CN108489950B - ATP、ADP、AMP和PPi浓度联合探测仪及检测方法 - Google Patents
ATP、ADP、AMP和PPi浓度联合探测仪及检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种ATP、ADP、AMP和PPi浓度联合探测仪及检测方法,该联合探测仪包括:激发光源,用于发射激发光;设有测试样品池和对照样品池的测试转盘,测试转盘连接电机,电机连接控制器;控制器分别连接电机和激发光源,用于控制激发光源发射激发光;分光片,用于将激发光源发射的光分光到聚焦镜上,聚焦镜设置在分光片的分光光路上,用于对经过分光片的光进行聚焦,聚焦后的光照射到测试样品池或对照样品池;连接控制器的第一、二光电倍增管,用于采集样品受激后的发射光和自发化学荧光,并转换成电信号再发送给数据处理系统,数据处理系统根据接收的电信号分析样品中目标物的检测浓度。本发明能够方便快捷地同时检测样品中的ATP、ADP、AMP和PPi浓度。
Description
技术领域
本申请涉及一种检测方法,具体涉及ATP、ADP、AMP和PPi浓度联合探测仪及同时检测方法。
背景技术
三磷酸腺苷ATP、二磷酸腺苷ADP、单磷酸腺苷AMP和焦磷酸PPi是生命体内的关键能量分子,实时检测其浓度不但能估算生物能的消耗速率,而且能锁定某些代谢路径。
现有技术中还没有一种能够方便快捷并同时检测ATP、ADP、AMP和PPi浓度的联合探测仪及检测方法。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种能够方便快捷的ATP、ADP、AMP和PPi浓度的联合检测方法。
本发明还提供一种用于同时检测ATP、ADP、AMP和PPi浓度的联合探测仪。
为了实现上述目的,本发明采取的技术方案是:
本发明提供一种用于同时检测ATP、ADP、AMP和PPi浓度的联合探测仪,包括:
激发光源,用于发射激发光;
测试转盘,所述测试转盘上设有测试样品池和对照样品池,所述测试转盘通过转轴连接电机,所述电机能够带动所述测试转盘转动和定位;
控制器,通过导线分别连接电机和激发光源,用于控制激发光源发射激发光,用于控制电机的转轴转动和定位;
分光片和聚焦镜,所述分光片设置在所述激发光源的光路上,所述聚焦镜设置在所述分光片的分光光路上,所述分光片用于将所述激发光源发射的光分光到所述聚焦镜上,所述聚焦镜用于对经过所述分光片的光进行聚焦,聚焦后的光照射到测试样品池或对照样品池;
第一光电倍增管,通过导线连接所述控制器,用于采集测试样品池或对照样品池中的样品受激后的发射光;将所述发射光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
第二光电倍增管,通过导线连接所述控制器,用于采集测试样品池或对照样品池中的自发化学荧光,将所述化学荧光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
所述控制器的数据处理系统根据接收的电信号分析测试样品或对照样品中目标物的检测浓度。
所述电机还连接有码盘和码盘计数器,用于测试样品池或对照样品池的定位,所述码盘计数器通过导线连接所述控制器。
所述测试样品池包括第一测试样品池、第二测试样品池、第三测试样品池和第四测试样品池;所述对照样品池包括第一对照样品池和第二对照样品池;
所述测试转盘上具体多个同心圆;
所述第一测试样品池和第一对照样品池的中心点位于同一个同心圆的圆周上;
所述第二测试样品池、第三测试样品池、第四测试样品池和第二对照样品池的中心点位于另一个同心圆的圆周上。
所述测试转盘具有多条轴线,所述第一测试样品池和第二对照样品池位于所述测试转盘的第一轴线上;所述第二测试样品池和第一对照样品池位于所述测试转盘的第二轴线上;所述第三测试样品池和第四测试样品池位于所述测试转盘的第三轴线上。
所述第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此之间的夹角为60°。
