專利名稱：基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種生物檢測(cè)技術(shù)，特別是微流控蛋白電泳沖芯片檢技術(shù)，確切講是基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
蛋白質(zhì)分析在生物學(xué)，醫(yī)學(xué)，制藥，生態(tài)學(xué)(農(nóng)業(yè)，環(huán)境，食品)研究及產(chǎn)業(yè)過程中被大量應(yīng)用，是一項(xiàng)不可缺少的基本技術(shù)。在現(xiàn)代科學(xué)，生產(chǎn)，生活過程中被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室蛋白質(zhì)分析方法一般采用免疫印跡(western blot)、酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)以及聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)的單點(diǎn)檢測(cè)方法。這些方法費(fèi)時(shí)，費(fèi)材，檢測(cè)步驟和過程復(fù)雜。生物芯片技術(shù)是近年興起，汲取生物技術(shù)、微電子加工技術(shù)、納米技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的豐富內(nèi)涵和精華發(fā)展而成，體現(xiàn)了生物技術(shù)的綜合優(yōu)勢(shì)。生物芯片技術(shù)簡(jiǎn)化了反應(yīng)步驟，克服了上述所有缺點(diǎn)，具有同步多點(diǎn)檢測(cè)，快速，省材，高效，準(zhǔn)確，經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，在生物檢測(cè)領(lǐng)域具有劃時(shí)代的意義，是蛋白質(zhì)分析方法大勢(shì)所趨的發(fā)展方向。生物芯片就是在經(jīng)過特殊的表面超微加工處理并連接上相關(guān)的探測(cè)生物分子的一塊厘米見方的材料(玻片、硅片、塑料膜)上進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，然后由專用的儀器收集檢測(cè)信號(hào)，再用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)并給出結(jié)果。生物芯片是微電子學(xué)、微流體力學(xué)、化學(xué)、信息學(xué)和生物學(xué)相互交叉形成的一項(xiàng)高新技術(shù)。生物芯片技術(shù)可以對(duì)細(xì)胞、DNA、蛋白質(zhì)等生物組分進(jìn)行準(zhǔn)確、快捷和大信息量的檢測(cè)分析。目前常見的生物芯片依其技術(shù)特征分為三類第一類為微陣列芯片，包括基因芯片、蛋白芯片、細(xì)胞芯片和組織芯片，技術(shù)較為成熟的微陣列芯片已經(jīng)大量進(jìn)入實(shí)用。第二類為微流控芯片(屬于主動(dòng)式芯片)，包括各類樣品制備芯片、聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)芯片、 毛細(xì)管電泳芯片和色譜芯片等。是生物芯片的第二代產(chǎn)品。微流體芯片等技術(shù)正在逐漸成熟并開始被各領(lǐng)域應(yīng)用。第三類為以生物芯片為基礎(chǔ)的集成化分析系統(tǒng)(也被稱為芯片實(shí)驗(yàn)室)?！靶酒瑢?shí)驗(yàn)室”可以完成諸如樣品制備、試劑輸送、生化反應(yīng)、結(jié)果檢測(cè)、信息處理和傳遞等一系列復(fù)雜工作。是生物芯片技術(shù)的最高境界。依其檢測(cè)對(duì)象可分為四類基因芯片、蛋白芯片、細(xì)胞芯片和組織芯片。電阻脈沖感應(yīng)芯片屬于微流控蛋白電泳沖芯片一類。