检测目标生物分子的装置制造方法及图纸

检测目标生物分子的装置被提供。装置包括导电膜，所述膜上固定有用来结合目标生物分子的生物识别组分，所述膜通过电极被连接到电路。电压源施加电压到膜上，且当指定体积的怀疑具有目标生物分子的流体样品被输送到膜上时电阻监控装置监控膜的电阻。

Device for detecting biological molecules of target

A device for detecting a target biomolecule is provided. The device includes a conductive film having a biometric component for binding to the target biomolecule, which is connected to the circuit via electrodes. The voltage source applies a voltage to the membrane, and the resistance monitor monitors the resistance of the film when the specified volume of the fluid sample having the target biomolecule is transported to the membrane.

【技术实现步骤摘要】
检测目标生物分子的装置交叉引用的相关申请本申请要求南非的申请号为2015/08499、申请日为2015年11月18日的临时专利申请的优先权，其通过引用被结合在本文中。
本专利技术涉及一种检测目标生物分子的装置。特别的，涉及一种通过测量导电膜的电导率的变化来检测目标生物分子的装置，所述膜附加有被配置与目标生物分子结合的生物识别组分。
技术介绍
病原感染的早期诊断可帮助减少由病原感染导致的人类疾病和意外死亡事件的数量。感染可进一步的通过病原体在未消费的水中或食品中的检测而减少。传统的病原检测方法例如聚合酶链反应，免疫学基础的方法，和培养以及菌落计数通常会需要较长的时间来获得精确的结果且在偏远地区会较贵和难以获得。为了解决这个问题，多种检测生物分子的用于诊断和质量控制目的的生物传感器已经被发展。电化学生物传感器是用来通过分子识别检测悬浮于溶液中的目标生物分子的传感器。典型的电化学生物传感器包括至少一个电极，所述电极具有固定于电极表面的生物识别组分其能够与溶液中的目标分子结合或复合。生物识别组分可以是例如病原体或抗原，抗体，酶或核酸。生物传感器被配置用于测量电极的电导率的变化，所述变化是由于溶液中的生物分子与固定于电极上的生物识别组分的结合或复合。实质上，当电极连接于施加了恒定的电位差和电流的电路时，电极的电阻的变化被测量。电化学生物传感领域最近的发展已经实现了所谓“导电织物”的使用，其为由涂有导电高分子涂层聚合物纤维构成的膜，作为电极。超细纤维提供大的表面积用于生物识别组分在电极表面大量的固定。申请人知晓在一个实验室规模的系统内导电织物被浸入缓冲溶液并通过导电金属夹连接电路作为电极。导电织物和金属夹均浸入包括氯化钠，氯化钾，磷酸钠和磷酸钾盐的溶液中。然后包括生物分子的待测样品溶液被加入缓冲溶液且在样品溶液加入后导电织物在电导率上的改变被测量。然而，浸入的电极在溶液中参与与盐的电化学反应，在检测过程中产生了大量的本底效应降低了系统的灵敏度。作为浸入盐溶液的结果，电极也对由在电极表面的氧化还原反应导致的随时间的退化敏感。该系统也需要相当大的缓冲液容积，在实验室环境之外很难容易的得到。总之，现有的使用导电织物用于生物分子检测的系统较复杂，而且是实验室范围的系统其不适于本领域的使用或重复使用，且对非常小的流体样品使用时不够灵敏。因此具有对成本，通用性，灵敏度和鲁棒性好的检测生物分子存在的装置的需求。理想地装置应具有较为简单的结构和容易使用使其能够在本领域使用用来快速的检测连接于病原体或污染物的生物分子。本专利技术的背景的前述讨论目的仅为帮助对本专利技术的理解。应注意前述讨论并不确认或承认所引用的材料为本申请的优先权日之前的本领域内的现有技术的一部分。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种检测目标生物分子的装置，包括导电膜，所述膜上固定有用来结合目标生物分子的生物识别组分，所述膜通过电极被连接到电路；电压源，用来在电路内提供电压；和电阻监控装置，当指定体积的流体样品被输送到膜上时用于监控膜的电阻。进一步的特征为膜安装到不导电支架上，所述不导电支架被配置为可释放的接收和固定导电膜使得它接触电极；支架限定容纳膜的室；延伸进入室内的电极接触容纳在其中的膜；支架包括用于指定体积的流体样品到膜上的传输的入口；流体样品的指定体积为10到1000μl。进一步的特征为膜由固有导电性能的纤维或涂有导电涂层的聚合物纤维制成；导电涂层为选自聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和聚乙炔的可选择地包括掺杂剂的聚合物涂层。进一步的特征为通过交联剂将生物识别组分附加到膜上；生物识别组分可以为有效的结合目标抗体的抗原或有效的结合目标抗原的抗体。进一步的特征为所述装置包括控制器其被配置为发出机器可读的指令到电压源以施加电压，并进一步被配置为发出机器可读的指令到电阻监控装置以监控并读取跨膜电阻的读数。控制器被配置为发出机器可读的指令到发信号的元件，若通过电阻监控装置测量的电阻高于设定的阈值电阻，所述发信号的元件产生目标生物分子的检测信号，所述阈值电阻为没有流体样品传输到膜时膜的电阻；控制器被配置为处理膜的电阻的读数以确定样品中生物分子的数量并确认流体样品污染或感染的级别；控制器具有用户界面和显示屏用来显示信号、生物分子量化的数量和/或污染或感染的级别。进一步的特征为电阻监控装置为跨膜连接的电压测量装置膜且膜的电阻根据跨膜测量的电压降确定。进一步的特征为装置为便携式和电池供电。根据本专利技术的第二方面为使用上述的装置检测目标生物分子的方法，包括以下步骤：传输指定体积的流体样品到导电膜上，被配置为结合目标生物分子的生物识别组分被固定在所述导电膜上；监控膜的电阻；以及若电阻高于阈值电阻，产生目标生物分子的检测信号。本专利技术的实施例下面将根据相应的附图仅通过举例被描述。附图说明在附图中：图1为根据本专利技术的检测目标生物分子的装置的实施例的三维分解图；图2为图1的实施例的各部件在其相应位置的三维分解图；图3为图1的实施例的组装状态的三维分解图；图4为图1的实施例的组装状态的剖视图；图5为图1的实施例的组装状态和控制器的三维分解图；图6为检测生物分子的装置的进一步实施例的三维分解图；图7为具有电极的支架的仰视图；图8为图7的支架的俯视图；图9为装配有盖的支架的三维视图；图10为本专利技术的实施例的电路示意图；图11为示出相同过程制备的三个不同导电膜的电阻随时间变化的函数图；图12为示出三个不同导电膜的电阻随时间变化的函数图，交联剂戊二醛被附加到所述导电膜；图13为示出三个不同导电膜的电阻随着时间变化的函数图，交联剂戊二醛和溶菌酶蛋白被附加到所述导电膜；图14为示出四个不同的具有溶菌酶的导电膜的电阻随时间变化的函数图，200μl的313.6μl/ml抗体溶液被添加到膜上；图15为示出四个不同的具有溶菌酶的导电膜的电阻随时间变化的四条函数图，200μl的15.8μl/ml抗体溶液被添加到膜上；图16为示出四个不同的具有溶菌酶的导电膜的电阻随时间变化的四条函数图，200μl的0.8μl/ml抗体溶液被添加到膜上；图17为具有溶菌酶的导电膜的电阻随时间变化的函数图，200μl的15.8μl/ml含对溶菌酶非特异性抗体的抗体溶液被添加到膜上；图18为示出膜的电阻随时间变化的组合函数图，每个不同浓度(313.6、15.8和0.8μl/ml)的抗体溶液被应用到膜；进一步包括应用了非特异性抗体和不含抗体溶液的分别作为阳性和阴性对照的组合曲线；图19为示出图18中的电阻在最初5分钟随时间变化的组合函数图；图20为示出在最初5分钟之后电阻随细菌浓度膜的增加的函数图；和图21为随着将抗溶菌酶抗体溶液向固定有溶菌酶的纸基膜添加，纸基膜电阻从基础电阻变化的函数图。具体实施方式本专利技术提供使用导电膜检测在流体中的目标生物分子的装置，所述导电膜具有被配置为结合目标生物分子的生物识别组分。膜与电路通过由导电金属例如金、铜或铂制成的电极连接。在电路内连接的电压源向膜提供电压，所述电压被指定在通常不会引起固定在膜上的生物识别组分变性或降解的电压范围内。当指定体积的流体样品被传输到膜上时电阻监控装置监控膜的电阻，所述流体样品疑似含有能够与生物识别组分结合的生物分子。电阻监控装置可以是跨膜连接的电压测量装置。从而膜的电阻自跨膜的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
检测目标生物分子的装置，其特征在于包括导电膜，所述膜上固定有被配置结合目标生物分子的生物识别组分，所述膜通过电极被连接到电路；电压源，用来在电路内提供电压；和电阻监控装置，当指定体积的流体样品被输送到膜上时被配置监控膜的电阻。

