用于基因檢測芯片的微型泵和DNA過濾器

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

此次開發(fā)出了“聚合物致動器泵（Polymer Actuator Pump）”和“DNA過濾器”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檢測的全自動化邁進(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SNP檢測裝置過于龐大且價格昂貴，因此只能應(yīng)用在專門檢查機構(gòu)等DNA解析用途，未能在臨床一線得到真正普及。檢測結(jié)果的信息反饋也較慢。臨床一線對于能夠使用簡單裝置在短時間內(nèi)進(jìn)行SNP檢測的需求非常大。

如果此次正在開發(fā)的SNP檢測芯片能夠應(yīng)用于醫(yī)療一線，將有助于推動在普通醫(yī)院等的臨床一線普及根據(jù)每個人（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間內(nèi)檢測出SNP，因此有望幫助臨床醫(yī)生在短時間內(nèi)判斷出藥物對患者是否有效和疾病有多大的發(fā)病風(fēng)險。

1.5V電壓工作，可利用電池驅(qū)動

實現(xiàn)此次的微型泵時，通過在硅基板上層積聚合物薄膜，開發(fā)出可沿層積方向大幅伸縮的聚合物致動器。由此又開發(fā)出通過該致動器移動隔膜（Diaphragm）實現(xiàn)液體輸送的聚合物致動器泵。這種微型泵可以產(chǎn)生超過30個大氣壓的壓力。

可以輕松實現(xiàn)包括需要高壓的DNA過濾器等的分子篩在內(nèi)的微流路中的溶液移動。同時由于是在1.5V的低電壓下工作，因此能夠利用電池驅(qū)動。另外由于即使切斷驅(qū)動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，在實現(xiàn)DNA過濾器時還有效利用了IMEC的最尖端硅微細(xì)加工技術(shù)。在直徑為1μm、高度超過20μm的高縱橫比硅圓柱體上實現(xiàn)了以1μm間距規(guī)律配置的篩孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)溶液通過這些硅圓柱體群的篩孔時，能夠以50對堿基的高精度分離長度不同的SNP檢體。