CN107389757A - 一种dna检测系统及检测质量控制方法 - Google Patents

一种dna检测系统及检测质量控制方法 Download PDF

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刘晓竹
冯钶
童立
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Abstract

本发明提出了一种DNA检测系统及检测质量控制方法，通过一DNA探针对目标检验物中的DNA进行检测，使得检测时间较短，检测精度较高，操作简单，且便于本领域技术人员对存储的检测结果进行分析，减小了检测成本；进一步的，对上述DNA检测系统中的包被有DNA探针的反应单元进行质量控制，可以筛选出合格的反应单元以对DNA检测，提高DNA检测的精确度，进一步的，通过预先包被反应单元，并对其质量进行控制，缩短了检测DNA的时间，提高了检测的灵敏度，对操作人员的专业技术要求也相应降低。

Description

一种DNA检测系统及检测质量控制方法
技术领域
本发明涉及生物科学研究领域，尤其涉及一种检测DNA的系统及检测质量控制方法。
背景技术
脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid，DNA)是一种双链结构分子，由脱氧核糖核苷酸(成分为：脱氧核糖及四种含氮碱基)组成。可组成遗传指令，引导生物发育与生命机能运作。检测DNA并对检测数据信息进行提取，是目前研究基因功能的一种强大工具，能用来直接从源头上让致病基因“沉默”，以治疗癌症，甚至艾滋病，在农业上也将大有可为。
由于目标检验物的浓度及周边环境的影响，使用现有的DNA检测系统进行DNA检测的检测时间长，操作复杂，且需要人工记录结果，且对操作人员的专业技术要求较高，从而导致检测速度慢以及检测成本高。
基于此，本发明提出了一种检测DNA的系统及质量控制方法，操作简单，检测精度较高，且对所述检测DNA的系统中反应单元进行了质量控制，筛选合格的包被有DNA探针的反应单元，提高了检测的准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供检测DNA的系统及检测质量控制方法，使得检测时间较短，检测精度较高，且操作简单，对操作人员的专业技术要求较低。
为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种DNA检测系统，用于检测目标检验物中的DNA，其特征在于，包括反应单元、测量单元以及存储单元；所述反应单元包被有一DNA探针，用于对置于所述反应单元中的目标检验物中的DNA进行检测，所述测量单元用于测量所述反应单元中的DNA数据信息，并将其存储至所述存储单元。
可选的，在上述DNA检测系统中，所述反应单元包括一反应腔，所述DNA探针包被于所述反应腔的底部的一检测电极上，所述检测电极与所述测量单元连接。
可选的，在上述DNA检测系统中，所述DNA探针包括与所述DNA对应的DNA结合蛋白质、与所述DNA对应的核酸外切酶、与所述DNA对应的单链DNA、与所述DNA对应的单链DNA以及与所述DNA对应的多核苷酸链。
可选的，在上述DNA检测系统中，所述反应单元的检测电极上还包括至少一层封闭物。
为了达到上述目的，本发明又一方面提供了一种对上述任一反应单元进行质量控制的方法，其特征在于，包括：
将DNA探针包被于一待检测反应单元的检测电极上；
将第一液体置于所述反应单元，所述第一液体包括去离子水、超纯水、PBS溶液、PBS-T溶液以及Buffer B中的任一种；
用40Hz-110MHz的激励信号施加在所述待检测反应单元的一端，在所述待检测反应单元的另一端测量响应信号的电流大小，以及相对于激励信号的相位变化，并以此得到待检测反应单元的数据信息，所述数据信息包括阻抗、相移能力、电导率、电阻分量、电感分量以及电容分量中的一个或任意组合；以及
使用上述步骤获取一合格反应单元的数据信息，对比所述合格反应单元的数据信息与所述待检测反应单元的数据信息是否一致，若一致，则所述待检测反应单元合格。
可选的，在上述反应单元质量控制方法中，还包括：
当所述合格反应单元的数据信息与所述待检测反应单元的数据信息不一致时，重新使用所述DNA探针包被所述反应单元，所述DNA探针包括与所述DNA对应的DNA结合蛋白质、与所述DNA对应的核酸外切酶、与所述DNA对应的单链DNA、与所述DNA对应的单链DNA以及与所述DNA对应的多核苷酸链；
将第一液体置于所述待检测反应单元；
