CN107764991A - 能够提高检测灵敏度的固相载体及检测器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够提高检测灵敏度的固相载体及检测器件。一种固相载体，其具备：表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层，以及分布于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层中的二氧化钛颗粒。

Description

能够提高检测灵敏度的固相载体及检测器件
技术领域
本发明属于功能材料领域，具体涉及一种能够提高检测灵敏度的表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷固相载体、以及以该固相载体作为基底的检测器件。
背景技术
聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，以下简称PDMS)具有无毒、透明、弹性、化学惰性等优异性能，已成为包括微流系统(microfluidic system)、微机电系统(micro-electromechanical systems)、软印刷技术(soft lithography)和非传统的纳米印刷技术(unconverntional nanolithography)等应用领域中的首选功能材料。
为了更好的发挥基于PDMS器件的最佳功能并进一步推广PDMS的应用，一般需要对PDMS进行表面修饰。
作为PDMS的表面修饰技术，中国专利公开号CN101265329A中提出了表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷(initiator integratedpoly(dimethylsiloxane)，简称为iPDMS)，其是一种通用的、永久性、多样性和功能化的表面修饰聚二甲基硅氧烷材料。特别是将该iPDMS应用于生物检测领域，能够完全阻止蛋白质的非特异性吸附。
然而，以上述iPDMS材料作为基底的检测器件的检测灵敏度还有待提高。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种能够提高检测灵敏度的基于iPDMS材料的固相载体、包含该载体的检测器件及检测试剂盒。
本发明人为解决上述技术问题进行了深入研究，结果发现通过在所述iPDMS材料中添加二氧化钛颗粒，能够提高基于iPDMS材料的固相载体、包含该载体的检测器件及检测试剂盒的检测灵敏度，从而完成了本发明。
即，本发明包括：
1.一种固相载体，其具备：
表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层，以及
分布于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层中的二氧化钛颗粒。
2.根据项1所述的固相载体，其中，相对于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷100重量份，所述二氧化钛颗粒的含量为0.0001～100重量份,优选0.0002～90重量份,更优选0.0005～80重量份,更优选0.001～70重量份,更优选0.002～60重量份,更优选0.005～40重量份,更优选0.01～40重量份,更优选0.02～30重量份,更优选0.05～20重量份,更优选0.1～10重量份。
3.根据项1所述的固相载体，其中，所述二氧化钛颗粒的平均粒径是1nm～1000nm，优选5nm～500nm，更优选5nm～200nm，更优选10nm～100nm，更优选10nm～50nm。
4.根据项1～3中任一项所述的固相载体，其中，该固相载体为膜状。
5.根据项1～4中任一项所述的固相载体，其还包括：
位于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层上的寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯层。
6.一种检测器件，其包括：
项5所述的固相载体，以及
连接于所述寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯层的多肽或蛋白质。
7.一种检测试剂盒，其包括项6所述的检测器件或项1～5中任一项所述的固相载体。
发明效果
根据本发明，提供了一种能够提高检测灵敏度的基于iPDMS材料的固相载体、包含该载体的检测器件及检测试剂盒。
附图说明
图1是多肽微阵列的点样模式图。
图2是显示使用对照检测器件、并将待测血清样本用样本稀释液按照1:10稀释时获得的检测结果的照片。
图3是显示使用对照检测器件、并将待测血清样本用样本稀释液按照1:100稀释时获得的检测结果的照片。
图4是显示使用检测器件1、并将待测血清样本用样本稀释液按照1:1000稀释时获得的检测结果的照片。
图5是显示使用检测器件8、并将待测血清样本用样本稀释液按照1:1000稀释时获得的检测结果的照片。
发明的具体实施方式
本说明书中提及的科技术语具有与本领域技术人员通常理解的含义相同的含义，如有冲突以本说明书中的定义为准。
首先，在一个方面中，本发明提供一种固相载体(本发明的固相载体)，其具备：
表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层，以及