进一步地,还包括第一激发光滤光片,所述第一激发光滤光片设置在所述激发光源与所述分光片之间。
进一步地,还包括第二激发光滤光片,所述第二激发光滤光片设置在所述第一光电倍增管与所述分光片之间。
所述激发光源发射的激发光为540nm;所述第一测试样品池或第一对照样品池的发射光为590nm。
本发明还提供一种使用上述的联合探测仪同时检测ATP、ADP、AMP和PPi浓度的方法,包括以下步骤:
(1)注入样品:
在每个样品池分别注入下列等体积样品:
第一对照样品池注入:5’-核苷酸酶5’-NT、腺苷脱氨酶(ADA)、嘌呤核苷磷酸化酶PNP、黄嘌呤氧化酶XO、10-乙酰基-3,7-二羟基吩嗪ADHP、辣根过氧化物酶HRP和缓冲液BBS;
第一测试样品池注入:5’-NT、ADA、PNP、XO、ADHP、HRP和样品单磷酸腺苷AMP;
第一测试样品池发生如下反应:
其中:Ade为腺苷,Ino为肌苷,Hyp为次黄嘌呤,Resorufin为试卤灵;k+表示AMP与5’-NT的结合速率;k-表示AMP与5’-NT的解离速率;kcat表示5’-NT对AMP的催化速率;VAde、VIno、VHyp和VH2O2则依次表示从Ade开始到生成Resorufin的级联反应中每个中间产物的生成速率;
终端产物试卤灵Resorufin的最终浓度就是样品中底物AMP的初始浓度,Resorufin的浓度通过590nm荧光强度来表征;
第二对照样品池注入:荧光素luciferin/荧光素酶luciferase和缓冲液BBS;
第二测试样品池注入:荧光素luciferin/荧光素酶luciferase和样品三磷酸腺苷ATP;
化学荧光强度直接表征样品中的ATP浓度;
第三测试样品池注入:luciferin/luciferase、尿苷三磷酸UTP、核苷二磷酸激酶NDPK和样品二磷酸腺苷ADP;
第三测试样品池则发生如下反应:
其中:UDP表示葡萄糖焦磷酸化酶;
测得的ATP浓度直接反映了样品中ADP的浓度;
第四测试样品池注入:luciferin/luciferase、过硫酸铵APS、ATP硫酸化酶sulfurylase和样品焦磷酸PPi;
第四测试样品池则发生如下反应:
测得的ATP浓度直接反映了样品中PPi的浓度;
(2)开启联合探测仪检测各个样品池的荧光强度:
第一光电倍增管用于接收第一对照样品池和第一测试样品池的发射光;将所述发射光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
第二光电倍增管用于接收第二测试样品池、第三测试样品池、第四测试样品池和第二对照样品池的化学荧光;将所述化学荧光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
(3)对照各自的标准曲线得到ATP、ADP、AMP和PPi浓度:
控制器的数据处理系统根据测得的稳态时荧光强度差,再通过标准曲线换算成对应的底物浓度。
所述缓冲液BBS按照以下配比配置:130mM NaCl,5mM KCl,1.5mM CaCl2,1mMMgSO4,5mM葡萄糖和0.1%牛血清白蛋白;pH=7.4。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
采用本发明联合探测仪,可以同时检测ATP、ADP、AMP和PPi浓度,具有方便、快捷、实时和定量的优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明实施例提供的反应动力学定量探测仪的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的测试转盘的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的荧光强度的时间曲线图。
