專利名稱：用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及藥物代謝篩選，具體地是一種采用陣列微流控芯片進行藥物代謝篩選的裝置。
背景技術(shù)：
藥物代謝篩選研究在新藥開發(fā)設(shè)計、毒理學(xué)研究等方面具有重要意義。在新藥開發(fā)的早期階段，藥物代謝篩選的研究可以評價新藥候選物的藥物代謝特征，以便尋找更為優(yōu)秀的候選物，從中為新藥開發(fā)提供結(jié)構(gòu)修飾設(shè)計思路，有助于獲得安全有效的治療藥物，降低候選藥物的淘汰率。藥物代謝研究涉及代謝產(chǎn)物的生成、代謝途徑的確定和代謝過程穩(wěn)定性等方面。采用體外代謝研究方法，可以排除體內(nèi)因素干擾，直接觀察酶對底物的選擇性代謝，為整體試驗提供可靠的理論依據(jù)，特別是對于體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化率低、毒性大以及缺乏靈敏的檢測手段的藥物，體外代謝研究更是良好的研究手段。
目前，傳統(tǒng)的體外藥物代謝篩選方法主要有肝微粒體體外孵育法、肝細(xì)胞體外孵育法、離體肝灌流法、肝組織組織切片等，這些方法存在分析速度慢、試劑和樣品消耗量大、使用壽命短或孵化后的產(chǎn)物不易分離等缺點。隨著藥物化學(xué)的發(fā)展，新化學(xué)單體量日益增多，迫切需要一種快速有效的體外藥物代謝篩選技術(shù)。
微流控芯片的出現(xiàn)為藥物代謝篩選帶來了新的生機，在微流控芯片上進行藥物代謝篩選是對藥物代謝篩選技術(shù)的重大革新。微流控芯片是以微流體控制為基礎(chǔ)的實驗室芯片，其最終目標(biāo)是把采樣、富集、反應(yīng)、分離、檢測等基本單元集成到一塊幾平方厘米的芯片上。另一方面，固定化蛋白與溶液相蛋白相比具有壽命長、穩(wěn)定性高、可重復(fù)使用、易于與反應(yīng)產(chǎn)物分離等優(yōu)點。目前有多種固定化蛋白方法，包括包埋法、吸附法、共價結(jié)合法，其中包埋法提供的活性最高。因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是集微流控芯片技術(shù)、包埋活性蛋白技術(shù)和藥物代謝篩選技術(shù)于一體，將活性蛋白或含有活性蛋白的物質(zhì)如細(xì)胞色素酶、肝微粒體、肝細(xì)胞等包埋于微通道中，制出一種快速有效的藥物代謝篩選裝置，以滿足藥物化學(xué)的快速發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制作方便、操作簡單、穩(wěn)定性好、分析通量高、經(jīng)濟適用的用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，包括一進樣接口，由上蓋片和下蓋片組成，該上蓋片中設(shè)有多個進樣通管；以及一微流控芯片，其一側(cè)端設(shè)有多個儲液入池，另一端設(shè)有多個儲液出池，該微流控芯片內(nèi)還設(shè)有多個微通道，其內(nèi)包埋有活性蛋白或含活性蛋白物質(zhì)，該微通道的一端與該儲液入池一端相連通，另一端與該儲液出池一端相連通，該微流控芯片固置在進樣接口的上、下蓋片之間，并使得該進樣通管的內(nèi)端與該儲液入池的另一端對應(yīng)相通；該微流控芯片的微通道呈直線形或呈螺旋形。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，該微流控芯片由聚二甲基硅氧烷(PDMS)或水溶膠等材料整體澆注而成；包埋活性蛋白或含活性蛋白物質(zhì)的材料為溶膠凝膠；該微流控芯片中儲液出池由相應(yīng)的不銹鋼微管替代，該不銹鋼微管末端連接拉制的石英納噴頭；該不銹鋼微管的內(nèi)徑、外徑分別是50-100μm、200-400μm；進樣接口中的進樣通管的內(nèi)徑、外徑分別是50-100μm、200-400μm；該進樣通管的外端可與一蠕動泵相連，以實現(xiàn)自動進樣；在進樣接口的進樣通管與芯片的儲液入池之間還設(shè)有一用來密封的O形圈；該進樣接口上、下蓋片通過設(shè)在其兩邊的螺孔用螺釘來調(diào)節(jié)固定。
