CN108414747A - 条码化层析试纸条的制备方法、其检测装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备条码化层析试剂条的方法、基于条码读出的侧向层析检测装置及应用。通过条码扫描器对条码字符进行扫描读出,即可以得到检测目标物的定性结果。该检测装置尤其适应于多重指标的检测,通过条码扫描可以将多重指标的结果快速读出、录入并保存,当待测目标物的数量和待测样本量很多时,相比于肉眼读出,手动录入结果的检测方法,该方法会更为高效。另外,与基于肉眼读出的定性检测方法相比,该检测装置不依赖于主观判断,因而读出更准确、客观。
Description
技术领域
本发明属于医疗检测领域,具体而言,本发明涉及一种条码化层析试纸条的制备方法、其检测装置及应用。
背景技术
侧向层析试纸条作为一种携带方便、操作简单、检测快速、成本低廉的检测工具,被广泛应用于疾病诊断、食品安全和环境监测等领域,尤其是在一些发展中国家,资源匮乏的地区和需要即时检验和现场检测的场合,其优势更为明显。然而层析试纸条的结果读出大多依赖于肉眼进行定性判断,一方面肉眼读出和人工录入结果效率较低,容易出错,尤其当试纸条用于多种目标物的检测,且待测样本量很大时;另一方面,肉眼读出依赖于个人的主观判断,没有统一的标准,相对而言不够准确。
为了提高多指标检测结果读出效率,提高结果读出的准确性,研究人员利用微流控通道设计符合一维条码编码的条码化芯片,以用于多指标的检测和结果读出,然而这些方法制备条码化芯片的过程复杂而低效,需要通过精密的机械加工或光刻等复杂工艺才能获得尺寸精确的条码化芯片,另外检测过程操作繁琐,需要反复的加样和清洗过程,整个检测流程在1-2个小时。据了解,现有技术公开了智能化识别与读取免疫层析试纸条的方法和系统及其应用,该方法通过电路中的光电转换器将检测结果转换为电信号,通过显示屏将结果展示,该方法解决了传统层析试纸条读出低效、主观等问题,但结果读出系统设计复杂,电子元件成本高,且制造过程繁琐。现有技术中还公开了设置有条码层的免疫层析试纸条,该方法中设置的条码层有利于将试纸条区别开,保证检测结果的可靠性,但对结果的判读依然依赖于肉眼,读出效率低,结果读出主观,不准确的问题依然没有得到解决。
发明内容
因此,为克服现有技术中的上述缺点和不足,本发明的目的在于提供一种多样本的多重检测、读出更准确、客观的条码化层析试纸条的制备方法、其检测装置及应用。
在阐述本发明内容之前,定义本文中所使用的术语如下:
术语“NC膜”是指:硝酸纤维素膜;
术语“PVC”是指:聚氯乙烯。
具体地,为解决上述技术问题,本发明提供以下技术方案:
本发明的第一方面提供了一种制备条码化层析试纸条的方法,所述方法依次包括以下步骤:
制备条码的不变区:依照编码规则,用软件画好条码的不变区,在固定有膜的载体上打印预先画好的条码;
制备条码的可变区:将打印好条码不变区的膜裁剪下来贴在底板上,在膜上的条码的可变区包被上参与反应的物质;
所述载体包括但不限于A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,B4,B5与喷墨打印机相匹配的型号和尺寸的打印纸,优选A4纸,所述膜优选NC膜,所述底板优选PVC底板。
根据本发明第一方面的制备方法,其中,所述方法制备得到的条码化层析试纸条使用一维条码中的库德巴码进行编码:每一组字符中的四个字符之间可以相互转换,只需变换其中一个单元,即可以转换成另外一个字符,从而使得每一组字符可以编码两种待测物。
根据本发明第一方面的制备方法,其中,使用三维喷点系统制备条码的可变区;优选地,使用Biodot三维喷点系统制备条码的可变区。
根据本发明第一方面的制备方法,其中,将所述底板固定在三维喷点系统的工作台面上,调整所述底板至预先标记好的位置,设置三维喷点系统的参数,在膜上条码的可变区包被上参与反应的物质;
