(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211407792.5 (22)申请日 2022.11.10 (71)申请人 河南科技大 学 地址 471000 河南省洛阳市涧西区西苑路 48号 (72)发明人 宋克纳　于章清　梅鑫　杨格格　 葛澳茹　付东辽　祖向阳　 (74)专利代理 机构 洛阳公信知识产权事务所 (普通合伙) 41120 专利代理师 王艳艳 (51)Int.Cl. C12M 1/34(2006.01) C12M 1/00(2006.01) B01L 3/00(2006.01) C12Q 1/18(2006.01) (54)发明名称 细菌耐药性MIC值检测专用微流控芯片、 制 备及其应用 (57)摘要 本发明公开了一种细菌耐药性MIC值检测专 用微流控芯片、 制备及其应用， 涉及微流控技术、 微生物耐药性检测等领域， 所述微流控芯片包括 中心注菌孔、 分离注菌孔、 反应室。 注菌孔连接四 个独立的反应室， 可同时支持4组独立实验， 大大 提高了检测效率； 反应室四周分布 三个独立注药 通道， 可在几小时之内获得单一药物MIC值检测 或多种药物配方MIC值检测； 结合显微镜成像系 统记录细菌生长情况， 从而快速获得药物对细菌 的抑制特征曲线得出MIC值， 为临床给药配方及 剂量方案提供参考。 本发 明具有高通量、 高精度、 高效率、 低成本、 低消耗等优点， 适合广泛应用于 细菌耐药快速检测、 耐药机制探究、 耐药细菌流 行传播防控等领域。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115505517 A 2022.12.23 CN 115505517 A 1.一种细菌耐药性MIC值检测专用微流控芯片， 其特征在于： 包括中心注菌孔、 分离注 菌孔和反应 室； 所述中心注菌孔位于微流控芯片中心， 在所述中心注菌孔上设有开关； 所述 微流控芯片整体呈中心对称结构， 从中心注菌孔向四周通过放射状的注菌通道连接至少4 个反应室， 各个反应室之间相互独立； 所述分离注菌孔 位于中心 注菌孔与反应室的连接通道中间； 在每个反应室四周分布三个独立的注药通道， 所述注药通道连接设有注药孔； 所述注 药通道与反应室之间由梯形微结构阵列隔开， 所述梯形阵列既可阻挡菌样外漏、 又不防碍 药物向反应室渗透 。 2.根据权利要求1所述的微流控芯片， 其特征在于： 所述微流控芯片为高分子材料与玻 璃键合构建的复合式微 流控芯片。 3.根据权利要求2所述的微流控芯片， 其特征在于： 所述高分子材料选用透光率高、 生 物相容性好、 成本低的聚二甲基硅氧烷或聚碳 酸脂。 4.根据权利要求3所述的微流控芯片的制备方法， 其特征在于： 所述微流控芯片选用 PDMS‑玻璃作为基材， 采用等离 子键合制得， 制备 过程包括如下步骤： （1） 用SU ‑8光刻法刻蚀微 流控芯片模具； （2） 配制聚二甲基硅氧烷混合溶液： 将聚二甲基硅氧烷与固化剂以10： 1的质量比例 混 合， 通过搅拌使其充分 混合， 置于真空干燥箱中通过抽真空除去混合溶 液中的气泡； （3） 将聚二甲基硅氧烷混合溶液倒在准备好的模具上， 再次置于真空干燥箱中抽出气 泡后放入60℃干燥箱中至少4h使其完全固化， 固化后取出后打孔， 形成PDMS微结构层， 备 用； （4） 芯片键合： 将固化后的准备好的PDMS微结构层与玻璃片 分别置于等离子清洗仪中， 起辉后处理20s， 处理后1分钟内将PDMS微结构层与玻璃片迅速贴合， 并置于60℃干燥箱 中 加热10分钟使键合更充分， 制得微 流控芯片。 5.根据权利要求3所述的微流控芯片的制备方法， 其特征在于： 所述微流控芯片选用PC 作为基材， 采用真空 ‑热压法键合封片制得， 制备 过程包括如下步骤： （1） 选用满足耐药性检测芯片实验需求的耐低温、 高温的无色透明PC； 用精雕机加工微 流控芯片微结构， 用0.2m m超细微粒钩钢铣刀雕刻而成。 6.根据权利要求1 ‑3任意一种所述的微 流控芯片在 细菌耐药性MIC值检测方面的应用。 7.利用权利要求1 ‑3任意一种所述的微流控芯片检测细菌耐药性MIC值的方法， 其特征 在于： 包括如下步骤： 步骤一、 将待测菌液与低温琼脂糖原液混匀， 制 成细菌‑低温琼脂糖混合液， 用移液枪 将混合液从中心注菌孔注入微流控芯片， 直至充满反应室； 将微流控芯片放入37℃孵育箱 中15min使低温琼脂糖固化； 步骤二、 根据药物数目选择反应室和注药通道， 然后将药物注入到反应室的注药通道 内； 注入药物后静置 30min至反应室中药物浓度梯度达稳定； 步骤三、 每5min显微镜拍摄一次， 追踪记录各反应室细菌生长状况， 连续记录2h； 绘制 各反应室中细菌的时间 ‑位置‑数量生长曲线， 通过扩散浓度分布公式得到 MIC值。 8.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于： 步骤一中， 若需注入不同菌样， 将中心注菌 孔关闭， 启用分离注菌孔对每 个反应室单独注菌 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115505517 A 29.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于： 步骤二中， 所述根据药物数目选择反应室 和注药通道， 具体如下： 若测定单一药物MIC值时， 注入反应 室的一侧注药通道， 待梯度稳定 后记录细菌生长状态， 绘制生长曲线， 通过扩散浓度分布公式得到MIC值； 若测定两种药物 配方MIC值时， 启用反应室对边的注药通道， 待梯度稳定后记录细菌生长状态， 绘制生长曲 线， 通过扩散浓度分布公 式得到MIC值； 若测定三种药物的MIC值， 在各反应 室的三个独立注 药通道中分别注入三种药物， 待梯度稳定后记录细菌生长状态， 绘制生长曲线， 通过扩散浓 度分布公式得到 MIC值。 10.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于： 步骤三中， 药物分子在低温琼脂糖介质中 的扩散满足斐克定律： ， 其中， JA为A、 B组成的混合物中组分A通过垂直于浓度 梯度方向的单位截面扩 散的物质量， DAB为扩散系数， CA为浓度， x为扩 散距离； 扩 散系数DAB受 介质的空隙率 ε和曲折因数τ 的影响， 对扩散系数DAB进行修正， 修正后的扩 散浓度分布公式： 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115505517 A 3