CN102841199A - 一种快速诊断流感的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用生物传感器快速诊断流感的方法，可应用于流感筛查、临床疾病诊断等。包括以下步骤：(1)利用呼出气采集装置采集呼出气冷凝液；(2)功能化修饰生物传感器器件，将特异性流感抗体修饰到器件上，用于检测；(3)利用经特异性抗体修饰的生物传感器器件对呼出气冷凝液中的流感病毒进行检测，如果器件电导相对阴性对照明显偏高，则可诊断为流感。本发明集成呼出气采集、硅纳米线场效应晶体管生物传感器、微流控、前置放大、锁相放大等技术，对呼出气中的流感病毒进行快速检测，该方法灵敏度高，特异性好，检测限低，可以用于流感早期诊断。本发明还可以通过使用特异性受体分子或化学物质修饰生物传感器器件检测呼出气冷凝液中的生物标志物，用于疾病早期诊断。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用生物传感器快速诊断流感的方法，可应用于流感筛查、临床疾病诊断等。
背景技术
流行性感冒是由流感病毒引起的急性呼吸道传染病，其早期诊断和治疗十分重要。流感临床症状不十分典型，极易和普通感冒或急性呼吸道感染相混，目前流感的诊断需要结合对流行病史、临床症状以及病原学检查的综合分析来进行。在流感流行初期或流行间歇期，实验室检查也可以作为流感诊断的重要依据，往往会有助于确诊。实验室诊断常通过血检及病原学诊断进行，如血检表明患者外周血象表现为白细胞总数不高或减少，中性粒细胞减低而淋巴单核细胞相对增加可以支持患者感染流感的诊断。但流感的确诊必须要有病原学诊断依据，血检结果仅能作为参考信息，而病原学诊断常常需要几天的时间。
及早诊断流感对及时控制疾病进程、防止并发症很有意义，一般越早治疗效果越好。现在呼出气冷凝液(EBC)检测作为一个新兴的呼吸系统疾病检测方法受到了国内外的广泛关注和研究，越来越多用于疾病诊断。硅纳米线场效应晶体管生物传感器作为一种新的传感器，因其检测速度快、灵敏度高、特异性好，受到了多个研究领域的关注和研究。将EBC检测和硅纳米线场效应晶体管生物传感器检测手段结合，有望应用于流感早期诊断。
发明内容
本发明的目的是：针对目前流感早期诊断的重要性，提供一种利用生物传感器快速诊断流感的方法。
本发明的技术方案如下：
方案1：一种利用生物传感器快速诊断流感的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)利用呼出气采集装置采集人体呼出气冷凝液；
b)功能化修饰生物传感器器件，将特异性流感抗体修饰到器件上，用于检测；
c)利用经特异性抗体修饰的生物传感器器件对呼出气冷凝液中的流感病毒进行检测，如果器件电导相对阴性对照明显偏高，则可诊断为流感。
方案2：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，该诊断方法采用的检测方法集生物
传感器、微流控、前置放大、锁相放大等技术于一体，检测对象为呼出气冷凝液。
方案3：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，所述步骤a)中，采集的呼出气冷凝液稀释100倍后用于检测，减少杂质产生的噪音信号干扰。
方案4：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，所述步骤b)中，使用的生物传感器为硅纳米线场效应晶体管生物传感器。
方案5：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，所述步骤b)中，修饰所用特异性抗体溶液用浓度为10mM，pH8的磷酸盐缓冲液配置，包含浓度0.1mg/ml的抗体和浓度4mM的硼氰化钠。
方案6：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，所述步骤b)中，抗体修饰方法为化学方法修饰。在硅纳米线的硅羟基表面修饰氨基，然后使用戊二醛溶液修饰醛基，抗体和醛基结合后即被修饰到器件上，紧接着使用正丙胺溶液封闭没有结合抗体的醛基，完成抗体修饰过程。修饰抗体后的器件即可用于检测流感病毒。
方案7：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，所述步骤c)中，生物传感器进行检测前需要进行校正，用缓冲溶液、阴性对照以及包含一系列不同浓度病毒的标准溶液进行校正。
方案8：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，所述步骤c)中，稀释后的呼出气冷凝液样品经过微流道，到达器件表面。当被测溶液中含有的病毒和器件表面修饰的抗体发生特异性反应结合时，病毒和抗体结合的信号导致器件的电导信号发生变化，变化后的电导信号经过前置放大和锁相放大，通过电脑的labview程序显示。当器件电导值高于缓冲溶液和阴性对照的电导值时，认为呼出气溶液含有病毒。
方案9：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，所述步骤c)中，采集的呼出气冷凝液还可以使用磁性颗粒富集，进一步降低检测限。将磁性颗粒使用特异性抗体修饰后，和呼出气冷凝液混合，摇床振荡反应1-2个小时后，将该混合溶液稀释100倍，即可使用生物传感器检测。
方案10：作为方案1的一种优选实现，其特征在于，所述步骤b)中，也可以用其他生物受体分子或化学物质修饰生物传感器，用于检测呼出气中生物标志物，检测结果可用于一些疾病的早期诊断。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过集成硅纳米线场效应晶体管生物传感器、微流控、前置放大、锁相放大等技术，对呼出气中流感病毒实现快速检测，检测结果可以用于流感早期诊断。