优选地,调整Biodot三维喷点系统的Y Start参数精确控制可变区的打印位置。
根据本发明第一方面的制备方法,其中,所述参与反应的物质包括抗体、抗原、半抗原、捕获探针和/或检测探针。
根据本发明第一方面的制备方法,其中,使用喷墨打印机在所述载体上固定有膜的区域打印条码的不变区。
本发明的第二方面提供了一种基于条码读出的侧向层析检测装置,所述装置包括:
检测系统,所述检测系统使用如前所述的方法制备的试纸条;
读出系统,用于转换所述检测系统的每对条码字符。
根据本发明第二方面的检测装置,其中,所述读出系统是通过条码扫描软件或条码扫描器进行读出的。
根据本发明第一方面的方法制备的试纸条或根据本发明第二方面的装置在制备用于免疫检测和核酸检测的产品中的应用,其中,所述免疫检测包括针对蛋白和小分子化合物的免疫检测。
现结合本发明的构思,对本发明具体技术方案进一步阐述如下:
本发明公开的方法包括条码化层析试纸条的设计、制作及其在免疫分析和核酸检测中的应用。首先,本发明用一维条码中的库德巴码对待测目标物进行编码。库德巴码是一种长度可变的连续型自校验数字式码制,每一个字符由四个条和三个空组成,条和空可以是宽单元或者是窄单元,图1.a)列出了库德巴码所包含的二十个字符,其中ABCD作为起始码和终止码,而其它字符可以作为编码内容。在可以作为编码内容的16个字符中,有一些字符编码非常相近,如图1.b)所示,以字符“1”和“:”作为例子,将字符“1”中第一个条和第四个条左边的空变成条,则字符“1”中的第一个条和第四个条由窄条变成宽条,字符“1”则变成字符“:”,反之,将字符“:”第一个条和第四个条由宽条变成窄条,则字符“:”变成字符“1”,二者之间可以相互转换,图1.b)列出了库德巴码字符中所有可以进行相互转换的字符对。而库德巴码中组成字符的条和空正好可以对应层析试纸条中条带的有和无,于是,本发明将这种一维条码的编码方式应用到多指标的侧向层析检测中,对多指标的定性检测结果进行编码。
传统的库德巴码每一对可以相互转换的字符都有两个单元不同,需将两个单元同时变换,二者之间才可以相互转换,每一对字符只可以编码一种待测物。为了提高传统的库德巴码在检测体系中的编码容量,本发明基于传统的库德巴码设计了一组新的库德巴码,如图2所示。这组新的编码中,每一组字符中的四个字符之间可以相互转换,只需其中一个单元变换,就可以转换成另外一个字符,于是每一组字符可以编码两种待测物。对检测体系而言,这种新的编码方式编码容量更高。同时,本发明还开发了基于这组新的编码体系的APP,用于这组条码的读出,该APP可以装在任意一款基于安卓系统的智能手机上。
条码化层析试纸条的制造方法如图3所示,本发明将每组字符中可以变换的单元称为可变区,其它单元称为不变去,可变区最开始为白色的空,参与反应后会变深色,与右边的条带一起组成宽条带,或不变色,保持白色,右边的条带依然为窄条带。在制造条码化层析试纸条的过程中,本发明首先依照编码规则,用软件画好条码的不变区,将NC膜用双面胶固定在A4纸上,用喷墨打印机在A4纸上固定有NC膜的区域打印预先画好的条码,然后将打印好条码的NC膜裁剪下来贴在PVC底板上,将PVC底板固定在Biodot三维喷点系统的工作台面上,调整PVC底板至预先标记好的位置,设置Biodot三维喷点系统的参数,在NC膜上条码的可变区包被上参与反应的捕获探针,也可以通过调整Biodot三维喷点系统的Y Start参数精确控制可变区捕获探针的打印位置,最后将层析试纸条的各组成部分组装好,裁剪成所需的宽度,即完成了条码化层析试纸条的制备。所制备的层析试纸条可用于蛋白和小分子等的免疫检测,以及核酸分子的检测。
本发明的技术方案具有但不限于以下有益效果:
