CN110286120B - 流动式电化学发光生物检测系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种流动式电化学发光生物检测系统，所述系统包括流动注射进样单元、反应单元、磁分离单元和电化学发光检测单元；流动注射进样单元与所述反应单元连接，以将待检测样本溶液与包含检测探针的悬浊液混合后传输至反应单元，并在所述反应单元中进行充分反应得到反应后的混合液；磁分离单元将反应后的混合液中的磁珠与溶液分离，并将分离磁珠后的混合液传输至电化学发光检测单元进行检测，电化学发光生物传感器具有选择性高、响应时间短的优点，可实现微量目标物的测定，成本低廉，容易微型化和集成化，通过电化学发光检测单元能够实现对待检测物质的快速检测，无需大型的检测设备且检测结果准确。
Description
技术领域
本申请涉及电化学检测领域，具体而言，涉及一种流动式电化学发光生物检测系统。
背景技术
非法添加物质(如“瘦肉精”类)，虽已被我国及世界许多国家明令禁止使用，然而，受经济利益驱使，非法添加现象仍屡禁不止。瘦肉精的传统检测方法主要是以HPLC-MS/MS(高效液相色谱-质谱连用)和ELISA(酶联免疫吸附)方法为主，但前者需要大型的检测设备，而后者检测的瘦肉精种类少，假阳性偏高。因此，能够实现多目标物的快速、灵敏、低成本且可实时在线检测的方法仍为基层实际生产所急需。
发明内容
为了解决上述问题，本申请实施例提供一种流动式电化学发光生物检测系统，所述检测系统包括流动注射进样单元、反应单元、磁分离单元、电化学发光检测单元；
所述流动注射进样单元与所述反应单元连接，以将待检测样本溶液与包含检测探针的悬浊液混合后传输至反应单元，并在所述反应单元中进行充分反应得到反应后的混合液，其中，在所述悬浊液中检测探针附着在磁珠上，当与待检测样本中的待检测物质反应后，所述检测探针与所述待检测物质结合并从磁珠脱离；
所述反应单元与所述磁分离单元连接，所述磁分离单元用于将所述反应后的混合液中的磁珠与溶液分离，并将分离所述磁珠后的混合液传输至电化学发光检测单元进行检测。
可选地，在本实施例中，所述流动注射进样单元包括待检测样本进样支路与悬浊液进样支路；待检测样本进样支路包括第一蠕动泵，悬浊液通进样支路包括第二蠕动泵；
所述待检测样本在所述第一蠕动泵的作用下从所述待检测样本进样支路的进口端进入进样阀；
所述悬浊液在所述第二蠕动泵的作用下从所述悬浊液进样支路的进口端进入进样阀。
可选地，在本实施例中，所述磁分离单元包括Y型分离器及第一电磁铁，所述第一电磁铁设置在所述Y型分离器第一支路一侧，用于将磁珠从混合溶液中分离，其中，磁珠从所述Y型分离器的第一支路流出，分离所述磁珠后的混合液从所述Y型分离器的第二支路流向所述电化学发光检测单元进行检测。
可选地，在本实施例中，所述系统还包括回收单元，所述回收单元设置于所述Y型分离器的第一支路一侧，用于回收磁珠。
可选地，在本实施例中，所述回收单元包括回收池及设置在回收池下方的第二电磁铁，所述回收池侧壁设置有废液回收通道。
可选地，在本实施例中，所述电化学发光检测单元为光电倍增管。
可选地，在本实施例中，所述反应单元为螺旋管，所述螺旋管的螺旋外径为15mm，内径为1mm，长度范围为100mm至200mm。
可选地，在本实施例中，所述系统还包括信息记录单元，所述信息记录单元与所述电化学发光检测单元连接，用于记录所述电化学发光检测单元的检测数据。
可选地，在本实施例中，所述Y型分离器的第一支路及第二支路的夹角范围为20度至40度。
可选地，在本实施例中，所述第一电磁铁外加电压不低于8.3V，所述第二电磁铁外加电压不低于20V。
相对于现有技术，本申请实施例具有以下有益效果：
