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一种基于纳米孔的蛋白质组学的分析装置及血清检测方法及应用制造方法及图纸

技术编号:18451289 阅读:53 留言:0更新日期:2018-07-14 13:07
本发明专利技术公开了一种基本纳米孔蛋白质组学的分析装置及血清检测方法及应用,装置包括注满离子溶液的流体槽、将流体槽分为两部分的芯片、接入流体槽溶液或芯片的电极、与电极串联的电流放大器和电源,芯片包括下层基底层和上层纳米薄膜,基底层上开有基底孔10,纳米薄膜上开有纳米孔。基于纳米孔在测序方面的应用潜力,纳米孔蛋白质组学将会在蛋白质研究中起到越来越重要的作用,利用纳米孔的优势,本发明专利技术通过设计纳米孔的灵敏度和分辨能力,使用纳米孔技术进行血清蛋白混合物的直接检测;本发明专利技术的技术方案具有快速、高灵敏度、低成本、所需试样量少等特点,使得快速诊断微升级别血清中的蛋白分布成为可能。

A nanoparticle based proteomics analysis device and serum detection method and Application

The invention discloses a basic nano pore proteomics analysis device and a serological detection method and application. The device includes a fluid slot filled with an ionic solution, a chip that divides the fluid slot into two parts, a fluid slot solution or a chip electrode, a current amplifier and a power supply in series with the electrode, and the chip including the underlayer substrate. The base layer is provided with a base hole 10, and a nano hole is arranged on the nano film. Based on the potential application of nanoscale in sequencing, nanoscale proteomics will play a more and more important role in the study of protein. By using the advantages of nanoscale, the invention uses nano pore technology to direct detection of serum egg white mixture through the design of nanopore sensitivity and resolution. The technical scheme has the characteristics of fast, high sensitivity, low cost and less sample size, which makes it possible to quickly diagnose the distribution of protein in the serum of micro - lift level.

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米孔的蛋白质组学的分析装置及血清检测方法及应用
本专利技术涉及一种基本纳米孔蛋白质组学的分析装置及血清检测方法及应用,属于生物分析与检测领域。技术背景人血浆或者血清包含了5种高丰度蛋白和数千种低丰度低分子量蛋白或者肽段,5种高丰度蛋白分别为白蛋白、免疫球蛋白、转铁蛋白、结合球蛋白和脂蛋白[1]。血清蛋白电泳是目前常见的针对高丰度血清蛋白的医学监测手段。低分子量蛋白从组织或者细胞分泌而来,或者来自较大的血清蛋白降解。低分子量蛋白被认为代表着大量未开发的疾病特异性诊断信息,因此被考虑为生物标志物。简短来说,生物标志物可以被定义为指示某种特定疾病的分子。除蛋白质外,生物标志物也可以是DNA或者RNA分子。生物标志物分子在癌症检测,预断和预测方面正在扮演着越来越重要的角色。二维凝胶电泳是目前分离分析蛋白质混合物的主要方法[2],有助于我们理解细胞和体液中蛋白质的复杂性和多样性。二维凝胶电泳对比分析血清、血浆中白蛋白相对浓度的差异[2,3],对部分疾病例如骨髓瘤的临床诊断具有重要的意义[4]。然而,尽管二维凝胶电泳技术在近几年取得了较好的发展,但是仍然存在局限性,主要表现为:所需样本数量较多;无法重复利用;蛋白质检测的动态范围有限;对于分子质量和等电点极端的蛋白质不适用[5]。为解决上述局限,多种分离方法与质谱的联用技术被应用于蛋白质组学的检测中[6,7]。由于基质辅助激光解吸/电离技术的发展,质谱成为了蛋白组学的有力工具,可以提供蛋白质分子大小、一级结构解析、翻译后修饰、蛋白质互作等信息,然而仍存在几个问题:一是高丰度蛋白淹没低丰度蛋白信号;二是蛋白质酶降解;三是蛋白质在离子化过程中的解离[8]。近年来,在分子诊断学和蛋白质组学领域中,纳米传感器作为超灵敏的信号传感器和蛋白质富集器显示出许多独特且有利的物理特性。例如使用量子点[9]和等离子体纳米颗粒[10]作为改进的标签和光学标记物,纳米线作为非标记的实时生物传感器[11]。但是这些方法都需要一个受体,如抗体。与基于二维凝胶电泳或质谱的蛋白质组学相比,这些方法无法预测完整的蛋白质组信息。因此,开发一种实际可行的,不需要受体并且可以预测全蛋白组信息的手段是非常重要的。参考文献1.Adkins,J.N.,etal.,Towardahumanbloodserumproteome-Analysisbymultidimensionalseparationcoupledwithmassspectrometry.Molecular&CellularProteomics,2002.1(12):p.947-955.2.Anderson,L.andN.G.Anderson,High-Resolution2-DimensionalElectrophoresisofHuman-PlasmaProteins.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,1977.74(12):p.5421-5425.3.Chromy,B.A.,etal.,Proteomicanalysisofhumanserumbytwo-dimensionaldifferentialgelelectrophoresisafterdepletionofhigh-abundantproteins.JournalofProteomeResearch,2004.3(6):p.1120-1127.4.Bradwell,A.R.,etal.,SerumtestforassessmentofpatientswithBenceJonesmyeloma.Lancet,2003.361(9356):p.489-491.5.Issaq,H.J.andT.D.Veenstra,Two-dimensionalpolyacrylamidegelelectrophoresis(2D-PAGE):advancesandperspectives.Biotechniques,2008.44(5):p.697-+.6.Aebersold,R.andM.Mann,Massspectrometry-basedproteomics.Nature,2003.422(6928):p.198-207.7.Bensimon,A.,A.J.R.Heck,andR.Aebersold,MassSpectrometry-BasedProteomicsandNetworkBiology.AnnualReviewofBiochemistry,Vol81,2012.81:p.379-405.8.Diamandis,E.P.,MassSpectrometryasadiagnosticandacancerbiomarkerdiscoverytool-Opportunitiesandpotentiallimitations.Molecular&CellularProteomics,2004.3(4):p.367-378.9.Rosi,N.L.andC.A.Mirkin,Nanostructuresinbiodiagnostics.ChemicalReviews,2005.105(4):p.1547-1562.10.Wang,H.,etal.,Plasmonicnanostructures:Artificialmolecules.AccountsofChemicalResearch,2007.40(1):p.53-62.11.Zheng,G.F.,etal.,Multiplexedelectricaldetectionofcancermarkerswithnanowiresensorarrays.NatureBiotechnology,2005.23(10):p.1294-1301.
技术实现思路
针对现有技术的不足之处,本专利技术提供了一种基于纳米孔的蛋白组学方法,实现了快速临床血清检测及生物标志物鉴定,提高了纳米孔检测的灵敏度,突破非标记传感的局限性,为生物分析技术发展开发出新方向。本专利技术是通过以下技术方案来实现的:本专利技术公开了一种基于纳米孔的蛋白质组学的分析装置,所述的装置包括注满离子溶液的流体槽、将流体槽分为两部分的芯片、接入流体槽溶液或芯片的电极、与电极串联的电流放大器和电源,芯片包括下层基底层和上层纳米薄膜,基底层上开有基底孔10,纳米薄膜上开有纳米孔。作为进一步地改进,本专利技术所述的纳米孔孔径在0-50nm之间,与蛋白质大小相近,厚度在0.3-50nm之间。作为进一步地改进,本专利技术所述的纳米孔为固态纳米孔或生物纳米孔。作为进一步地改进,本专利技术所述的固态纳米孔材料包括氮化硅、氧化硅、二硫化钼、石墨烯,纳米孔有多个,通过多个纳米孔通道的平行化阵列集成。作为进一步地改进,本专利技术所述的纳米孔以外覆盖有PDMS涂覆层和/或所述的下层基底层的材料为绝缘材料。作为进一步地改进,本专利技术所述的分析装置还包括在纳米薄膜的两边加上电流,实现通过增加横向电路电流分子穿孔信号读出;或者是分析装置还包括在纳米孔上方增加的光探测器,实现联合使用光学检测手段的纳米孔分子穿孔行为信号读本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于纳米孔的蛋白质组学的分析装置,其特征在于,所述的装置包括注满离子溶液的流体槽(1)、将流体槽(1)分为两部分的芯片、接入流体槽(1)溶液或芯片的电极(2)、与电极(2)串联的电流放大器(3)和电源(4),所述的芯片包括下层基底(6)层和上层纳米薄膜(5),所述的基底(6)层上开有基底孔(10),所述的纳米薄膜(5)上开有纳米孔(9)。

