以磁性微球介导的微流体分析系统及其检测方法技术方案

一种以磁性微球介导的微流体分析系统，包括微流体装置、光学分析系统和设置于光学分析系统输出端的数据分析系统，微流体装置内设置有反应载体，光学分析系统所包括的检测器，反应通道和检测通道的连接处设置有阀门；反应载体为磁性微球或磁性荧光微球。本发明专利技术可在反应和清洗过程中可利用磁性微球的磁性控制其过程的准确进行；由于反应和检测过程可控，因此，反应载体可根据需求选择粒径不同的磁性微球或磁性荧光微球。可根据需要将检测器设置在系统的不同位置，检测器可使用ＣＣＤ拍摄图像的方式分析结果，通过光谱仪进行比色测定，也可使用激光光源系统对磁性荧光微球以及微球表面的荧光信号进行结果的确定。（*该技术在2023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。
技术介绍
2000年，日本东京大学的Kitamori领导的研究组发表了一种基于微球的微流体芯片检测装置，该法用高分子聚苯乙烯微球作为生物学反应载体，标记在二抗上的纳米金作为检测信号，利用一个在微流体通道加工有隔挡的微流体反应和检测装置，通过热力显微镜在隔挡附近微球上方对标记在微球表面的纳米金颗粒进行结果观察。其检测系统见附图1。Kitamori利用该系统进行肿瘤标志物免疫学检测，方法准确、灵敏，与目前常用的ELISA相比，可将反应时间从几十小时缩短至几十分钟，但该系统仍存在以下缺点1.该系统在100μm深度的反应通道1中设置了一个90μm高的隔挡2，在反应通道1中隔挡2的上部留有10μm的间隙3。由于间隙3的设计，在整个检测过程中，会存在以下问题无法准确控制反应和清洗过程；少部分加入反应通道1中的反应液未在聚苯乙烯微球反应载体4表面反应即直接被冲出通道之外；在反应及清洗过程中反应通道1存在死角即死体积，这样不但使反应物在微球反应载体4表面反应不充分，还会因为清洗不彻底造成一些反应物在死角留存，影响测定结果的准确度。2.由于隔挡2高度的限制，需要粒径较大的微球作为反应载体4，研究中使用约45μm的聚苯乙烯高分子微球，，与同样质量的小粒径微球相比，可以进行固相反应的表面积相对较小，不是理想的反应载体；若使用粒径较小的微球作反应载体4，检测时易在隔挡2处形成微球的堆积，则仅以最上层高分子微球反应载体4上所带的纳米金颗粒作为信号记录，下层积累微球的检测信号无法被热力显微镜捕获，因此该方法只可用于定性检测若定量会影响结果的准确度。3.由于检测微球反应载体4表面的反应信号时，检测器5采用热显微镜，只能定位在隔挡2附近反应载体4聚集的地方，其目前仅用于对微球反应载体4表面标记的纳米金进行检测，而未用于对荧光标记物进行检测和酶对底物催化后引起的颜色变化进行比色测定； 4.研究中已经采用加工多通道同时对四个样品进行检测的方法，但该法仍无法满足几十甚至上百个反应的高通量检测。
技术实现思路
本专利技术解决了
技术介绍
结构不合理，只可用于定性检测，无法满足高通量检测的技术问题。本专利技术的技术解决方案是一种以磁性微球介导的微流体分析系统，包括微流体装置6、光学分析系统8和设置于光学分析系统8输出端的数据分析系统9，所述的微流体装置6内设置有反应载体4，所述的光学分析系统8所包括的检测器5，其特殊之处在于所述的反应通道1和检测通道11的连接处设置有阀门10；所述的反应载体4为磁性微球或磁性荧光微球。上述微流体装置6采用的基体材料可包括硅、石英玻璃、PMMA，通道截面是矩形、梯形、三角形或非标准圆形。上述微流体分析系统中的阀门10可为气流、动力方式主动或被动控制的阀门。上述反应通道1可设置可控制的外加磁场7。上述外加磁场7可设置于反应通道1的外部，置于反应通道1的上部或下部。所述的外加磁场7为稀土永磁材料的钕铁硼永磁铁或电磁铁。上述微球反应载体可为磁性高分子微球或磁性高分子荧光微球；所述的微球反应载体粒径是微米级或纳米级。上述反应通道1之前可设置样品预处理槽或样品处理通道。上述检测器5可设置于检测通道11的上方，或设置于反应通道1的上方，并通过检测口与微流体通道连接。上述检测器5可为CCD图像拍摄仪、光谱仪、荧光光度计、集成式微型光谱仪或激光光源系统。一种采用如权利要求1所述以磁性微球介导的微流体分析系统的检测方法，其特殊之处在于该方法的检测包括1].反应，关闭阀门，反应载体4在反应通道1内与反应物进行生物化学反应，反应载体4表面包覆或共价结合生物活性分子或小分子配体；2].