用40Hz-110MHz的激励信号施加在所述待检测反应单元的一端，在所述待检测反应单元的另一端测量响应信号的电流大小，以及相对于激励信号的相位变化，并以此得到待检测反应单元的数据信息，所述数据信息包括阻抗、电导率、电阻分量、电感分量以及电容分量中的一个或任意组合；以及
使用上述步骤获取一合格反应单元的数据信息，对比所述合格反应单元的数据信息与所述待检测反应单元的数据信息是否一致，若一致，则所述待检测反应单元合格；若不一致，重复上述步骤，直到所述待检测反应单元合格。
可选的，在上述反应单元质量控制方法中，重新使用所述DNA探针包被所述反应单元的步骤包括：
将第一液体置于待检测反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对每个反应单元做频率电导率扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中的若干个值，作为该待检测反应单元的特征参数CS0；
倒出第一液体，将第一浓度的DNA探针溶液置于待检测反应单元内部，按0-120小时在10-40摄氏度，相对湿度为70-90的空间内放置，所述DNA探针溶液包括与所述DNA对应的DNA结合蛋白质、与所述DNA对应的核酸外切酶、与所述DNA对应的单链DNA、与所述DNA对应的单链DNA以及与所述DNA对应的多核苷酸链的溶液；所述第一浓度与所述目标检测物的浓度相对应；
将第一液体置于待检测反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中的若干个值，作为该反应单元的特征参数CS1；
倒出第一液体，将封闭液装入待检测反应单元内，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-100的空间内放置；
将第一液体置于待检测反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中的若干个值，作为该反应单元的特征参数CS2；以及
倒出第一液体，将已知包含有DNA的第一浓度的目标检验物放入待检测反应单元内，执行检验，分别获取三个包被参数CS0、CS1、CS2作为第一浓度下所述反应单元的包被参数，获取各参数对应的放置时间、温度以及湿度。
可选的，在上述反应单元质量控制方法中，倒出第一液体，将第一浓度的DNA探针溶液置于所述待检测反应单元内部，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-90的空间内放置的步骤之后还包括：
对含有第一浓度的DNA探针溶液的待检测反应单元施加10Hz～10MHz的激励信号。
可选的，在上述反应单元质量控制方法中，重新使用所述DNA探针包被所述待检测反应单元的步骤还包括：
在获取特征参数CS0之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗，所述清洗液体包括去离子水、超纯水、缓冲液以及自来水中的任一种；
在获取特征参数CS1之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗；以及
在获取特征参数CS2之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗。
综上所述，本发明提出了一种DNA检测系统，通过在反应单元中预先包被一DNA探针以对目标检验物中的DNA进行检测，使得检测时间较短，检测精度较高，且对操作人员的专业技术要求降低，操作简单；进一步，将目标检验物置于所述反应单元中，使其与所述DNA探针接触面积增大，增加了检测准确性；通过测量单元测量所述反应单元中的DNA数据信息，并将数据信息进行存储至存储单元，检测结果便于存档，且便于本领域技术人员对存储的检测结果进行分析，减小了检测成本。
附图说明
图1为本发明一优选实施例中的DNA检测系统结构示意图；
图2为对图1中实施例的反应单元进行质量控制的方法的流程图；
图3为图2中实施例的反应单元不合格时重新进行包被DNA探针的方法流程图。
具体的，1-测量单元；11-信号模块；12检测模块；2-存储单元；3-反应单元。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提出一种DNA检测系统，用于检测目标检验物中的DNA，参考图1，包括反应单元3、测量单元1以及存储单元2；所述反应单元3包被有一DNA探针，用于对置于所述反应单元3中的目标检验物中的DNA进行检测，所述测量单元1用于测量所述反应单元3中的DNA数据信息，并将其存储至所述存储单元2。