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米孔的蛋白质组学的分析装置,其特征在于,所述的装置包括注满离子溶液的流体槽(1)、将流体槽(1)分为两部分的芯片、接入流体槽(1)溶液或芯片的电极(2)、与电极(2)串联的电流放大器(3)和电源(4),所述的芯片包括下层基底(6)层和上层纳米薄膜(5),所述的基底(6)层上开有基底孔(10),所述的纳米薄膜(5)上开有纳米孔(9)。2.根据权利要求1所述的基于纳米孔的蛋白质组学的分析装置,其特征在于,所述的纳米孔(9)孔径在0-50nm之间,与蛋白质(7)大小相近,厚度在0.3-50nm之间。3.根据权利要求1或2所述的纳米孔的蛋白质组学的分析装置,其特征在于,所述的纳米孔(9)为固态纳米孔(9)或生物纳米孔(9)。4.根据权利要求3所述的纳米孔的蛋白质组学的分析装置,其特征在于,所述的固态纳米孔(9)材料包括氮化硅、氧化硅、二硫化钼、石墨烯,所述的纳米孔(9)有多个,通过多个纳米孔(9)通道的平行化阵列集成。5.根据权利要求3所述的纳米孔的蛋白质组学的分析装置,其特征在于,所述的纳米孔(9)以外覆盖有PDMS涂覆层(8)和/或所述的下层基底(6)层的材料为绝缘材料。6.根据权利要求1或2或4或5所述的纳米孔的蛋白质组学的分析装置,其特征在于,所述的分析装置还包括在纳米薄膜(5)的两边加上电流,实现通过增加横向电路电流分子穿孔信号读出;或者是所述的分析装置还包括在纳米孔(9)上方增加的光探测器,实现联合使用光学检测手段的纳米孔(9)分子穿孔行为信号读出。7.根据权利要求1或2或4或5所述的纳米孔的蛋白质组学的分析装置,其特征在于,所述的纳米孔(9)的制备装置包括注满离子溶液的流体槽(1)、将流体槽(1)分为两部分的芯片、所述的芯片包括上层纳米薄膜(5)和下层基底(6)、接入流体槽(1)溶液电极(2)、与电极(2)串联的电流放大器(3)和电源(4)、接在纳米薄膜(5)上的电源(4)和电流放大器(3),所述的基底(6)层上开有基底孔(10)。8.根据权利要求7所述的纳米孔的蛋白质组学的分析装置,其特征在于,所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:冯建东
申请(专利权)人:冯建东
类型:发明
国别省市:浙江,33

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