CN105241856B - 毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学检测，具体涉及电泳分析检测。一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，包括一电泳检测系统，电泳检测系统包括毛细管和荧光检测装置，毛细管设有正极端和负极端，负极端内设有混有miRNA分子的待测物，毛细管内部充满内充满聚合物溶液，毛细管内设有一检测区域，检测区域朝向荧光检测装置；聚合物溶液包括聚合物分子、缓冲液、荧光染料和水。本发明优化了毛细管聚合物电泳系统的结构，缩短了检测时间，提高了检测效率。

Description

毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统及方法

技术领域

本发明涉及化学检测，具体涉及电泳分析检测。

背景技术

微小核糖核酸(miRNA)是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，其大小长约20～25个核苷酸。miRNA在细胞分化，生物发育及疾病发生发展过程中发挥巨大作用，越来越多的引起研究人员的关注。随着对于miRNA作用机理的进一步的深入研究，以及利用最新的例如miRNA芯片等高通量的技术手段对于miRNA和疾病之间的关系进行研究，将会使人们对于高等真核生物基因表达调控的网络理解提高到一个新的水平。这也将使miRNA可能成为疾病诊断的新的生物学标记，还可能使得这一分子成为药靶，或是模拟这一分子进行新药研发，这将可能会给人类疾病的治疗提供一种新的手段。

所以我们对miRNA检测方法开始重视。传统的miRNA的检测方法主要有NorthernBlot等基于分子杂交的方法，这些方法敏感度低、耗时长、RNA的用量较大，成本较高，不利于长久发展。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，解决以上技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的方法，解决以上技术问题。

一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，包括一电泳检测系统，其特征在于，所述电泳检测系统包括毛细管和荧光检测装置，所述毛细管设有正极端和负极端，所述负极端内设有混有miRNA分子的待测物，所述毛细管内部充满内充满聚合物溶液，所述毛细管内设有一检测区域，所述检测区域朝向所述荧光检测装置；

所述聚合物溶液包括聚合物分子、缓冲液、荧光染料和水。

本发明优化了毛细管聚合物电泳系统的结构，缩短了检测时间，提高了检测效率。

所述毛细管的横截面直径在50微米～100微米之间。为电泳过程提供分离通道。

所述聚合物分子可以是羟乙基纤维素分子、聚丙烯酰胺分子、聚环氧乙烷和聚乙二醇分子中的至少一种。具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性。

所述聚合物溶液内部形成微观的动态网状结构。

本发明通过在电泳的过程中，miRNA分子在聚合物溶液中迁移，与聚合物分子相互作用(如缠绕，羁绊)，成为网状结构的一部分，继而引起不同大小的miRNA分子迁移速率不同，随之，不同大小的miRNA分子间形成差速迁移而得到互相分离。

所述毛细管的两端连接一高压电源，所述毛细管的两端形成正极端和负极端。为电泳分析提供均匀电场。

所述电泳检测系统还包括电解液，所述电解液缓冲液可为TAE、TBE、TPE或MOPS等。维持PH稳定，并确保聚合物溶液具有一定的导电性。

所述高压电源还连接一控制系统，所述控制系统连接荧光激发装置；所述荧光激发装置是激光发生器、光谱仪或LED，所述荧光激发装置的发光方向朝向所述检测区域。为待分析物和荧光的结合物提供激发光，控制系统用于收集和储存来自荧光检测装置传输的数据。

所述荧光检测装置包括一光电传感器，所述光电传感器与所述毛细管内的检测区域之间设有第一光学装置，所述第一光学装置包括滤光片；

所述荧光检测装置连接所述控制系统。

所述光电传感器获取检测区域的荧光信号通过控制系统将信号反馈到显示屏中。控制系统能对采集到的数据进行存储，分析。

所述第一光学装置还包括一变焦透镜，所述变焦透镜连接所述控制系统。以便荧光检测器准确收集到检测区域的荧光。

所述荧光激发装置包括一激发荧光的发光元件，用于调整发光元件发光强度的电流调节模块；所述电流调节模块连接所述控制系统，所述电流调节模块连接所述发光元件。便于调节发光元件的强弱。

作为一种方案，所述荧光激发装置还包括第二光学装置，所述第二光学装置包括一准直透镜，以及至少四个反射镜，所述反射镜反射面朝向所述准直透镜，且反射面与所述准直透镜的主光轴呈45度角；所述反射镜至少一条边与所述准直透镜主光轴间的距离小于所述主光轴与所述准直透镜边缘的距离；

