一种基于数字微流控的cTnI免疫检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字微流控的cTnI免疫检测系统及方法，属于生物传感器技术领域。本发明专利技术对于检测cTnI的双抗体夹心结构进行独立设计，在数字微流控芯片上，待测样品中的cTnI抗原被cTnI抗体包被的磁性纳米颗粒捕获，并被生物素标记的二抗识别。生物素与亲和素的特异性结合，使我们可以用HRP标记的链霉亲和素与二抗上的生物素结合进而标记cTnI抗原。一抗与二抗同时识别抗原的夹心结构和链霉亲和素与生物素之间的反应具有高度的特异性，使我们的系统对cTnI检测的灵敏度和特异性大大提高。解决了现有技术中存在“cTnI检测步骤繁琐，灵敏度低”的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字微流控的cTnI免疫检测系统及方法


[0001]本申请涉及生物传感器
，特别是涉及一种基于数字微流控的cTnI免疫检测系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]急性心肌梗死(AMI)是一种严重危害人类健康的疾病，是目前临床最常见的心血管疾病之一。早期、快速、准确的诊断和及时治疗对于提高病人生存率至关重要。
[0004]当心肌细胞死亡时，其细胞内容物分散在血液中，心肌肌钙蛋白(cardiac troponin,cTnI)从受损心肌中迅速释放。在发生心肌梗死后3
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12小时内，血清中cTnI的浓度从小于0.4ng/mL的正常水平上升到0.7
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1.4ng/mL，并可能持续升高5
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9天。cTnI由于其出色的敏感性、心脏特异性成为急性心肌梗死的黄金诊断标志物。常见的检测cTnI的方法包括酶联免疫吸附试验(ELISA)和放射免疫分析(RIA)。然而，这些技术在简化检测步骤、缩短检测时间和降低检测成本方面还有一些挑战。最近，一些新的方法，如电化学发光法、比色法、表面等离子体共振法、SERS免疫测定法和基于数字微流控的免疫检测等方法已被开发用于检测cTnI。
[0005]然而，一方面，现有技术中的常见的检测cTnI的方法比如ELISA、RIA、SPR、SERS等在检测步骤、检测设备和检测时间方面还存在很多挑战；另一方面，现有的大多数免疫检测系统采用荧光检测技术，需要额外的荧光激发系统，使得免疫系统结构复杂。
[0006]此外，在一个检测系统应用到急性心肌梗死的实际诊断时，系统对cTnI的最低检测限十分重要。系统在上实际检测中会受到硬件、软件、生物试剂等多方面因素的影响。若系统最低检测限高于急性心肌梗死发病时血清中的cTnI浓度，那么系统将失去作用，因此，提高cTnI免疫检测系统的最低检测限显得尤为重要。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，本申请提供了一种基于数字微流控的cTnI免疫检测系统及方法，搭建一种尺寸和重量小、响应时间快、灵敏度高、特性稳定，组成相对精简的cTnI免疫检测系统，提高cTnI检测的灵敏度和特异性。
[0008]第一方面，本申请提供了一种基于数字微流控的cTnI免疫检测系统；
[0009]一种基于数字微流控的cTnI免疫检测系统，包括数字微流控芯片和化学发光检测单元；
[0010]数字微流控芯片包括底板和顶板，底板和顶板平行对称隔开以形成cTnI检测的运行空间；所述底板的上表面自下而上依次设置有驱动电极阵列、覆盖驱动电极阵列的介电层和覆盖介电层的第一疏水层，所述顶板的下表面设置有涂覆于顶板的第二疏水层；
[0011]所述驱动电极阵列连接有控制电路，根据驱动电极阵列将运行空间划分为样品注入区、洗涤液注入区、样品反应区域、化学发光试剂注入区和废液储存区；
[0012]所述化学发光检测单元用于检测cTnI检测过程中的发光强度。
[0013]进一步的，所述底板和顶板之间的运行空间内封装有用于试剂移动的填充介质。
[0014]进一步的，所述填充介质为硅油。
[0015]进一步的，所述底板的底面设置有加热单元，所述加热单元包括加热片、温度传感器和温度控制器；所述加热片位于所述样品反应区域下方，所述温度传感器与所述温度控制器电连接，所述温度控制器与所述加热片电连接。
[0016]进一步的，所述化学发光检测单元包括物镜、用于化学发光光强测定的光电倍增管、用于将化学发光信号转换为电信号的光电转换单元和用于显示电信号和化学发光光强数值的处理单元，所述物镜镜头的焦点对准所述样品反应区域。
