CN114280035A - 旋转式化学发光蛋白芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋转式化学发光蛋白芯片，包括转子、反应环、底座和包被抗原或抗体微阵列的多孔载体，多孔载体黏贴在转子的外周环面上，转子置于反应杯中，在转子内部设有磁铁，在转子的下部外周设有一圈环边，环边与转子间通过连杆间隔连接，转子与环边围合形成上下贯通的圆形导流槽；在反应杯的底面上设有上下贯通的液体导出孔，反应杯置于底座中；在底座的底面板内部设有排液管，排液管的一端与底座内部贯通、另一端连接负压泵。本申请通过改进芯片结构、辅以磁力搅拌和泵吸的作用，既能辅助每步反应的高效进行以提高检测的可重复性，又能及时有序导出检测过程中所用的各种液体，可满足有较高重复性要求的产品的设计制造需求。

Description

旋转式化学发光蛋白芯片

技术领域

本发明属于免疫生物技术领域，具体涉及一种旋转式化学发光蛋白芯片。

背景技术

微阵列蛋白芯片技术是将特定的抗原、抗体以微阵列的形式固定于平面载体表面，利用抗原与抗体的免疫学反应进行检测的技术。现有的常用技术方案是在平面载体上包被抗原或抗体微阵列，在平面载体下方放置一层或多层吸水材料(纸纤维板、棉纤维等)，之后装入芯片壳体中；室温下在芯片表面加入待检样本，待样本渗入后加入洗涤液，洗涤液渗入后加入酶标抗体，待酶标抗体渗入后再加入洗涤液，最后加入显色型底物，室温放置30分钟后用检测仪检测信号值。

这种蛋白芯片存在使用时重复性不高、各环节渗入液体无法及时排出的问题，各环节所用液体会相互干扰，检测灵敏度和结果的可重复性均较低，不适于检测有较高重复性要求的产品。为了解决该问题，本领域技术人员也做了进一步的探索改进，如中国专利CN100386627C公开的一种过滤型蛋白芯片，包括由方向随机分布的纤维素纤维形成的多孔载体和多个对待分析物具有特异性的捕获分子在该载体表面上形成的微阵列，该方案中还利用注射器和泵相结合的驱动系统，使含有待分析物的样品流过微阵列芯片反复过滤，以便微阵列内的捕获分子能够探测相应的待分析物。该过滤型蛋白芯片提高了检测的灵敏度和特异性，但是在使用时依旧存在一定的不足，具体体现在，其是通过泵控制活塞的运动后进而控制液体的流动方向的，检测时各液体的下渗时间依旧处于不可控的状态，或者说控制精度依旧不理想，且液体在活塞往复运动地过程中并不能得到有效清除，样品需反复过滤通过芯片室中的芯片，所以排液是一个较为明显的问题，各流程环节所用的液体会相互干扰，该种蛋白芯片的可重复性不高，且检测灵敏度也有待进一步去提升。

因此，仍需对利用蛋白芯片检测待分析物的装置进行有针对性地创新性改良，以满足有较高重复性要求的产品的设计制造需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转式化学发光蛋白芯片，通过改进芯片结构、辅以磁力搅拌和泵吸的作用，既能辅助每步反应彻底完成以提高检测的可重复性，又能及时有序导出检测过程中所用的各种液体，可满足有较高重复性要求的产品的设计制造需求。

本发明的技术方案为：一种旋转式化学发光蛋白芯片，包括转子、反应环、底座和多孔载体，在多孔载体上包被抗原或抗体微阵列，多孔载体黏贴在转子的外周环面上，转子置于反应杯中，在转子内部设有磁铁，在转子的下部外周设有一圈环边，环边与转子间通过连杆间隔连接，转子与环边围合形成上下贯通的圆形导流槽；在反应杯的底面上设有上下贯通的液体导出孔，反应杯置于底座中；在底座的底面板内部设有排液管，排液管的一端与底座内部贯通、另一端连接负压泵。