【技术特征摘要】
2015.11.18 ZA 2015/084991.检测目标生物分子的装置，其特征在于包括导电膜，所述膜上固定有被配置结合目标生物分子的生物识别组分，所述膜通过电极被连接到电路；电压源，用来在电路内提供电压；和电阻监控装置，当指定体积的流体样品被输送到膜上时被配置监控膜的电阻。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述膜被安装在不导电支架上，所述支架被设置为可释放的接收和固定所述膜使得它与电极接触。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述支架限定了容纳所述膜的室，且所述电极延伸到所述室内接触其容纳的膜。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述支架包括用来输送指定体积的流体样品到膜上的入口，所述流体样品的指定体积为10到1000μl。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述膜由自身可导电的纤维制成或由涂有导电涂层的聚合物纤维制成。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述膜由涂有导电涂层的聚合物纤维制成且所述导电涂层为选自以下组的聚合物的涂层：聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺和聚乙炔，可任意包含掺杂剂。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述生物识别组分通过交联剂结合于所述膜。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述生物识别组分...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·冈特·阿尔文·韦维尔，威廉·杰奎斯·佩罗德，利昂·米尔纳·西奥多·迪克斯，贾尔斯·休伯特·夸勒·梅拜瑞，
申请(专利权)人：斯坦陵布什大学，
类型：发明
国别省市：南非,ZA