由表面聲波驅動的生物樣品製備和分析微系統

《由表面聲波驅動的生物樣品製備和分析微系統》是依託浙江大學，由駱季奎擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：由表面聲波驅動的生物樣品製備和分析微系統
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：駱季奎
• 項目類別：面上項目

項目摘要

高靈敏度生物感測器可用來檢測和診斷各種早期疾病，流行病等，為早日介入.治療和預防提供可靠的依據，它是一種具有很大套用前景的微納器件。各國都在加大投入，.開發相關的技術以占據科技和產業的制高點。生物感測器的感測對象主要是細胞內的蛋白質.或 DNA 等，而這些物質被細胞膜所包圍，不能直接用於檢測。生物取樣必須將細胞粉碎，取出細胞物質。本研究獨創性的提出了基於表面聲波（SAW）的微型細胞粉碎器和 DNA 倍放器 PCR，並將它們與申請人已有的 SAW 微流控技術集成，形成集成生物晶片。利用聲波傳輸液體，由它所產生的聲致微流的強大離心力使細胞與微結構碰撞而裂解；並利用聲波作加熱器、驅動器來倍放 DNA。由於各器件都由表面聲波驅動，具有共用性，結構，工藝簡單等眾多優點，有廣泛的套用前景。通過本項目開發出新型的細胞取樣器件和 PCR，為下一步開法有自主智慧財產權的集成晶片大號基礎。

結題摘要

高靈敏度生物檢測系統可用來檢測和診斷各種早期疾病，流行病等，是一種具有很大套用價值的微納器件。生物檢測由樣品製備(細胞分離，細胞粉碎提取蛋白質或DNA液，DNA倍放)，微流輸送，感測器檢測等步續組成。微流控器件和生物感測器已有深入的研究，雖然生物樣品製備是生物感測和分析必不可少的工藝，卻不太受人關注。 本項目主要內容及目標是研製聲表面波(SAW)的微型細胞分離，粉碎，SAW非接觸式加熱器和DNA倍放器（PCR）。通過研製這些SAW執行器以獲得理論和實際的依據，為下一步將它們與SAW微流控器件集成，構成單一SAW原理的片上生物檢測系統打下基礎。SAW對液體中的不同大小的微粒有不同的作用力，可以將癌細胞與其他正常細胞分裂；而聲致渦流所產生的強大離心力可以使細胞與微結構碰撞而裂解，來獲得細胞的裂解液。利用聲波作非接觸式加熱來開發微型PCR。因為此單一SAW原理的片上生物檢測系統由各類表面聲波驅動器構成，因此具有結構，工藝製造和控制電路簡單等眾多優點，套用前景廣闊和良好。 通過研究，我們已成功地設計和製作了SAW細胞(微粒)分離器，可以將Hela Cells與其他微粒有效分離，獲得了85%以上的分離效率。設計並製作了SAW細胞粉碎器，利用微流將細胞與微結構碰撞裂解細胞，獲得了近100%的裂解效率，並由螢光電泳測試獲得了確認。雖然沒有展開SAW PCR的研究，但已確認SAW非接觸式加熱可行性，並獲得了大於100C的溫度，證明完全可以用SAW加熱器來製作SAW PCR器件。在本研究期間，本團隊還開發了幾種極具獨創性的器件和工藝：柔性SAW器件，透明SAW器件，任意基板上的FBAR(薄膜體聲波諧振器)，基於生物材料的可降解憶阻器和透明摩擦發電機。並利用柔性SAW器件研製了柔性溫度，濕度，紫外，應力，壓力等感測器，及柔性SAW微流控器件和微粒集聚器，為下一步柔性SAW生物檢測系統堅實的基礎。