專(zhuān)利名稱(chēng)：一種能同時(shí)檢測(cè)多種生物指標(biāo)的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種能同時(shí)檢測(cè)多種生物指標(biāo)的傳感器。
但是，多數(shù)生物傳感器均只能檢測(cè)單一生物指標(biāo)，并不能同時(shí)檢測(cè)多個(gè)生物指標(biāo)。如葡萄糖測(cè)定儀，電流型生物傳感器等。在臨床診斷領(lǐng)域，單個(gè)生物指標(biāo)的檢測(cè)對(duì)疾病診斷的意義不大，因?yàn)閹缀跛袉我恢笜?biāo)都不能專(zhuān)一地與疾病相對(duì)應(yīng)，所以對(duì)疾病的多個(gè)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，會(huì)大大提高診斷的準(zhǔn)確性，從而使得醫(yī)生可以及時(shí)采取正確的治療方案，臨床上提出能夠檢測(cè)多指標(biāo)的生物傳感器的迫切需要。
本發(fā)明所述的電容傳感器由絕緣基質(zhì)和固定在絕緣基質(zhì)上并經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾的具有多個(gè)金屬電極的微電極陣列組成。
其中，化學(xué)修飾是指在金屬電極上依次形成絕緣層、交聯(lián)劑層和生物膜。絕緣層由金屬電極表面結(jié)合含巰基化合物而形成；交聯(lián)劑層由絕緣層表面結(jié)合交聯(lián)劑而形成，此交聯(lián)劑不僅可以與絕緣層上含巰基的化合物共價(jià)結(jié)合，而且可以共價(jià)結(jié)合生物大分子；生物膜是在交聯(lián)劑層表面結(jié)合了生物大分子而形成的單分子層，而不影響生物大分子的生物活性。
本發(fā)明所述的絕緣基質(zhì)包括但不限于環(huán)氧樹(shù)脂板、塑料板、PVC板、玻璃載體等。
本發(fā)明中所述的金屬電極為金、銀等導(dǎo)電金屬。
本發(fā)明中所述生物膜上的生物大分子包括但不限于抗原、抗體和酶等，該生物大分子能與人體體液中的特定物質(zhì)產(chǎn)生特異性結(jié)合。
本發(fā)明所述電容傳感器的檢測(cè)原理是建立在雙電層理論上的一種傳感技術(shù)。
由于物質(zhì)的吸附和表面電荷的改變對(duì)雙電層結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生顯著影響，不同濃度的物質(zhì)結(jié)合在電極上導(dǎo)致的電容變化是不同的。所以，當(dāng)被測(cè)體液中的物質(zhì)濃度不同時(shí)，該物質(zhì)與電極上的生物大分子特異性結(jié)合產(chǎn)生的電容變化情況也不相同，當(dāng)物質(zhì)濃度在一定范圍內(nèi)時(shí)，該電極的電容變化率與物質(zhì)濃度成正相關(guān)。所以，若利用電容器實(shí)時(shí)檢測(cè)電容變化率，可得知被測(cè)體液的特定物質(zhì)濃度。由于本發(fā)明所述電容傳感器含有多個(gè)電極，每個(gè)電極上均形成了生物大分子的單分子膜，所以該電容傳感器可用于同時(shí)測(cè)定被測(cè)體液中多種特定物質(zhì)的濃度。
本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供上述電容傳感器的制備方法。
本發(fā)明所述電容傳感器的制備方法包括下列步驟1.在絕緣基質(zhì)上以一定順序鍍上多個(gè)不相連的金屬電極，形成電極微陣列，并將各電極的金屬導(dǎo)線(xiàn)引出至電容器可測(cè)部位(見(jiàn)圖2)。
2.將鍍后的絕緣基質(zhì)依次在各種清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘，并吹干；3.在此絕緣基質(zhì)表面加入一定濃度的含巰基化合物溶液，溶液體積足夠浸潤(rùn)所有電極表面，室溫組裝3-24小時(shí)；4.依次在各清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘；5.在此絕緣基質(zhì)表面加入一定濃度的交聯(lián)劑溶液，溶液體積足夠浸潤(rùn)所有電極表面，室溫組裝3-24小時(shí)；6.依次在各清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘；7.在各電極表面加上不同的含有過(guò)量生物大分子的溶液，37度組裝3-24小時(shí)；8.在此絕緣基質(zhì)表面加入封閉液，溶液體積足夠浸潤(rùn)所有電極表面，室溫封閉2小時(shí)左右；
9.將制備好的電容傳感器放置于2-8度貯存?zhèn)溆谩?br> 本發(fā)明選用的含巰基化合物優(yōu)選MUA(11-mercaptoundecanoicacid)，巰基乙二胺，氨基硫酚，十六烷巰基醇等。
本發(fā)明選用的交聯(lián)劑優(yōu)選戊二醛，EDAC(1-Ethyl-3(3-Dimethylamino-propyl)carbodimide)。
本發(fā)明所選用的封閉液優(yōu)選0.05-0.5％(W/V)BSA。
本發(fā)明所選用的清洗試劑包括95％濃硫酸∶H2O2體積比為7∶3的混合溶液，丙酮，酒精，二次水等。
本發(fā)明的再一目的是公開(kāi)上述電容傳感器在同時(shí)檢測(cè)多種生物指標(biāo)中的應(yīng)用。