本申请提供了一种流动式电化学发光生物检测系统，所述系统包括流动注射进样单元、反应单元、磁分离单元、电化学发光检测单元；流动注射进样单元与所述反应单元连接，以将待检测样本溶液与包含检测探针的悬浊液混合后传输至反应单元，并在所述反应单元中进行充分反应得到反应后的混合液；磁分离单元将反应后的混合液中的磁珠与溶液分离，并将分离磁珠后的混合液传输至电化学发光检测单元进行检测，电化学发光生物传感器具有选择性高、响应时间短的优点，可实现微量目标物的测定，成本低廉，容易微型化和集成化的，通过电化学发光检测单元能够实现对待检测物质的快速检测，无需大型的检测设备且检测结果准确。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的流动式电化学发光生物检测系统的示意图之一；
图2为本申请实施例提供的流动注射进样单元的示意图；
图3为本申请实施例提供的反应单元的示意图；
图4为本申请实施例提供的磁分离单元的示意图；
图5为本申请实施例提供的流动式电化学发光生物检测系统的示意图之二。
图标：10-流动式电化学发光生物检测系统；101-流动注射进样单元；102-反应单元；103-磁分离单元；104-电化学发光检测单元；105-回收单元；106-信息记录单元；1011-待检测样本进样支路；1012-悬浊液进样支路；1013-第一蠕动泵；1014-第二蠕动泵；1015-进样阀；1031-Y型分离器；1032-第一电磁铁；1051-回收池；1052-第二电磁铁。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
电化学发光生物传感器是一种新兴的生物传感器，具有选择性高，响应时间短等优点，可实现微量目标物的测定，成本低廉，容易微型化和集成化。流动注射分析速度快，自动化程度高。
本申请将电化学发光生物传感器与流动注射分析两种技术结合，并将特异性生物识别元件应用于检测系统，构建流动式电化学发光生物检测系统，实现瘦肉精的快速、高灵敏、自动化的检测。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的流动式电化学发光生物检测系统的示意图之一，流动式电化学发光生物检测系统10包括流动注射进样单元101、反应单元102、磁分离单元103、电化学发光检测单元104。
流动注射进样单元101与反应单元102连接，以将待检测样本溶液与包含检测探针的悬浊液混合后传输至反应单元102，并在反应单元102中进行充分反应得到反应后的混合液。其中，在悬浊液中，检测探针附着在磁珠上，当与待检测样本中的待检测物质反应后，检测探针与待检测物质结合并从磁珠脱离。
反应单元102与磁分离单元103连接，磁分离单元103用于将反应后的混合液中的磁珠与溶液分离，并将分离磁珠后的混合液传输至电化学发光检测单元104进行检测。
在本实施例中，检测探针是一种附着在磁珠上的特异性识别分子，能够与待检测物质相结合，结合后形成一种复合分子并从磁珠上脱离，该检测探针同时是一种电化学发光物质，可以通过通电激发该物质使其发光，以便进行检测。
特异性识别分子偶联磁珠检测探针的制备方法为：借助聚酰胺-胺型树枝状高分子(PAMAM)将羧基化的联吡啶钌(Ru-COOH)连接至金纳米粒子(AuNPs)等载体上，形成具有自增强型化学发光信号放大底物AuNPs-(PAMAM-Ru)n，并将其标记至特异性识别分子(如适配体、抗体等)(Aa)上，形成Aa-AuNPs-(PAMAM-Ru)n复合物；同时将可以与特异性识别分子特异结合的分子(氨基化的适配体的互补链、二抗等)(Ss)修饰到纳米磁珠(Fe3O4/PVA)/SiO2表面，制备(Fe3O4/PVA)/SiO2-Ss复合物；最后利用Aa与Ss特异性作用得到特异性识别分子偶联磁珠的检测探针(Fe3O4/PVA)/SiO2-Ss-Aa-AuNPs-(PAMAM-Ru)n。
根据不同的待检测物质制备不同的特异性识别检测探针，以实现对不同物质的检测，可检测种类多，检测结果准确。
优选地，在本实施例中，电化学发光检测单元104为光电倍增管，所述光电倍增管具有一定的电流，能够激发检测探针，使检测探针发光，通过判断混合液中是否有发光物存在即可判断出待检测样本中是否存在待检测物质。
具体地，请参照图2，图2为本申请实施例提供的流动注射进样单元101的示意图，流动注射进样单元101包括待检测样本进样支路1011与悬浊液进样支路1012；待检测样本进样支路1011包括第一蠕动泵1013，悬浊液通进样支路包括第二蠕动泵1014。
