CN110927076A - 一种采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置及检测方法。一种采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置包括：光源、装样单元、光电检测器和处理器；其中，装样单元包括：用于容纳待测样品的装样微孔，其中在装样微孔底部布置有金纳米孔阵列芯片；金纳米孔阵列芯片的一侧表面上形成有多个纳米孔；光源用于向加入待测样品的装样单元进行照射，光电检测器接收从装样单元传递出来的光线并且将光线传递给处理器。

Description

一种采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置及检测方法
技术领域
本发明属于生物检测技术领域；更具体地说，本发明涉及一种采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置及检测方法。
背景技术
生物检测是利用生物对物质的敏感性反应来进行测定的一种手段。生物检测的应用非常广泛。例如，淀粉样蛋白通过错误折叠聚集成为淀粉样纤维，并在人体内多种组织和器官中沉积。对此的检测，目前主要采用ThT荧光检测技术来监控淀粉样蛋白聚集情况。但是，目前的方法很难做到上样量少、灵敏度高、检测上线宽、测试速度快、稳定性好等优点。
又例如，两亲性的高分子在溶剂中缔合形成胶束或纳米颗粒的最低浓度即为临界胶束浓度。对此的检测，测量临界胶束浓度的方法很多，比较常用的有表面张力法、电导法、染料法、增溶法、渗透压法、脉冲射解法、荧光法、超声吸附法、浊度法、pH值法、流变法、离子选择性电极法和循环伏安法等。不同监测方法的优缺点：光散射法要求所测溶液非常干净，受限制因素较多；而电导法只适于测量离子型表面活性剂的CMC；荧光探针法测量CMC，虽然受限制因素少，但是需要配置芘探针的苯溶液，且苯有毒性而且操作过程繁琐；染料法测量CMC所需的设备简单，但是因颜色变化不够明显，会影响CMC的准确度；浊度法也因所用烃溶解物影响表面活性剂临界胶束浓度的问题，所测CMC的准确度受到影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种上样量少、灵敏度高、检测上线宽、测试速度快、稳定性好的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置及检测方法。
根据本发明，提供了一种采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置包括：光源、装样单元、光电检测器和处理器；其中，装样单元包括：用于容纳待测样品的装样微孔，其中在装样微孔底部布置有金纳米孔阵列芯片；金纳米孔阵列芯片的一侧表面上形成有多个纳米孔；光源用于向加入待测样品的装样单元进行照射，光电检测器接收从装样单元传递出来的光线并且将光线传递给处理器。
优选地，光电检测器用于测定预定波长下待测样品随时间的OD值变化曲线。
优选地，光电检测器是酶标仪等检测设备。
优选地，多个纳米孔未穿透金纳米孔阵列芯片。
优选地，多个纳米孔形成为孔矩阵结构。
优选地，纳米孔的孔径小于0nm。
优选地，装样微孔是96孔板。
优选地，所述生物检测装置用于C反应蛋白检测、实时PCR扩增监控、淀粉样蛋白聚集监控、临界聚集浓度测定、重金属离子检测和病毒检测。
根据本发明，还提供了一种检测方法，其采用了上述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置。
在本发明中，金纳米孔阵列芯片作为一种新型纳米等离子光学光感器芯片，对纳米粒子的散射光具有增强作用，可以有效降低待测物的检测限。由此，本发明能有利地用于生物样品测定，具有上样量少、灵敏度高、检测上线宽、测试速度快、稳定性好等优点。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置的结构框图。
图2意性地示出了根据本发明优选实施例的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置的装样单元的结构示意图。
图3意性地示出了根据本发明优选实施例的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置的装样单元中的金纳米孔阵列芯片的结构示意图。
图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置的部分透视示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置的结构框图。
如图1所示，根据本发明优选实施例的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置包括：光源10、装样单元20、光电检测器30和处理器40。
图2意性地示出了根据本发明优选实施例的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置的装样单元的结构示意图。
如图3所示，装样单元20包括：用于容纳待测样品13的装样微孔11，其中在装样微孔11底部布置有金纳米孔阵列芯片12。
例如，装样微孔11是96孔板。
图3意性地示出了根据本发明优选实施例的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置的装样单元中的金纳米孔阵列芯片的结构示意图。
如图3所示，金纳米孔阵列芯片12的一侧表面上形成有多个纳米孔22。在加入待测样品13后，待测样品13将进入纳米孔22。
优选地，多个纳米孔22未穿透金纳米孔阵列芯片12，即金纳米孔阵列芯片12是盲孔。而且优选地，纳米孔22的孔径小于200nm。
优选地，多个纳米孔22形成为孔矩阵结构。
具体地，金纳米孔阵列芯片12上面的小孔都是纳米孔(例如，孔径<200nm)，以该芯片为基底，粘合在装样微孔底部，加入待测样品，再进行检测(如酶标仪)。