本發(fā)明的優(yōu)點是1.裝置制作簡單，操作方便，可自動進樣和在線、離線檢測；2.芯片為整體化芯片，不用封接，機械耐壓能力強；3.芯片的生物兼容性好、穩(wěn)定性高，可重復(fù)多次使用；4.樣品和試劑消耗量??；5.反應(yīng)速度快，反應(yīng)產(chǎn)物易于分離。


圖1-3為本發(fā)明裝置的三種陣列微流控芯片的俯視示意圖。
圖4為本發(fā)明裝置剖面示意圖。
圖5為底物在本裝置芯片上發(fā)生代謝反應(yīng)后的檢測結(jié)果圖。
具體實施例方式
參閱圖4，本發(fā)明裝置包括用來引入樣品的進樣接口以及用來供樣品產(chǎn)生反應(yīng)的微流控芯片1。進樣接口包括上蓋片6、下蓋片7，可用例如有機玻璃制成，在上、下蓋片6、7兩邊的對應(yīng)位置分設(shè)兩個螺孔以便通過兩個螺釘9調(diào)節(jié)使上、下蓋片6、7相對固定。另外，在上蓋片6上設(shè)有多個通孔，其位置和個數(shù)與下文將要詳述的芯片儲液入池3相對應(yīng)，通孔的數(shù)量在圖4中顯示的是四個，但也可多一些如五個或少一些如二個。此外，在這些通孔中分別固設(shè)有用不銹鋼或其它適用材料做的進樣通管10，其內(nèi)、外徑分別為50-100μm、200-400μm，并在進樣通管10下端外圍固定有起密封作用的O型圈8，它的大小與芯片儲液入池3的大小相對應(yīng)。進樣通管10的另一端可與蠕動泵(圖未示)連接，以便待分析樣品的自動引入。
本發(fā)明裝置的微流控芯片1由聚二甲基硅氧烷(PDMS)采用整體澆注的方法制作，圖1-3給出了它的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，微流控芯片1中設(shè)有四個呈陣列狀的微通道2，排成直線形(圖1)或螺旋形(圖2)，陣列狀微通道2的數(shù)目可多于或少于四個，如2-5個。顯然，呈螺旋形的微通道2，可增加通道的有效長度從而使樣品反應(yīng)更加充分。由圖還可知，每根微通道2的一端與一儲液入池3相連，從而通過上述的進樣接口來實現(xiàn)樣品進樣。微通道2的另一端連接有儲液出池(圖1、2)或不銹鋼微管4(圖3)，用來儲存或接受反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)產(chǎn)物由質(zhì)譜或激光誘導(dǎo)熒光等檢測器進行離線檢測，若將拉制的石英納噴頭5粘接在該微管4的末端則可與電噴霧質(zhì)譜聯(lián)用實現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)物的在線檢測。在本實施例中，儲液入池3呈圓柱體狀，柱體直徑約為0.3cm，容積約為20μL。本發(fā)明中，微通道2的內(nèi)徑為50-100μm；不銹鋼微管4的內(nèi)徑、外徑分別為50-100μm、200-400μm。另外，在該陣列狀微通道2中，采用溶膠凝膠法包埋有活性蛋白或含活性蛋白的物質(zhì)。
如圖4所示，上述微流控芯片1固置于進樣接口的上、下蓋片6、7之間，并且，該芯片1的位置應(yīng)使其儲液入池3與進樣接口的O形圈8對齊，因此，進樣接口的進樣通管10一端就與芯片1的儲液入池3相連通，而因為其另一端可與蠕動泵連接，所以利用蠕動泵可將樣品通過進樣通管10經(jīng)由芯片1的儲液入池3引入到微通道2中，并在那里與包埋有活性蛋白或含活性蛋白的物質(zhì)反應(yīng)，而經(jīng)過反應(yīng)的產(chǎn)物則儲存在與微通道2另一端相連的儲液出池內(nèi)待檢測或直接進行在線檢測。
由于細(xì)胞色素酶Cyp4503A4、Cyp4502C9、Cyp4502D6共占人肝Cyp450s總量的50％，大約80％的治療藥物被這些酶代謝，所以有關(guān)Cyp450s的研究格外重要。有鑒于此，作為實例，本發(fā)明利用硅溶膠將肝微粒體Cyp3A4包埋于芯片1微通道2中，所用的芯片1、微通道2的大小分別為7.8cm×2.8cm×0.4cm、80μm i.d.