微纳粒子检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种微纳粒子检测系统，所述系统包括加热单元、样品仓室单元、信号采集单元，其中，所述加热单元设置在所述样品仓室单元的外侧，用以向所述样品仓室单元内的样品加热；所述样品仓室单元内装载有微纳粒子流体，在所述加热单元对所述样品仓室单元加热后，所述样品仓室单元内产生热泳效应，以将微纳粒子汇聚在所述样品仓室单元内温度低于微纳粒子流体的一侧；所述信号采集单元，其采集汇聚的所述微纳粒子的相关信息，并进行相应分析。本实用新型专利技术微纳检测系统通过采用热泳效应对粒子进行聚积，只需微量的微纳粒子即可完成汇聚及检测，并且无需样品前处理和微纳粒子提纯，通用于适体和抗体，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
微纳粒子检测系统
本技术涉及微纳粒子检测
，尤其涉及一种基于热泳效应的微纳粒子检测系统。
技术介绍
现有技术中对微纳粒子进行检测，以测量微粒大小、形状、浓度、活性等，在血液学、免疫学、分子生物学、临床医学等学科有较为广泛的应用。现有技术中常采用流式微粒检测方法对微纳粒子进行检测，其是对处于液体中的微粒颗粒逐个进行定量分析和分选的技术，在检测中所采用的库尔特原理是指：悬浮在电解液中的颗粒随电解液通过小孔时，取代相同体积的电解液，在恒电流设计的电路中导致小孔内外两电极间电阻发生瞬间变化，产生电位脉冲，脉冲信号的大小和次数与颗粒的大小和数目成正比。样品聚焦是流式微粒检测的关键技术，目前的检测中都是通过外力作用对样品液实现聚焦。聚焦又分为通过鞘液聚焦和无需鞘液的聚焦。其中，鞘液聚焦如中国专利201210482142.7公开的《微流体微粒仪及制作方法》中，利用外界注射泵的压力分别从样品液入口注入样品液，从鞘液入口注入鞘液，然后样品液和两路鞘液同时流到鞘流汇聚区，鞘液的聚集作用将样品液中的微粒颗粒包夹成线性排列流入检测区进行检测。这种方法中两个鞘流和样品液都需要驱动源，采用一个电机控制三个管道的方式，这样不仅设备变得很庞大，成本也提高，更为重要的是由于每次进行检测时需要更换芯片，那么每次都检测都需要重新将三个通道与电机进行连接，这个连接处的密封性问题就会影响到对三个通道的压力的大小，造成聚焦效果不好，测试结果就不够精确。其中，无需鞘液的聚焦，如中国专利201310283051.5公开的《一种用于流式微粒仪的微流控芯片结构及其制作方法》，其采用锥形聚焦结构，认为其具有类似与传统的鞘液流系统的聚焦效果，使得微粒颗粒单个流入微通道，微通道通过通道束缚微粒使其单个通过检测区，在高浓度样本的检测条件下造成检测结果的不精确。在上述两种检测微纳粒子的技术方案中，一方面，通过产生电位脉冲，采用电化学方法对纳米颗粒进行分离及检测，形成含微纳粒子的流束，所需样品的量极大；另一方面，通过诸如电机的驱动源，同时采用固定结构的单一的通道，限定微纳粒子的流动方向及聚积方向，在施加外作用力以及通道限定的过程中，外力作用于流体，往往针对于微纳粒子的施力是不可控的。尤其针对微纳生物粒子，诸如外泌体的检测，外泌体是由细胞分泌的膜泡，用于细胞间交流，因其含有与母细胞相关的蛋白及遗传物质，可调节多种生理或病理反应，包括肿瘤细胞侵袭与转移、血管生长、免疫应答等，近年来逐渐成为一种新兴的非侵入式肿瘤诊断的生物标志物。外泌体用于肿瘤诊断常需要分析其表面蛋白类型，但由于缺乏准确可行且易操作的分析方法，使得目前在分析不同外泌体表面蛋白质的微小差别上仍面临挑战。现有技术中通常采用：其一，酶联免疫吸附测定，即ELISA，指将可溶性的抗体结合到聚苯乙烯等固相载体上，利用抗原抗体结合特异性进行免疫反应的定性和定量检测方法，在测定时，把受检标本(测定其中的抗体)和酶标抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原起反应；用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开，最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后，底物被酶催化变为有色产物，产物的量与标本中受检物质的量直接相关，故可根据颜色反应的深浅刊物定性或定量分析。其二，蛋白质印迹法，即WesternBlot，其基本原理是通过特异性抗体对凝胶电泳处理过的细胞或生物组织样品进行着色；通过分析着色的位置和着色深度获得特定蛋白质在所分析的细胞或组织中表达情况的信息。上述两种技术方案，一方面对样本进行复杂前处理、分离及提纯、繁重操作步骤，需采用特殊的设备及方法；另一方面，检测方法需要采用大量的样品，往往针对血清进行癌变检测的过程不具有适应性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种微纳粒子检测系统，用以克服上述技术缺陷。