图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置的部分透视示意图。
如图4所示，光源用于向加入待测样品13的装样单元20进行照射，光电检测器30接收从装样单元20传递出来的光线并且将光线传递给处理器40。
优选地，光电检测器30用于测定预定波长下待测样品随时间的OD(opticaldensity，表示被检测物吸收掉的光密度)值变化曲线。例如，光电检测器30是酶标仪等检测设备。
在本发明中，金纳米孔阵列芯片作为一种新型纳米等离子光学光感器芯片，对纳米粒子的散射光具有增强作用，可以有效降低待测物的检测限。由此，本发明能有利地用于生物样品测定，具有上样量少、灵敏度高、检测上线宽、测试速度快、稳定性好等优点。
根据本发明的另一优选实施例，还提供了一种检测方法，其采用了上述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置。
<具体应用示例>
1、本申请可用于免疫比浊法检测C反应蛋白(CRP)，其采用上述实施例中描述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置。试剂包括：
(1)第一试剂组合物，其包含电解质、促凝剂、表面活性剂、防腐剂和缓冲液；
(2)第二试剂组合物，不同亲和力的羊抗人CRP多克隆抗体；其中，第一试剂组合物和第二试剂组合物是免疫比浊法检测C反应蛋白的试剂盒，最终和待测物一起加入装样微孔，进行检测。
(3)待测样品
优点：可以在不需要抗体载体颗粒的情况下，通过金纳米孔的信号放大作用，降低检测线，提高灵敏度。
2、实时PCR(聚合酶链式反应)扩增监控
本申请装置对不同粒径大小的复合物的散射光强具有不同程度的放大作用，基于该差异，本申请可用于实时监控DNA扩增反应，与实时荧光定量PCR技术相比，具有价格相对较低，更简便易行，减少污染，以及不受荧光信号淬灭等影响。
3、淀粉样蛋白聚集监控
淀粉样蛋白通过错误折叠聚集成为淀粉样纤维,并在人体内多种组织和器官中沉积。目前主要采用ThT荧光检测技术来监控淀粉样蛋白聚集情况。本申请在淀粉样蛋白的研究中，可以实时监测淀粉样蛋白聚集的抑制作用，促聚集效果以及解聚情况，具有方便快捷、不受ThT的影响，监测灵敏，稳定性好等优点。
4、临界聚集浓度测定
两亲性的高分子在溶剂中缔合形成胶束或纳米颗粒的最低浓度即为临界胶束浓度。测量临界胶束浓度的方法很多，比较常用的有表面张力法、电导法、染料法、增溶法、渗透压法、脉冲射解法、荧光法、超声吸附法、浊度法、pH值法、流变法、离子选择性电极法和循环伏安法等。不同监测方法的优缺点：光散射法要求所测溶液非常干净，受限制因素较多；而电导法只适于测量离子型表面活性剂的CMC；荧光探针法测量CMC，虽然受限制因素少，但是需要配置芘探针的苯溶液，且苯有毒性而且操作过程繁琐；染料法测量CMC所需的设备简单，但是因颜色变化不够明显，会影响CMC的准确度；浊度法也因所用烃溶解物影响表面活性剂临界胶束浓度的问题，所测CMC的准确度受到影响。本申请装置具有光信号放大作用，可以更精确的测定出不同两亲性分子的临界聚集浓度，区分不同分子之间的微小差异。
5、重金属离子检测
重金属元素的检测方法有光度法、比浊法、斑点比较法、色谱法、光谱法、电化学分析法、中子活化分析等。其中可利用化学沉淀或生物絮凝的方法处理的微量重金属均可采用本申请装置进行检测，具有检测灵敏，操作简单等优点。可用于水质检测，食品药品中的微量重金属检测。
6、病毒检测
本申请装置对纳米粒子具有生物兼容性和信号放大作用，可结合免疫反应的特异性检测技术来检测生物病毒，用于病毒性疾病的防控。
需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置，其特征在于包括：光源、装样单元、光电检测器和处理器；其中，装样单元包括：用于容纳待测样品的装样微孔，其中在装样微孔底部布置有金纳米孔阵列芯片；金纳米孔阵列芯片的一侧表面上形成有多个纳米孔；光源用于向加入待测样品的装样单元进行照射，光电检测器接收从装样单元传递出来的光线并且将光线传递给处理器。
2.根据权利要求1所述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置，其特征在于，光电检测器用于测定预定波长下待测样品随时间的OD值变化曲线。
3.根据权利要求1或2所述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置，其特征在于，光电检测器是酶标仪等检测设备。
4.根据权利要求1或2所述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置，其特征在于，多个纳米孔未穿透金纳米孔阵列芯片。
5.根据权利要求1或2所述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置，其特征在于，多个纳米孔形成为孔矩阵结构。
6.根据权利要求1或2所述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置，其特征在于，纳米孔的孔径小于0nm。
7.根据权利要求1或2所述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置，其特征在于，装样微孔是96孔板。
8.根据权利要求1或2所述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置，其特征在于，所述生物检测装置用于C反应蛋白检测、实时PCR扩增监控、淀粉样蛋白聚集监控、临界聚集浓度测定、重金属离子检测和病毒检测。
9.一种检测方法，其特征在于采用了根据权利要求1至8之一所述的采用金纳米孔阵列芯片的生物检测装置。
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