CN107841569A - 一种微阵列芯片在微生物检测中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种微阵列芯片在微生物检测中的应用，适合于检测大规模基因表达等的研究，及微生物的定性分析。基于这种快速、高效的特点，微阵列生物芯片在生物学和医学等领域获得了广泛应用，包括测定基因或蛋白质表达图谱、研究特定的基因或蛋白质功能、研究分子间交互作用、寻找疾病的生物学标记、微生物鉴别以及微生物族群分析等。

Description

一种微阵列芯片在微生物检测中的应用
技术领域
本发明涉及生物检测领域，特别是指一种微阵列芯片在微生物检测中的应用。
背景技术
生物芯片(biochip)是20世纪90年代初出现的一种高通量、并行分析的微量分析技术。它构建在玻璃片、硅片、塑料片、尼龙膜或凝胶等载体材料上，表面上固定了不同的生物分子(如：寡核苷酸、cDNA、基因组DNA、多肽、抗原、抗体等)，形成可与目的靶分子互相作用和反应的固相表面。将芯片与待检靶生物分子进行化学反应(如杂交、免疫反应等)，然后利用相应的检测手段进行信号的收集，得出检测结果。
生物芯片以具有高通量、高灵敏性、高特异性的优点广泛应用于生鲜食品中病原微生物的检测，其主要特点有：(1)高通量：采用原位合成法或直接点样法将探针排列在滤膜、硅片、玻璃等介质上形成微矩阵，待检样品用同位素或荧光分子标记后，与芯片杂交，通过扫描及计算机分析即可获得。样品中大量的基因序列及表达信息，以达到快速、高效、高通量地分析生物信息的目的；(2)高灵敏度：芯片检测结果的敏感性为96.2％，每种病毒检测的最低量为10copies/μL，使生物芯片具有较的高灵敏度；(3)高特异性：芯片在杂交反应完毕后进行洗脱，使不与靶标结合或非特异性结合的部分洗脱掉，芯片检测结果的特异性为99.3％。在生物大分子功能研究、食品安全检测、病原微生物检测和鉴定等方面发挥着越来越重要的作用。本文简述了几种生物芯片检测技术及其在微生物检测中的应用，为生物芯片在微生物检测中广泛应用提供数据参考。
生物芯片根据其构造不同可分为阵列型芯片、微流控芯片、纳米芯片等；根据其分析的探针不同可分为基因芯片、糖芯片、蛋白芯片、细胞芯片、组织芯片等；根据其应用不同可分为表达谱芯片、诊断芯片、检测芯片、基因组SNP分析芯片、基因组染色体变异分析芯片以及药物分析芯片等。各种芯片有其各自的特点，但是都具有高通量，高特异性和高效的特点。
微阵列芯片主要包括基因芯片、蛋白质芯片和细胞芯片等生物芯片，是将数十甚至数万种生物探针分子以阵列的形式固定在厘米级别的固体载体上，利用生物分子间的相互作用，与样品中的靶分子结合，通过荧光、同位素放射显影、酶标显色及化学发光来显示出每个位点的复杂信息。WANG等设计了一个微阵列芯片，对PCR产物进行分析。对80个季节性流感病毒的临床样本进行检测，其中有66个阳性样本，检测的特异性和敏感性分别为95.5％和100％，认为微阵列芯片具有快速，可靠，价格低廉的检测方法。ALEXANDER等设计了一种高度并行的微生物检测的寡核苷酸芯片，对多种微生物在单一芯片中高通量的并行检测，结果显示，10～30个样本可以在24小时内得到可靠的分析，适合于检测大规模基因表达等的研究，及微生物的定性分析。基于这种快速、高效的特点，微阵列生物芯片在生物学和医学等领域获得了广泛应用，包括测定基因或蛋白质表达图谱、研究特定的基因或蛋白质功能、研究分子间交互作用、寻找疾病的生物学标记、微生物鉴别以及微生物族群分析等。
发明内容
本发明提出一种微阵列芯片在微生物检测中的应用。
本发明的技术方案是这样实现的：一种微阵列芯片在微生物检测中的应用。
进一步，利用共聚物吸附的方法在芯片表面用聚二甲基硅氧烷涂层，通过共聚物涂层的聚二甲基硅氧烷的芯片，同共价结合氨基修饰的DNA片段结合，应用于细菌基因分型实验。
进一步，共聚涂层的聚二甲基硅氧烷的芯片可作为半自动的DNA微阵列芯片来快速检测食品中的病原菌。
进一步，涂膜的芯片既因微阵列而具有高通量，可以同时检测多种菌，又因聚二甲基硅氧烷使芯片具有最佳的特异性和灵敏度。