优选的，本实施例中的反应单元3包括一反应腔，所述DNA探针包被于所述反应腔的底部的一检测电极上，所述检测电极与所述测量单元1连接。检测过程中，目标检验物与所述DNA探针在所述反应单元3反应腔中发生反应，测量单元1对所述反应获得的DNA数据信息进行测量，并将其存储至所述存储单元2中。
可选的，本发明中的DNA的数据信息包括但不限于为所述反应单元的阻抗值变化，检测模块12将所述反应单元的阻抗值传输至一存储单元2进行存储。DNA与DNA探针反应改变了所述反应单元的检测电极的厚度，因此，反应单元的阻抗值会发生变化，优选的，本发明一实施例中，检测反应单元3的阻抗值变化，将所述反应单元3的阻抗值传输至一存储单元2进行存储。
可选的，本领域技术人员可根据本实施例中的反应单元3的阻抗值变化，分析获取检测结果，所述检测结果包括但不限于为所述目标检验物中的DNA种类、数量及正常情况等；根据所述DNA复合物或化合物的分析所述DNA的构成、链数以及诱发基因和细胞突变的序列等，本发明对此不做任何限制。例如，可通过与所述DNA对应的核酸外切酶剪切所述DNA，提取核苷酸以确定DNA序列，本发明对此不作任何限制。
具体的，所述反应单元包被有DNA探针，且所述DNA探针可与所述目标检验物中的DNA发生反应形成DNA复合物，所述DNA探针包括但不限于为DNA结合蛋白质、与所述DNA对应的核酸外切酶、与所述DNA对应的单链DNA、与所述DNA对应的单链DNA以及与所述DNA对应的多核苷酸链，本发明对此不做任何限制。可选的，所述反应单元3的检测电极上还包括至少一层封闭物。所述封闭物一般采用无关蛋白配制，防止其他物质吸附到检测电极上对检测结果造成影响，以提高检测的准确性。
具体的，参考图2，对上述DNA检测系统中的反应单元进行质量控制，可以筛选出合格的反应单元以对DNA检测，提高DNA检测的精确度，进一步的，通过预先包被DNA探针，并对其质量进行控制，缩短了检测DNA的时间，对操作人员的专业技术要求也相应降低。
具体的，对上述DNA检测系统中的反应单元进行质量控制的方法包括：
步骤S1：将DNA探针包被于一待检测反应单元的检测电极上；
步骤S2：将第一液体置于所述反应单元，所述第一液体包括去离子水、超纯水、PBS溶液、PBS-T溶液以及Buffer B中的任一种；
步骤S3：用40Hz-110MHz的激励信号施加在所述待检测反应单元的一端，在所述待检测反应单元的另一端测量响应信号的电流大小，以及相对于激励信号的相位变化，并以此得到待检测反应单元的数据信息；
可选的，所述数据信息包括阻抗、相移能力、电导率、电阻分量、电感分量以及电容分量中的一个或任意组合；本发明对此不做任何限制；
步骤S4：通过步骤S1-S3获取一合格反应单元的数据信息，对比所述合格反应单元的数据信息与所述待检测反应单元的数据信息是否一致，若一致，则所述待检测反应单元合格。
可选的，本发明一优选实施例中，当所述合格反应单元的数据信息与所述待检测反应单元的数据信息不一致时，重新使用DNA探针溶液包被所述反应单元，所述DNA探针溶液包括与所述DNA对应的DNA结合蛋白质、与所述DNA对应的核酸外切酶、与所述DNA对应的单链DNA、与所述DNA对应的单链DNA以及与所述DNA对应的多核苷酸链，本发明对此不作任何限制；
将第一液体置于所述待检测反应单元；
用40Hz-110MHz的激励信号施加在所述待检测反应单元的一端，在所述待检测反应单元的另一端测量响应信号的电流大小，以及相对于激励信号的相位变化，并以此得到待检测反应单元的数据信息，所述数据信息包括阻抗、电导率、电阻分量、电感分量以及电容分量中的一个或任意组合；
使用上述步骤获取一合格反应单元的数据信息，对比所述合格反应单元的数据信息与所述待检测反应单元的数据信息是否一致，若一致，则所述待检测反应单元合格；若不一致，重复上述步骤，直到所述待检测反应单元合格。
可选的，本发明一优选实施例中，参考图3，重新使用所述DNA探针包被所述待检测反应单元包括以下步骤。
步骤Sa：将第一液体置于待检测反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对每个反应单元做频率电导率扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果的若干个值，作为该待检测反应单元的特征参数CS0；
步骤Sb：倒出第一液体，将第一浓度的DNA探针溶液置于待检测反应单元内部，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-90的空间内放置，所述DNA探针溶液包括与所述DNA对应的DNA结合蛋白质、与所述DNA对应的核酸外切酶、与所述DNA对应的单链DNA、与所述DNA对应的单链DNA以及与所述DNA对应的多核苷酸链的溶液；可选的，放置0小时即为第一浓度的DNA探针溶液置于待检测反应单元内部的瞬间。所述第一浓度与所述目标检测物的浓度相对应。