所述准直透镜的入射方向上设有所述发光元件，以所述反射镜的反射方向为所述荧光激发装置的发光方向。增强荧光激发装置的激发效果。

所述荧光检测装置包括一光电检测器，光电检测器将荧光信号转换成电信号，传输到数据处理系统和控制系统；光电检测器包括CCD图像传感器、光电二极管、光电三极管、光电倍增管、电荷耦合器件中任意一种，优选为光电倍增管。光电倍增管具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件，成本低；在检测区域收集毛细管内发出的荧光信号。

作为另一种方案，所述第一光学装置包括一准直透镜，以及至少四个反射镜，所述反射镜反射面朝向所述准直透镜，且反射面与所述准直透镜的主光轴呈45度角；

所述反射镜至少一条边与所述准直透镜主光轴间的距离小于所述主光轴与所述准直透镜边缘的距离。提高探测装置收集数据的信噪比。

所述反射面为四边形，至少四个所述反射面的一条边分别位于同一平面上，且所述主光轴垂直于所述平面。

四个所述四边形为全等的等腰梯形，四个所述等腰梯形围成一倒置四锥台，所述短底边接近所述准直透镜。

所述控制系统还连接一数据处理系统。用于分析编辑收集到的荧光信号数据。

所述毛细管外壁还设有一温控装置，所述温控装置与所述控制系统连接。

本发明通过温控装置对毛细管进行温度调节，使毛细管保持在最适宜的反应温度。

所述温控装置包括用于改变毛细管温度的半导体温控片，还包括用于测量毛细管温度的温度传感器；所述半导体温控片和所述温度传感器均与所述控制系统连接。

所述控制系统连接一显示屏。显示屏能将采集到的荧光信号直接发送到显示屏中便于观察。

毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：毛细管内部填充聚合物溶液，高压电源正负电极分别与毛细管两端联通；

步骤二：电泳开始前，miRNA待测物位于毛细管内负极一端；电泳开始时，控制系统控制高压电源开启，毛细管内部形成电场，miRNA待测物中的miRNA分子在毛细管内部从负极向正极迁移，并与聚合物分子互相作用，形成差速迁移；

步骤三：miRNA分子与聚合物溶液中的荧光染料结合，在激发光下发出荧光；

步骤四：miRNA分子迁移到毛细管检测区域，发出的荧光被荧光检测装置检测，控制系统收集并储存检测数据。

待测物中所含miRNA可与荧光染料结合，继而能在激发光下发出强烈荧光，当其经过检测区域时，荧光强度将会明显增强。

所述聚合物溶液包括聚合物分子、缓冲液、荧光染料和水。

所述聚合物分子可以是羟乙基纤维素分子。具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性。

所述毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的方法采用所述电泳检测系统对miRNA分子进行检测。

附图说明

图1为本发明电泳分析检测图谱的一种示意图；

图2为本发明毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2，一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，包括一电泳检测系统，电泳检测系统包括毛细管和荧光检测装置，毛细管设有正极端和负极端，负极端内设有混有miRNA分子的待测物，毛细管内部充满内充满聚合物溶液，毛细管内设有一检测区域，检测区域朝向荧光检测装置；聚合物溶液包括聚合物分子、缓冲液、荧光染料和水。本发明优化了毛细管聚合物电泳系统的结构，缩短了检测时间，提高了检测效率。毛细管的横截面直径在50微米～100微米之间。为电泳过程提供分离通道。聚合物分子可以是羟乙基纤维素分子、聚丙烯酰胺分子、聚环氧乙烷和聚乙二醇分子中的至少一种。具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性。聚合物溶液内部形成微观的动态网状结构。本发明通过在电泳的过程中，miRNA分子在聚合物溶液中迁移，与聚合物分子相互作用(如缠绕，羁绊)，成为网状结构的一部分，继而引起不同大小的miRNA分子迁移速率不同，随之，不同大小的miRNA分子间形成差速迁移而得到互相分离。