进一步，对芯片的修涂层修饰可提高芯片的灵敏度和特异性，但探针的设计也十分重要，利用23 SrDNA和16 S-23 SrDNA基因间隔区(ISR)进行探针的设计，因为在23SrDNA和16 S-23 SrDNAISR中既有保守区又有特异性的区域。并且利用这样的探针，设计出了微阵列芯片，应用于39种致病菌的检测，这种微阵列芯片检测的检出限在10～103CFU/mL，能够应用于多种致病菌的检测。
微阵列芯片检测快速，可以对样品中的多种菌进行检测，用微点样的方法结合多重PCR设计出微阵列芯片。对五种沙门氏菌进行检测，并在鸡肉样品进行检测，将鸡肉样品打成匀浆后，利用芯片检测，检出限可达102CFU/mL，这种生物芯片能同时对这五种沙门氏菌中的任何一种进行定性分析。并且可以利用这种芯片来检测家禽及家禽产品的沙门氏菌感染情况，而且同时适用于其它食品样品的沙门氏菌检测。微阵列芯片不仅加快了样品检测的速度，同时提高了检测的灵敏度，将微阵列芯片应用于纯培养参考菌株和家禽肉样本中弯曲杆菌的检测，得到生物芯片在检测中的灵敏度，同标准的实验室方法进行比对，如PCR、平板计数和斑点杂交等。体现出微阵列芯片在家禽肉检测中快速简单可靠的特性，不同浓度的弯曲杆菌纯培养的生物芯片检测，得出的结果显示出良好的线性关系，这种检测弯曲杆菌的微阵列芯片比经典平板法和分子法要敏感20倍，而且使用更加方便，稳定性也更好。微阵列芯片上密集着大量的探针，可以对微生物进行高通量的检测，大大节省了检测的时间。但是芯片的建立繁琐，需要技术人员的指导，因此，芯片的简易制作和推广成为了其今后发展的方向。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种微阵列芯片在微生物检测中的应用。
进一步，利用共聚物吸附的方法在芯片表面用聚二甲基硅氧烷涂层，通过共聚物涂层的聚二甲基硅氧烷的芯片，同共价结合氨基修饰的DNA片段结合，应用于细菌基因分型实验。
进一步，共聚涂层的聚二甲基硅氧烷的芯片可作为半自动的DNA微阵列芯片来快速检测食品中的病原菌。
进一步，涂膜的芯片既因微阵列而具有高通量，可以同时检测多种菌，又因聚二甲基硅氧烷使芯片具有最佳的特异性和灵敏度。
进一步，对芯片的修涂层修饰可提高芯片的灵敏度和特异性，但探针的设计也十分重要，利用23 SrDNA和16 S-23 SrDNA基因间隔区(ISR)进行探针的设计，因为在23SrDNA和16 S-23 SrDNAISR中既有保守区又有特异性的区域。并且利用这样的探针，设计出了微阵列芯片，应用于39种致病菌的检测，这种微阵列芯片检测的检出限在10～103CFU/mL，能够应用于多种致病菌的检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种微阵列芯片在微生物检测中的应用。
2.如权利要求1中所述微阵列芯片在微生物检测中的应用，其特征在于：利用共聚物吸附的方法在芯片表面用聚二甲基硅氧烷涂层，通过共聚物涂层的聚二甲基硅氧烷的芯片，同共价结合氨基修饰的DNA片段结合，应用于细菌基因分型实验。
3.如权利要求1中所述微阵列芯片在微生物检测中的应用，其特征在于：共聚涂层的聚二甲基硅氧烷的芯片可作为半自动的DNA微阵列芯片来快速检测食品中的病原菌。
4.如权利要求1中所述微阵列芯片在微生物检测中的应用，其特征在于：涂膜的芯片既因微阵列而具有高通量，可以同时检测多种菌，又因聚二甲基硅氧烷使芯片具有最佳的特异性和灵敏度。
5.如权利要求1中所述微阵列芯片在微生物检测中的应用，其特征在于：对芯片的修涂层修饰可提高芯片的灵敏度和特异性，但探针的设计也十分重要，利用23 SrDNA和16 S-23SrDNA基因间隔区(ISR)进行探针的设计，因为在23 SrDNA和16 S-23 SrDNAISR中既有保守区又有特异性的区域。并且利用这样的探针，设计出了微阵列芯片，应用于39种致病菌的检测，这种微阵列芯片检测的检出限在10～103CFU/mL，能够应用于多种致病菌的检测。
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