[0017]进一步的，所述顶板的沿长度方向的两端部分别设置有双层铜箔，所述双层铜箔沿宽度方向的一侧与所述疏水层连接，所述双层铜箔沿宽度方向的另一侧与所述顶板的上表面连接双层铜箔
[0018]进一步的，所述顶板为ITO导电玻璃。
[0019]第二方面，本申请提供了一种基于数字微流控的cTnI免疫检测方法；
[0020]一种基于数字微流控的cTnI免疫检测方法，包括如下步骤：
[0021]S1、将待测样品、cTnI抗体包被的磁珠液滴、生物素标记的cTnI抗体和辣根过氧化酶标记的链霉亲和素分别以液滴的形式载入至样品反应区域并混合，将cTnI抗体包被的磁珠、待测样品中的cTnI抗原、生物素标记的cTnI抗体和辣根过氧化酶标记的链霉亲和素依次结合，形成“抗体
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抗原
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二抗”的双抗体夹心结构；
[0022]S2、驱动洗涤液至样品反应区域，在样品反应区域下放置一块磁铁，将磁珠富集，再将洗涤液移至废液储存区；
[0023]S3、将化学发光试剂以液滴的形式载入至样品反应区域与清洗过的磁珠结合，在样品反应区域进行化学发光检测。
[0024]进一步的，所述待测样品的浓度为0.39
‑
25ng/mL。
[0025]进一步的，步骤S1还包括：
[0026]每次加完一种试剂后，手动在样品反应区域下方放置一块磁铁，将磁珠富集，将未结合的液滴样品移至废液储存区。
[0027]与现有技术相比，本申请的有益效果是：
[0028]1、本申请提供的技术方案，对于检测cTnI的双抗体夹心结构进行独立设计，在数字微流控芯片上，待测样品中的cTnI抗原被cTnI抗体包被的磁性纳米颗粒捕获，并被生物素标记的二抗识别，生物素与亲和素的特异性结合，使检测过程中可以用HRP标记的链霉亲和素与二抗上的生物素结合进而标记cTnI抗原，一抗与二抗同时识别抗原的夹心结构和链霉亲和素与生物素之间的反应具有高度的特异性，使基于数字微流控的cTnI免疫检测系统对cTnI检测的灵敏度和特异性大大提高；
[0029]2、本申请提供的技术方案，采用数字微流控技术与磁性纳米颗粒结合，缩短了检测时间，精简了检测系统，系统的自动化和集成化程度大大提高；
[0030]3、本申请提供的基于数字微流控的cTnI免疫检测系统，经过实际测试，对cTnI的最低检测限为0.39ng/mL，低于急性心肌梗死发病时血清中的cTnI浓度；
[0031]4、由于磁性纳米颗粒与生物试剂有一定程度的亲水性，因此，本申请在磁性纳米
颗粒与生物检测试剂中加入了Pluronic F
‑
127以改善试剂的表面活性，增加数字微流控芯片对磁性纳米颗粒与生物检测试剂的驱动能力；
[0032]5、本申请提供的技术方案，使用化学发光对cTnI进行检测，不需要额外的荧光激发系统，大大精简了系统。
附图说明
[0033]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0034]图1为本申请实施例提供的基于数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字微流控的cTnI免疫检测系统，其特征是，包括数字微流控芯片和化学发光检测单元；数字微流控芯片包括底板和顶板，底板和顶板平行对称隔开以形成cTnI检测的运行空间；所述底板的上表面自下而上依次设置有驱动电极阵列、覆盖驱动电极阵列的介电层和覆盖介电层的第一疏水层，所述顶板的下表面设置有涂覆于顶板的第二疏水层；所述驱动电极阵列连接有驱动控制单元，根据驱动电极阵列将运行空间划分为样品注入区、洗涤液注入区、样品反应区域、化学发光试剂注入区和废液储存区；所述化学发光检测单元用于检测cTnI检测过程中的发光强度。2.如权利要求1所述的基于数字微流控的cTnI免疫检测系统，其特征是，所述底板和顶板之间的运行空间内封装有用于试剂移动的填充介质。3.如权利要求2所述的基于数字微流控的cTnI免疫检测系统，其特征是，所述填充介质为硅油。4.如权利要求1所述的基于数字微流控的cTnI免疫检测系统，其特征是，所述底板的底面设置有加热单元，所述加热单元包括加热片、温度传感器和温度控制器；所述加热片位于所述样品反应区域下方，所述温度传感器与所述温度控制器电连接，所述温度控制器与所述加热片电连接。5.如权利要求1所述的基于数字微流控的cTnI免疫检测系统，其特征是，所述化学发光检测单元包括物镜、用于化学发光光强测定的光电倍增管、用于将化学发光信号转换为电信号的光电转换单元和用于显示电信号和化学发光光强数值的处理单元，所述物镜镜头的焦点对准所述样品反应区域。6.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳伟伟，程康宁，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：