清洗，反应结束后，加外磁场7，开启阀门10，对反应后反应载体4表面的非特异性结合物质进行反复清洗；3].检测，通过检测器5对反应载体4进行识别，并对反应载体4表面发生的生物或化学反应结果进行检测；上述对反应载体4进行清洗时，可先加上外加磁场7，再开启阀门10。上述检测反应结果或将检测器5可置于反应通道的上方，通过测定微球反应载体4表面荧光信号或反应后溶液中的颜色，确定被测物质的含量；或将检测器5设置于检测通道1上方，通过流式计数的方法对每一种微球反应载体4进行识别，并对每一种微球反应载体4表面的生物化学反应进行确定。上述对被测物质的检测可包括基于免疫学反应原理的检测包括，包括1]酶联免疫学检测，通过测定反应后溶液颜色的变化，确定被测物质的含量；包括2]荧光免疫学检测，通过测定磁性微球表面荧光物质的强度值，确定被测物质的含量。上述采用检测器5检测反应结果为是CCD拍摄图像分析结果，通过光谱仪进行比色测定，或采用激光光源系统对磁性荧光微球以及微球表面的荧光信号进行结果的确定。本专利技术具有以下优点1.微流体芯片据需要可加工成两种不同深宽比的反应通道和检测通道。在反应通道1和检测通道的连接口处设置可控制的阀门，当进行生物或化学反应时，阀门关闭，清洗时，阀门开启，反应和清洗更充分、更彻底；在微流体芯片装置中设置有外加磁场，可在反应和清洗过程中对磁性微球进行控制；2.微球反应载体4采用磁性高分子微球或磁性高分子荧光微球。在反应和清洗过程中可利用磁性微球的磁性控制其过程的准确进行；由于反应和检测过程可控，因此，反应载体4可根据需求选择粒径不同的磁性微球或磁性荧光微球；根据微球直径的大小，可设计较小的检测通道，以适应对小粒径微球的计数，并对其表面发生的反应进行检测；3.检测系统。可根据需要将检测器设置在系统的不同位置，如可在检测通道的阀门附近设置检测口，通过读取微球反应载体4表面或反应后溶液中的颜色确定结果；也可将检测器设置在检测通道内，通过流式计数的方法对每一种微球反应载体4进行识别，并对每一种微球反应载体4表面的生物化学反应进行确定；检测器可使用CCD拍摄图像的方式分析结果，通过光谱仪进行比色测定，也可使用激光光源系统对磁性荧光微球以及微球表面的荧光信号进行结果的确定；4.应用该系统装置，可对基于免疫学反应原理的检测、核酸杂交检测以及化学小分子物质进行测定。总之，本专利技术具有检测灵敏、准确、快速和装置便携等特点，系统是利用磁性微球或磁性荧光微球的超顺磁性、可识别性以及反应载体的特点与，微流体分析系统结合的便携式检测装置，并将其扩展用于食品安全性检测、兴奋剂检测、生物战剂检测和药物筛选等领域。附图说明图1为现有技术中基于聚苯乙烯微球载体的微流体芯片检测装置的结构示意图；图2为本专利技术的原理框图；图3、4为本专利技术微流体装置通过在反应溶液的比色测定确定单个物质含量的检测过程示意图；图5、6为本专利技术微流体装置采用流式细胞计数仪的原理对磁性荧光微球识别并确定被测物质含量的工作示意图。具体实施例方式本专利技术针对不同的反应，如抗原-抗体反应、核酸杂交反应、受体-配体的反应等原理，在磁性微球或磁性荧光微球表面固定一种生物活性分子，在微流体芯片中完成整个的反应、清洗过程，并进一步通过设计在微流体芯片上方的光学检测系统实现生物活性分子的单通量或多通量检测。参见图2，本专利技术的微流体分析系统由微流体装置6、反应载体4、可控制的外加磁场7及光学分析系统8和数据分析系统9组成，反应载体4可采用磁性高分子微球或磁性高分子荧光微球。图3、4表明了微流体装置的结构以及用该装置进行生物分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以磁性微球介导的微流体分析系统，包括微流体装置６、光学分析系统８和设置于光学分析系统８输出端的数据分析系统９，所述的微流体装置６内设置有反应载体４，所述的光学分析系统８所包括的检测器５，其特征在于：所述的反应通道１和检测通道１１的连接处设置有阀门１０；所述的反应载体４为磁性微球或磁性荧光微球。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔亚丽，陈超，
申请(专利权)人：陕西西大北美基因股份有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]