所述待检测样本在第一蠕动泵1013的作用下从待检测样本进样支路1011的进口端进入进样阀1015；悬浊液在所述第二蠕动泵1014的作用下从悬浊液进样支路1012的进口端进入进样阀1015。
进样阀1015包括两个阀门，用于控制待检测样本及悬浊液进样模式。
在本实施例中，进样阀1015控制待检测样本间歇进样，以使每个待检测样本能够单独检测，进样阀1015控制悬浊液持续进样，以使检测系统内保持流动状态。
请参照图3，图3为本申请实施例提供的反应单元的示意图，在本实施例中，反应单元102为螺旋管，用于使待检测样本中的待检测物质与悬浊液中的检测探针反应，螺旋管的螺旋外径为15mm，内径为1mm，长度范围为100mm至200mm。
优选地，当螺旋管的长度为150mm时，能够使待检测样本中的待检测物质与悬浊液中的检测探针充分反应，充分反应后，检测探针与待检测物质结合并从磁珠脱离。
若待检测样本中无待检测物质，即无可与检测探针结合的分子，则检测探针不会从磁珠脱离，直接被回收池回收，混合液中不会存在游离状态的检测探针，因此电化学发光检测单元104则无法激发检测探针。
请参照图4，图4为本申请实施例提供的磁分离单元的示意图，磁分离单元103包括Y型分离器1031及第一电磁铁1032，Y型分离器1031包括第一支路及第二支路。Y型分离器1031的作用是将与待检测物质反应后的磁珠及未反应的磁珠通过外加磁场分离出去，且不影响系统的流动性。
第一电磁铁1032设置在所述Y型分离器1031的第一支路一侧，用于将磁珠从混合溶液中分离，便于后续的回收。其中，磁珠从Y型分离器1031的第一支路流出，分离磁珠后的混合液从Y型分离器1031的第二支路流向电化学发光检测单元104进行检测。
在本实施例中，Y型分离器1031的第一支路及第二支路的夹角范围为20度至40度。
优选地，当Y型分离器1031的第一支路及第二支路之间的夹角为20度时，磁珠的分离效果最好，能够将磁珠完全分离。
优选地，第一电磁铁1032外加电压不低于8.3V。
在本实施例中，为了保证能够将Y型分离器1031的磁珠充分分离且不会造成磁珠在Y型分离器1031的第一支路上堵塞，当第一电磁铁1032在电压为8.3V时磁场强度能够使Y型分离器1031达到最佳分离效果。
请参照图5，图5为本申请实施例提供的流动式电化学发光生物检测系统的示意图之二，在本实施例中，流动式电化学发光生物检测系统10还包括回收单元105，回收单元105设置在Y型分离器1031的第一支路一侧，用于接收Y型分离器1031从混合液中分离的磁珠，并对磁珠进行回收。
具体的，回收单元105包括回收池1051及第二电磁铁1052，第二电磁铁1052设置在回收池1051下方，第二电磁铁1052用于将磁珠吸附在回收池底部，便于回收。回收池1051侧壁设置有废液回收通道，磁珠被吸附在回收池1051下方后，废液从该回收通道流出。
优选地，第二电磁铁1052的外加电压不小于20V。
在本实施例中，当第二电磁铁1052的电压在20V时，能够回收所有的磁珠。
请继续参照图5，在本实施例中，所述流动式电化学发光生物检测系统10还包括信息记录单元106，例如PC(Personal Computer，个人电脑)，信息记录单元106与电化学发光检测单元104连接，用于采集待检测样本反应信号，以记录电化学发光检测单元104的检测数据，便于后续对数据进行分析。
综上所述，本申请提供了一种流动式电化学发光生物检测系统，所述系统包括流动注射进样单元、反应单元、磁分离单元、电化学发光检测单元；流动注射进样单元与所述反应单元连接，以将待检测样本溶液与包含检测探针的悬浊液混合后传输至反应单元，并在所述反应单元中进行充分反应得到反应后的混合液；磁分离单元将反应后的混合液中的磁珠与溶液分离，并将分离磁珠后的混合液传输至电化学发光检测单元进行检测，电化学发光生物传感器具有选择性高、响应时间短的优点，可实现微量目标物的测定，成本低廉，容易微型化和集成化，通过电化学发光检测单元能够实现对待检测物质的快速检测，无需大型的检测设备；通过制备不同的特异性识别分子检测探针，即可对不同物质进行检测识别，可检测物质的种类多，检测结果准确，假阳性低。同时，该系统可以实现对目标物的自动化检测，极大地节约人力成本。