本发明所设计的条码化层析试纸条用于多重指标的定性检测操作检测,携带方便,检测快速,成本低廉,相对于普通试纸条肉眼读出的方式更为客观,而不依赖于人的主观判断,更重要的是用于多指标检测结果的读出,以及结果的录入和保存都十分高效。另外,条码化层析试纸条的制造过程也是简单高效的,只需商业化的喷墨打印机和传统的层析试纸条喷点系统即可完成。另外,本发明新设计的编码系统更适用于定性检测体系,相对于传统的库德巴码,其编码容量更高。
该方法可以应用于临床诊断和即时检验中的生化分析、免疫分析和核酸检测领域,可以应用于食品安全,环境监测等领域。
附图说明
以下,结合附图来详细说明本发明的实施方案,其中:
图1.a示出了库德巴码所包含的二十个字符,图1.b示出了库德巴码字符中所有可以进行相互转换的字符对;
图2示出了新的库德巴码编码字符;
图3示出了条码化层析试纸条的制造方法流程图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例进一步说明本发明,但是,应当理解为,这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用,而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
本部分对本发明试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的,但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚,在上下文中,如果未特别说明,本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。
以下实施例中使用的样品和仪器如下
样品:
血液待测样品来源于中国人民解放军总医院(301医院);
牛奶待测样品来源于牛奶(三元纯牛奶)和八种兽药的质控品的混合物;
表1中涉及的捕获探针、检测探针、靶标购自生工生物工程(上海)股份有限公司。
仪器及材料:
喷墨打印机购自爱普生(中国)有限公司,型号:爱普生WF3641;
Biodot三维喷点系统购自百道贸易(上海)有限公司,型号:百道XYZ3060;
样品垫购自北京沫之东生物技术有限公司,规格21cm*30cm;
金标结合垫购自北京沫之东生物技术有限公司,规格21cm*30cm;
吸收垫购自北京沫之东生物技术有限公司,规格38cm*51cm。
实施例1
本实施例用条码化的侧向层析检测体系对血液传染病四项进行了同时检测,所检测的生物标志物分别是乙型肝炎(Hepatitis B Virus,HBV)表面抗原,丙型肝炎(Hepatitis C Virus,HCV)抗体,艾滋病毒(Human Immunodeficiency Virus,HIV)抗体和梅毒螺旋体(Treponema Pallidum,TP)抗体。HBV表面抗原用双抗体夹心法进行检测,HCV抗体、HIV抗体和TP抗体用双抗原夹心法进行检测。首先用软件Adobe Illustrator画出条码为“AN1N2A”的条带,长度为210mm,其中宽单元与窄单元的宽度比在2:1-3:1之间,每组条带的总宽度控制在35mm以内,在210*297的尺寸范围内可以画8组条带。将8条宽度为35mm,长度为210mm的NC膜贴在A4纸上,用喷墨打印机将画好的条码打印在A4纸的NC膜上,将打印好条码的NC膜裁剪下来,粘贴在PVC底板上,将PVC底板固定在Biodot三维喷点系统的工作台面上,调整PVC底板至预先标记好的位置,设置Biodot三维喷点系统的Y Start等参数,在条码“AN1N2A”的四个可变区的位置分别包被上HBV表面抗体,HCV重组抗原,HIV重组抗原和TP重组抗原。在PVC底板上分别装配上样品垫,金标结合垫和吸收垫,将试纸条切成6mm左右的宽度即制成同时检测HBV表面抗原、HCV抗体、HIV抗体和TP抗体所需的条码化层析试纸条。将待测样本用缓冲溶液稀释后滴加到样品垫上,反应10-20min后,即可以用手机APP对结果进行读出。当样品中只有HBV表面抗原,或HCV抗体,或HIV抗体,或TP抗体为阳性时,条码分别读出为“M1N2”,或“Q1N2”,或“N1M2”,或“N1Q2”;当四种标志物都为阴性时,条码读出为“N1N2”;当四种标志物都为阳性时,条码读出为“P1P2”。