生物芯片原理由兩部分組成即生物雜交(如核酸引物與DNA或RNA特異結(jié)合； 或抗原抗體特異結(jié)合等)和物理化學(xué)信號(hào)傳遞[如電子，光學(xué)，壓電(piezoelectric)， 磁，顯色等]。目前通用的生物芯片的分析技術(shù)原理是熒光抗體免疫標(biāo)記顯色原理，其物理化學(xué)信號(hào)傳遞系統(tǒng)為色譜光譜，并通過光學(xué)系統(tǒng)分析。色譜分光光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)面臨價(jià)部件復(fù)雜，格昂貴，體積龐大，不便攜帶的技術(shù)瓶頸。庫爾特原理由Wallace H. Coulter于1941年發(fā)明。因他發(fā)現(xiàn)通過電負(fù)荷測(cè)定可測(cè)量顆粒的直徑和數(shù)量而被命名為庫爾特測(cè)定原理。以該原理制造的各種庫爾特計(jì)數(shù)器 (Coulter Counter)，由于能快速準(zhǔn)確測(cè)定從細(xì)胞到各種顆粒(如病毒，DNA，金屬顆粒，聚合材料顆粒等)而被醫(yī)院等相關(guān)機(jī)構(gòu)廣泛采用至今。是一個(gè)非常成熟可靠的技術(shù)原理。近十年來用庫爾特測(cè)定原理開發(fā)出了離子通道膜片鉗技術(shù)(ion channel patch clamp)已被廣泛應(yīng)用于神經(jīng)細(xì)胞和細(xì)胞離子通道的研究和藥物開發(fā)。其核心理論是當(dāng)?shù)蛯?dǎo)電的分子顆粒占據(jù)通道空間時(shí)，替代了原有的導(dǎo)電液體，引起電阻短暫增加，產(chǎn)生電阻脈沖。其電阻脈沖的大小與分子顆粒的直徑直接相關(guān)(庫爾特測(cè)定原理)。以庫爾特原理制作的計(jì)數(shù)儀都是以機(jī)械提供泵動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)測(cè)定顆粒流動(dòng)的。當(dāng)把庫爾特計(jì)數(shù)儀微縮成芯片時(shí)，應(yīng)用微泵驅(qū)動(dòng)芯片反應(yīng)液會(huì)帶來很多不便需要安裝很多微管，微泵，微閥等。一方面使制作工藝復(fù)雜化，限制了芯片體積微型化，另一方面大大增加了芯片制作及使用成本。從而限制了微流控芯片的發(fā)展應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、芯片體積小、快速、簡(jiǎn)便、成本低的基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)，其特征是它至少包括一個(gè)芯片托盤，芯片托盤上有芯片反應(yīng)池和芯片泄池，芯片反應(yīng)池和芯片泄池內(nèi)有反應(yīng)液，芯片反應(yīng)池和芯片泄池之間有芯片測(cè)定孔，漏斗加樣口和漏斗出口分別座落在芯片反應(yīng)池和芯片泄池上，芯片檢測(cè)液入口在漏斗加樣口和芯片反應(yīng)池之間。所述的芯片測(cè)定孔的直徑為IuM士0. 3u之間。所述的芯片測(cè)定孔的長(zhǎng)度為SuM士0. 3u之間。所述的芯片反應(yīng)池和芯片泄池的長(zhǎng)度在2. 5mm士0. 3mm之間，寬度在 1. Omm士0. 3mm 之間。所述的漏斗加樣口和漏斗出口的漏斗上端口直徑在3mm士0. 3mm之間。所述的芯片托盤為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，芯片反應(yīng)池和芯片泄池位于長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的距中位置，芯片反應(yīng)池和芯片泄池在芯片托盤內(nèi)被密封。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是電阻脈沖感應(yīng)芯片把庫爾特原理芯片化，由兩個(gè)漏斗口連接的微米級(jí)反應(yīng)池和泄池，以及IuM直徑的測(cè)量孔組成。當(dāng)帶有特異抗體顆粒的探針與相應(yīng)抗原結(jié)合后，由于特異抗體顆粒直徑增加而產(chǎn)生出電阻脈沖，可被電阻脈沖感應(yīng)議識(shí)別， 分析，判斷。