CN114280036B - 主动式化学发光蛋白芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种主动式化学发光蛋白芯片，包括反应杯、锁紧环、底座和多孔载体，在多孔载体上包被抗原或抗体微阵列，在反应杯的底部同轴设有环形收紧部，环形收紧部的底部环周均布数个弹性收紧片；锁紧环环套在反应杯的杯身上，在锁紧环的内侧下部设有环状的卡紧槽；底座为内部空心的结构且上下贯通，底座底部的开口端连接外部泵结构。本申请将普通的渗滤式显色型蛋白芯片改进为主动式化学发光蛋白芯片后，可对液体下渗时间和速率进行自主、精准控制，提高了产品检测的灵敏度，满足有较高灵敏度要求的产品的设计制造需要。

Description

主动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，具体涉及一种主动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所用液体的下渗时间不可控制、灵敏度不足的问题，不适于有较高灵敏度要求的产品使用。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CN 100386627C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，这将会影响后续试验的有序进行。

因此，为了满足有较高灵敏度要求的产品的设计制造需求，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改良，以便获得更灵敏、更定量、更快捷以及更高通量的新型技术，以进一步拓宽蛋白芯片的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动式化学发光蛋白芯片，通过改进芯片结构并辅以蠕动泵的作用，对检测过程中各种液体的下渗时间和速率进行控制，进而提高产品检测的灵敏度和检测过程的可控性。

本发明的技术方案为：一种主动式化学发光蛋白芯片，包括反应杯、锁紧环、底座和多孔载体，在多孔载体上包被抗原或抗体微阵列，在反应杯的底部同轴设有环形收紧部，环形收紧部的底部环周均布数个弹性收紧片；锁紧环环套在反应杯的杯身上，在锁紧环的内侧下部设有环状的卡紧槽；底座呈漏斗状，底座内部为空心结构且上下贯通，底座底部的小口端连接外部泵结构；在初始状态下，弹性收紧片向远离环形收紧部轴线的方向张开，数个弹性收紧片底边所在环面的直径大于环形收紧部的外径，在受到卡紧槽槽壁施加的挤压力后，弹性收紧片向着环形收紧部轴线的方向向内收缩夹紧底座实现反应杯与底座的连接固定。

进一步地，反应杯为两端贯通的空心圆柱形结构，环形收紧部、弹性收紧片和反应杯这三部分结构可以分块拼接也可以一体成型，优选一体注塑成型制造。

进一步地，弹性收紧片由柔性材料制成，只要能完成弹性张开和收紧的动作以实现夹紧底座和放松对底座的夹持的功能即可，对具体的材料种类不做相应限制。

进一步地，卡紧槽的内径大小与反应杯的外径大小相适应，卡紧槽的外径大小与环形收紧部的外径大小相适应。

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)、尼龙膜、或其他微孔过滤膜。

进一步地，为了更为稳定地将多孔载体夹紧固定在反应杯和底座之间且使反应过程中的液体能在泵的作用下更为顺畅地流动，环形收紧部的内径大小与反应杯的内径大小以及底座顶部大口端的内径大小均相同，反应杯和底座被夹紧固定相连后，反应杯的内圈与底座的大口端内圈对应贯通相接。

进一步地，当泵结构启动以主动控制液体向下流动时，多孔载体会受到向下的吸力进而会发生一定程度的变形，为保证多孔载体在使用过程中的稳定性，在底座的大口端内部的环壁上设有数个支撑块以对向下变形的多孔载体起到承托的作用，所有支撑块的顶面均位于同一平面内。