毛细管的两端连接一高压电源，毛细管的两端形成正极端和负极端。为电泳分析提供均匀电场。电泳检测系统还包括电解液，电解液缓冲液可为TAE、TBE、TPE或MOPS等。维持PH稳定，并确保聚合物溶液具有一定的导电性。高压电源还连接一控制系统，控制系统连接荧光激发装置；荧光激发装置是激光发生器、光谱仪或LED，荧光激发装置的发光方向朝向检测区域。为待分析物和荧光的结合物提供激发光，控制系统用于收集和储存来自荧光检测装置传输的数据。荧光检测装置包括一光电传感器，光电传感器与毛细管内的检测区域之间设有第一光学装置，第一光学装置包括滤光片；荧光检测装置连接控制系统。光电传感器获取检测区域的荧光信号通过控制系统将信号反馈到显示屏中。控制系统能对采集到的数据进行存储，分析。第一光学装置还包括一变焦透镜，变焦透镜连接控制系统。以便荧光检测器准确收集到检测区域的荧光。荧光激发装置包括一激发荧光的发光元件，用于调整发光元件发光强度的电流调节模块；电流调节模块连接控制系统，电流调节模块连接发光元件。便于调节发光元件的强弱。作为一种方案，荧光激发装置还包括第二光学装置，第二光学装置包括一准直透镜，以及至少四个反射镜，反射镜反射面朝向准直透镜，且反射面与准直透镜的主光轴呈45度角；反射镜至少一条边与准直透镜主光轴间的距离小于主光轴与准直透镜边缘的距离；准直透镜的入射方向上设有发光元件，以反射镜的反射方向为荧光激发装置的发光方向。增强荧光激发装置的激发效果。

荧光检测装置包括一光电检测器，光电检测器将荧光信号转换成电信号，传输到数据处理系统和控制系统；光电检测器包括CCD图像传感器、光电二极管、光电三极管、光电倍增管、电荷耦合器件中任意一种，优选为光电倍增管。光电倍增管具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件，成本低；在检测区域收集毛细管内发出的荧光信号。作为另一种方案，第一光学装置包括一准直透镜，以及至少四个反射镜，反射镜反射面朝向准直透镜，且反射面与准直透镜的主光轴呈45度角；反射镜至少一条边与准直透镜主光轴间的距离小于主光轴与准直透镜边缘的距离。提高探测装置收集数据的信噪比。反射面为四边形，至少四个反射面的一条边分别位于同一平面上，且主光轴垂直于平面。四个四边形为全等的等腰梯形，四个等腰梯形围成一倒置四锥台，短底边接近准直透镜。控制系统还连接一数据处理系统。用于分析编辑收集到的荧光信号数据。毛细管外壁还设有一温控装置，温控装置与控制系统连接。本发明通过温控装置对毛细管进行温度调节，使毛细管保持在最适宜的反应温度。

温控装置包括用于改变毛细管温度的半导体温控片，还包括用于测量毛细管温度的温度传感器；半导体温控片和温度传感器均与控制系统连接。控制系统连接一显示屏。显示屏能将采集到的荧光信号直接发送到显示屏中便于观察。毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的方法，包括以下步骤：步骤一：毛细管内部填充聚合物溶液，高压电源正负电极分别与毛细管两端联通；步骤二：电泳开始前，miRNA待测物位于毛细管内负极一端；电泳开始时，控制系统控制高压电源开启，毛细管内部形成电场，miRNA待测物中的miRNA分子在毛细管内部从负极向正极迁移，并与聚合物分子互相作用，形成差速迁移；步骤三：miRNA分子与聚合物溶液中的荧光染料结合，在激发光下发出荧光；步骤四：miRNA分子迁移到毛细管检测区域，发出的荧光被荧光检测装置检测，控制系统收集并储存检测数据。待测物中所含miRNA可与荧光染料结合，继而能在激发光下发出强烈荧光，当其经过检测区域时，荧光强度将会明显增强。聚合物溶液包括聚合物分子、缓冲液、荧光染料和水。聚合物分子可以是羟乙基纤维素分子。具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性。毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的方法采用电泳检测系统对miRNA分子进行检测。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，包括一电泳检测系统，其特征在于，所述电泳检测系统包括毛细管和荧光检测装置，所述毛细管设有正极端和负极端，所述负极端内设有混有miRNA分子的待测物，所述毛细管内部充满聚合物溶液，所述毛细管内设有一检测区域，所述检测区域朝向所述荧光检测装置；

所述聚合物溶液包括聚合物分子、缓冲液、荧光染料和水；

所述聚合物分子是羟乙基纤维素分子、聚丙烯酰胺分子、聚环氧乙烷和聚乙二醇分子中的至少一种；

所述聚合物溶液内部形成微观的动态网状结构；通过在电泳的过程中，miRNA分子在聚合物溶液中迁移，与聚合物分子相互作用，成为网状结构的一部分，继而引起不同大小的miRNA分子迁移速率不同，随之，不同大小的miRNA分子间形成差速迁移而得到互相分离；