进一步地，环边的外径与反应杯的内径大小相适应，为保证转子能顺利旋转且旋转过程稳定不会出现较大的晃动，以环边的外径略微小于反应杯的内径为宜。

进一步地，反应杯为空心的圆柱形结构，反应杯的顶部敞口，反应杯由透明材料制成以便在实验过程中观察其内部的转子和多孔载体的实时情况，也方便在实验结束后从反应杯侧面检测多孔载体上的光信号值，反应杯优先选择用透明有机玻璃制成。

进一步地，底座为空心的圆柱形结构，底座的顶部敞口，反应杯的外径大小与底座的内径大小相适应。

进一步地，磁铁为棒状结构，磁铁设在转子内部底端，磁铁与磁力搅拌器配合可使得转子在反应杯中发生磁力旋转。

进一步地，在底座的内环面上设有数道环形密封圈，将反应杯置于底座中后，密封圈可提高反应杯与底座接触面间的气密性，利于反应液体在泵吸过程中能顺利流出。

进一步地，所述多孔载体为硝酸纤维素膜片、PVDF膜(聚偏二氟乙烯膜)或尼龙膜。

作为优选，与排液管相连的负压泵为蠕动泵。

进一步地，多孔载体是利用不干胶或其他胶黏贴膜黏贴在转子的外周环面上的。

具体使用方式如下：

(1)装置组装：将黏附有包被好抗原或抗体微阵列的多孔载体的转子置于反应杯中，将反应杯置于底座内部，并将排液管的外侧端与负压泵相连；

(2)室温环境下在反应杯中加入待测样本；

(3)将反应杯置于磁力搅拌器上，打开磁力搅拌器，设定好反应时间和转速，反应杯中的转子开始旋转，进而带动转子上的硝酸纤维素膜片一起旋转；

(4)反应完成后，打开负压泵，反应杯中多余液体依次通过圆形导流槽、液体导出孔和排液管被泵吸排出；

(5)向反应杯中加入洗涤液，重复上述步骤(3)、(4)，洗涤3次；

(6)洗涤完成后，向反应杯中加入酶标抗体，重复上述步骤(3)、(4)；

(7)向反应杯中加入洗涤液，重复上述步骤(3)、(4)，洗涤3次；

(8)洗涤完成后，向反应杯中加入化学发光底物，静置3-5分钟；

(9)用发光检测仪从反应杯上面检测多孔载体上的光信号值。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1.本申请将普通的渗滤式显色型蛋白芯片改进为旋转式化学发光蛋白芯片后，由于增加了旋转过程，转子在转动过程中带动其上的膜片在溶液中运动，可以提高反应效率，膜片完全充分浸在溶液中，可以提高反应的均一性、重复性，进而提高产品检测的可重复性，满足有较高重复性要求的产品的设计制造需要；

2.本申请公开的底座内部的排液管与负压泵直接相连，液体经泵吸后可直接经过管道排走，相应流程在进行时不会受上一流程的液体干扰，保证实验过程有序可靠进行，解决了现有的活塞式反应装置排液难的问题；

3.本申请公开的蛋白芯片装置的结构简单，转子式的反应装置组装难度低，实验效率得到有效提高。

附图说明

图1为一种旋转式化学发光蛋白芯片的结构爆炸图；

图2为一种旋转式化学发光蛋白芯片组装后的正面剖视图；

图3为实施例和对比例中测得的光信号值结果统计图；

其中，1-转子，2-反应杯，3-底座，4-多孔载体，5-磁铁，6-环边，7-圆形导流槽，8-液体导出孔，9-排液管，10-磁力搅拌器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1

(1)将包被幽门螺杆菌抗原微阵列的多孔载体4(本实施例中选用硝酸纤维素膜片作为载体)利用不干胶或其他胶黏贴膜黏贴在圆柱形的转子1的外环面上，转子1置于透明有机玻璃制成的圆柱形的反应杯2中；