进一步地，与底座相连的外部泵结构为蠕动泵或其他负压泵。

具体使用方式如下：

(1)装置组装：将包被抗原或抗体微阵列的多孔载体置于底座上方，将反应杯置于底座上预先压住多孔载体，将锁紧环沿着反应杯的外壁下滑，锁紧环内侧的卡紧槽接触到弹性收紧片之后，弹性收紧片受到挤压力向内收缩，当锁紧环进一步下滑至其内侧卡紧槽的顶面与环形收紧部的顶面接触的状态后，弹性收紧片将在持续向内收缩后紧贴在底座外壁上抓紧底座，锁紧环由于受到弹性收紧片的反向作用力、被弹性收紧片张紧卡住，在没有外力的作用下也会被顶压固定在反应杯和底座的交接处进而锁紧固定住反应杯和底座，反应杯和底座处于稳固相接的状态；

(2)将底座的底部小口端与蠕动泵连接；

(3)室温环境下在反应杯中加入待测样本；

(4)打开蠕动泵，设定好蠕动泵反应转速，反应杯中的待测样本会根据设置的时间匀速下渗后排出；

(5)反应完成后，在反应杯中加入洗涤液，设定好蠕动泵排液转速，反应杯中的洗涤液从底座底部被蠕动泵吸出排掉；

(6)洗涤完成后，在反应杯中加入酶标抗体，设定好蠕动泵反应转速，反应杯中的酶标抗体会根据设置的时间匀速下渗后排出；

(7)反应完成后，在反应杯中加入洗涤液，设定好蠕动泵排液转速，反应杯中的洗涤液从底座底部被蠕动泵吸出排掉；

(8)洗涤完成后，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主动式化学发光蛋白芯片后，可对液体下渗时间和速率进行自主、精准控制，提高了产品检测的灵敏度和检测过程的可控性，满足有较高灵敏度要求的产品设计制造需要；

2.本申请公开的底座底部开口端与蠕动泵直接相连，被蠕动泵泵吸的液体可直接经过管道排走，各流程可有序稳定进行，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，利用锁紧环可快速实现反应杯与和底座之间的夹紧固定，使得包被抗原或抗体微阵列的多孔载体被稳定夹持，有利于后续试验的自动化有序进行。

附图说明

图1为一种主动式化学发光蛋白芯片的主视示意图；

图2为图1所示一种主动式化学发光蛋白芯片的结构爆炸图；

图3为图1沿A-A方向的剖视示意图；

图4为底座的结构示意图；

图5为锁紧环的仰视示意图；

图6为实施例1-3和对比例1-3的信号检测结果统计图，

其中，1-反应杯，2-锁紧环，3-底座，4-硝酸纤维素膜片，5-环形收紧部，6-弹性收紧片，7-卡紧槽，8-支撑块。

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)将包被风疹病毒抗原微阵列的硝酸纤维素膜片4固定在底座3上方，将反应杯1置于底座3上预先压住硝酸纤维素膜片4，将锁紧环2沿着反应杯1的外壁下滑，弹性收紧片6受到来自卡紧槽7的挤压力向内收缩，当锁紧环2下滑至其内侧的卡紧槽7的顶面与环形收紧部5的顶面接触的状态后，弹性收紧片6紧贴在底座3外壁上抓紧底座3，锁紧环2完成对反应杯1和底座3的夹紧固定工作；

(2)将底座3的底部小口端与蠕动泵连接；

(3)室温环境下在反应杯1中加入200μL待测样本(样本已按1:10的比例进行稀释)；

(4)打开蠕动泵，设定蠕动泵反应转速为0.1转/min，反应杯1中待测样本会根据设置的时间(10min)，匀速下渗后排出；

(5)反应完成后，在反应杯1中加入300μL洗涤液，设定蠕动泵排液转速为3转/min，反应杯1中洗涤液从底座3底部被蠕动泵吸出排掉；

(6)洗涤完成后，在反应杯中加入200μL酶标抗体，设定好蠕动泵反应转速为0.1转/min，反应杯中酶标抗体会根据设置的时间(10min)匀速下渗后排出；

(7)反应完成后，在反应杯中加入300μL洗涤液，设定蠕动泵排液转速为3转/min，反应杯中洗涤液从底座底部被蠕动泵吸出排掉；

(8)洗涤完成后，反应杯中加入200μL化学发光底物，静置3分钟；

(9)用发光检测仪从反应杯上面检测多孔载体上的光信号值。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处仅在于步骤(3)，其余步骤均相同：

