一种生物样品的检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种可以在简易条件下快速进行的、高通量和高信息量（对多种样品的多个指标同步检测）检测方法及其装置。该检测方法采用的检测装置属于一种微流控制系统，其中的沟槽横截面上槽口宽度为０．０１－５０００微米，槽口至沟槽最低点的垂直高度为０．０１－５０００微米，使得整个检测装置可以在一个厘米见方的空间内对多种生物液体样品或经处理的离体溶液进行多种生物物质信息的采集。该方法成功地将非特异性吸附作为实验结果的判断依据，在快速完成实验操作的同时节约试剂及样品使用量，保持了样品和试剂的活性，省去了现有检测方法中表面封闭和清洗等步骤，降低了实验的复杂程度和条件限制，兼具免疫印迹与酶联免疫的优点。

Method and device for detecting biological sample

The invention provides a high throughput and high information quantity (synchronous detection of a plurality of samples) under simple conditions, a method and a device for detecting the same. Detection device using the detection method belongs to a micro flow control system, wherein the cross section of the slot on the notch width is 0.01 to 5000 microns, the vertical height of the lowest point of the notch groove is 0.01 to 5000 microns, the detection device can be in a cm square space of a variety of biological liquid sample or treated in vitro solution of various biological substances information collection. This method successfully judge nonspecific adsorption as experimental results, saving reagent and sample consumption in the rapid completion of the experimental operation at the same time, keep the sample and reagent activity, existing detection methods in surface sealing and cleaning step is omitted, reduces the complexity of the experiment and the conditions, have the advantages of immune Western blot and elisa.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物样品的检测方法及装置，特别是一种快速简便地对生物样品进行高通量和高信息量检测的方法及装置。
技术介绍
现代科学研究中经常采用免疫印迹、酶联免疫反应(ELISA)等方法对物质相互作用进行研究，例如在生物学研究中通过生物分子之间的相互作用来检测某些生物分子。而这两种方法还有各自的特点，例如在HIV检测中，免疫印迹需要采用多个步骤实现同一血清针对多种HIV抗原的检测，进而对HIV进行确诊。而酶联免疫反应在多孔板内进行，在每一个孔内均有一种抗原与血清相互作用，因此该方法可以作为初筛试验使用。但是这两种方法均需要专业人员进行操作，对于实验条件的要求非常严格，例如酶联免疫反应中需要严格控制的试验条件包括孵育温度和緩沖液pH等。而且，ELISA容易出现假阳性的结果，而免疫印迹则容易出现假阴性的结果。此外，实施这两种方法都需要大量时间，例如免疫印迹需要电泳，转膜等诸多步骤，至少需要5-6个小时，且一次只能用于一种血清以免污染等影响结果；而在酶联免疫反应中，同样需要长时间且多次的清洗以保证实验的准确性，所以实验通常需要至少24个小时以上。