实施例2
本实施例用条码化侧向层析体系对牛奶中的八种兽药残留进行了同时检测,所检测的目标物分别是β-内酰胺酶类的青霉素(penicillin,PC),磺胺类的磺胺二甲基嘧啶(sulfadimidine,SDM),四环素类的四环素(tetracycline,TC),大环内酯类的红霉素(erythromycin,ERM),喹诺酮类的恩诺沙星(enrofloxacin,ENR),氨基糖苷类的大观霉素(spectinomycin,SM),氯霉素类的甲砜霉素(thiamphenicol,TAP)和皮质固醇类药物地塞米松(dexamethasone,DMS)。这八种目标物都用竞争法进行检测。首先用软件AdobeIllustrator画出条码为“AN1N2N3N4A”的条带,长度为210mm,其中宽单元与窄单元的宽度比在2:1-3:1之间,每组条带的总宽度控制在35mm以内,在210*297的尺寸范围内可以画8组条带。将8条宽度为35mm,长度为210mm的NC膜贴在A4纸上,用喷墨打印机将画好的条码打印在A4纸的NC膜上,将打印好条码的NC膜裁剪下来,粘贴在PVC底板上,将PVC底板固定在Biodot三维喷点系统的工作台面上,调整PVC底板至预先标记好的位置,设置Biodot三维喷点系统的Y Start等参数,在条码“AN1N2N3N4A”的四个可变区的位置分别包被上八种目标物的半抗原。在PVC底板上分别装配上样品垫,金标结合垫和吸收垫,将试纸条切成6mm左右的宽度即制成同时检测PC、SDM、TC、ERM、ENR、SM、TAP和DMS八种兽药残留所需的条码化层析试纸条。将待测样本用缓冲溶液稀释后滴加到样品垫上,反应10-20min后,即可以用手机APP对结果进行读出。当样品中只有PC,或SDM,或TC,或ERM,或ENR,或SM,或TAP,或DMS时,条码分别读出为“Q1P2P3P4”,或“M1P2P3P4”,或“P1Q2P3P4”,或“P1M2P3P4”,或“P1P2Q3P4”,或“P1P2M3P4”,或“P1P2P3Q4”,或“P1P2P3M4”;当八种目标物都为阴性时,条码读出为“P1P2P3P4”;当八种目标物都为阳性时,条码读出为“N1N2N3N4”。
实施例3
本实施例用条码化的侧向层析检测体系对四种病原体的特异性寡聚核苷酸序列进行了同时检测,所检测的四种寡聚核苷酸序列分别是埃博拉病毒特异性基因(Ebolavirus,EV),甲肝病毒Vall7多聚蛋白基因(hepatitis A virus Vall7 polyprotein gene,HAV),乙肝病毒表面抗原基因(hepatitis B virus surface antigen gene,HBV),和人类缺陷免疫病毒特异性基因(human immunodeficiency virus,HIV)。这四种核酸序列采用核酸杂交的方法进行检测,四种基因的寡聚核苷酸序列和用于杂交实验的捕获探针和检测探针序列,以及末端修饰见表1。捕获探针在3’进行生物素修饰,检测探针在5’进行巯基修饰。捕获探针与链霉亲和素反应后用于包被,检测探针与金纳米颗粒反应后被固定在结合垫上用于检测。首先用软件Adobe Illustrator画出条码为“AN1N2A”的条带,长度为210mm,其中宽单元与窄单元的宽度比在2:1-3:1之间,每组条带的总宽度控制在35mm以内,在210*297的尺寸范围内可以画8组条带。