图中:1激发光源,2测试转盘,3测试样品池,4第二光电倍增管,5转轴,6电机,7导线,8控制器,9分光片,10聚焦镜,11第一光电倍增管,12码盘,13码盘计数器,14第一激发光滤光片,15第二激发光滤光片,16第一测试样品池,17第二测试样品池,18第三测试样品池,19第四测试样品池,20第一对照样品池,21第二对照样品池,22第二轴线,23第二轴线,24第二轴线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参见图1,一种用于同时检测ATP、ADP、AMP和PPi浓度的联合探测仪,包括:
激发光源1,用于发射540nm的激发光;
测试转盘2,测试转盘2上设有测试样品池3和对照样品池,测试转盘2通过转轴5连接电机6,电机6能够带动测试转盘2转动;
控制器8,通过导线7分别连接电机6和激发光源1,用于控制激发光源1发射激发光,用于控制电机6的转轴5转动和定位;
分光片9和聚焦镜10,分光片9设置在激发光源1的光路上,聚焦镜10设置在分光片9的分光光路上,分光片9用于将激发光源1发射的光分光到聚焦镜10上,聚焦镜10用于对经过分光片9的光进行聚焦,聚焦后的光照射到测试样品池3或对照样品池;
第一光电倍增管11,通过导线7连接控制器8,用于采集测试样品池3或对照样品池的590nm的发射光,将所述发射光转换成电信号并发送给控制器8的数据处理系统;
第二光电倍增管4,通过导线7连接控制器8,用于采集测试样品池或对照样品池中的自发化学荧光,将所述化学荧光转换成电信号并发送给控制器8的数据处理系统;
控制器8的数据处理系统根据接收的电信号分析测试样品或对照样品中目标物的检测浓度。
进一步地,电机6还连接码盘12和码盘计数器13,用于测试样品池或对照样品池的定位,码盘计数器13通过导线7连接控制器8。
参见图2,进一步地,测试样品池3包括第一测试样品池16、第二测试样品池17、第三测试样品池18和第四测试样品池19;对照样品池包括第一对照样品池20和第二对照样品池21;
测试转盘2上具体多个同心圆;
第一测试样品池16和第一对照样品池20的中心点位于同一个同心圆的圆周上;
第二测试样品池17、第三测试样品池18和第四测试样品池19和第二对照样品池21的中心点位于另一个同心圆的圆周上。
这样设置是为了方便测试转盘旋转后,位于同一圆心的样品池方便使用同样的光电倍增管,无需来回移动光电倍增管的位置。
优选地,测试转盘2具有多条轴线,第一测试样品池16和第二对照样品池21位于测试转盘2的同一条轴线上,即位于第一轴线22上;第二测试样品池17和第一对照样品池20位于测试转盘2的同一条轴线上,即位于第二轴线23上;第三测试样品池18和第四测试样品池19位于测试转盘2的同一条轴线上,即位于第三轴线24上。
优选地,第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此之间的夹角为60°。
进一步地,还包括第一激发光滤光片14,第一激发光滤光片14设置在激发光源1与分光片9之间。
进一步地,还包括第二激发光滤光片15,第二激发光滤光片15设置在第一光电倍增管11与分光片9之间。
本发明的联合探测仪,开启电机,电机转动同步带动测试转盘转动,通过码盘定位测试样品池和对照样品池,并同时由控制器读取数据,再对数据做动力学处理,最终将测试结果输出。其中第一光电倍增管负责590nm荧光检测,第二光电倍增管负责化学荧光检测。
本发明还提供一种使用上述的联合探测仪同时检测ATP、ADP、AMP和PPi浓度的方法,包括以下步骤:
(1)注入样品:
在每个样品池中分别注入下列等体积样品:
第一对照样品池注入:5’-核苷酸酶(5’-NT)10uL、腺苷脱氨酶(ADA)10uL、嘌呤核苷磷酸化酶(PNP)10uL、黄嘌呤氧化酶(XO)10uL、10-乙酰基-3,7-二羟基吩嗪(ADHP)10uL、辣根过氧化物酶(HRP)10uL和缓冲液(BBS);10uL
BBS按照以下配比配置:130mM NaCl,5mM KCl,1.5mM CaCl2,1mM MgSO4,5mM葡萄糖和0.1%牛血清白蛋白;pH=7.4。
