用于药物代谢筛选的阵列微流控芯片装置

摘要

本发明公开一种用于药物代谢筛选的阵列微流控芯片装置，包括进样接口和微流控芯片，其中进样接口由上盖片和下盖片组成，在上盖片中设有多个进样通管；微流控芯片系一体成型，其一侧端设有多个储液入池，另一端设有多个储液出池，该微流控芯片内还设有多个微通道，其内包埋有活性蛋白或含活性蛋白物质，该微通道的一端与该储液入池一端相连通，另一端与该储液出池一端相连通，该微流控芯片固置在进样接口的上、下盖片之间，并使得该进样通管的内端与该储液入池的另一端对应相通。本发明装置制作方便、操作简单、稳定性好并且分析通量高。

说明书

技术领域

本发明涉及药物代谢筛选，具体地是一种采用阵列微流控芯片进行药物代谢筛选的装置。

背景技术

药物代谢筛选研究在新药开发设计、毒理学研究等方面具有重要意义。在新药开发的早期阶段，药物代谢筛选的研究可以评价新药候选物的药物代谢特征，以便寻找更为优秀的候选物，从中为新药开发提供结构修饰设计思路，有助于获得安全有效的治疗药物，降低候选药物的淘汰率。药物代谢研究涉及代谢产物的生成、代谢途径的确定和代谢过程稳定性等方面。采用体外代谢研究方法，可以排除体内因素干扰，直接观察酶对底物的选择性代谢，为整体试验提供可靠的理论依据，特别是对于体内代谢转化率低、毒性大以及缺乏灵敏的检测手段的药物，体外代谢研究更是良好的研究手段。

目前，传统的体外药物代谢筛选方法主要有肝微粒体体外孵育法、肝细胞体外孵育法、离体肝灌流法、肝组织组织切片等，这些方法存在分析速度慢、试剂和样品消耗量大、使用寿命短或孵化后的产物不易分离等缺点。随着药物化学的发展，新化学单体量日益增多，迫切需要一种快速有效的体外药物代谢筛选技术。

微流控芯片的出现为药物代谢筛选带来了新的生机，在微流控芯片上进行药物代谢筛选是对药物代谢筛选技术的重大革新。微流控芯片是以微流体控制为基础的实验室芯片，其最终目标是把采样、富集、反应、分离、检测等基本单元集成到一块几平方厘米的芯片上。另一方面，固定化蛋白与溶液相蛋白相比具有寿命长、稳定性高、可重复使用、易于与反应产物分离等优点。目前有多种固定化蛋白方法，包括包埋法、吸附法、共价结合法，其中包埋法提供的活性最高。因此，本发明所要解决的技术问题就是集微流控芯片技术、包埋活性蛋白技术和药物代谢筛选技术于一体，将活性蛋白或含有活性蛋白的物质如细胞色素酶、肝微粒体、肝细胞等包埋于微通道中，制出一种快速有效的药物代谢筛选装置，以满足药物化学的快速发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制作方便、操作简单、稳定性好、分析通量高、经济适用的用于药物代谢筛选的阵列微流控芯片装置。

本发明的技术方案如下：一种用于药物代谢筛选的阵列微流控芯片装置，包括一进样接口，由上盖片和下盖片组成，该上盖片中设有多个进样通管；以及一微流控芯片，其一侧端设有多个储液入池，另一端设有多个储液出池，该微流控芯片内还设有多个微通道，其内包埋有活性蛋白或含活性蛋白物质，该微通道的一端与该储液入池一端相连通，另一端与该储液出池一端相连通，该微流控芯片固置在进样接口的上、下盖片之间，并使得该进样通管的内端与该储液入池的另一端对应相通；该微流控芯片的微通道呈直线形或呈螺旋形。

根据本发明的实施例，该微流控芯片由聚二甲基硅氧烷(PDMS)或水溶胶等材料整体浇注而成；包埋活性蛋白或含活性蛋白物质的材料为溶胶凝胶；该微流控芯片中储液出池由相应的不锈钢微管替代，该不锈钢微管末端连接拉制的石英纳喷头；该不锈钢微管的内径、外径分别是50-100μm、200-400μm；进样接口中的进样通管的内径、外径分别是50-100μm、200-400μm；该进样通管的外端可与一蠕动泵相连，以实现自动进样；在进样接口的进样通管与芯片的储液入池之间还设有一用来密封的O形圈；该进样接口上、下盖片通过设在其两边的螺孔用螺钉来调节固定。