電阻脈沖感應(yīng)芯片把庫爾特技數(shù)儀中傳統(tǒng)的機(jī)械式(泵)動(dòng)力系統(tǒng)改為電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)式動(dòng)力系統(tǒng)。把芯片電極制作中普遍采用的沉積，包埋式電極改為外接探針式電極。從而大大簡(jiǎn)化了芯片加工工藝，降低了芯片制作，芯片使用成本。下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖俯視圖；圖2是圖1的左視圖。圖中，1、芯片托盤；2、漏斗加樣口 ；3、芯片入口 ；4、芯片反應(yīng)池；5、測(cè)定孔；6、芯片泄池；7、芯片出口 ；8、漏斗出口。
具體實(shí)施方式
如圖1和圖2所示，至少包括一個(gè)起支撐固定芯片反應(yīng)單位作用芯片托盤1，芯片托盤1上有芯片反應(yīng)池4和芯片泄池6，芯片反應(yīng)池4和芯片泄池6內(nèi)有反應(yīng)液，是抗原抗體結(jié)合顆?；旌衔?混合顆粒)由加樣口進(jìn)入測(cè)定孔的通道。芯片反應(yīng)池4和芯片泄池6之間有芯片測(cè)定孔5，芯片測(cè)定孔的直徑為IuM士0. 3u之間，芯片測(cè)定孔的長(zhǎng)度為SuM士0. 3u 之間。只允許小于IuM直徑的單個(gè)混合顆粒通過。漏斗加樣口 2和漏斗出口 8分別座落在芯片反應(yīng)池4和芯片泄池6上，芯片檢測(cè)液入口 3在漏斗加樣口 2和芯片反應(yīng)池4之間。漏斗加樣口 2是正電極插入口，測(cè)定前待測(cè)樣品和抗體標(biāo)記探針顆粒液加入此口。漏斗出口 8是負(fù)電極插入口，電極插入反應(yīng)液，與入口電極形成閉合通路。芯片入口 3其底部含有一過濾膜阻擋凝聚分子進(jìn)入芯片反應(yīng)池。 芯片泄池6是待測(cè)樣品和抗體結(jié)合顆粒由芯片測(cè)定孔5排出的容納地。芯片托盤1為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，芯片反應(yīng)池4和芯片泄池6位于長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的距中位置，芯片反應(yīng)池4和芯片泄池6在芯片托盤1內(nèi)被密封。芯片反應(yīng)池4和芯片泄池6的長(zhǎng)度在2. 5mm士0. 3mm之間，寬度在1. Omm士0. 3mm之間。漏斗上端口直徑在3mm士0. 3mm之間。工作進(jìn)，加樣品和抗體標(biāo)記探針液各IuL于漏斗加樣口 2。待測(cè)反應(yīng)液與混有特異抗原(體)顆粒與樣品中的相應(yīng)的抗體(原)立即形成抗原抗體結(jié)合顆?；旌衔?混合顆粒)。然后同時(shí)分別插入三明治二合一電極于漏斗加樣口 2和漏斗出口 8之間，使芯片入口 3和芯片出口 7中的反應(yīng)液形成導(dǎo)電閉合通路，由分析單元輸入恒定電壓，驅(qū)動(dòng)含電荷的混合顆粒，由經(jīng)芯片濾膜濾掉凝聚混合顆粒，使單個(gè)混合顆粒進(jìn)入芯片反應(yīng)池4通過芯片測(cè)定孔5向芯片泄池6移動(dòng)。當(dāng)單個(gè)混合顆粒通過芯片測(cè)定孔5時(shí)，混合顆粒的導(dǎo)電率低于反應(yīng)液的導(dǎo)電率而產(chǎn)生一個(gè)電阻脈沖。通過兩側(cè)電極連接的分析單元捕捉到電阻脈沖，進(jìn)行分析處理并報(bào)告出抗原抗體特異的結(jié)果。加樣品和抗體標(biāo)記探針液由三部分構(gòu)成膠體顆粒載體，抗體或抗原，反應(yīng)液。I)膠體顆粒載體具有生物親和的，易于同蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的500-550nM 直徑大小的納米級(jí)聚合物顆粒。包括聚苯乙烯/ 二乙烯苯交聯(lián)[crosslinked poly (styrene/divinylbenzene)]納米顆粒；聚甲基丙烯酸甲酯[poly(methyl methacrylate)]納米顆粒；或者聚苯乙烯(Polystyrene)納米顆粒。