为实现上述目的，本技术提供一种微纳粒子检测系统，包括加热单元、样品仓室单元，其中，所述加热单元设置在所述样品仓室单元的一侧，用以向所述样品仓室单元内的样品加热；所述样品仓室单元内装载有微纳粒子流体，在所述加热单元对所述样品仓室单元加热后，所述样品仓室单元内产生热泳效应，以将微纳粒子汇聚在所述样品仓室单元内温度低于微纳粒子流体的一侧，用以检测。进一步地，所述系统还包括信号采集单元，所述信号采集单元采集汇聚的所述微纳粒子的相关信息，并进行相应分析。进一步地，所述样品仓室单元包括装载所述微纳粒子流体并用以提供产生热泳效应空间的密闭样品室，所述样品室包括：用以封闭所述样品室并聚积所述微纳粒子的第二导热面，所述第二导热面附近温度低于所述微纳粒子流体的温度，以在所述第二导热面与微纳粒子流体之间产生温差，产生热泳效应，驱使微纳粒子向第二导热面定向移动。进一步地，所述加热单元为激光器，其向所述样品仓室单元照射，光束依次通过所述微纳粒子流体和第二导热面，以对所述微纳粒子溶液产生热泳效应。进一步地，所述样品室还包括：用以封闭所述样品室的第一导热面，所述第二导热面和第一导热面均可使光束通过。进一步地，所述第二导热面为透明材质，其为蓝宝石材质；所述第一导热面为玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、蓝宝石中的任一种或任几种的组合。进一步地，所述微纳粒子为外泌体、细胞外囊泡、细胞或生物相容性良好的微球。进一步地，所述微纳粒子为结合有目标生物分子的免疫微球，免疫微球为抗体或适体固定在微球表面而制得。与现有技术相比本技术的有益效果在于，本技术微纳检测系统通过对微纳粒子所在的样品仓室单元的其中一方向进行加热，引入热泳效应及对流，使样品仓室单元产生温差，在远离加热单元的一侧产生低温，热泳效应使样品中微纳粒子迁移并聚积到样品仓室单元，以完成微纳粒子的聚积；同时，由于样品液体受热膨胀产生浮力从而在样品仓室单元中产生对流，在样品仓室单元的低温区域，对流的方向从周围指向样品仓室单元的加热区域，进一步促进微纳粒子的聚积。样品室的下表面设计为导热性极好的透明材料，致使外泌体向温度较低的样品室下表面迁移。同时由于样品液体受热膨胀产生浮力从而在样品室中产生对流，对流能够加速和加强外泌体的汇聚，从而提高信号放大倍率。进一步地，本系统将含有外泌体的待测样品与荧光标记的适体或抗体孵育，通过适体或抗体与外泌体表面蛋白特异性结合将外泌体标记上荧光；将孵育好的样品放入上下透明的样品室，并放置在荧光显微镜载物台上进行观测，红外激光器照射透过样品室作用与样品，通过热泳作用将样品中外泌体高度富集在样品室底部的激光光点处，使得外泌体荧光高度放大，并通过荧光强弱检测某种外泌体表面蛋白的丰度。进一步地，本系统采用激光对样品室照射进行加热，通过在样品室相对侧面设置导热性能不同的透明导热面，在两个导热面之间产生温差，以产生热泳效应，驱使微纳粒子从第一导热面低温较低的第二导热面定向移动。尤其采用光束加热，不需要采用其他辅助设备，只需样品室上下设置透明的导热面即可。并且，微纳粒子在热泳效应下受力与粒子直径平方成正比，而与微纳粒子数量多少无关，因此，只需微量的微纳粒子即可完成汇聚及检测，对于外泌体仅需0.1微升的样本用量，操作方便，无需特殊仪器，并且无需样品前处理和外泌体提纯，通用于适体和抗体；不限于外泌体，其他细胞外囊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微纳粒子检测系统，其特征在于，包括加热单元、样品仓室单元，其中，所述加热单元设置在所述样品仓室单元的一侧，用以向所述样品仓室单元内的样品加热；所述样品仓室单元内装载有微纳粒子流体，在所述加热单元对所述样品仓室单元加热后，所述样品仓室单元内产生热泳效应，以将微纳粒子汇聚在所述样品仓室单元内温度低于微纳粒子流体的一侧，用以检测。

【技术特征摘要】
1.一种微纳粒子检测系统，其特征在于，包括加热单元、样品仓室单元，其中，所述加热单元设置在所述样品仓室单元的一侧，用以向所述样品仓室单元内的样品加热；所述样品仓室单元内装载有微纳粒子流体，在所述加热单元对所述样品仓室单元加热后，所述样品仓室单元内产生热泳效应，以将微纳粒子汇聚在所述样品仓室单元内温度低于微纳粒子流体的一侧，用以检测。2.根据权利要求1所述的微纳粒子检测系统，其特征在于，所述系统还包括信号采集单元，所述信号采集单元采集汇聚的所述微纳粒子的相关信息，并进行相应分析。3.根据权利要求1所述的微纳粒子检测系统，其特征在于，所述样品仓室单元包括装载所述微纳粒子流体并用以提供产生热泳效应空间的密闭样品室。4.根据权利要求3所述的微纳粒子检测系统，其特征在于，所述样品室包括：用以封闭所述样品室并聚积所述微纳粒子的第二导热面，所述第二导热面附近温度低于所述微纳粒子流体的温度，以在所述第二导热面与微纳粒子流体之间产生温差，产生热泳效应，驱使微纳粒子向第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佳姝，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：新型
国别省市：北京,11