镶嵌式高通量三维立体生物检测方法及试剂盒技术

本发明专利技术公开了一种镶嵌式高通量三维立体生物检测技术及试剂盒的制备方法，该技术灵敏快速、信息量大，制造简便、成本低，可对样品中多种不同的生物／化学成分、细胞或微生物等同时进行检测分析。主要特征在于将包被不同化学或生物分子的微珠，分别镶嵌在检测板的不同微孔中，微孔间有微管相连，并同进／出液口形成微流路与外界相通，样品经微流路与微珠表面的包被分子反应，其结果用目测或仪器记录分析。可广泛地用于环境检测、医药研究、疾病诊断和蛋白质组学等领域的研究与开发。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型的镶嵌式高通量三维立体生物检测技术及试剂盒的制备方法。该技术灵敏快速、信息量大，制备方法简便、成本低，能同时检测样品中多种不同的化学物质、生物分子、微生物或细胞等成分，可广泛地用于生物学、医药学、预防医学、动植物学、农牧业、食品与卫生、能源与化工、环境监测以及医学诊断与检测等领域。固相吸附试验常被用于检测或分析被检样品或样品溶液、生物体液(如血液、血清、血浆、脑脊液、尿液等，泪液、汗液、消化液和精液等分泌液，组织液、渗出液、呕吐物、粪便、组织/细胞匀浆液等)中的化学物质、生物分子以及微生物或细胞等生物体。固相吸附试验中的微孔板、微颗粒或微珠作为固相常被用于通过吸附或结合捕获被分析物，以便将目的物从复杂的样品混合物或悬液中分离出来。根据实验的不同，固相微颗粒和微孔板可用多种不同的材料，如玻璃、塑料、乳胶、葡聚糖、琼脂糖、磁性材料、陶瓷、金属等制成。在传统的固相吸附试验中，微孔板、微颗粒作为固相主要是通过其吸附或结合能力，辅助捕获液相中的对应分子，借助重力、压力、离心、过滤、磁力等，经过一步或多步操作很方便的将未结合的分子(液相或称游离相)与结合分子(固相)分离。在样品的检测分析试验中，大部分情况下需要在同一个容器里、同时进行两项或多项实验，以便对样品中多种不同成分的有无、含量和来源等做出平行的定性、定量、定位等检测分析；或对单一种分子的多种不同特性(如单一蛋白分子具有多个不同的表位或抗原决定簇)进行平行检测与分析。在此情况下，传统的固相吸附试验所存在的问题是对超过3种以上的不同被检测物，由于难以区分，很难同时进行。也就是说，用传统的固相吸附试验方法，在一个试验中所要检测或分析被检测物的数量受固相系统的限制或制约。在现代免疫检测和蛋白质组学分析和研究中，需要对同一样品中大量的、多种不同化学物质、抗原、抗体或蛋白质等成分进行快速、灵敏的高通量检测，以分析化学物资、抗原、抗体或蛋白的种类、数量、组成、变异以及多态性、翻译后修饰、个体的感染状态或个体免疫系统的功能状态等。传统解决办法是首先通过分离纯化等技术和工艺，分别纯化大量的各种不同的生物探针，如药物分子、蛋白酶分子、生长因子与受体、抗原和各种不同特异性的抗体等，再分别将生物探针固相化在不同的微孔板或微珠等固相基质的表面，分别与样品中对应的化学物质、抗体或/和抗原分别反应，再分别进行检测分析，因此如要检测十几种成分就需进行十几次不同的实验，异常繁琐复杂。现有的生物芯片技术(如Affymatrix公司等提供的技术方案)虽将检测分析集成为一体，使样品的高通量检测被简化，但其生物探针的制备和固相化技术与工艺依然十分复杂。Illumina公司通过一种带有电磁波发射装置的微珠所建立的检测技术，虽进一步简化了生物探针的制备和固相化技术，但是由于电磁波发射装置的存在，不仅制造成本较高，同时也使得微珠的大小和固相中生物探针的容量和检测灵敏度等受到限制，同时还需解决电磁屏蔽等问题。本专利技术的目的就是要提供一种技术和工艺更为简单，能克服上述种种困惑，即简便灵敏、快速及时，又可同时检测样品中多种不同物质成分的技术。本专利技术的主要技术特征是，将表面分别包被有不同生物分子或带有不同化学物质的微珠，分别镶嵌在检测板的不同微孔中，微孔间有微管相连，并与进/出液口形成微流路与外界相通，样品通过微流路与微珠表面的包被分子反应，各孔的反应结果可用目测或用仪器记录分析，根据微珠或微孔在检测板中的排列位置和顺序，对样品中的化学物质、生物靶分子、细胞和微生物等多种不同成分的有无、性质、含量、来源、组织和细胞学定位等同时进行鉴定分析。本项专利技术同时还提供了一种基于镶嵌式高通量三维立体生物检测技术制备试剂盒的方法，其主要技术特征在于试剂盒由镶嵌有微珠，带有微流路的多孔检测板及各种相关的配套试剂分别组成。根据检测板各微孔反应的有无与强弱，以及各微孔在检测板中的排列位置和顺序，可对不同样品中多种不同成分同时进行比对分析，利用试剂盒中所提供的试剂和方法还可对检测板中各孔所捕获的样品成分，做分子量、等电点、糖基化、磷酸化和氨基酸序列等进一步分析。