一种基于磁性纳米颗粒的微流控式即时免疫检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种基于磁性纳米颗粒的微流控式即时免疫检测装置，包括微流控芯片和光学系统。所述微流控芯片设置加样口、纳米过滤柱阵列、反应腔、捕获和检测区及止液阀主要构件。液体样品能通过毛细管力的驱动进入微通道；内置的过滤柱用于净化样品，反应腔封装干式金包铁磁纳米颗粒—抗体耦合物和荧光标记抗体耦合物,在接触到液体样品后会快速转化成均相体系。在检测过程中，通过在反应腔一侧外加磁场，可使与目标物结合的“三明治”式磁性复合物定向移动至一端，从而实现目标物的磁控分离。同时根据所述微流控芯片中封装抗体耦合物的特性，采用配套的检测系统，实现差分检测定量。还提出了一个微流控芯片阵列结构方案，实现对分析物的多重联检。实现对分析物的多重联检。实现对分析物的多重联检。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁性纳米颗粒的微流控式即时免疫检测装置


[0001]本技术属于光学传感及生物检测领域，涉及一种基于磁性纳米颗粒的微流控式即时免疫检测装置。

技术介绍

[0002]微流控芯片，又称为芯片实验室（Lab
‑
on
‑
a
‑
chip）或微流控芯片实验室，是微流控技术（microfluidics）实现的主要平台，该类装置的制作主要是通过光刻技术结合精密微制造工艺来实现。芯片实验室具有将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上的能力，可以完成样品的预处理、分离、稀释、混合、化学反应和检测等所有步骤。在复杂样品基体中实现针对一些生物标志物的痕量免疫分析，其最大的挑战在于目标分析物与抗体复合物的分离。而固定有抗体的磁性纳米粒子具有与磁体相吸的固有属性，根据此特性可以实现其在复杂基体样品中直接捕获、分离、预浓缩目标物的目的，避免复杂繁琐的清洗及分离程序。将磁性纳纳米粒子与微流控芯片相结合与传统的基于胶体金的侧向流免疫分析方法相比，在灵敏度、精准度、重现性等方面都能显示出独特的优势。尤其是在灵敏度和精度方面，该检测装置的性能能提高到在目前仅使用昂贵的实验仪器才能达到的水平。
[0003]传统的分析检测往往是通过测定纳米颗粒的荧光强度来表征目标分析物的浓度。此方法忽略了颗粒本身光学性质对信号的影响，比如在纳米磁颗粒的存在下，其对于某些波长的光会有较强的吸收从而导致检测信号的减弱。而且在痕量分析物的情况下，由于仪器自身的限制往往会导致测不到信号，致使不能达到更低的检测限。
[0004]时间分辨荧光分析是以稀土离子标记抗原或抗体、核酸探针和细胞等为特征的超灵敏度检测技术，它克服了酶标记物的不稳定、化学发光仅能一次发光且易受环境干扰、电化学发光的非直接标记等缺点。时间分辨的技术差异可以使非特异性信号降低到可以忽略的程度，达到了极高的信噪比，从而大大地超过了酶标或放射性同位素所能达到的灵敏度。这类检测还具有标记物制备简便、对被标记物的生物活性和结构无影响、储存时间长、无放射性污染、检测重复性好、可实现多种标记及多重测试、操作流程短、标准曲线范围宽、不受样品自身荧光干扰和应用范围十分广泛等的优点，成为继放射免疫分析之后新型标记物发展的一个新里程碑。
[0005]气体微秒脉冲激光器与传统的光纤和固体激光器相比具有稳定性方面的突出优势。该激光器无需通过复杂的非线性变频手段（倍频、合频）就能直接激发波长位于337 nm的高相干光束，在连续工作下可输出功率为100毫瓦的337 nm激光。通过外部的TTL信号调制，连续激光工作模式可以转变为脉冲工作模式。脉冲工作模式下，该激光器可输出持续时间为微秒，脉冲重复频率在100Hz到1 kHz之间连续可调的脉冲激光，激光器功率稳定性RMS指标小于3%，能够保证时间荧光分辨检测系统的高稳定性。
[0006]荧光微流控式即时免疫检测产品的研发在国内外已十分流行，如CN208399514U，CN203164120U。国内外市面技术一般是在微流控通道的下游加工捕获带，用于捕获抗体
‑
抗
原的荧光复合物。这些技术的检测精准度存在明显不足。同时，通过磁性纳米粒子与自驱动微流控式装置结合的检测技术尚未见报道，所以，在这领域非常有必要开展技术创新。
[0007]拉曼散射起源于分子或晶体内原子之间相对位置的改变，即振动和转动，是研究分子和固体材料结构的一种重要分析手段。拉曼光谱作为分子光谱技术能够实现非接触、无损伤检测已经被广泛应用于生物检测领域。显微技术与拉曼光谱仪的结合是拉曼实验技术的一次革命性突破，显微拉曼系统利用显微物镜将激光束聚焦在样品上，并利用同一物镜收集拉曼散射光，一方面减少测试所需要的样品量，另一方面也减小测量需要的激光功率，从而大大扩宽拉曼光谱技术的应用范围。更为重要的是，显微技术使得拉曼测量的空间分辨率提升到亚微米和微米尺度，从而为拉曼光谱技术引入一项崭新的实验技术方法，即拉曼光谱成像。这有利于实现把传统的单点分析扩展到对一定空间范围内的样品进行同时对比分析。
[0008]肿瘤是单一变异细胞多次克隆的结果，其发生是多步骤、多基因的癌变过程。肿瘤细胞生物学特性具有复杂性及多态性，表现为癌变后不同种肿瘤病理类型的差异、同种病例类型的肿瘤细胞的差异、肿瘤细胞基因型及细胞表型的差异等。在一个肿瘤中存在着不同特性的细胞，在生长速率、表面受体、免疫特性、浸润性、转移性、对药物毒性方面均可能不同。因此，同一种肿瘤可含一种或多种肿瘤标志物，而不同肿瘤或同种肿瘤的不同组织类型，既可有共同的标志物，也可有不同的标志物。为了提高肿瘤检测的正确率，选用一些特异性较高的肿瘤标志物进行多重联合检测，可以提高肿瘤标志物的应用价值。