将8条宽度为35mm,长度为210mm的NC膜贴在A4纸上,用喷墨打印机将画好的条码打印在A4纸的NC膜上,将打印好条码的NC膜裁剪下来,粘贴在PVC底板上,将PVC底板固定在Biodot三维喷点系统的工作台面上,调整PVC底板至预先标记好的位置,设置Biodot三维喷点系统的Y Start等参数,在条码“AN1N2A”的四个可变区的位置分别包被上EV、HAV、HBV和HIV的捕获探针。在PVC底板上分别装配上样品垫,金标结合垫和吸收垫,将试纸条切成6mm左右的宽度即制成同时检测EV、HAV、HBV和HIV特异性寡聚核苷酸序列所需的条码化层析试纸条。将待测样本用缓冲溶液稀释后滴加到样品垫上,反应10-20min后,即可以用手机APP对结果进行读出。当样品中只有EV,或HAV,或HBV,或HIV为阳性时,条码分别读出为“M1N2”,或“Q1N2”,或“N1M2”,或“N1Q2”;当四种寡聚核苷酸序列都为阴性时,条码读出为“N1N2”;当四种标志物都为阳性时,条码读出为“P1P2”。
表1 病原体特异性寡聚核苷酸序列及末端修饰
尽管本发明已进行了一定程度的描述,明显地,在不脱离本发明的精神和范围的条件下,可进行各个条件的适当变化。可以理解,本发明不限于所述实施方案,而归于权利要求的范围,其包括所述每个因素的等同替换。
Claims (10)
1.一种制备条码化层析试纸条的方法,其特征在于,所述方法依次包括以下步骤:
制备条码的不变区:依照编码规则,用软件画好条码的不变区,在固定有膜的载体上打印预先画好的条码;
制备条码的可变区:将打印好条码不变区的膜裁剪下来贴在底板上,在膜上的条码的可变区包被上参与反应的物质;
所述载体包括但不限于A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,B4,B5与喷墨打印机相匹配的型号和尺寸的打印纸,优选A4纸,所述膜优选硝酸纤维素膜,所述底板优选聚氯乙烯底板。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法制备得到的条码化层析试纸条使用一维条码中的库德巴码进行编码:每一组字符中的四个字符之间可以相互转换,只需变换其中一个单元,即可以转换成另外一个字符,从而使得每一组字符可以编码两种待测物。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,使用三维喷点系统制备条码的可变区;优选地,使用Biodot三维喷点系统制备条码的可变区。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,将所述底板固定在三维喷点系统的工作台面上,调整所述底板至预先标记好的位置,设置三维喷点系统的参数,在膜上条码的可变区包被上参与反应的物质;
优选地,调整Biodot三维喷点系统的Y Start参数精确控制可变区的打印位置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所述参与反应的物质包括抗体、抗原、半抗原、捕获探针和/或检测探针。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,使用喷墨打印机在所述载体上固定有膜的区域打印条码的不变区。
7.一种基于条码读出的侧向层析检测装置,其特征在于,所述装置包括:
检测系统,所述检测系统使用权利要求1-6任一项所述的方法制备的试纸条;
读出系统,用于转换所述检测系统的每对条码字符。
8.根据权利要求7所述的侧向层析检测装置,其特征在于,所述读出系统是通过条码扫描软件或条码扫描器进行读出的。
9.权利要求1-6任一项所述方法制备的试纸条或权利要求7或8所述的装置在制备用于免疫检测和核酸检测的产品中的应用。
10.根据权利要求9所述的用途,其特征在于,所述免疫检测包括针对蛋白和小分子化合物的免疫检测。
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