CN105866224A - 一种用于诊断人体幽门螺杆菌感染试剂盒以及检测人体呼气中氨气含量的方法 - Google Patents

一种用于诊断人体幽门螺杆菌感染试剂盒以及检测人体呼气中氨气含量的方法 Download PDF

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周文强
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Abstract

本发明公开了一种用于诊断人体幽门螺杆菌感染的试剂盒以及检测人体呼气中氨气含量的方法；该试剂盒包括所述离子液体、电极组件、尿素颗粒等；检测人体呼气中氨气含量的方法是：先收集人体呼气，再将收集的人体呼气引入容器，使人体呼气中的氨气与容器内的室温离子液体接触并发生化学反应，最后通过伏安法检测反应过程中的电化学信号，计算出人体呼气中氨气的含量；通过离子液体和电极组件可以实现氨气的捕获及构建传感器，实现人体呼气中氨气含量的快速、准确测定，从而实现快速简单、安全、准确、高灵敏度、强特异性诊断人体由幽门螺杆菌引发的各种肠胃疾病。

Description

一种用于诊断人体幽门螺杆菌感染试剂盒以及检测人体呼气中氨气含量的方法
技术领域
本发明涉及一种用于诊断人体幽门螺杆菌感染的试剂盒，以及通过1-正丁基-3甲基咪唑三氟甲基亚磺酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐等室温离子液体与氨气反应构建电化学传感器对人体呼气中氨气进行检测的方法，进而实现人体幽门螺杆菌感染程度进行预测，属于医疗技术领域。
背景技术
幽门螺杆菌(Helicobacter pylori，简称Hp)是一种螺旋形、微厌氧、对生长条件要求十分苛刻的细菌。1983年首次从慢性活动性胃炎患者的胃黏膜活检组织中成功分离，是目前所知能够在人胃中生存的惟一微生物种类。
幽门螺杆菌感染会引起胃炎、消化道溃疡、淋巴增生性胃淋巴瘤甚至胃癌等。世界上有多半人口受到过幽门螺杆菌的感染，而在有些国家几乎90％的人都感染过这种细菌。幽门螺杆菌寄生在胃黏膜组织中，67％～80％的胃溃疡和95％的十二指肠溃疡是由幽门螺杆菌引起的。
因此，我们需要对人体的幽门螺杆菌的含量进行准确的检测。
现阶段检测幽门螺杆菌的主要方法有胃镜取材法，服用C13或C14标记的尿素胶囊的呼气检测幽门螺杆菌方法。胃镜取材法检查患者需要忍受胃镜造成的巨大痛苦而且费时费力；而服用C13或C14标记的尿素法，对人体的健康可能会产生潜在的不良影响，另外C13或C14在空气中含量较低，该法也无法让每一个患者有机会去检测。
因此为了克服上述问题，急需开发一种简单方便，普适性强的无副作用方法来诊断幽门螺杆菌的感染。本发明旨在解决前述部分问题。
发明内容
为了弥补现有的对幽门螺杆菌检测技术的不足，本发明的第一个目的是在于提供一种能快速、有效固定氨气，并构建生物传感器，实现电化学方法快速、准确检测人体呼气中氨气含量的试剂盒，从而可以快速、准确、灵敏、特异性诊断幽门螺杆菌感染。
本发明的第二个目的是在于提供一种基于所述试剂盒，通过电化学检测手段快速、准确检测人体呼气中氨气含量的方法，从而实现快速、简单、灵敏、特异性检测幽门螺杆菌感染程度。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于诊断人体幽门螺杆菌感染的试剂盒，该试剂盒包括尿素颗粒、电极组件和室温离子液体；所述的含室温离子液体为1-正丁基-3甲基咪唑三氟甲基亚磺酸盐([C4mim]+[OTf]-，如式1所示结构)和/或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C4mim]+[PF6]-，如式2所示结构)。
优选的方案，室温离子液体能与氨气发生化学反应。室温离子液体与氨气的反应包含四步，完成了氨气的氧化和还原过程，反应中间物有氮气、质子、质子化的阴离子及氢气等。室温离子液体与氨气的反应方程式如下：
HA+NH3(g)→NH4++A- (2)
反应机理：氨气首先被氧化，产生氮气和三个质子，所述质子随即被质子化或者说被阴离子溶剂化，质子化的离子随后与另一个氨气分子反应产生铵根离子，其与质子化的阴离子相互平衡。
优选的方案，试剂盒包含一个容器，所述的容器内设有电极组件以及装有所述室温离子液体。
优选的方案，容器一端设有进气口，进气口连接有进气管，所述容器另一端设有排气口，排气口连接有排气管。
较优选的方案，电极组件至少包含一个铂电极或丝网印刷电极或碳糊电极或玻碳电极或硼掺杂金刚石电极作为工作电极、一个对电极和一个银/氯化银参比电极。
优选的方案，试剂盒还包括集气袋。
优选的方案，试剂盒还包括一个用于显示测试结果的读取器。
优选的方案，试剂盒还包括一个塑料套环，用于构造一个真空环境排除水和氧气，防止水和氧气干扰。
优选的方案，试剂盒还包括导管，于收集人体呼气时使用，连接在集气袋上。
本发明的试剂盒形状可以采用多种形状，如正方形、长方形、圆形或它们的变体的一种或组合，材质可以是纸质、木质、铁质或其中一种或多种组合的实体。盒内具有用于固定试剂的容器、电极组件包装和以上提到的其他所有实体成分的泡沫等质软基板，试剂则分装于单个玻璃或塑料瓶/管内。