优选的，所述DNA探针溶液包括与所述DNA对应的核酸外切酶；所述核酸外切酶可剪切所述目标检验物中的DNA，改变所述反应单元3的阻抗值，本发明一实施例中，通过所述待检测反应单元的阻抗值的变化对所述DNA进行检测；可选的，本领域技术人员可通过提取DNA复合物，获取所述目标检验物中的DNA的构成、链数以及诱发基因和细胞突变的序列，进行进一步研究。
步骤Sc：将第一液体置于待检测反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果的若干个值，作为该待检测反应单元的特征参数CS1；
步骤Sd：倒出第一液体，将封闭液装入待检测反应单元内，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-100的空间内放置；
步骤Se：将第一液体置于待检测反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果的若干个值，作为该待检测反应单元的特征参数CS2；
步骤Sf：倒出第一液体，将已知包含有DNA的第一浓度的目标检验物放入待检测反应单元内，执行检验，分别获取三个包被参数CS0、CS1、CS2作为该浓度下反应单元的包被参数，获取各参数对应的放置时间、温度以及湿度。
可选的，Sb步骤之后还包括步骤Sg：对含有第一浓度的DNA探针溶液的待检测反应单元施加10Hz～10MHz的激励信号。便于在反应单元内部形成显著的温度梯度而引起的局部流体流动，增加DNA探针溶液在检测电极上的包被速度，本发明对此不做任何限制。
可选的，本发明一实施例中，重新使用所述DNA探针包被所述待检测反应单元的步骤还包括：
在获取特征参数CS0之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗，所述清洗液体包括去离子水、超纯水、缓冲液以及自来水中的任一种；
在获取特征参数CS1之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗；以及
在获取特征参数CS2之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗。
通过清洗液体对反应单元进行清洗，过滤反应单元中的其他颗粒物或离子，可增加包被精度，从而提高反应单元的检测精度。
通过筛选出适用于第一浓度的目标检验物的反应单元，对所述第一浓度的目标检验物中的DNA进行检测，一方面预先对反应单元包被DNA探针，减少了检测时间，另一方面，通过步骤Sa-步骤Sf选出的合格的反应单元，可获取对应的放置时间、温度以及湿度，增加检测的准确性，同时，检测流程简单，对操作人员的专业技术要求降低，从而降低了检测成本，具有可行性。
综上所述，本发明提出了一种DNA检测系统，通过在反应单元中预先包被一DNA探针以对目标检验物中的DNA进行检测，使得检测时间较短，检测精度较高，且对操作人员的专业技术要求降低，操作简单；进一步，将目标检验物置于所述反应单元中，使其与所述DNA探针接触面积增大，增加了检测准确性；通过测量单元测量所述反应单元中的DNA数据信息，并将数据信息进行存储至存储单元，检测结果便于存档，且便于本领域技术人员对存储的检测结果进行分析，减小了检测成本。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种DNA检测系统，用于检测目标检验物中的DNA，其特征在于，包括反应单元、测量单元以及存储单元；所述反应单元包被有一DNA探针，用于对置于所述反应单元中的目标检验物中的DNA进行检测，所述测量单元用于测量所述反应单元中的DNA数据信息，并将其存储至所述存储单元。
2.如权利要求1所述的DNA检测系统，其特征在于，所述反应单元包括一反应腔，所述DNA探针包被于所述反应腔的底部的一检测电极上，所述检测电极与所述测量单元连接。
3.如权利要求2所述的DNA检测系统，其特征在于，所述DNA探针包括与所述DNA对应的DNA结合蛋白质、与所述DNA对应的核酸外切酶、与所述DNA对应的单链DNA、与所述DNA对应的单链DNA以及与所述DNA对应的多核苷酸链。
4.如权利要求2所述的DNA检测系统，其特征在于，所述反应单元的检测电极上还包括至少一层封闭物。
5.一种对如权利要求1-4中所述的任一反应单元进行质量控制的方法，其特征在于，包括：
