一种基于生物埃米孔检测药物分子的方法技术

本发明专利技术属于纳米孔检测领域，具体涉及一种基于生物埃米孔检测药物分子的方法。本发明专利技术提供的方法，包括如下步骤：S1将所述样本加入埃米孔系统，所述埃米孔系统包括：埃米孔、绝缘膜、第一介质、第二介质，所述埃米孔为MscS埃米孔，所述埃米孔具有径向对称且形状似圆柱体的七聚体结构，所述七聚体结构包含7个侧面开口和1个底部开口；所述样本被加入到所述第一介质；S2向所述第一介质和所述第二介质施加驱动力，所述样本中的药物分子与所述埃米孔相互作用并产生电信号；S3分析所述电信号，进而识别所述样本中的药物分子。本发明专利技术提供的方法能够检测药物分子及其浓度(定量分析)，还能够对全血样本中的药物分子直接检测。血样本中的药物分子直接检测。血样本中的药物分子直接检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于生物埃米孔检测药物分子的方法
[0001]本申请要求2021年08月30日提交的中国专利技术专利申请【CN2021110062606】、名称为“基于PaMscS的用于dNTPs和新冠病毒检测的生物纳米孔系统”的优先权，以及，2021年 08月30日提交的中国专利技术专利申请【CN2021110042496】、名称为“基于PaMscS的用于小分子药物检测和全血检测的生物纳米孔系统”的优先权，两个优先权专利技术专利申请以引用方式全文并入。