(3)室温环境下在反应杯1中加入200μL待测样本(样本已按1:100的比例进行稀释)；

实施例3

实施例3与实施例1的不同之处仅在于步骤(3)，其余步骤均相同：

(3)室温环境下在反应杯1中加入200μL待测样本(样本已按1:1000的比例进行稀释)；

对比例1

(1)在硝酸纤维素膜片上包被风疹病毒抗原微阵列，在硝酸纤维素膜片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(样本已按1:10的比例进行稀释)；

(3)待测样本完全渗入，加入300μL洗涤液；

(4)洗涤液完全渗入后，加入200μL酶标抗体；

(5)待酶标抗体完全渗入，加入300μL洗涤液；

(6)洗涤液完全渗入后，加入200μL显色型底物，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。

对比例2

对比例2与对比例1的不同之处仅在于步骤(2)，其余步骤均相同：

(2)室温环境中在芯片检测窗口加入200μL待测样本(样本已按1:100的比例进行稀释)；

对比例3

对比例3与对比例1的不同之处仅在于步骤(2)，其余步骤均相同：

(2)室温环境中在芯片检测窗口加入200μL待测样本(样本已按1:1000的比例进行稀释)；

注：为控制参比信息，直观比较测试结果，本实施方式中各组对应设置(稀释梯度对应)的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1-3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1-3中将其改进为主动式化学发光蛋白芯片，实施例1-3和对比例1-3的信号检测结果如图6所示，从图中可以看出，在对应稀释梯度下进行比较，相比于对比例公开的方案而言，实施例1-3均可检测出样本的信号值，即本申请公开的方案可检出1:1000稀释样本的信号值，相比于现有技术而言，检测信号值的灵敏度提高了一个数量级，产品检测的灵敏度得到提高，满足了有较高灵敏度要求的产品的设计制造需求。

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 (8)

1.一种主动式化学发光蛋白芯片，其特征在于，包括反应杯、锁紧环、底座和多孔载体，在多孔载体上包被抗原或抗体微阵列，在反应杯的底部同轴设有环形收紧部，环形收紧部的底部环周均布数个弹性收紧片；锁紧环环套在反应杯的杯身上，在锁紧环的内侧下部设有环状的卡紧槽；底座为内部空心的结构且上下贯通，底座底部的开口端连接外部泵结构；

在初始状态下，弹性收紧片向远离环形收紧部轴线的方向张开，在受到卡紧槽槽壁施加的挤压力后，弹性收紧片向着环形收紧部轴线的方向向内收缩夹紧底座。

2.如权利要求1所述的主动式化学发光蛋白芯片，其特征在于，反应杯为两端贯通的空心圆柱形结构，环形收紧部、弹性收紧片和反应杯这三部分结构一体注塑成型。

3.如权利要求1所述的主动式化学发光蛋白芯片，其特征在于，弹性收紧片由柔性材料制成。

4.如权利要求1所述的主动式化学发光蛋白芯片，其特征在于，卡紧槽的内径大小与反应杯的外径大小相适应，卡紧槽的外径大小与环形收紧部的外径大小相适应。

5.如权利要求1所述的主动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。

6.如权利要求1所述的主动式化学发光蛋白芯片，其特征在于，底座呈漏斗型结构，环形收紧部的内径大小与反应杯的内径大小以及底座顶部大口端的内径大小均相同，反应杯和底座被夹紧固定相连后，反应杯的内圈与底座的大口端内圈对应贯通相接。

7.如权利要求6所述的主动式化学发光蛋白芯片，其特征在于，在底座顶部的大口端的内部的环壁上设有数个支撑块，所有支撑块的顶面均位于同一平面内。

8.如权利要求1所述的主动式化学发光蛋白芯片，其特征在于，与底座相连的外部泵结构为蠕动泵。

Images