将DNA探针包被于一待检测反应单元的检测电极上；
将第一液体置于所述反应单元，所述第一液体包括去离子水、超纯水、PBS溶液、PBS-T溶液以及Buffer B中的任一种；
用40Hz-110MHz的激励信号施加在所述待检测反应单元的一端，在所述待检测反应单元的另一端测量响应信号的电流大小，以及相对于激励信号的相位变化，并以此得到待检测反应单元的数据信息，所述数据信息包括阻抗、相移能力、电导率、电阻分量、电感分量以及电容分量中的一个或任意组合；以及
使用上述步骤获取一合格反应单元的数据信息，对比所述合格反应单元的数据信息与所述待检测反应单元的数据信息是否一致，若一致，则所述待检测反应单元合格。
6.如权利要求5所述的质量控制方法，其特征在于，还包括：
当所述合格反应单元的数据信息与所述待检测反应单元的数据信息不一致时，重新使用所述DNA探针包被所述反应单元，所述DNA探针包括与所述DNA对应的DNA结合蛋白质、与所述DNA对应的核酸外切酶、与所述DNA对应的单链DNA、与所述DNA对应的单链DNA以及与所述DNA对应的多核苷酸链；
将第一液体置于所述待检测反应单元；
用40Hz-110MHz的激励信号施加在所述待检测反应单元的一端，在所述待检测反应单元的另一端测量响应信号的电流大小，以及相对于激励信号的相位变化，并以此得到待检测反应单元的数据信息，所述数据信息包括阻抗、电导率、电阻分量、电感分量以及电容分量中的一个或任意组合；以及
使用上述步骤获取一合格反应单元的数据信息，对比所述合格反应单元的数据信息与所述待检测反应单元的数据信息是否一致，若一致，则所述待检测反应单元合格；若不一致，重复上述步骤，直到所述待检测反应单元合格。
7.如权利要求6所述的质量控制方法，其特征在于，重新使用所述DNA探针包被所述待检测反应单元的步骤包括：
将第一液体置于待检测反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对每个反应单元做频率电导率扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中的若干个值，作为该待检测反应单元的特征参数CS0；
倒出第一液体，将第一浓度的DNA探针溶液置于待检测反应单元内部，按0-120小时在10-40摄氏度，相对湿度为70-90的空间内放置，所述DNA探针溶液包括与所述DNA对应的DNA结合蛋白质、与所述DNA对应的核酸外切酶、与所述DNA对应的单链DNA、与所述DNA对应的单链DNA以及与所述DNA对应的多核苷酸链的溶液；所述第一浓度与所述目标检测物的浓度相对应；
将第一液体置于待检测反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中的若干个值，作为该反应单元的特征参数CS1；
倒出第一液体，将封闭液装入待检测反应单元内，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-100的空间内放置；
将第一液体置于待检测反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中的若干个值，作为该反应单元的特征参数CS2；以及
倒出第一液体，将已知包含有DNA的第一浓度的目标检验物放入待检测反应单元内，执行检验，分别获取三个包被参数CS0、CS1、CS2作为第一浓度下所述反应单元的包被参数，获取各参数对应的放置时间、温度以及湿度。
8.如权利要求7所述的质量控制方法，其特征在于，倒出第一液体，将第一浓度的DNA探针溶液置于所述待检测反应单元内部，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-90的空间内放置的步骤之后还包括：
对含有第一浓度的DNA探针溶液的待检测反应单元施加10Hz～10MHz的激励信号。
9.如权利要求7所述的质量控制方法，其特征在于，重新使用所述DNA探针包被所述待检测反应单元的步骤还包括：
在获取特征参数CS0之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗，所述清洗液体包括去离子水、超纯水、缓冲液以及自来水中的任一种；
在获取特征参数CS1之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗；以及
在获取特征参数CS2之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗。
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