本发明的试剂盒可以通过检测人体呼气中氨气含量来诊断人体幽门螺杆菌感染程度，其原理是：人体通过口服尿素颗粒，尿素与人体幽门螺杆菌标志物尿素酶作用释放氨气，收集人体呼气，再用室温离子液体与氨气发生反应，构建生物传感器，通过电化学方法检测反应过程中的电化学信号，再通过计算得出人体呼气中氨气含量，从而可以诊断人体幽门螺杆菌感染程度。
本发明的试剂盒应用于检测因幽门螺杆菌感染而引发的多种疾病。
优选的方案，尿素颗粒包含无同位素标记的尿素成分。
本发明还提供了一种基于所述的试剂盒通过电化学法检测人体呼气中氨气含量的方法，该方法包括以下步骤：
1)采用集气袋收集人体呼气；
2)将集气袋连接进气管把收集的人体呼气引入容器，使人体呼气中的氨气与容器内的室温离子液体接触并发生化学反应，反应后的气体通过排气管排出容器；
3)通过伏安法检测氨气与室温离子液体发生反应过程中的电化学信号，计算出人体呼气中氨气的含量。
优选的方案，化学反应包括了氨气的氧化和还原过程。
优选的方案，通过伏安法检测氨气被氧化生成铵根离子和氮气过程的电化学信号。
优选的方案，人体呼气包括鼻孔呼气和/或口腔呼气。
本发明的基于试剂盒通过电化学法检测人体呼出中氨气含量的方法，该方法具体包括以下步骤：
A)一个控制的气压下，将电极组件放在一个玻璃容器中，用于检测离子液体的微样品；
B)在电极上面用一次性的微量吸液管创造一个腔放置一滴(约20μL)的室温离子液体；
C)在通入气体之前，将玻璃容器用一个真空泵(爱德华高真空泵，型号ES50)清洗，用于除去杂质以及自然存在于室温离子液体中的气泡，当基线显示较少的或者没有杂质的痕迹，人体呼吸样即可在玻璃容器的一端被引入；
D)通过一个正压将人体呼气通入20μL的[C4mim][OTF]或[C4mim][PF6]中，随后气体分散在室温离子液体的样品中直到达到平衡过程；
E)在一段时间内对信号进行监测以确保获得了真实的气体与离子液体的反应平衡；反应后的气体于玻璃容器另一端引入排气管，排出剥离容器通入通风橱；
F)通过伏安法检测，并计算氨气含量。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的现有技术的效果：
(1)本发明的用于诊断人体幽门螺杆菌感染试剂盒主要包括尿素颗粒与室温离子液体，尿素颗粒可以与人体幽门螺杆菌标志物尿素酶作用释放氨气，而室温离子液体可有效捕收人体呼气中的氨气，易于构建生物传感器，有利于通过电化学法检测实现氨气的简单快速、准确的测定，从而可以通过人体呼气中氨气含量来快速准确诊断幽门螺杆菌感染。
(2)本发明充分利用人体幽门螺杆菌标志物尿素酶作用释放氨气的原理，通过测定人体呼气中氨气含量来诊断人体幽门螺杆菌感染程度，主要通过特殊的室温离子液体、常规尿素试剂、电化学检测手段等，实现人体呼气中氨气含量的测定，具有检测方法快速、灵敏、特异性强的特点。
附图说明
【图1】线性扫描伏安法测试不同扫速下(扫描速率从100mV s-1到10V s-1)氨气标气(10％，90％N2)在离子液体为[C4mim][OTf]中的伏安响应。
【图2】表示人体呼吸样外标法测试图；以100mVs-1的扫速，通入10位受试者的呼气样品。
【图3】为试剂盒内容器的结构示意图；1为进气口，2为参比电极，3为室温离子液体滴，4为工作电极，5为塑料套环，6为排气口。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是对本发明权利要求的保护范围的限制。
实施例1
线性扫描伏安法测试不同扫速下(扫描速率从100mV s-1到10V s-1)氨气标气(10％，90％N2)在离子液体为[C4mim][OTf]中的伏安响应。
具体操作如下：
测试的电流信号如图1，所用离子液体为[C4mim][OTf]，随着扫描速率的提高(扫描速率从100mV s-1到10V s-1)，氨气的电流峰值不断增强。
实施例2
采用本发明试剂盒，外标法测试人体呼吸样本。
在室温离子液体[C6mim][PF6]中，不同浓度的氨气(1-10ppm)对应的循环伏安图，随着氨气浓度的增加，电流值有明显增强，扫速为100mVs-1。
具体操作如下：
1)受试者应空腹或提前三个小时进食。
2)拿到试剂盒后，温开水服下一盒无标记尿素颗粒，等待30分钟。
3)受试者开始向集气袋吹气，集气袋容量为100-500mL之间，随后将集气袋与电极组件当中的进气管相连接，使气体完全通入电极体系与离子液体反应。
4)用Autolab101电化学工作站的线性扫描伏安法测试，设其扫描速度为100mVs-1，以直径为10μm的铂电极或/丝网印刷电极或/碳糊电极或/玻碳电极或/硼掺杂金刚石电极为工作电极。
5)于上述测试体系中，测试的电流信号如图2，结果表明该人体呼出气中氨的浓度在检测的线性范围内。
该反应过程如下所示：
HA+NH3(g)→NH4 ++A- (6)
A-代表未质子化的阴离子，[PF6]-，HA是质子化的阴离子，H[PF6]。
综上结果表明，本试剂盒所选剂及其制备方法是通过实际测试的优选组合，能够简单、准确、灵敏地诊断因幽门螺杆菌感染引起的多种疾病。

