如PC、PVC等板材。
在S2的步骤中，取用厚度为80－120μm的压敏胶2贴在步骤S1中制备得到的芯片下板3的上表面，使用激光或刀具在压敏胶2上雕刻出流道52，并取出多余部分的压敏胶2；将在步骤S1中制备得到的芯片上板1和带有压敏胶2的芯片下板3贴合，以15－25kPa的压强压紧芯片上板1和芯片下板3，挤出气泡。
在S3的步骤中，取用黑色聚甲基丙烯酸甲酯板，利用微米精度铣床铣削加工成型出具有卡槽9和粘贴区域8的芯片背板4；将磁铁装配入芯片背板4的卡槽9中；取用软磁带材10，利用50－100μm厚度的胶膜将厚为20－50μm、长为3mm、宽为1mm的软磁带材10贴附于软磁带材10的粘贴区域8，使软磁带材10的3mm的长边与磁铁5mm的长边对齐；将芯片背板4装卡在芯片下板3的容纳槽7中。
当然，软磁带材10的尺寸、磁铁的尺寸、胶膜的尺寸以及压敏胶2的尺寸不局限于上述的数值，可根据实际需要进行调整，在此不做具体限定。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种基于抗原抗体快速检测的磁控芯片，其特征在于，包括芯片上板(1)、芯片下板(3)、以及成型于所述芯片上板(1)和所述芯片下板(3)之间的流道(52)，所述芯片上板(1)上设有适于供磁标记抗原抗体修饰溶液流入所述流道(52)的流道入口(51)、以及与所述流道(52)的出口端连通的储液区(53)；所述芯片下板(3)背向所述芯片上板(1)的一侧设有容纳槽(7)，所述芯片上板(1)和/或所述芯片下板(3)上设有与所述流道(52)位置对应设置的磁体捕获结构，所述磁体捕获结构适于捕获流经所述流道(52)的磁标记抗原抗体修饰溶液中的磁珠并富集于所述流道(52)上，所述磁体捕获结构包括磁铁(11)、与所述磁铁(11)对应设置的软磁带材(10)以及可拆卸连接装设于所述容纳槽(7)内的芯片背板(4)，所述软磁带材(10)适于吸附所述磁珠，所述芯片背板(4)上设有卡槽(9)和与所述卡槽(9)位置对应设置的粘贴区域(8)，所述磁铁(11)安装在所述卡槽(9)内，所述软磁带材(10)粘贴在所述粘贴区域(8)上，且所述软磁带材(10)的长边与所述磁铁(11)的长边对齐，所述芯片上板(1)和所述芯片下板(3)之间设有压敏胶(2)，所述流道(52)成型于所述压敏胶(2)上。
2.根据权利要求1所述的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片，其特征在于，所述芯片上板(1)为透明板体，所述芯片下板(3)为非透明板体。
3.根据权利要求1所述的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片，其特征在于，所述压敏胶(2)的厚度为80-120μm。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备芯片上板(1)和芯片下板(3)；其中，所述芯片上板(1)上开设有储液区(53)和供磁标记抗原抗体修饰溶液滴入的流道入口(51)，并在所述储液区(53)放置吸水纸；
S2、取用压敏胶(2)贴在所述芯片下板(3)的上表面，使用激光或刀具在所述压敏胶(2)上雕刻出所述流道(52)，并取出多余部分的所述压敏胶(2)，且所述流道(52)的一端与所述流道入口(51)连通、另一端与所述储液区(53)连通，将所述芯片上板(1)和带有所述压敏胶(2)的所述芯片下板(3)贴合，压紧所述芯片上板(1)和所述芯片下板(3)；
S3、在所述芯片上板(1)和/或所述芯片下板(3)上与所述流道(52)的位置对应处装配磁体捕获结构，所述磁体捕获结构适于捕获流经所述流道(52)的磁标记抗原抗体修饰溶液中的磁珠并富集于所述流道(52)上。
5.根据权利要求4所述的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的制备方法，其特征在于，在所述S1的步骤中，取用透明聚甲基丙烯酸甲酯板，利用微米精度铣床铣削加工成型具有所述流道入口(51)和所述储液区(53)的所述芯片上板(1)；取用黑色聚甲基丙烯酸甲酯板，利用微米精度铣床铣削加工成型所述芯片下板(3)。
6.根据权利要求4所述的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的制备方法，其特征在于，在所述S2的步骤中，所述压敏胶(2)的厚度为80-120μm，压紧所述芯片上板(1)和所述芯片下板(3)的压强为15-25 kPa。
7.根据权利要求4所述的基于抗原抗体快速检测的磁控芯片的制备方法，其特征在于，在所述S3的步骤中，取用黑色聚甲基丙烯酸甲酯板，利用微米精度铣床铣削加工成型具有卡槽(9)和粘贴区域(8)的芯片背板(4)；将磁铁(11)装配入所述芯片背板(4)的所述卡槽(9)中；取用软磁带材(10)，利用50-100μm厚度的胶膜将所述软磁带材(10)贴附于所述粘贴区域(8)；将所述芯片背板(4)装卡在所述芯片下板(3)的容纳槽(7)中。
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