第一测试样品池注入:5’-NT 10uL、ADA 10uL、PNP 10uL、XO 10uL、ADHP 10uL、HRP10uL和样品单磷酸腺苷(AMP)10uL;
第一测试样品池中发生如下反应:
其中:Ade为腺苷,Ino为肌苷,Hyp为次黄嘌呤,Resorufin为试卤灵;k+表示AMP与5’-NT的结合速率;k-表示AMP与5’-NT的解离速率;kcat表示5’-NT对AMP的催化速率;VAde、VIno、VHyp和VH2O2则依次表示从Ade开始到生成Resorufin的级联反应中每个中间产物的生成速率。
终端产物试卤灵Resorufin的最终浓度就是样品中底物AMP的初始浓度,Resorufin的浓度通过590nm荧光强度来表征;
第二对照样品池注入:荧光素luciferin 10uL/荧光素酶luciferase10uL和缓冲液BBS50uL;
第二测试样品池注入:荧光素luciferin 10uL/荧光素酶luciferase10uL、缓冲液BBS50uL和样品三磷酸腺苷(ATP)10uL;
化学荧光强度直接表征样品中的ATP浓度;
第三测试样品池注入:luciferin 10uL/luciferase 10uL、尿苷三磷酸(UTP)10uL、核苷二磷酸激酶(NDPK)10uL、缓冲液BBS 20uL和样品二磷酸腺苷(ADP)10uL;
第三测试样品池中发生如下反应:
其中:UDP表示葡萄糖焦磷酸化酶;
测得的ATP浓度直接反映了样品中ADP的浓度;
第四测试样品池注入:luciferin 10uL/luciferase 10uL、过硫酸铵(APS)10uL、ATP硫酸化酶(sulfurylase)10uL、缓冲液BBS 20uL和样品焦磷酸(PPi)10uL;
第四测试样品池中发生如下反应:
测得的ATP浓度直接反映了样品中PPi的浓度;
(2)开启联合探测仪同时检测各个样品池的荧光强度:
第一光电倍增管用于接收第一对照样品池和第一测试样品池的发射光;将所述发射光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
第二光电倍增管用于接收第二测试样品池、第三测试样品池、第四测试样品池和第二对照样品池的自发化学荧光;将所述化学荧光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
参见图3,为测得的荧光强度f随时间t(秒)变化的曲线。在控制器的控制面板显示的曲线分别代表测试样品池(S1-S4)和对照样品池(C1,C2)荧光强度(f)的共6条时间曲线。
其中:S1代表第一测试样品池的荧光强度曲线;
S2代表第二测试样品池的荧光强度曲线;
S3代表第三测试样品池的荧光强度曲线;
S4代表第四测试样品池的荧光强度曲线;
C1代表第一对照样品池的荧光强度曲线;
C2代表第二对照样品池的荧光强度曲线;
(3)对照各自的标准曲线得到ATP、ADP、AMP和PPi浓度:
控制器的数据处理系统根据测得的稳态时荧光强度差,再通过标准曲线换算成对应的底物浓度。
如图3所示,第一测试样品池中目标物的浓度由稳态时的fS1(t)-fC1(t)再经对应的标准曲线换算获得;其余样品池中目标物的浓度由稳态时的fSi(t)-fC2(t)(其中i=2-4)再经各自对应的标准曲线换算获得。
本实施例中最终测得的ATP、ADP、AMP和PPi的浓度对应为[ATP]=252nM,[ADP]=315nM,[AMP]=140nM,[PPi]=378nM。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (9)
1.一种用于同时检测ATP、ADP、AMP和PPi浓度的联合探测仪,其特征在于,包括:
激发光源,用于发射激发光;
测试转盘,所述测试转盘上设有测试样品池和对照样品池,所述测试转盘通过转轴连接电机,所述电机能够带动所述测试转盘转动和定位;
