使用一体式采样富集装备和免疫磁珠孵育技术采样-捕获气溶胶中微生物的集成化方法技术

本发明专利技术公开了一种使用一体式采样富集装备和免疫磁珠孵育技术的采样

【技术实现步骤摘要】
使用一体式采样富集装备和免疫磁珠孵育技术采样
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捕获气溶胶中微生物的集成化方法


[0001]本专利技术属于纳米通道电化学分析传感
，具体涉及一种使用一体式采样富集装备和免疫磁珠孵育技术的采样
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捕获气溶胶中微生物的集成化方法

技术介绍

[0002]气溶胶态病原体主要包括病毒和细菌(生物气溶胶)，由于气溶胶粒径小常悬浮于空气中，因此，生物气溶胶病原体容易造成呼吸道传染性疾病的大规模爆发。为此，大量的采样及检测方法已被开发用于监测并预防禽流感。生物气溶胶采样对传染性疾病的防控尤为重要，目前传统的生物气溶胶采样方法主要有自然沉降法、冲击法、撞击法、采样膜法等。生物气溶胶病原体常用检测方法主要包括细胞培养菌落计数法、免疫检测法和核酸检测法。细胞培养菌落计数法需依靠人工操作，耗时费力，细胞培养超过24h，不能实现自动化快速检测。PCR方法由于需依靠精密的仪器以精确控制温度的变化，并且由专业技术人员操作分析，很大程度上限制其在条件有限的现场检测领域的应用。传统的免疫检测法对样本的处理相对较为简便，但是复杂样本的检测，存在交叉污染等问题。一些技术，例如生物气溶胶质谱(BAMS)、表面增强拉曼光谱(SERS)、含荧光色素的流式细胞术以及其他基于荧光的技术，例如紫外线空气动力学粒度仪(UVAPS)，已被研究或用于可能的气载生物制剂实时检测。
[0003]不幸的是，这些技术中的大多数都无法进行物种级识别和/或具有较高的误报率。通过先进的生物气溶胶采样系统，qPCR、PCR和RT
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PCR可以识别物种，提高空气样本中生物试剂的检测限，但它们很难作为无人值守的生物气溶胶传感系统实现自动化。例如，DNA样本的制备是一个劳动密集且繁琐的过程，检测时间可能长达数小时。这与“检测到警告”时间跨度的目标相去甚远，通常认为该时间跨度为1分钟，以便在人为生物失误事件中及时做出反应或救援。此外，这些技术无法区分死细胞和活细胞。UVAPS的使用可以基于与活性颗粒相关的还原吡啶核苷酸(例如NAD(P)H)和核黄素)发出的荧光实时产生总的活性生物气溶胶浓度，但其主要缺点是无法进行物种级区分。对于生物气溶胶质谱，背景噪声和对多个光谱峰值的分析导致了较高的误报率，这影响了其在实际环境中的使用。显然，迫切需要更新版本或新型实时生物气溶胶中微生物富集及检测技术。
[0004]富集采样装备使用虚拟撞击器，它将进入的气溶胶颗粒分为两个通道，主要和次要，取决于它们的大小。较小的颗粒跟随转向流进入较高的流道(主)，较大的颗粒由于其较大的惯性而直接进入较小的流道，其中较小的流通常占入口流量的约10％，而较大的流量则占另一个入口流量。大部分较大的颗粒可以被引导到次要流中，以增加次要流通道中的气载颗粒浓度，通常使用两个阶段增加约100倍或更大。
[0005]免疫磁珠是通过载体微球和免疫配基共价结合进行制备，原理是在直径几到几十微米的微小球体上引入金属分子，使微球可以被磁场所吸引，这样结合有抗原
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抗体复合物的磁珠在磁场作用下发生移动，从而使与磁珠上的抗体(或抗原)特异性结合的抗原(或抗
体)与其它物质分离从而得到分离抗原(或抗体)的效果。免疫磁分离可快速分离目标物，保护其生物活性，有效消除影响核酸扩增物质，提高检测的灵敏度，过程简单易用，无需昂贵的离心设备，是一种具有潜在浓缩和分离微生物的方法。
[0006]生物传感器是以生物活性物质为识别元件，通过特异性识别后将产生的复合物通过信号转换器变为可输出光、电信号，从而达到分析检测的目的传感器。根据信号转换方式的不同，生物传感器可以分为光学生物传感器、电化学生物传感器、质量生物传感器等。其中，电化学生物传感器是以电信号为最终检测信号的一类传感器，拥有高灵敏、免标记、检测时间短等优点。其中，纳米通道用于纳滤检测对象影响电阻变化产生电信号可以用于检测特定微生物。