分布于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层中的二氧化钛颗粒。
所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷(iPDMS)是现有技术，可以参见中国专利公开号CN101265329A。
二氧化钛俗称钛白粉，通常是白色粉末。对于所述二氧化钛的晶型没有特殊限制，可以是例如金红石型、锐钛矿型或纳米级超微细二氧化钛。
所述二氧化钛颗粒的平均粒径优选是1nm～1000nm，更优选5nm～500nm，更优选5nm～200nm，更优选10nm～100nm，更优选10nm～50nm。
所述二氧化钛颗粒的比表面积优选为 10～500m2/g，更优选为20～400m2/g，更优选为30～300m2/g，更优选为40～200m2/g。
相对于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷100重量份，所述二氧化钛颗粒的含量为0.0001～100重量份,优选0.0002～90重量份,更优选0.0005～80重量份,更优选0.001～70重量份,更优选0.002～60重量份,更优选0.005～40重量份,更优选0.01～40重量份,更优选0.02～30重量份,更优选0.05～20重量份,更优选0.1～10重量份。
所述固相载体可以例如通过将高分子前体A、交联剂B、带烯末端引发剂C、以及所述二氧化钛颗粒D按照一定重量比混合，放置例如6～24小时，形成弹性体(elastomer)来制备。其中，所述高分子前体A为聚(二甲基甲基乙烯基硅氧烷)poly(dimethyl-methylvinylsiloxane)；所述交联剂B为带烯末端的聚(二甲基甲基乙烯基硅氧烷)vinyl-endcappedpoly(dimethyl-methylvinylsiloxane)和聚(二甲基甲基氢基硅氧烷)poly(dimethyl-methylhydrogenosiloxane)；所述带烯末端引发剂C为2-溴-2-甲基丙酸 10-十一碳烯基酯(10-undecenyl 2-bromo-2-methylpropionate)。
所述固相载体的形状包括但不要限于：珠子、磁珠、膜、微细管、滤膜、板、微量板、碳纳米管、传感器芯片等。膜或板等平坦的固相载体上可以设置凹坑、沟槽、滤膜底部等。
优选地，所述固相载体还包括：位于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层上的寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯层。可以通过在所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层上引发聚合寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯来形成所述寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯层。这样的固相载体能够完全阻止蛋白质的非特异性吸附。
在另一方面中，本发明提供一种检测器件(本发明的检测器件)，其包括：上述本发明的固相载体，以及连接于所述寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯层的多肽或蛋白质。所述多肽或蛋白质与所述寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯层的连接方式可以是共价连接，具体可以参照例如国际专利申请公开WO2014044184中的描述。在此，多肽层或蛋白质均是指由氨基酸分子脱水缩合而成的化合物，通常将由2～50个氨基酸残基组成的称为多肽，将由50个以上的氨基酸残基组成的称为蛋白质。
本发明的检测器件的检测灵敏度高、且可完全抑制蛋白质的非特异性结合，因此特别适用于检测能够与所述多肽层或蛋白质层中的多肽或蛋白质结合的物质(例如蛋白质、多肽、小分子化合物、核酸等)。
在另一方面中，本发明提供一种检测试剂盒(本发明的检测试剂盒)，其包括上述本发明的检测器件或本发明的固相载体。关于本发明的检测试剂盒中还可以包含的其他成分，可以参照例如国际专利申请公开WO2014044184中的描述。
本发明的检测试剂盒同样特别适用于检测能够与所述多肽层或蛋白质层中的多肽或蛋白质结合的物质(例如蛋白质、多肽、小分子化合物、核酸等)。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明不受这些实施例的限制。
1.多肽的制备与确认
实施例中使用的30肽具有SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列，由上海吉尔生化有限公司合成。
SEQ ID NO：1：PLVEDGVKQCDRYWPDEGASLYHVYEVNLV，其对1型糖尿病病人的血清呈阳性反应，而对健康正常人或非1型糖尿病病人血清呈阴性反应，参见中国专利申请公开CN104098677A。
2.检测器件的制备
按中国专利申请公开CN104098677A的实施例2中的描述进行，得到了包含本发明的SJ改性硅胶薄膜1～4的检测器件1～4，不同的是：为了制备本发明的SJ改性硅胶薄膜1～4，将聚二甲基硅氧烷前体A、交联剂B、带乙烯基末端的引发剂C及二氧化钛颗粒D(平均粒径40nm，比表面积60m2/g，金红石型)分别以A:B:C:D＝10:1:0.2:(5,1,0.5或0.1)比例充分混合。