II)抗體或抗原是檢測(cè)液的探針部分，依測(cè)定對(duì)象而選相應(yīng)的抗原或抗體。應(yīng)用中可以將抗體交聯(lián)于膠體顆粒表面去測(cè)定標(biāo)本中的抗原；反之，也可以將抗原交聯(lián)于膠體顆粒表面去測(cè)定標(biāo)本中的抗體。III)反應(yīng)液0. 5倍磷酸鹽緩沖液，pH7. 3 (有利于抗原-抗體結(jié)合反應(yīng))，0. 2mg/ mL牛血清白蛋白(降低非特異性抗原-抗體反應(yīng))，表面活性劑[如0. 05%泊咯沙姆 (Iuronics)F127P]以防止抗原-抗體凝聚。膠體顆粒與抗體或抗原的交聯(lián)反應(yīng)。膠體顆粒與抗體或抗原是通過生物素(biotin)與鏈霉親和素(sti^ptavidin)形成共價(jià)鍵而牢固連接。
權(quán)利要求1.基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)，其特征是它至少包括一個(gè)芯片托盤(1)，芯片托盤(1)上有芯片反應(yīng)池(4)和芯片泄池(6)，芯片反應(yīng)池(4)和芯片泄池 (6)內(nèi)有反應(yīng)液，芯片反應(yīng)池(4)和芯片泄池(6)之間有芯片測(cè)定孔(5)，漏斗加樣口(2) 和漏斗出口(8)分別座落在芯片反應(yīng)池(4)和芯片泄池(6)上，芯片檢測(cè)液入口(3)在漏斗加樣口(2)和芯片反應(yīng)池⑷之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)，其特征是所述的芯片測(cè)定孔的直徑為IuM士0. 3u之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)，其特征是所述的芯片測(cè)定孔的長(zhǎng)度為SuM士0. ;3u之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)，其特征是所述的芯片反應(yīng)池⑷和芯片泄池(6)的長(zhǎng)度在2. 5mm士0.3mm之間，寬度在 1. Omm士0. 3mm 之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)，其特征是所述的漏斗加樣口(2)和漏斗出口(8)的漏斗上端口直徑在3mm 士 0.3mm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)，其特征是所述的芯片托盤(1)為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，芯片反應(yīng)池(4)和芯片泄池(6)位于長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的距中位置，芯片反應(yīng)池⑷和芯片泄池(6)在芯片托盤(1)內(nèi)被密封。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種生物檢測(cè)技術(shù)，特別是微流控蛋白電泳沖芯片檢技術(shù)，確切講是基于庫爾特原理的電阻脈沖式生物芯片檢測(cè)平臺(tái)。它至少包括一個(gè)芯片托盤(1)，芯片托盤(1)上有芯片反應(yīng)池(4)和芯片泄池(6)，芯片反應(yīng)池(4)和芯片泄池(6)內(nèi)有反應(yīng)液，芯片反應(yīng)池(4)和芯片泄池(6)之間有芯片測(cè)定孔(5)，漏斗加樣口(2)和漏斗出口(8)分別座落在芯片反應(yīng)池(4)和芯片泄池(6)上，芯片檢測(cè)液入口(3)在漏斗加樣口(2)和芯片反應(yīng)池(4)之間。
文檔編號(hào)G01N27/08GK202066824SQ20112006300
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者朱棠, 楊振江, 林暉, 王惠杰 申請(qǐng)人:朱棠, 林暉, 王惠杰