同时，这两种方法所需要的试剂量均较大，其中包括抗原和緩冲液的消耗，样品和相关试剂的使用量大多以数百毫升计量。鉴于以上两种经典方法中存在的缺点，新近开发出的生物传感器作为对这两种方法的补充拥有更多的优点，例如，快速检测，实时观测，灵敏度高，但是它仍然需要消耗较大量的试剂和样品，对样品的实际检测也需要严格操作，实验的准备时间很长(诸如进行表面的处理和生物敏感层的固定等步骤均需要大量的时间和严格的条件要求)，需要多次的清洗步骤，更大的问题是所需仪器的价格较高，对于实验条件的要求也非常高。另外，对于可以进行实时;险测的各种生物传感器，在加入4企测样品前对其表面的修饰仍然需要耗费大量的时间，并且需要消耗一定量的试剂来保证传感器获取结果的稳定性，灵敏度越高出现假阳性的机率越高，因而并不适宜进行实际的检测和应用。在高通量和高信息量的实验中，经常需要对多种样本中不同的物质进行检验，从而获取样品的完整信息，而快速且同时得到多种不同的信息才能做到及时确认，减少实验的延误和错误。从降低成本的角度出发，减少样品和试剂的消耗来降低实验方法所需的费用也是需要解决的实际问题。针对上述方法的不足和目前所需解决的实际问题，亟需开发一种可以由非专业人员经简单培训即可操作，且对试剂及样品的消耗小、所需仪器及装置价格低廉，实验条件要求低，操作时间短(即包括检测样品前的准备等所有步骤控制在短时间内)，可以对多种样品的多个指标进行高通量同步检测的方法和装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于找到 一种可以在简易条件下快速进行的、高通量和高信息量(对多种样品的多个指标同步检测)检测方法及其装置。用于实现本专利技术上述目的的技术方案如下一种用于检测生物样品中目标物质的装置，其中所述装置包括第一平板(1)和第二平板(2)，所述第一平板(1)的一个表面上具有一条以上不交叉的沟槽(3),所述沟槽横截面上槽口宽度为0.01 - 5000微米，槽口至沟槽最低点的垂直高度为0.01 - 5000微米。上述目标物质可以选自蛋白质、肽、核酸、糖类、脂类以及小分子化合物。在上述装置中，所述第二平板(2)由能够吸附目标物质以及与目标物质发生特异性作用的试剂的材料制成，所述材料选自玻璃、高分子聚合物、金属、二氧化硅和硅，具体可以选自普通玻璃、硅烷化玻璃、聚二曱基硅氧烷、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、金、硅胶以及它们经活性基团改性后的材料。例如，对于糖类，常使用硅胶G制作平板；脂类可以吸附在氧化硅膜上，另外利用自组装的单层膜也可以吸附经过改造的脂类；对于蛋白质的吸附，可以采用硅烷化的玻璃、聚二曱基硅氧烷(PDMS)以及聚苯乙烯(PS)表面等，同时蛋白质的羧基或者氨基还可以作为反应基团与平板表面上的活性基团相互作用，如聚碳酸酯(PC)的羧基活化后就可以与氨基酸或者蛋白质的氨基共价结合；对于核酸(如DNA)的吸附，则通过活化的羧基将DNA固定在平板表面，如聚偏氟乙烯(PVDF)膜的表面或者硅烷化处理的玻璃的表面。DNA也可以通过电荷吸附在平板上的金纳米粒子的表面上。在上述装置中，所述沟槽是通过选自刻蚀(例如光刻技术或准分子刻蚀)、纳米压印和复模法的方法形成的。沟槽长度可以根据需要来设计。所述不交叉的沟槽优选为平行沟槽。本专利技术还提供一种采用上述装置检测生物样品中目标物质的方法，其中，所述方法包括以下步骤a. 将第一平板(1)具有沟槽(3)的一面置于第二平板(2)的表面上，向沟槽中加入能与目标物质发生特异性作用的试剂，在第二平板(2)的表面上形成试剂条带；b. 取下第一平板(1)，将第一平板(1)具有沟槽(3)的一面重新置于第二平板(2)的表面上，且所述沟槽(3)的方向与所述试剂条带的方向不同，向沟槽中加入样品，在第二平板(2)的表面上形成与所述试剂条带相交叉的样品条带；c. 对所述样品条带与试剂条带的相互作用进行检测。具体而言，上述方法包括以下步骤a. 将第一平板(1)具有沟槽(3)的一面置于第二平板(2)的表面上，向沟槽中加入能与目标物质发生特异性作用的试剂，孵育后除去过量试剂，在第二平板(2)的表面上形成试剂条带；b. 取下第一平板(1),将第一平板(1)具有沟槽(3)的一面重新置于第二平板(2)的表面上，且所述沟槽(3)的方向与所示试剂条带的方向不同，向沟槽中加入样品，孵育后除去过量样品，在第二平板(2)的表面上形成与所述试剂条带相交叉的样品条带；c. 对所述样品条带与试剂条带的相互作用进行检测。在上述方法中，所述步骤c可以为向第一平板(1)上加入显色试剂并对显色进行检测的步骤；或者所述样品是经过标记的，所述步骤c为对所述标记进行检测的步骤。