按中国专利申请公开CN104098677A的实施例2中的描述进行，得到了包含本发明的SJ改性硅胶薄膜5～8的检测器件5～8，不同的是：为了制备本发明的SJ改性硅胶薄膜5～8，将聚二甲基硅氧烷前体A、交联剂B、带乙烯基末端的引发剂C及二氧化钛颗粒D(平均粒径20nm，比表面积120m2/g，金红石型)分别以A:B:C:D＝10:1:0.2:(5,1,0.5或0.1)比例充分混合。
同时，制备了中国专利申请公开CN104098677A的实施例2中的检测器件(使用的SJ改性硅胶薄膜不包含二氧化钛颗粒)作为对照。
3.用检测器件进行检测
检验步骤
1、开始检测前，将浓缩洗液按1:10的比例加入纯化水或蒸馏水进行稀释，稀释完成后得洗液，直接使用，使用移液枪将洗液加到芯片表面每孔100微升，浸泡芯片3分钟，保证芯片表面被完全浸润。
2、将待测血清样本用样本稀释液按照1:10、1:100或1:1000稀释混匀。
3、弃去浸泡芯片的洗液，在芯片表面完全湿润的状态下，每个血清样本吸取100μL加入到芯片反应器内。
4、将芯片反应器放入芯片固定座，放到摇床上，开启摇床，频率150转/分钟，室温孵育30分钟。
5、弃去芯片反应器内的血清样本，用50mL洗液清洗反应腔体和芯片表面3次。
6、清洗完成后，芯片反应器每孔加入100μL酶标二抗溶液，将芯片反应器放入芯片固定座，放到摇床上，开启摇床，频率150转/分钟，室温孵育30分钟。
7、弃去芯片反应器内的酶标二抗溶液，用50mL洗液清洗反应腔体和芯片表面3次。
8、清洗完成后，芯片反应器每孔加入100μL显色液，避光显色10分钟后通过肉眼观察读取结果。
健康正常人血清、1型糖尿病病人血清及其他疾病病人血清样本由合作医院提供，疾病标准均经过临床检验确证，均获得了提供者的知情同意书。
多肽微阵列的点样模式如图1所示：其中，黑色圆形的3个点的样本为人IgG，作为定位点；正方形的1个点的样本为PB点样液，作为空白对照；星形点的样本多肽为SEQ IDNO：1所示的多肽，它是1型糖尿病自身抗原蛋白多肽，会对某些1型糖尿病患者血清产生响应。
使用上述实施例2中制备的检测器件1～8、及对照检测器件进行检测的结果如图2～5所示。
图2是使用对照检测器件、并将待测血清样本用样本稀释液按照1:10稀释时获得的检测结果。图3是使用对照检测器件、并将待测血清样本用样本稀释液按照1:100稀释时获得的检测结果。由上述图2和图3可知，在使用对照检测器件的情况下，待测血清样本按照1:100稀释时，检测结果用肉眼观察基本不可见。
与此相对，在使用检测器件1～8的情况下，即使将待测血清样本用样本稀释液按照1:1000稀释，检测结果用肉眼观察依然清晰可见。作为典型，图4是使用检测器件1、并将待测血清样本用样本稀释液按照1:1000稀释时获得的检测结果。图5是使用检测器件8、并将待测血清样本用样本稀释液按照1:1000稀释时获得的检测结果。
由以上结果可知，通过使用本发明的固相载体，能够将检测器件的检测灵敏度至少提高10倍。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了说明，但本领域技术人员应该理解的是，这些并非意图对本发明的范围进行限定，本发明的范围应由权利要求书确定。
工业实用性
根据本发明，提供一种能够提高检测灵敏度的基于iPDMS材料的固相载体、包含该载体的检测器件及检测试剂盒。

Claims (9)

1.一种固相载体，其具备：
表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层，以及
分布于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层中的二氧化钛颗粒。
2.根据权利要求1所述的固相载体，其中，相对于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷100重量份，所述二氧化钛颗粒的含量为0.0001～100重量份。
3.根据权利要求1所述的固相载体，其中，所述二氧化钛颗粒的平均粒径是1nm～1000nm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的固相载体，其中，该固相载体为膜状。
5.根据权利要求1～4所述的固相载体，其中，相对于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷100重量份，所述二氧化钛颗粒的含量为0.001重量份以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的固相载体，其中，所述二氧化钛颗粒的平均粒径是5nm～200nm。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的固相载体，其还包括：
位于所述表面带引发剂的聚二甲基硅氧烷层上的寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯层。
8.一种检测器件，其包括：
权利要求7所述的固相载体，以及
连接于所述寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯层的多肽或蛋白质。
9.一种检测试剂盒，其包括权利要求1～7中任一项所述的固相载体或者权利要求8所述的检测器件。
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