该试剂盒不仅大大简化了同一样品进行多因素检测分析的操作步骤，缩短了操作时间，降低了工作强度，更增加了检测结果的精确件、灵敏度、重现性和可比性，而且还可同时对检测样品中多种不同的物质成分做进一步的不同分析，使用更方便，操作更快捷，并且可广泛地应用于环境检测、疾病诊断、新药开发、疫苗研究和蛋白质组学等技术、研究领域。为了达到上述目的本专利技术所采用的技术方案，其基本特征在于镶嵌式高通量三维立体生物检测技术及试剂盒的制备至少包括下述步骤和成分①检测板由微孔板、微流路和微珠等组成；微孔板由板体(1)和板盖(2)组成；微流路由微孔(3)、微槽(4)和/或微管(5)、进液孔(6)、出液孔(7)、密封圈(8)等结构组成，可分别或共同位于板体(1)和/或板盖(2)上；微珠(9)可通过表面带有不同活性基团的手臂分子或涂层(10)等包被不同的化学分子(11)或生物分子(12)，按一定的顺序分别镶嵌在检测板不同的微孔中(见附图说明图1-5)。微珠表面包被的化学或生物分子与样品中被检测的目的物分别具有结合特异性(如抗原/半抗原与抗体、激素/细胞因子与受体、配基与配体等)或生物专一性(如酶与底物、药物与靶分子)等；②被检样品，如水源、生物体液等各种液体，直接或经过处理，如组织/细胞经裂解液的裂解，由进液孔(6)进入检测板、沿微流路，经微槽(4)和/或微管(5)流经各微孔(3)与微珠(9)表面包被的化学物质(11)或生物分子(12)等混合，并相互作用或特异性结合；样品中未结合的游离物沿微流路经出液孔(7)流出；③用标记分子(13)，如荧光素(FITC，Cy3，Cy5，Texas Red等)、同位素(125L，32P，35S等)、生物素和半抗原，酶(HRP，AP，半乳糖苷酶，葡萄糖-6-磷酸脱氢酶，尿素梅和荧光素酶等)、胶体金、稀土离子(如Eu，Sm，Tb和Dy等)及其螯合物(如Eu3+-DTPA)等物质直接标记被检样品；或用标记分子的不同标记产物-标记物(14)，如荧光抗体、酶标抗体、生物素化抗体、生物素化酶、Eu3+-DTPA-抗体等标记物，标记被检样品(间接标记)；④洗液流洗去除检测板中残留的和非特异性结合的标记物(14)、样品或样品标记物等⑤目测观察或用检测仪分析检测板微孔中标记分子(13)如荧光、显色产物或发光产物、放射性的有无、强弱或深浅，并据此分析被检样品中被检物的有无、含量、组成、来源、组织/细胞学定位或排列顺序等。⑥标记物为酶(15)时，如HRP(辣根过氧化物酶)，AP(碱性磷酸酶)、荧光素酶(Luciferase)等，观察结果前需先加入显色剂或发光试剂等底物试剂(16)，如OPD(邻苯二胺)、DAB(二氨基联苯胺)或发光试剂(如鲁米诺、甲基伞形酮磷酸酯、对羟基苯乙酸)等。本专利技术的特征还在于微孔板由板体(1)和板盖(2)组成，板体和板盖上可分别具有微孔(3)、微槽(4)和/或微管(5)、进液孔(6)、出液孔(7)、密封圈(8)、驱动孔(19)、定位孔(20)和视窗(21)等部分或全部结构；微孔(3)按一定的格式排列，其间有微槽(4)或微管(5)直接或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可检测样品中的化学／生物分子、细胞、细菌和病毒等的镶嵌式高通量三维立体生物检测技术及试剂盒的制备方法，该技术和试剂盒至少包括下述成分或步骤： ①检测板由微孔板、微流路和微珠等组成；微孔板由板体（１）和板盖（２）组成；微流路由微孔（３）、微槽（４）和／或微管（５）、进液孔（６）、出液孔（７）、密封圈（８）等结构组成，可分别或共同位于板体（１）或板盖（２）上；微珠（９）可通过表面带有不同活性基团的手臂分子或涂层（１０）等包被不同的化学分子（１１）或生物分子（１２），并按一定的顺序分别镶嵌在不同的微孔（３）中； ②被检样品直接或经过处理后由进液孔（６）进入微孔板、沿微流路，经微槽（４）和／或微管（５）流经微孔（３）与微珠（９）表面包被的化学分子（１１）、生物分子（１２）等相互作用或特异性结合；未结合的样品成分沿微流路经出液孔（７）流出； ③用标记分子（１３）或其不同标记物（１４）标记被检样品； ④洗液漂洗去除检测板中非特异性结合的和残留的样品、标记物（１４）或样品标记物等； ⑤目测或用扫描仪等检测各微孔中标记分子（１３）的有无与含量，分析被检样品中被检物的有无、含量、组成、来源、组织／细胞学定位或排列顺序等； ⑥标记物为酶（１５）时，观察结果前需加入底物（１６）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵翀，
申请(专利权)人：赵翀，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]