用于基因檢測(cè)芯片的微型泵和DNA過(guò)濾器

松下與比利時(shí)IMEC在“IEDM 2010”上公開(kāi)了兩公司正在共同開(kāi)發(fā)的SNP（single nucleotide polymorphism）檢測(cè)芯片開(kāi)發(fā)成果。SNP檢測(cè)芯片能夠以數(shù)μl（微升）的血液為檢測(cè)對(duì)象，對(duì)SNP等遺傳基因信息進(jìn)行全自動(dòng)檢測(cè)。

此次開(kāi)發(fā)出了“聚合物致動(dòng)器泵（Polymer Actuator Pump）”和“DNA過(guò)濾器”等關(guān)鍵器件。前者起到輸送微量血液和DNA溶液的作用。后者的作用則在于從含有被檢SNP的DNA溶液中高精度篩選出目標(biāo) SNP。“向?qū)崿F(xiàn)硅基板上SNP檢測(cè)的全自動(dòng)化邁進(jìn)了一大步”。

有助于定制醫(yī)療服務(wù)的普及

據(jù)松下介紹，由于此前的全自動(dòng)SNP檢測(cè)裝置過(guò)于龐大且價(jià)格昂貴，因此只能應(yīng)用在專門檢查機(jī)構(gòu)等DNA解析用途，未能在臨床一線得到真正普及。檢測(cè)結(jié)果的信息反饋也較慢。臨床一線對(duì)于能夠使用簡(jiǎn)單裝置在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行SNP檢測(cè)的需求非常大。

如果此次正在開(kāi)發(fā)的SNP檢測(cè)芯片能夠應(yīng)用于醫(yī)療一線，將有助于推動(dòng)在普通醫(yī)院等的臨床一線普及根據(jù)每個(gè)人（患者）的體質(zhì)選擇藥品處方等治療方法的 “定制（Tailor-Made）醫(yī)療服務(wù)”。由于利用數(shù)微升血液即可在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出SNP，因此有望幫助臨床醫(yī)生在短時(shí)間內(nèi)判斷出藥物對(duì)患者是否有效和疾病有多大的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。

1.5V電壓工作，可利用電池驅(qū)動(dòng)

實(shí)現(xiàn)此次的微型泵時(shí)，通過(guò)在硅基板上層積聚合物薄膜，開(kāi)發(fā)出可沿層積方向大幅伸縮的聚合物致動(dòng)器。由此又開(kāi)發(fā)出通過(guò)該致動(dòng)器移動(dòng)隔膜（Diaphragm）實(shí)現(xiàn)液體輸送的聚合物致動(dòng)器泵。這種微型泵可以產(chǎn)生超過(guò)30個(gè)大氣壓的壓力。

可以輕松實(shí)現(xiàn)包括需要高壓的DNA過(guò)濾器等的分子篩在內(nèi)的微流路中的溶液移動(dòng)。同時(shí)由于是在1.5V的低電壓下工作，因此能夠利用電池驅(qū)動(dòng)。另外由于即使切斷驅(qū)動(dòng)電壓也可保持加壓狀態(tài)，因此能夠把耗電量控制在最小。

另一方面，在實(shí)現(xiàn)DNA過(guò)濾器時(shí)還有效利用了IMEC的最尖端硅微細(xì)加工技術(shù)。在直徑為1μm、高度超過(guò)20μm的高縱橫比硅圓柱體上實(shí)現(xiàn)了以1μm間距規(guī)律配置的篩孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)溶液通過(guò)這些硅圓柱體群的篩孔時(shí)，能夠以50對(duì)堿基的高精度分離長(zhǎng)度不同的SNP檢體。