例如，加入焚光标记的显色物质在焚光显微镜下观察或使用扫描仪器进行扫描，或者利用酶(例如碱性磷酸酶或者辣根过氧化物酶)标记的显色物质加入底物进行显色作用，或者加入其它的标记物进行显色作用。在这个步骤中，可以根据目标物质、试剂和标记物的种类和性质，以及对显色结果的需要，选择以下不同的方式1、直接法形成试剂条带后，对被检测的样品进行荧光、同位素或胶体金等标记，之后加入样品进行相互作用。在交叉位置处有信号为阳性，没有信号为阴性。根据不同的标记显色进行不同的定性和定量研究。2、 间接法形成试剂(例如抗原)条带后，再加入未标记的样品(例如抗体)进行相互作用，最后加入标记的二抗进行显色，在交叉位置有信号为阳性，没有信号为阴性。根据不同的标记显色进行不同的定性和定量研究。3、 夹心法利用抗原具有不同的抗原决定簇的原理，制备不同的单克隆抗体，首先使用未标记单克隆抗体形成试剂条带，之后加入未标记的样品(含有抗原)进行相互作用，最后加入另一种标记的单克隆抗体进行显色，在交叉位置有信号为阳性，没有信号为阴性。根据不同的标记显色进行不同的定性和定量研究。4、 竟争法首先形成包含抗原或抗体的试剂条带，在样品中加入已知的标记的抗原或抗体，与未标记需检测的抗原或抗体进行混合，已知的抗原或抗体竟争性与平板表面的抗体或抗原相互作用，加入显色物质，在交叉位置强信号为阴性，没有信号或弱信号为阳性。根据不同的标记显色进行不同的定性和定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测生物样品中目标物质的装置，其特征在于，所述装置包括第一平板（１）和第二平板（２），其中所述第一平板（１）的一个表面上具有一条以上不交叉的沟槽（３），所述沟槽横截面上槽口宽度为０．０１－５０００微米，槽口至沟槽最低点的垂直高度为０．０１－５０００微米。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测生物样品中目标物质的装置，其特征在于，所述装置包括第一平板(1)和第二平板(2)，其中所述第一平板(1)的一个表面上具有一条以上不交叉的沟槽(3)，所述沟槽横截面上槽口宽度为0.01-5000微米，槽口至沟槽最低点的垂直高度为0.01-5000微米。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标物质选自蛋白质、肽、核酸、糖类、脂类以及小分子化合物。3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二平板(2)由能够吸附目标物质以及与目标物质发生特异性作用的试剂的材料制成。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二平板(2)由选自玻璃、高分子聚合物、金属、二氧化硅和硅的材料制成。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二平板(2)由选自普通玻璃、硅烷化玻璃、聚二曱基硅氧烷、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、金、硅胶以及它们经活性基团改性后的材料制成。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述沟槽是通过选自刻蚀、纳米压印和复模法的方法形成的。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述沟槽是经光刻技术或准分子刻蚀形成的。8. —种采用权利要求1至7中任一项所述的装置检测生物样品中目标物质的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤a. 将第一平板(1)具有沟槽(3)的一面置于第二平板(2)的表面上，向沟槽中加入能与目标物质发生特异性作用的试剂，在第二平板(2)的表面上形成试剂条带；b. 取下第一平板(1 ),将第一平板(1 )具有沟槽(3)的一面重新置于第二平板(2)的表面上，且所述沟槽(3)的方向与所述试剂条带的方向不同，向沟槽中加入样品，在第二平板(2)的表面上形成与所述试剂条带相交叉的样品条带；c. 对所述样品条带与试剂条带的相互作用进行检测。9. 根据权利要求8...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴宇，宋炉胜，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]