所述测试样品池包括第一测试样品池、第二测试样品池、第三测试样品池和第四测试样品池;所述对照样品池包括第一对照样品池和第二对照样品池;
所述测试转盘上具有多个同心圆;
所述第一测试样品池和第一对照样品池的中心点位于同一个同心圆的圆周上;
所述第二测试样品池、第三测试样品池、第四测试样品池和第二对照样品池的中心点位于另一个同心圆的圆周上;
控制器,通过导线分别连接电机和激发光源,用于控制激发光源发射激发光,用于控制电机的转轴转动和定位;
分光片和聚焦镜,所述分光片设置在所述激发光源的光路上,所述聚焦镜设置在所述分光片的分光光路上,所述分光片用于将所述激发光源发射的光分光到所述聚焦镜上,所述聚焦镜用于对经过所述分光片的光进行聚焦,聚焦后的光照射到测试样品池或对照样品池;
第一光电倍增管,通过导线连接所述控制器,用于采集第一测试样品池和第一对照样品池中的样品受激后的发射光;将所述发射光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
第二光电倍增管,通过导线连接所述控制器,用于采集第二测试样品池、第三测试样品池、第四测试样品池和第二对照样品池中的自发化学荧光,将所述化学荧光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
所述控制器的数据处理系统根据接收的电信号分析测试样品或对照样品中目标物的检测浓度;
其中,第一对照样品池注入:5’-核苷酸酶5’-NT、腺苷脱氨酶ADA、嘌呤核苷磷酸化酶PNP、黄嘌呤氧化酶XO、10-乙酰基-3,7-二羟基吩嗪ADHP、辣根过氧化物酶HRP和缓冲液BBS;
第一测试样品池注入:5’-NT、ADA、PNP、XO、ADHP、HRP和样品单磷酸腺苷AMP;
第一测试样品池发生如下反应:
其中:Ade为腺苷,Ino为肌苷,Hyp为次黄嘌呤,Resorufin为试卤灵;k +表示AMP与5’-NT的结合速率;k -表示AMP与5’-NT的解离速率;k cat表示5’-NT对AMP的催化速率;V Ade、V Ino、V Hyp和V H2O2则依次表示从Ade开始到生成Resorufin的级联反应中每个中间产物的生成速率;
终端产物试卤灵Resorufin的最终浓度就是样品中底物AMP的初始浓度;
其中,第二对照样品池注入:荧光素luciferin /荧光素酶luciferase和缓冲液BBS;
第二测试样品池注入:荧光素luciferin /荧光素酶luciferase和样品三磷酸腺苷ATP;
化学荧光强度直接表征样品中的ATP浓度;
其中,第三测试样品池注入:luciferin/luciferase、尿苷三磷酸UTP、核苷二磷酸激酶NDPK和样品二磷酸腺苷ADP;
第三测试样品池则发生如下反应:
其中:UDP表示葡萄糖焦磷酸化酶;
测得的ATP浓度直接反映了样品中ADP的浓度;
其中,第四测试样品池注入:luciferin/luciferase、过硫酸铵APS、ATP 硫酸化酶sulfurylase和样品焦磷酸PPi;
测得的ATP浓度直接反映了样品中PPi的浓度;
所述第一光电倍增管用于接收第一对照样品池和第一测试样品池的发射光,将所述发射光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
所述第二光电倍增管用于接收第二对照样品池、第二测试样品池、第三测试样品池和第四测试样品池的自发化学荧光,将所述自发化学荧光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
控制器的数据处理系统根据测得的稳态时荧光强度差,再通过标准曲线分别换算成AMP、ATP、ADP和PPi浓度。
2.根据权利要求1所述的联合探测仪,其特征在于,所述电机还连接有码盘和码盘计数器,用于测试样品池或对照样品池的定位,所述码盘计数器通过导线连接所述控制器。