技术实现思路

[0007]为了解决背景中的问题，本专利技术的目的在于提供一种使用一体式采样富集装备和免疫磁珠孵育的采样
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捕获气溶胶中禽流感病毒的集成化方法。本专利技术将撞击式气溶胶采样器与免疫磁珠结合构建兼具采样和富集功能的病毒采样装备。本专利技术将撞击式气溶胶采样以及纳米通道电极结合，实现快速、高效、灵敏、低成本的气溶胶中禽流感病毒的检测。选择阳极氧化铝为基底，结合电化学传感器构建集成化和微型化的分析检测平台。
[0008]本专利技术方法的主要步骤为：选用含目标微生物的液体发生为气溶胶或者密闭空气作为检测对象；利用采样装备结合免疫磁珠采集气溶胶中的微生物，实现微生物的富集及纯化；吸取病毒液到纳米电极表面，抽滤后实现病毒检测；最终通过检测阻抗强度变化实现对目标微生物的定量检测。
[0009]本专利技术的创新在于利用设计的采样器和免疫磁珠相复合将采样、富集和分离巧妙结合，与纳米通道纳滤的信号放大进一步集成，实现分离富集，信号生成放大和信号高敏采集三模块的高度集成，操作高效、设备便携、普适性高。
[0010]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0011]一、一种一体式采样富集装置
[0012]装置为由上管件和下管件上下对接组成的一体式采样富集管，上管件和下管件之间可拆卸；上管件上一体化设置有进气管和出气管；进气管呈倒L型，水平段位于管件外，竖直段底部从上管件顶部伸入管件内，并伸入至下管件底部；出气管水平设置于上管件的顶部侧面，与管件内部连通。
[0013]所述出气管连接撞击式气溶胶采样泵，以撞击式辅助微生物与免疫磁珠孵育过程；所述出气管高度高于进气管底端高度，通过倒L型进气管将气溶胶直接送入下管件底部。
[0014]一体式采样富集管材质包括但不限于石英玻璃、硅胶。
[0015]二、使用一体式采样富集装置和免疫磁珠孵育技术的采样
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捕获气溶胶中微生物的集成化方法
[0016]包括以下步骤：
[0017]步骤1)在一体式采样富集管底部装入样本采集液，使出气管与撞击式气溶胶采样泵连接，然后将目标气体通过进气管导入一体式采样富集管底部；
[0018]步骤2)采样和富集气溶胶中可能存在的目标微生物：
[0019]开启撞击式气溶胶采样泵，当气溶胶中存在目标微生物时，撞击式气溶胶采样泵会对气溶胶中存在的微生物进行一定时间的采样富集，使目标气体中的微生物分散进入样本采集液，并且使存在的目标微生物与样本采集液中的功能磁珠特别结合；
[0020]步骤3)基于磁分离方法处理采样富集后的采集液，去除废液得到富集液，对富集液充分超声使富集液中磁珠重新分散；
[0021]步骤4)取步骤3)分散后的待测液滴于纳米通道电极芯片表面上，对电极芯片进行抽滤直至电极芯片表面变干，利用eis阻抗变化对电极芯片导电性进行表征，从而完成目标气体中微生物的有无及浓度结果检测。
[0022]所述步骤1)中，样本采集液含有特异识别目标微生物的功能物质，功能物质包括但不限于修饰抗体、适配体和核酸等识别元件的磁珠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体式采样富集装置，其特征在于，装置为由上管件和下管件上下对接组成的一体式采样富集管，上管件(3)和下管件(5)之间可拆卸；上管件(3)上一体化设置有进气管(1)和出气管(2)；进气管(1)呈倒L型，水平段位于管件外，竖直段底部从上管件(3)顶部伸入管件内，并伸入至下管件(5)底部；出气管(2)水平设置于上管件(3)的顶部侧面，与管件内部连通。2.根据权利要求1所述的一体式采样富集装置，其特征在于，所述出气管(2)连接撞击式气溶胶采样泵，以撞击式辅助微生物与免疫磁珠孵育过程；所述出气管(2)高度高于进气管(1)底端高度，通过倒L型进气管将气溶胶直接送入下管件底部。3.根据权利要求1所述的一体式采样富集装置，其特征在于，一体式采样富集管材质包括但不限于石英玻璃、硅胶。4.采用权利要求1～3任一所述的一体式采样富集装置和免疫磁珠孵育技术采样
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捕获气溶胶中微生物的集成化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)在一体式采样富集管底部装入样本采集液，使出气管(2)与撞击式气溶胶采样泵连接，然后将目标气体通过进气管(1)导入一体式采样富集管底部；步骤2)采样和富集气溶胶中可能存在的目标微生物：开启撞击式气溶胶采样泵，当气溶胶中存在目标微生物时，撞击式气溶胶采样泵会对气溶胶中存在的微生物进行采样富集，使目标气体中的微生物分散进入样本采集液，并且使存在的目标微生物与样本采集液中的功能磁珠结合；步骤3)基于磁分离方法处理采样富集后的采集液，去除废液得到富集液，对富集液充分超声使富集液中磁珠重新分散；步骤4)取步骤3)分散后的待测液滴于纳米通道电极芯片表面上，对电极芯片进行抽滤直至电极芯片表面变干，利用eis阻抗变化对电极芯片导电性进行表征，从而完成目标气体中微生物的有无及浓度结果检测。5.根据权利要求1所述的使用一体式采样富集装备和免疫磁珠孵育技术采样
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捕获气溶胶中微生物的集成化方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅迎春，胡亚萍，瞿孝云，泮进明，应义斌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：