毛细管外壁还设有一温控装置，温控装置与控制系统连接；

采用电泳检测系统对miRNA分子进行检测miRNA的方法，包括以下步骤：

步骤一：毛细管内部填充聚合物溶液，高压电源正负电极分别与毛细管两端联通；

步骤二：电泳开始前，miRNA待测物位于毛细管内负极一端；电泳开始时，控制系统控制高压电源开启，毛细管内部形成电场，miRNA待测物中miRNA分子在毛细管内部从负极向正极迁移，并与聚合物分子互相作用，形成差速迁移；

步骤三：miRNA分子与聚合物溶液中的荧光染料结合，在激发光下发出荧光；

步骤四：miRNA分子迁移到毛细管检测区域，发出的荧光被荧光检测装置检测，控制系统收集并储存检测数据。

2.根据权利要求1所述的一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，其特征在于：所述毛细管的横截面直径在50微米～100微米之间。

3.根据权利要求1所述的一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，其特征在于：所述毛细管的两端连接一高压电源，所述毛细管的两端形成正极端和负极端。

4.根据权利要求1所述的一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，其特征在于：所述电泳检测系统还包括电解液，所述电解液缓冲液为TAE、TBE、TPE或MOPS。

5.根据权利要求3所述的一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，其特征在于：所述高压电源还连接所述控制系统，所述控制系统连接荧光激发装置；所述荧光激发装置是激光发生器或LED，所述荧光激发装置的发光方向朝向所述检测区域。

6.根据权利要求5所述的一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，其特征在于：所述荧光检测装置包括一光电传感器，所述光电传感器与所述毛细管内的检测区域之间设有第一光学装置，所述第一光学装置包括滤光片；

所述荧光检测装置连接所述控制系统；

所述第一光学装置还包括一变焦透镜，所述变焦透镜连接所述控制系统；

所述荧光激发装置包括一激发荧光的发光元件，用于调整发光元件发光强度的电流调节模块；所述电流调节模块连接所述控制系统，所述电流调节模块连接所述发光元件。

7.根据权利要求1所述的一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，其特征在于：所述荧光检测装置包括一光电检测器，光电检测器将荧光信号转换成电信号，传输到数据处理系统和控制系统；光电检测器包括CCD图像传感器、光电二极管、光电三极管、光电倍增管、电荷耦合器件中任意一种。

8.根据权利要求6所述的一种毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的系统，其特征在于：所述荧光激发装置还包括第二光学装置，所述第二光学装置包括一准直透镜，以及至少四个反射镜，所述反射镜反射面朝向所述准直透镜，且反射面与所述准直透镜的主光轴呈45度角；所述反射镜至少一条边与所述准直透镜主光轴间的距离小于所述主光轴与所述准直透镜边缘的距离；

所述准直透镜的入射方向上设有所述发光元件，以所述反射镜的反射方向为所述荧光激发装置的发光方向。

9.毛细管聚合物电泳分析检测miRNA的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：毛细管内部填充聚合物溶液，高压电源正负电极分别与毛细管两端联通；

步骤二：电泳开始前，miRNA待测物位于毛细管内负极一端；电泳开始时，控制系统控制高压电源开启，毛细管内部形成电场，miRNA待测物中miRNA分子在毛细管内部从负极向正极迁移，并与聚合物分子互相作用，形成差速迁移；

步骤三：miRNA分子与聚合物溶液中的荧光染料结合，在激发光下发出荧光；

步骤四：miRNA分子迁移到毛细管检测区域，发出的荧光被荧光检测装置检测，控制系统收集并储存检测数据；

所述聚合物分子是羟乙基纤维素分子、聚丙烯酰胺分子、聚环氧乙烷和聚乙二醇分子中的至少一种；

所述聚合物溶液内部形成微观的动态网状结构；通过在电泳的过程中，miRNA分子在聚合物溶液中迁移，与聚合物分子相互作用，成为网状结构的一部分，继而引起不同大小的miRNA分子迁移速率不同，随之，不同大小的miRNA分子间形成差速迁移而得到互相分离；

毛细管外壁还设有一温控装置，温控装置与控制系统连接。