3.根据权利要求1所述的联合探测仪,其特征在于,所述测试转盘具有多条轴线,所述第一测试样品池和第二对照样品池位于所述测试转盘的第一轴线上;所述第二测试样品池和第一对照样品池位于所述测试转盘的第二轴线上;所述第三测试样品池和第四测试样品池位于所述测试转盘的第三轴线上。
4.根据权利要求3所述的联合探测仪,其特征在于,所述第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此之间的夹角为60°。
5.根据权利要求1-4任一项所述的联合探测仪,其特征在于,还包括第一激发光滤光片,所述第一激发光滤光片设置在所述激发光源与所述分光片之间。
6.根据权利要求5所述的联合探测仪,其特征在于,还包括第二激发光滤光片,所述第二激发光滤光片设置在所述第一光电倍增管与所述分光片之间。
7.根据权利要求5所述的联合探测仪,其特征在于,所述激发光源发射的激发光为540nm;所述第一测试样品池或第一对照样品池的发射光为590nm。
8.一种使用权利要求1-7任一项所述的联合探测仪同时检测ATP、ADP、AMP和PPi浓度的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)注入样品:
在每个样品池分别注入下列等体积样品:
第一对照样品池注入:5’-核苷酸酶5’-NT、腺苷脱氨酶ADA、嘌呤核苷磷酸化酶PNP、黄嘌呤氧化酶XO、10-乙酰基-3,7-二羟基吩嗪ADHP、辣根过氧化物酶HRP和缓冲液BBS;
第一测试样品池注入:5’-NT、ADA、PNP、XO、ADHP、HRP和样品单磷酸腺苷AMP;
第一测试样品池发生如下反应:
其中:Ade为腺苷,Ino为肌苷,Hyp为次黄嘌呤,Resorufin为试卤灵;k +表示AMP与5’-NT的结合速率;k -表示AMP与5’-NT的解离速率;k cat表示5’-NT对AMP的催化速率;V Ade、V Ino、V Hyp和V H2O2则依次表示从Ade开始到生成Resorufin的级联反应中每个中间产物的生成速率;
终端产物试卤灵Resorufin的最终浓度就是样品中底物AMP的初始浓度,Resorufin的浓度通过590nm荧光强度来表征;
第二对照样品池注入:荧光素luciferin /荧光素酶luciferase和缓冲液BBS;
第二测试样品池注入:荧光素luciferin /荧光素酶luciferase和样品三磷酸腺苷ATP;
化学荧光强度直接表征样品中的ATP浓度;
第三测试样品池注入:luciferin/luciferase、尿苷三磷酸UTP、核苷二磷酸激酶NDPK和样品二磷酸腺苷ADP;
第三测试样品池则发生如下反应:
其中:UDP表示葡萄糖焦磷酸化酶;
测得的ATP浓度直接反映了样品中ADP的浓度;
第四测试样品池注入:luciferin/luciferase、过硫酸铵APS、ATP 硫酸化酶sulfurylase和样品焦磷酸PPi;
测得的ATP浓度直接反映了样品中PPi的浓度;
(2)开启联合探测仪检测各个样品池的荧光强度:
第一光电倍增管用于接收第一对照样品池和第一测试样品池的发射光;将所述发射光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
第二光电倍增管用于接收第二测试样品池、第三测试样品池、第四测试样品池和第二对照样品池的化学荧光;将所述化学荧光转换成电信号并发送给所述控制器的数据处理系统;
(3)对照各自的标准曲线得到ATP、ADP、AMP和PPi浓度:
控制器的数据处理系统根据测得的稳态时荧光强度差,再通过标准曲线换算成对应的底物浓度。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述缓冲液BBS按照以下配比配置: 130mMNaCl,5mM KCl,1.5mM CaCl2,1mM MgSO4,5 mM葡萄糖和0.1%牛血清白蛋白; pH=7.4。
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