(2)该诊断方法检测速度快，相比现在常用的定量基因扩增(qPCR)方法(一般需要2～3个小时)，该方法仅需要几分钟即可，而且检测限要低于qPCR方法。
(3)该方法灵敏度高，特异性好。
(4)本发明还可以用于临床早期疾病诊断。通过使用其他生物受体分子或者化学物质修饰生物传感器器件，可以检测呼出气冷凝液中的生物标志物，用于早期疾病诊断。
附图说明
图1呼出气冷凝液病毒检测图
图2呼出气冷凝液病毒基因扩增图
具体实施方式
实施例1硅纳米线场效应晶体管用于快速检测呼出气中流感病毒检测
(1)使用H3N2流感病毒特异性抗体修饰器件；
(2)利用呼出气采集装置采集疑似流感患者H1～H6和正常对照者C1～C6的呼出气冷凝液，每人100ul左右即可用于诊断；
(3)首先使用标准样品对器件进行校准，将缓冲液和含不同浓度病毒的标准溶液流经检测系统进行校准。然后，将采集的样品稀释100倍，样品通过微流道，进入检测系统中，发生的信号经过前置放大、锁相放大，实时记录到电脑labview程序中。当样品中有病毒存在时，电导信号发生变化，电导值高于缓冲溶液和阴性对照电导值，即为检测到病毒。如附图1所示，经检测样品H4、H5为H3N2阳性，据此结果，H4、H5两位疑似流感患者被诊断为流感患者；如附图2所示，当使用基因扩增方法检测时，H4、H5也为H3N2阳性，证明该快速诊断方法的可靠性。
实施例2硅纳米线场效应晶体管用于呼出气中氧化损伤生物标志物检测
(1)使用8-异前列腺素特异性抗体修饰器件；
(2)利用呼出气采集装置采集被试者呼出气，100ul左右即可用于检测；
(3)首先使用标准样品对器件进行校准，通过缓冲液和不同浓度的8-异前列腺素溶液流经检测系统进行校准。然后，将采集的样品稀释100倍，样品通过微流道，通到检测系统中，打开电脑labview程序，开始检测。当样品中有8-异前列腺素存在时，电导信号发生变化，电导值高于缓冲液和阴性对照的电导值时，即为检测到8-异前列腺素，检测结果可以用于早期疾病预测。
实施例3利用磁珠对呼出气冷凝液进行富集浓缩，然后使用硅纳米线场效应晶体管传感器检测
(1)使用H3N2特异性抗体修饰器件；
(2)利用呼出气采集装置采集被试者呼出气，100ul左右即可用于检测；
(3)利用磁珠富集的方式对呼出气冷凝液进行浓缩。在磁珠表面修饰H3N2抗体，修饰后的磁珠溶液和呼出气冷凝液混匀，用于富集呼出气冷凝液中的病毒，反应1h，稀释100倍，即可用于传感器检测；
(4)首先使用标准样品对器件进行校准，将缓冲液和含不同浓度病毒的标准溶液流经检测系统进行校准。然后，将第三步稀释的样品通过微流道，进入检测系统中，打开电脑labview程序，开始检测。当样品中有病毒存在时，电导信号发生变化，高于缓冲液和阴性对照电导值，即为检测到病毒，被试者可被诊断为流感患者。
Claims (10)
1.一种快速诊断流感的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)利用呼出气采集装置采集人体呼出气冷凝液；
b)功能化修饰生物传感器器件，将特异性流感抗体修饰到器件上，用于检测；
c)利用经特异性抗体修饰的生物传感器器件对呼出气冷凝液中的流感病毒进行检测，如果器件电导值相对阴性对照明显偏高，则可诊断为流感。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该发明采用的检测方法集生物传感器、微流控、前置放大、锁相放大等技术于一体，检测对象为呼出气冷凝液。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a)中，采集的呼出气冷凝液稀释100倍后用于检测，减少杂质产生的噪音信号干扰。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中，使用的生物传感器为硅纳米线场效应晶体管生物传感器。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中，修饰所用特异性抗体溶液用浓度为10mM，pH8的磷酸盐缓冲液配置，包含浓度0.1mg/ml的特异性抗体和浓度4mM的硼氰化钠。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中，使用化学方法修饰，在硅纳米线的硅羟基表面修饰氨基，然后使用戊二醛溶液修饰醛基，特异性抗体和醛基结合后即被修饰到器件上，紧接着用正丙胺溶液封闭没有结合抗体的醛基位点，完成抗体修饰过程；修饰好抗体的生物传感器即可用于检测实验。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中，传感器进行检测前需要进行校正，用缓冲液、阴性对照以及包含一系列不同浓度病毒的标准溶液进行校正。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，呼出气冷凝液进行检测时，当电导值高于缓冲溶液与阴性对照的电导值时，认为呼出气溶液含有病毒，检测结果可以用流感诊断。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中，采集的呼出气冷凝液还可以使用磁性颗粒富集，进一步降低该检测方法的检测限；将磁性颗粒使用特异性抗体修饰后，和呼出气冷凝液混合，摇床振荡反应1-2个小时后，将该混合溶液稀释100倍，即可使用生物传感器检测。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中，也可以用其它生物受体分子或化学物质修饰生物传感器，用于检测呼出气中的生物标志物，检测结果可用于一些疾病的早期诊断。
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