本发明的优点是：

1.装置制作简单，操作方便，可自动进样和在线、离线检测；

2.芯片为整体化芯片，不用封接，机械耐压能力强；

3.芯片的生物兼容性好、稳定性高，可重复多次使用；

4.样品和试剂消耗量小；

5.反应速度快，反应产物易于分离。

附图说明

图1-3为本发明装置的三种阵列微流控芯片的俯视示意图。

图4为本发明装置剖面示意图。

图5为底物在本装置芯片上发生代谢反应后的检测结果图。

具体实施方式

参阅图4，本发明装置包括用来引入样品的进样接口以及用来供样品产生反应的微流控芯片1。进样接口包括上盖片6、下盖片7，可用例如有机玻璃制成，在上、下盖片6、7两边的对应位置分设两个螺孔以便通过两个螺钉9调节使上、下盖片6、7相对固定。另外，在上盖片6上设有多个通孔，其位置和个数与下文将要详述的芯片储液入池3相对应，通孔的数量在图4中显示的是四个，但也可多一些如五个或少一些如二个。此外，在这些通孔中分别固设有用不锈钢或其它适用材料做的进样通管10，其内、外径分别为50-100μm、200-400μm，并在进样通管10下端外围固定有起密封作用的O型圈8，它的大小与芯片储液入池3的大小相对应。进样通管10的另一端可与蠕动泵(图未示)连接，以便待分析样品的自动引入。

本发明装置的微流控芯片1由聚二甲基硅氧烷(PDMS)采用整体浇注的方法制作，图1-3给出了它的结构示意图。由图可知，微流控芯片1中设有四个呈阵列状的微通道2，排成直线形(图1)或螺旋形(图2)，阵列状微通道2的数目可多于或少于四个，如2-5个。显然，呈螺旋形的微通道2，可增加通道的有效长度从而使样品反应更加充分。由图还可知，每根微通道2的一端与一储液入池3相连，从而通过上述的进样接口来实现样品进样。微通道2的另一端连接有储液出池(图1、2)或不锈钢微管4(图3)，用来储存或接受反应产物，反应产物由质谱或激光诱导荧光等检测器进行离线检测，若将拉制的石英纳喷头5粘接在该微管4的末端则可与电喷雾质谱联用实现反应产物的在线检测。在本实施例中，储液入池3呈圆柱体状，柱体直径约为0.3cm，容积约为20μL。本发明中，微通道2的内径为50-100μm；不锈钢微管4的内径、外径分别为50-100μm、200-400μm。另外，在该阵列状微通道2中，采用溶胶凝胶法包埋有活性蛋白或含活性蛋白的物质。

如图4所示，上述微流控芯片1固置于进样接口的上、下盖片6、7之间，并且，该芯片1的位置应使其储液入池3与进样接口的O形圈8对齐，因此，进样接口的进样通管10一端就与芯片1的储液入池3相连通，而因为其另一端可与蠕动泵连接，所以利用蠕动泵可将样品通过进样通管10经由芯片1的储液入池3引入到微通道2中，并在那里与包埋有活性蛋白或含活性蛋白的物质反应，而经过反应的产物则储存在与微通道2另一端相连的储液出池内待检测或直接进行在线检测。

由于细胞色素酶Cyp4503A4、Cyp4502C9、Cyp4502D6共占人肝Cyp450s总量的50％，大约80％的治疗药物被这些酶代谢，所以有关Cyp450s的研究格外重要。有鉴于此，作为实例，本发明利用硅溶胶将肝微粒体Cyp3A4包埋于芯片1微通道2中，所用的芯片1、微通道2的大小分别为7.8cm×2.8cm×0.4cm、80μm i.d.×5.0cm，将样品维拉帕米溶液引入芯片1微通道2中，维拉帕米在微通道2中与肝微粒体Cyp3A4反应，收集代谢产物，利用质谱检测，检测结果如图5所示，其中11是底物维拉帕米经过包埋有Cyp3A4肝微粒体微通道后所产生的代谢物质谱色谱峰，12是底物维拉帕米经过包埋有Cyp3A4肝微粒体微通道后未完全反应的维拉帕米质谱色谱峰。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视所附之权利要求范围所界定。