本發(fā)明所述電容傳感器可檢測(cè)的生物指標(biāo)涉及的疾病包括但不限于免疫系統(tǒng)的疾病、傳染性疾病、腫瘤。
本發(fā)明所述電容傳感器是通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)疾病檢測(cè)的1)同時(shí)制備多對(duì)完全相同的電容傳感器，使得每對(duì)電容傳感器中的各電極與其相對(duì)電極含有的生物大分子種類(lèi)、數(shù)量一致，將每對(duì)電容傳感器放入一個(gè)反應(yīng)容器中(見(jiàn)

圖1)。
2)將不同濃度的混合溶液(注該溶液是可與電極上生物大分子特異性結(jié)合的物質(zhì)的混合溶液，且各物質(zhì)濃度均為已知)分別注入不同的反應(yīng)容器中，溶液體積足以令電容傳感器上所有電極浸沒(méi)，放置2-30分鐘。通過(guò)電容器實(shí)時(shí)檢測(cè)各電極上的電容值，根據(jù)電容變化率(ΔC/C)與時(shí)間(t)的關(guān)系值繪制曲線(xiàn)，由此得到(ΔC/C)/t與各物質(zhì)濃度的關(guān)系曲線(xiàn)，此曲線(xiàn)即為標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。
3)將待測(cè)體液注入一反應(yīng)容器中，體液體積足以令電容傳感器上所有電極浸沒(méi)，放置2-30分鐘。通過(guò)電容器實(shí)時(shí)檢測(cè)各測(cè)試電極上的電容值，根據(jù)電容變化率(ΔC/C)與時(shí)間(t)的關(guān)系值繪制曲線(xiàn)，由曲線(xiàn)得到各物質(zhì)的(ΔC/C)/t值，比較標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，即可得到體液中各物質(zhì)的濃度。
4)將所測(cè)得的物質(zhì)濃度與該物質(zhì)在正常人體液中的濃度范圍相比較，從而判斷被測(cè)者是否患有相應(yīng)疾病。
其中4為反應(yīng)容器，5為微電極陣列，6為待測(cè)溶液，7為外接電容檢測(cè)器。
圖2電容傳感器示意圖。
其中1為連接導(dǎo)線(xiàn)，2為金屬電極，依次在電極外形成絕緣層、交聯(lián)劑層和生物膜，3為絕緣基質(zhì)。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述電容傳感器的檢測(cè)過(guò)程如圖2所示，金屬電極2上依次形成絕緣層、交聯(lián)劑層和生物膜，并固定在絕緣基質(zhì)3上，當(dāng)一對(duì)電容傳感器置于反應(yīng)容器4中，兩個(gè)微電極陣列中結(jié)合了同一生物大分子的電極相對(duì)。
將待測(cè)體液注入反應(yīng)容器4中，使微電極陣列5浸于待測(cè)體液中進(jìn)行反應(yīng)。通過(guò)電容器實(shí)時(shí)檢測(cè)各電極上的電容值，根據(jù)電容變化率(ΔC/C)與時(shí)間(t)的關(guān)系值繪制曲線(xiàn)，所得(ΔC/C)/t對(duì)照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，可得該體液中各物質(zhì)的濃度。
本發(fā)明是一種可同時(shí)檢測(cè)多種生物指標(biāo)的電容傳感器，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的儀器，來(lái)監(jiān)測(cè)生物大分子之間特異性結(jié)合的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，使得檢測(cè)疾病的準(zhǔn)確性高，安全可靠，而且可以根據(jù)用戶(hù)的需求制備具有不同指標(biāo)組合的電容傳感器，從而具有高通量性和廣泛適用性，并且制備成本較低，在臨床診斷領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
制備過(guò)程如下1.在10mm*10mm的玻片表面以4*3的方陣鍍上上述電極，各電極的中心距為1.5mm，形成電極微陣列；2.玻片依次在濃硫酸∶過(guò)氧化氫＝7∶3的溶液，無(wú)水酒精，二次水中清洗，室溫吹干；3.玻片浸于1.0mM MUA溶液，組裝12小時(shí)，室溫；4.玻片依次用無(wú)水酒精、二次水清洗，室溫10分鐘；5.浸于0.5％戊二醛溶液中，組裝12小時(shí)，室溫10分鐘；6.玻片依次用無(wú)水酒精、二次水清洗，室溫10分鐘；7.將各電極表面加入不同的抗體溶液，抗體濃度為0.1mg/ml-15mg/ml，37度組裝12小時(shí)。抗體包括βHCG，PSA，free PSA，hGH，AFP，CEA，CA12-5，CA15-3，CA19-9，CA242，NSE，F(xiàn)erritin；8.玻片浸于0.1％BSA溶液中封閉2小時(shí)；9.將制備好的電容傳感器放于2-8度儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br> 權(quán)利要求
1.一種能同時(shí)檢測(cè)多種生物指標(biāo)的電容傳感器，其特征在于該傳感器由絕緣基質(zhì)和固定在絕緣基質(zhì)上并經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾的具有多個(gè)金屬電極的微電極陣列組成。