Claims (11)

1.一种用于诊断人体幽门螺杆菌感染的试剂盒，其特征在于：包括尿素颗粒、电极组件和室温离子液体；所述的室温离子液体为1-正丁基-3甲基咪唑三氟甲基亚磺酸盐和/或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
2.根据权利要求1所述的用于诊断人体幽门螺杆菌感染的试剂盒，其特征在于：所述的试剂盒包含一个容器，所述的容器内设有电极组件以及装有所述室温离子液体。
3.根据权利要求2所述的用于诊断人体幽门螺杆菌感染的试剂盒，其特征在于：所述的容器一端设有进气口，进气口连接有进气管，所述容器另一端设有排气口，排气口连接有排气管。
4.根据权利要求2所述的用于诊断人体幽门螺杆菌感染的试剂盒，其特征在于：所述的电极组件至少包含一个铂电极或丝网印刷电极或碳糊电极或玻碳电极或硼掺杂金刚石电极作为工作电极、一个对电极和一个银/氯化银参比电极。
5.根据权利要求1所述的用于诊断人体幽门螺杆菌感染的试剂盒，其特征在于：所述的试剂盒还包括集气袋。
6.根据权利要求1所述的用于诊断人体幽门螺杆菌感染的试剂盒，其特征在于：所述的试剂盒还包括一个用于显示测试结果的读取器。
7.根据权利要求1所述的用于诊断人体幽门螺杆菌感染的试剂盒，其特征在于：所述的尿素颗粒包含无同位素标记的尿素成分。
8.基于权利要求1～7任一项所述的试剂盒通过电化学法检测人体呼气中氨气含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)采用集气袋收集人体呼气；
2)将集气袋连接进气管把收集的人体呼气引入容器，使人体呼气中的氨气与容器内的室温离子液体接触并发生化学反应，反应后的气体通过排气管排出容器；
3)通过伏安法检测氨气与室温离子液体发生反应过程中的电化学信号，计算出人体呼气中氨气的含量。
9.根据权利要求8所述的基于试剂盒通过电化学法检测人体呼气中氨气含量的方法，其特征在于：所述的化学反应包括了氨气的氧化和还原过程。
10.根据权利要求8所述的基于试剂盒通过电化学法检测人体呼气中氨气含量的方法，其特征在于：通过伏安法检测氨气被氧化生成铵根离子和氮气过程的电化学信号。
11.根据权利要求8所述的基于试剂盒通过电化学法检测人体呼气中氨气含量的方法，其特征在于：所述的人体呼气包括鼻孔呼气和/或口腔呼气。
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