(2)室温环境下在反应杯2中加入200μL待测样本；

(3)将反应杯2置于底座3上并将底座3置于磁力搅拌器10上，打开磁力搅拌器10，反应时间为10min，转速为200r/min，反应杯2中的转子1开始旋转，带动转子1上的硝酸纤维素膜片一起旋转；

(4)反应完成后，打开蠕动泵，反应杯2中多余的液体通过反应杯2底部的排液管9被蠕动泵吸出排掉；

(5)加入300μL洗涤液，重复上述步骤(3)、(4)，洗涤3次；

(6)洗涤完成后，向反应杯中加入200μL酶标抗体，重复上述步骤(3)、(4)；

(7)加入300μL洗涤液，重复上述步骤(3)、(4)，洗涤3次；

(8)洗涤完成后，向反应杯2中加入200μL化学发光底物，静置3分钟；

(9)用发光检测仪从反应杯2侧面检测硝酸纤维素膜片上的光信号值。

(10)按照上述步骤再重复9次，检测10次的光信号值，对重复性进行判定。

对比例

(1)在硝酸纤维素膜片上包被幽门螺杆菌抗原微阵列，在硝酸纤维素膜下面放一层纸纤维板吸水材料，装入芯片壳体中；

(2)室温环境中在芯片检测窗口加入200μL待测样本；

(3)待测样本完全渗入后，加入洗涤液300μL；

(4)待洗涤液完全渗入，加入200μL酶标抗体；

(5)待测酶标抗体完全渗入，加入洗涤液300μL；

(6)待洗涤液完全渗入，加入200μL底物，静置30分钟；

(7)用芯片检测仪检测硝酸纤维素膜片上信号值。

(8)按照上述步骤重复9次，检测10次的光信号值，对重复性进行判定。

注：为控制参比信息，直观比较测试结果，本实施方式中对比例与实施例中所用待测样本分别对应取自同一样本，所用的硝酸纤维素膜片、洗涤液、酶标抗体和显色性底物也均相同

对比例公开的是现有技术中常用的渗虑式显色型蛋白芯片的操作方法，实施例中将其改进为旋转式化学发光蛋白芯片，实施例和对比例中多次重复性实验检测出的信号值结果如图3所示，从图中可以看出，相比于对比例公开的方案而言，实施例将检测信号值的重复性(此处的重复性是指多组数据的相对标准偏差除以平均值得到的变异系数CV)由13.4％提高到5.7％，产品检测的重复性得到提高，满足了有较高重复性要求的产品设计制造需求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种旋转式化学发光蛋白芯片，其特征在于，包括转子、反应环、底座和多孔载体，在多孔载体上包被抗原或抗体微阵列，多孔载体黏贴在转子的外周环面上，转子置于反应杯中，在转子内部设有磁铁，在转子的下部外周设有一圈环边，环边与转子间通过连杆间隔连接，转子与环边围合形成上下贯通的圆形导流槽；在反应杯的底面上设有上下贯通的液体导出孔，反应杯置于底座中；在底座的底面板内部设有排液管，排液管的一端与底座内部贯通、另一端连接负压泵。

2.如权利要求1所述的旋转式化学发光蛋白芯片，其特征在于，环边的外径与反应杯的内径大小相适应。

3.如权利要求1所述的旋转式化学发光蛋白芯片，其特征在于，反应杯为空心的圆柱形结构，反应杯的顶部敞口，反应杯由透明材料制成。

4.如权利要求1所述的一种旋转式化学发光蛋白芯片，其特征在于，底座为空心的圆柱形结构，底座的顶部敞口，反应杯的外径大小与底座的内径大小相适应。

5.如权利要求1所述的一种旋转式化学发光蛋白芯片，其特征在于，磁铁为棒状结构，磁铁设在转子的内部底端。

6.如权利要求1所述的一种旋转式化学发光蛋白芯片，其特征在于，在底座的内环面上设有数道环形密封圈。

7.如权利要求1所述的一种旋转式化学发光蛋白芯片，其特征在于，所述多孔载体为硝酸纤维素膜片、PVDF膜或尼龙膜。

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