技术实现思路

[0009]本技术提出了一种磁性纳米颗粒的微流控式即时免疫检测装置，其特征是：核心构件包括自驱动微流控芯片和光学检测系统，其中微流控芯片从左到右依次包括加样口(1)、纳米过滤柱(2)、链接微通道（3）、反应腔(4)、检测和捕获区(5)及止液阀(6)构件；在检测过程的中，液体样品通过毛细管力的驱动进入微流控装置体系，过滤柱用于净化样品，所述的反应腔中封装干式的可快速释放的金包铁磁纳米颗粒—抗体耦合物（8）和荧光或拉曼标记的抗体耦合物（9）；与目标物结合的“三明治”式磁性抗体复合物可通过外加磁场（7）实现无接触分离，并定向移动至一端，进入复合物的捕获检测区；在所述的捕获区的下游，设置一个疏水性的止液阀，使液体无法通过该阀区域；根据所述微流控芯片封装抗体耦合物的特性，采用专用光学检测系统，从而实现目标物的差分定量；为提高检测的工作流程效率，结合一个微流控芯片的阵列结构方案，以实现对多种分析物的同时联检。
[0010]所述的微流控装置，将微通道管壁经过等离子体处理后提高表面亲水性，使液体样品能通过毛细管力的驱动进入装置体系；并采用纳米过滤柱实现样品净化。
[0011]所述的微流控装置，通过整合纳米磁颗粒、干式免疫试剂以及反应腔一体化流程控制设置，大大提高了免疫反应效率，同时通过磁控分离的方式，解决了微流控体系对复杂样品环境中痕量目标分析物的分离困难和检测灵敏度低的问题。
[0012]所述的微流控装置，利用差分定量法消除纳米颗粒本身对于信号的干扰，改善了检测极限。
[0013]所述的微流控装置，利用含有蔗糖，Tween
‑
20及Tris
‑
盐酸缓冲盐等速溶成分，快速溶解干式配方抗体试剂，缩短测试时间，并延长试剂保质期。
[0014]所述的微流控及检测装置，其反应腔封装有干式的磁性纳米颗粒—抗体耦合物和铕荧光标记的抗体耦合物，与时间分辨的荧光检测系统相结合；该检测系统采用紫外脉冲序列激光器作为长寿命荧光标志物铕的激发源；荧光信号由光电倍增管接收，经跨阻放大器进行放大，最后数据采集卡采集。
[0015]所述的微流控及检测装置，采用的光学检测系统可以是共聚焦拉曼光谱成像系统提高检测信噪比，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁性纳米颗粒的微流控式即时免疫检测装置，其特征是：核心构件包括自驱动微流控芯片和光学检测系统，其中微流控芯片从左到右依次包括加样口(1)、纳米过滤柱(2)、链接微通道（3）、反应腔(4)、检测和捕获区(5)及止液阀(6)构件；在检测过程的中，液体样品通过毛细管力的驱动进入微流控装置体系，过滤柱用于净化样品，所述的反应腔中封装干式的可快速释放的金包铁磁纳米颗粒—抗体耦合物（8）和荧光或拉曼标记的抗体耦合物（9）；与目标物结合的“三明治”式磁性抗体复合物可通过外加磁场（7）实现无接触分离，并定向移动至一端，进入复合物的捕获检测区；在所述的捕获区的下游，设置一个疏水性的止液阀，使液体无法通过该阀区域；根据所述微流控芯片封装抗体耦合物的特性，采用专用光学检测系统，从而实现目标物的差分定量；为提高检测的工作流程效率，结合一个微流控芯片的阵列结构方案，以实现对多种分析物的同时联检。2.根据权利要求1所述的基于磁性纳米颗粒的微流控式即时免疫检测装置，其特征是：微通道管壁经过等离子体处理后提高表面亲水性，使液体样品能通过毛细管力的驱动进入装置体系；并采用纳米过滤柱实现样品净化。3.根据权利要求1所述的基于磁性纳米颗粒的微流控式即时免疫检测装置，其特征是：所述的反应腔封装有干式的磁性纳米颗粒—抗体耦合物和铕荧光标记的抗体耦合物，以及蔗糖，Tween

【专利技术属性】
技术研发人员：何赛灵，支正良，
申请(专利权)人：台州安奇灵智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：