2.一種如權(quán)利要求1所述的能同時(shí)檢測(cè)多種生物指標(biāo)的電容傳感器，其特征在于其中所述的化學(xué)修飾是指在金屬電極上依次形成絕緣層、交聯(lián)劑層和生物膜。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的電容傳感器，其特征在于其中所述的金屬電極為金、銀等導(dǎo)電金屬。
4.一種如權(quán)利要求1或2所述的電容傳感器，其特征在于其中絕緣層為含有巰基的化合物。
5.一種如權(quán)利要求1或2所述的電容傳感器，其特征在于其中所述的交聯(lián)層不僅可以與絕緣層上的分子共價(jià)結(jié)合，而且可以與生物膜上的生物大分子結(jié)合，使生物大分子形成單分子層，而并不影響生物大分子的生物活性。
6.一種如權(quán)利要求1或2所述的電容傳感器，其特征在于其中所述生物膜上的生物大分子包括抗原、抗體和酶。
7.一種如權(quán)利要求1所述的電容傳感器，其特征在于其中所述的絕緣基質(zhì)包括環(huán)氧樹(shù)脂板、塑料板、PVC板和玻璃載體。
8.一種如權(quán)利要求1所述的電容傳感器的制備方法，其特征在于該制備方法包括下列步驟1)在絕緣基質(zhì)上以一定順序鍍上多個(gè)不相連的金屬電極，形成電極微陣列，并將各電極的金屬導(dǎo)線(xiàn)引出至電容器可測(cè)部位2)鍍后的絕緣基質(zhì)依次在各種清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘，并吹干；3)絕緣基質(zhì)表面加入一定濃度的含巰基化合物溶液，溶液體積足夠浸潤(rùn)所有電極表面，室溫組裝3-24小時(shí)；4)依次在各清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘；5)在此絕緣基質(zhì)表面加入一定濃度的交聯(lián)劑溶液，溶液體積足夠浸潤(rùn)所有電極表面，室溫組裝3-24小時(shí)；6)依次在各清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘；7)各電極表面加上不同的含有過(guò)量生物大分子的溶液，37度組裝3-24小時(shí)；8)此絕緣基質(zhì)表面加入封閉液，溶液體積足夠浸潤(rùn)所有電極表面，室溫封閉2小時(shí)左右；9)將制備好的電容傳感器放置于2-8度貯存?zhèn)溆谩?br> 9.一種如權(quán)利要求1所述的電容傳感器在多種生物指標(biāo)檢測(cè)中的應(yīng)用，其特征在于該傳感器可檢測(cè)指標(biāo)所涉及疾病包括免疫系統(tǒng)的疾病、傳染性疾病和腫瘤。
10.一種如權(quán)利要求9所述的電容傳感器在多種生物指標(biāo)檢測(cè)中的應(yīng)用，其特征在于它的檢測(cè)是通過(guò)1)將已知不同濃度的與電極上生物大分子特異性結(jié)合的物質(zhì)的混合溶液，通過(guò)電容器實(shí)時(shí)檢測(cè)各電極上的電容值，根據(jù)電容變化率(ΔC/C)與時(shí)間(t)的關(guān)系值繪制曲線(xiàn)，由此得到(ΔC/C)/t與各物質(zhì)濃度的關(guān)系曲線(xiàn)，此曲線(xiàn)即為標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)；2)將待測(cè)體液注入一反應(yīng)容器中，通過(guò)電容器實(shí)時(shí)檢測(cè)各測(cè)試電極上的電容值，根據(jù)電容變化率(ΔC/C)與時(shí)間(t)的關(guān)系值繪制曲線(xiàn)，由曲線(xiàn)得到各物質(zhì)的(ΔC/C)/t值，比較標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，即可得到體液中各物質(zhì)的濃度；3)將所測(cè)得的物質(zhì)濃度與該物質(zhì)在正常人體液中的濃度范圍相比較，從而判斷被測(cè)者是否患有相應(yīng)疾病。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能同時(shí)檢測(cè)多種生物指標(biāo)的電容傳感器。本發(fā)明所述電容傳感器是由絕緣基質(zhì)和固定在絕緣基質(zhì)上并經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾的具有多個(gè)金屬電極的微電極陣列組成。本發(fā)明還公開(kāi)了微電極的制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述電容傳感器根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)電容來(lái)監(jiān)測(cè)生物大分子之間特異性結(jié)合的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，使得檢測(cè)疾病的準(zhǔn)確性高，安全可靠，高通量，可極大地滿(mǎn)足臨床診斷的需求。
文檔編號(hào)G01N27/22GK1417577SQ0113205
公開(kāi)日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者胡賡熙 申請(qǐng)人:上海數(shù)康生物科技有限公司