[0002]本专利技术属于纳米孔检测领域，具体涉及一种基于生物埃米孔检测药物分子的方法。

技术介绍

[0003]血药浓度监测在合理且有效使用药物以减少副作用方面起着重要作用。目前用于临床监测血液药物浓度的方法主要是HPLC、LS/MS2和ELISA等。然而，现有的这些血液监测设备往往需要相对高的成本和复杂的操作。首先，这些设备通常使血液药物监测变得复杂和昂贵，严重限制了血液药物监测的普及。由于缺乏适当的方法，一些医学治疗是根据医生的临床经验而不是准确的治疗药物监测(therapeutic drug monitoring,简称TDM)仪器进行的，导致了医疗过失的发生率增加。其次，目前临床应用的血液药物监测大多是离散的，不能准确显示药物代谢的连续过程，然而，连续的药物监测方法在临床上却有迫切的需求。目前有方法可以实现对血液中药物浓度的精确测量，但主要依靠化学反应、适配体或抗体，虽然具有较高的特异性，但药物检测范围受限。
[0004]纳米孔传感是一种单分子传感技术，有着类似于库尔特计数器(Kurt counter)的检测原理。该技术具有在单分子水平上实时和直接监测的特点，且一般不需要对分析物进行标记或修饰。这些优点使纳米孔成为生物传感和生物检测的新兴技术。大多数生物纳米孔的直径在大约1 nm到大约4nm之间(如MspA、α
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HL20和phi 29DNA包装马达)，适用于单链DNA(ssDNA) 和双链DNA(dsDNA)的传感。但对于较小分子的传感，通常需要标记或适配体，如定点诱变或修饰特定的适配器。以α
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HL为例，其有限的孔径约1.4nm，因此应用范围仅限制在ssDNA、 RNA或其他分子的分析中，通过利用环糊精(cyclodextrin)修饰，可用于直接检测单磷酸脱氧核糖核苷dNMPs，无需荧光标记。但通过修饰手段改变生物纳米孔的孔径需要大量的生物工程技术辅助，此外，现有的方法技术结合适配体对药物分子进行连续检测是困难的，并且只有标准产物能被检测。因此，全血样本中的药物通过纳米孔进行连续检测仍是一项挑战。
[0005]基于此，本专利技术开发了一种基于埃米孔传感的药物分子监测策略，以期缓解现有难题中的一种或多种。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于埃米孔检测药物分子方法，具体技术方案如下。
[0007]一种检测样本中的药物分子的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1将所述样本加入埃米孔系统，所述埃米孔系统包括：埃米孔、绝缘膜、第一介质、第二介质，其中所述埃米孔被嵌入所述绝缘膜中，所述绝缘膜将所述第一介质与所述第二介质分隔开，所述埃米孔提供连通所述第一介质与所述第二介质的通道，所述埃米孔为MscS埃米孔，所述埃米孔具有径向对称且形状似圆柱体的七聚体结构，所述七聚体结构包含7个侧面开口和1个底部开口；所述样本被加入到所述第一介质；S2向所述第一介质和所述第二介质施加驱动力，所述样本中的药物分子与所述埃米孔相互作用并产生电信号；S3分析所述电信号，进而识别所述样本中的药物分子。
[0008]进一步地，所述开口的电荷性质和/或孔径大小是可调节的。
[0009]进一步地，所述开口的调节方式包括使所述绝缘膜受到机械力刺激和/或使所述绝缘膜的物理状态变化。
[0010]进一步地，所述机械力刺激包括所述绝缘膜两侧的介质的渗透压差变化、微针对所述绝缘膜的直接物理刺激和气压负压对所述绝缘膜的刺激中的一种或多种。
[0011]进一步地，所述开口的孔径可以根据以下方式来调节：(1)所述第一介质和所述第二介质的种类选择；和/或(2)所述第一介质与所述第二介质之间的渗透压差。
[0012]进一步地，所述埃米孔为MscS变体埃米孔。
[0013]进一步地，所述MscS变体包括侧孔体积变体和/或侧孔电荷变体。
[0014]进一步地，所述埃米孔源自杆菌。
[0015]进一步地，所述埃米孔包括铜绿假单胞菌、大肠杆菌、腾冲嗜热厌氧菌和幽门螺杆菌中的一种或多种。
[0016]进一步地，所述埃米孔为PaMscS变体埃米孔。
[0017]进一步地，所述埃米孔包括以下变体的一种或多种：130A、130H、180R、271I、130S 和130P。
[0018]进一步地，所述药物分子的分子量为小于1000g/mol。
[0019]进一步地，所述药物分子的分子量为177.98～712.72g/mol。
[0020]进一步地，所述药物分子的浓度为大于10nM。
[0021]进一步地，所述样本为体液样本。
[0022]进一步地，所述体液样本包括尿液、血液、血清、血浆、淋巴液、囊肿液、胸膜液、腹水液、腹膜液、羊水、附睾液、脑脊液、支气管肺泡灌洗液、母乳、泪液、唾液、痰中的一种或多种。
[0023]进一步地，所述体液样本的样本量为大于10μL。
[0024]进一步地，所述体液样本中的药物分子的浓度为大于10nM。
[0025]进一步地，所述方法进一步包括S4：将透析装置通过导管与所述第一介质连通，使得所述血液样本通过所述透析装置进入所述埃米孔系统，其中S4先于S1。
[0026]进一步地，所述绝缘膜包括磷脂膜和/或高分子膜。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0028]本专利技术提供了一种利用埃米孔系统检测样本中药物分子的方法，其中埃米孔系统
包含MscS埃米孔。本专利技术创造性地利用小电导机械力敏感性通道(Mechanosensitive channel of small conductance,MscS)的特性来检测样本中的药物分子，具体体现为：
[0029]1)MscS埃米孔的孔径狭窄。据估计，MscS埃米孔的孔径范围为～6
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16埃米，远小于现有技术中常用的纳米孔(例如，α
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溶血素纳米孔的孔径约为1.4
‑
2.4nm，即14
–
24埃米)。
[0030]2)MscS埃米孔的孔径可调(也可以理解为结构灵活)。MscS埃米孔可在毫秒内将机械刺激转化为电信号或生化信号，从而引发通道构型的调节。利用MscS埃米孔对绝缘膜所受到的机械力刺激和/或绝缘膜的物理状态变化的敏感性，可以通过影响绝缘膜来实现对MscS 埃米孔孔径的调整，无需繁复的化学修饰。例如，可以调整第一介质和第二介质的浓度(即 30mM NaCl/300本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测样本中的药物分子的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1将所述样本加入埃米孔系统，所述埃米孔系统包括：埃米孔、绝缘膜、第一介质、第二介质，其中所述埃米孔被嵌入所述绝缘膜中，所述绝缘膜将所述第一介质与所述第二介质分隔开，所述埃米孔提供连通所述第一介质与所述第二介质的通道，所述埃米孔为MscS埃米孔，所述埃米孔具有径向对称且形状似圆柱体的七聚体结构，所述七聚体结构包含7个侧面开口和1个底部开口；所述样本被加入到所述第一介质；S2向所述第一介质和所述第二介质施加驱动力，所述样本中的药物分子与所述埃米孔相互作用并产生电信号；S3分析所述电信号，进而识别所述样本中的药物分子。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开口的电荷性质和/或孔径大小是可调节的；所述开口的调节方式可选地包括使所述绝缘膜受到机械力刺激和/或使所述绝缘膜的物理状态变化，所述机械力刺激可选地包括所述绝缘膜两侧的介质的渗透压差变化、微针对所述绝缘膜的直接物理刺激和气压负压对所述绝缘膜的刺激中的一种或多种。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开口的孔径可以根据以下方式来调节：(1)所述第一介质和所述第二介质的种类选择；和/或(2)所述第一介质与所述第二介质之间的渗透压差。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿佳，包锐，柯博文，魏于全，陈路，赵长健，王裕，朱益波，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：