本申请实施例提供的检测系统与传统流动注射系统相比，不但在流动系统中增加了可以特异识别靶标的识别元件，实现对待检物质的特异性识别，而且通过流动注射方式连续、自动进样，可以大大减少实验操作，提高效率。信号检测采用电化学发光检测系统，检测灵敏度更高，可以实现对微量目标物的检测，更好地保障食品安全。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种流动式电化学发光生物检测系统，其特征在于，所述检测系统包括流动注射进样单元、反应单元、磁分离单元和电化学发光检测单元；
所述流动注射进样单元与所述反应单元连接，以将待检测样本溶液与包含检测探针的悬浊液混合后传输至反应单元，并在所述反应单元中进行充分反应得到反应后的混合液，其中，在所述悬浊液中检测探针附着在磁珠上，当与待检测样本中的待检测物质反应后，所述检测探针与所述待检测物质结合并从磁珠脱离；
所述检测探针是一种附着在磁珠上的特异性识别分子；
所述检测探针的制备方法为：借助聚酰胺-胺型树枝状高分子(PAMAM)将羧基化的联吡啶钌(Ru-COOH)连接至金纳米粒子(AuNPs)载体上，形成具有自增强型化学发光信号放大底物AuNPs-(PAMAM-Ru)n，并将其标记至特异性识别分子(Aa)上，形成Aa-AuNPs-(PAMAM-Ru)n复合物；同时将可以与特异性识别分子特异结合的分子(Ss)修饰到纳米磁珠(Fe3O4/PVA)/SiO2表面，制备(Fe3O4/PVA)/SiO2-Ss复合物；最后利用Aa与Ss特异性作用得到特异性识别分子偶联磁珠的检测探针(Fe3O4/PVA)/SiO2-Ss-Aa-AuNPs-(PAMAM-Ru)n；所述反应单元与所述磁分离单元连接，所述磁分离单元用于将所述反应后的混合液中的磁珠与溶液分离，并将分离所述磁珠后的混合液传输至电化学发光检测单元进行检测；
所述磁分离单元包括Y型分离器及第一电磁铁，所述第一电磁铁设置在所述Y型分离器第一支路一侧，用于将磁珠从混合溶液中分离，其中，磁珠从所述Y型分离器的第一支路流出，分离所述磁珠后的混合液从所述Y型分离器的第二支路流向所述电化学发光检测单元进行检测；
所述系统还包括回收单元，所述回收单元设置于所述Y型分离器的第一支路一侧，用于回收磁珠；
所述回收单元包括回收池及设置在回收池下方的第二电磁铁，所述回收池侧壁设置有废液回收通道；
所述Y型分离器的第一支路及第二支路的夹角为20度；
所述第一电磁铁外加电压为8.3V，所述第二电磁铁外加电压为20V。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流动注射进样单元包括待检测样本进样支路与悬浊液进样支路；待检测样本进样支路包括第一蠕动泵，悬浊液通进样支路包括第二蠕动泵；
所述待检测样本在所述第一蠕动泵的作用下从所述待检测样本进样支路的进口端进入进样阀；
所述悬浊液在所述第二蠕动泵的作用下从所述悬浊液进样支路的进口端进入进样阀。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述电化学发光检测单元为光电倍增管。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述反应单元为螺旋管，所述螺旋管的螺旋外径为15mm，内径为1mm，长度范围为100mm至200mm。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括信息记录单元，所述信息记录单元与所述电化学发光检测单元连接，用于记录所述电化学发光检测单元的检测数据。
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