×5.0cm，將樣品維拉帕米溶液引入芯片1微通道2中，維拉帕米在微通道2中與肝微粒體Cyp3A4反應(yīng)，收集代謝產(chǎn)物，利用質(zhì)譜檢測，檢測結(jié)果如圖5所示，其中11是底物維拉帕米經(jīng)過包埋有Cyp3A4肝微粒體微通道后所產(chǎn)生的代謝物質(zhì)譜色譜峰，12是底物維拉帕米經(jīng)過包埋有Cyp3A4肝微粒體微通道后未完全反應(yīng)的維拉帕米質(zhì)譜色譜峰。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動與潤飾，因此本發(fā)明之保護范圍當(dāng)視所附之權(quán)利要求范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，包括一進樣接口，由上蓋片和下蓋片組成，該上蓋片中設(shè)有多個進樣通管；以及一微流控芯片，其一側(cè)端設(shè)有多個儲液入池，另一端設(shè)有多個儲液出池，該微流控芯片內(nèi)還設(shè)有多個微通道，其內(nèi)包埋有活性蛋白或含活性蛋白物質(zhì)，該微通道的一端與該儲液入池一端相連通，另一端與該儲液出池一端相連通，該微流控芯片固置在進樣接口的上、下蓋片之間，并使得該進樣通管的內(nèi)端與該儲液入池的另一端對應(yīng)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，其特征是，該微流控芯片由聚二甲基硅氧烷(PDMS)整體澆注而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，其特征是，包埋活性蛋白或含活性蛋白物質(zhì)的材料為溶膠凝膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，其特征是，該微流控芯片中儲液出池由相應(yīng)的不銹鋼微管替代，該不銹鋼微管末端連接拉制的石英納噴頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，其特征是，該不銹鋼微管的內(nèi)徑、外徑分別是50-100μm、200-400μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，其特征是，進樣接口中的進樣通管的內(nèi)徑、外徑分別是50-100μm、200-400μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，其特征是，該進樣通管的外端可與一蠕動泵相連，以實現(xiàn)自動進樣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，其特征是，在進樣接口的進樣通管與芯片的儲液入池之間還設(shè)有一用來密封的O形圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，其特征是，該進樣接口上、下蓋片通過設(shè)在其兩邊的螺孔用螺釘來調(diào)節(jié)固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，其特征是，該微流控芯片的微通道呈直線形或呈螺旋形。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于藥物代謝篩選的陣列微流控芯片裝置，包括進樣接口和微流控芯片，其中進樣接口由上蓋片和下蓋片組成，在上蓋片中設(shè)有多個進樣通管；微流控芯片系一體成型，其一側(cè)端設(shè)有多個儲液入池，另一端設(shè)有多個儲液出池，該微流控芯片內(nèi)還設(shè)有多個微通道，其內(nèi)包埋有活性蛋白或含活性蛋白物質(zhì)，該微通道的一端與該儲液入池一端相連通，另一端與該儲液出池一端相連通，該微流控芯片固置在進樣接口的上、下蓋片之間，并使得該進樣通管的內(nèi)端與該儲液入池的另一端對應(yīng)相通。本發(fā)明裝置制作方便、操作簡單、穩(wěn)定性好并且分析通量高。
文檔編號G01N33/15GK1996014SQ200610119440
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者吳會靈, 范國榮, 陳斌, 柴逸峰, 吳玉田, 楊芃原, 劉寶紅 申請人:中國人民解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)