CN115493898A - 一种物质成分检验方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种物质成分检验方法及其应用，它的方法是用微纳加工工艺制作出检测单元，不同检测单元具有不同的显微图像特征、同一种检测单元具有相同的显微图像特征，每个检测单元检验一种或者一类目标物质成分，将多个检测单元组合在一起，与待测样本混合，使待测样本中的目标成分与检测单元结合，通过对比同一显微图像特征的检测单元结合目标成分后、结合目标成分前的差异来推断待测样本中对应目标成分的含量，通过显微图像特征区分不同检测单元，从而实现在一次检测中可得到待测样本中多种或者多类目标成分的含量信息。此方法可以单独用于物质成分含量检测，也可与其他检验方法联合使用。

Description

一种物质成分检验方法及其应用
技术领域
本发明涉及的是检测方法技术领域，具体的说是一种物质成分检验方法及其应用。
背景技术
物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类。其共同点是：均需根据物质的特征反应，选择适当的试剂和操作，通过反应中出现的不同现象(如：沉淀的生成和溶解、气体的逸出和气味、颜色的变化等)加以判定。常用物质检验的方法包括两大类，即：物理方法和化学方法。常用的物理方法有：①观察法；②嗅试法；③加热法；④水溶法；⑤焰色反应法等。常用的化学方法有：①加热法；②点燃法；③指示剂法；④显色法(如无水硫酸铜遇水显蓝色)；⑤互滴法；⑥不同试剂两两混合法(又称：简明列表法)等。这些方法每次只可以检测待测物质中的一种或者少数几种成分，难以同时检测多种成分。
目前可以同时检测多种物质成分的方法包括质谱、色谱、质谱-色谱联用、固相芯片、流式细胞术等。其中固相芯片包括，基因芯片、蛋白芯片等。质谱对样品前处理要求较高，对复杂样本分辨率不高。色谱技术的技术原理为不同分子极性的样本流动速度不一样，然而有些物质即使种类不一样，但分子极性一样，导致色谱技术分析准确性不高。基因芯片只可做核酸检测，检测不了其他化合物和单质。蛋白芯片只能检测蛋白质，检测不了其他化合物和单质。流式细胞术只能检测细胞，不能直接检测其他种类物质。
总之，目前需要一种可以同时检测不同种类化合物、单质、离子、细胞等物质的方法，以提高检测效率、降低检测成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种可以同时检测不同种类化合物、单质、离子、细胞等物质的方法，以提高检测效率、降低检测成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种物质检验方法及其应用，方法是用微纳加工工艺制作出检测单元，不同检测单元具有不同的显微图像特征、同一种检测单元具有相同的显微图像特征，每个检测单元检验一种或者一类目标物质成分，将多个检测单元组合在一起，与待测样本混合，使待测样本中的目标成分与检测单元结合，通过对比同一显微图像特征的检测单元结合目标成分后、结合目标成分前的差异来推断待测样本中某一种或者一类目标成分的含量，通过显微图像特征区分不同检测单元，从而实现在一次检测中可得到待测样本中多种或者多类目标成分的含量信息。此方法可以单独用于物质成分含量检测，也可与其他检验方法联合使用。
微纳加工工艺包括光刻、蚀刻、扫描隧道显微探针、原子力显微探针、聚焦离子束、激光束、原子束、火花放电微探针、微纳压印、塑料模压、模铸技术等。
检测单元其最大截面的最大横径在5纳米到1毫米之间。
显微图像是利用含有凸透镜或者电磁透镜的图像采集设备获得的图像，图像采集设备的放大倍率在2倍到10亿倍之间。
显微图像特征包括形状、大小、图案、颜色、亮度、图像识别算法抽取的特征或者其他图像性质中的一种或者多种。图像识别算法，其特征在于：包括神经网络、深度神经网络、高斯函数等图像处理算法。
目标物质成分包括（1）蛋白质、糖类、核酸、蛋白复合体、糖蛋白、小分子有机物、小分子无机物等化合物，（2）单质，（3）离子，（4）病毒等无细胞结构的生物，（5）细胞，（6）以上物质的组合。
待测样本包括（1）进出口检验检疫流程中采集的样本，（2）农作物、土壤、水、空气、害虫、农产品等农林渔牧业生产中采集的样本，（3）食品、药品、化妆品、护肤品、衣物、汽车、室内空气等生活用品检验中采集的样本，（4）废水、废气、粉尘等工业生产中采集的样本，（5）血液、尿液、粪便、白带、皮屑、病理切片等疾病诊断治疗流程中采集的样本，（6）上述样本经提取分离等处理以后的样本。
一类目标物质成分是具有某种相同的物理化学属性或者人为定义的组合。
目标成分与检测单元结合包括目标成分直接与检测单元结合，或者目标成分与检测单元以外的第三方结合以后，再与检测单元结合。第三方包含一种或者多种物质或结构。
检测单元结合目标成分后、结合目标成分前的差异包含形状、大小、图案、颜色、吸光度、荧光、光强度、磷光、磁性、力学性质、电学性质、热学性质、声学性质或者采用图像识别算法抽取的特征中的一种或者多种的变化。
其他检验方法包括细胞显微图像识别、核磁共振、流式细胞术、质谱、色谱、超声成像、光声成像等。
本发明的有益效果为：提供了一种同时检测不同种类化合物、单质、离子、细胞的检测方法。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本具体实施方式采用以下技术方案：
以光刻胶作为原料，采用光刻工艺，制作大小为20微米×20微米×2微米、带有二维码的检测单元，在检测单元上沉积一层金，将核酸探针、蛋白抗体、小分子荧光探针、离子探针通过巯基与检测单元结合，每种检测单元只结合一种探针，然后将多种检测单元混合，形成液相芯片。将液相芯片、血细胞荧光染色液与全血混合，孵育，再加入带有荧光基团的第二核酸探针和第二抗体，再孵育，然后将混合液置于400倍光学放大的荧光显微镜下观察、拍照，通过二维码识别检测单元，通过检测单元的亮度判定检测单元对应成分的含量。通过分析荧光显微镜拍摄的图像，在一次检测中可以得到血浆中核酸、蛋白、小分子、离子、血细胞的含量信息。
本具体实施方式的优点在于：用极少量血液可以同时检测核酸、蛋白、小分子、离子、血细胞。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (13)

1.一种物质检验方法及其应用，其特征在于：用微纳加工工艺制作出检测单元，不同检测单元具有不同的显微图像特征、同一种检测单元具有相同的显微图像特征，每个检测单元检验一种或者一类目标物质成分，将多个检测单元组合在一起，与待测样本混合，使待测样本中的目标成分与检测单元结合，通过对比同一显微图像特征的检测单元结合目标成分后、结合目标成分前的差异来推断待测样本中对应目标成分的含量，通过显微图像特征区分不同检测单元，从而实现在一次检测中可得到待测样本中多种或者多类目标成分的含量信息。此方法可以单独用于物质成分含量检测，也可与其他检验方法联合使用。
2.一种权利要求1所述的微纳加工工艺，其特征在于：包括光刻、蚀刻、扫描隧道显微探针、原子力显微探针、聚焦离子束、激光束、原子束、火花放电微探针、微纳压印、塑料模压、模铸技术等微纳加工工艺。
3.一种权利要求1所述的检测单元，其特征在于：其最大截面的最大横径在5纳米到1毫米之间。
4.一种权利要求1所述的显微图像，其特征在于：利用含有凸透镜或者电磁透镜的图像采集设备获得的图像，图像采集设备的放大倍率在2倍到10亿倍之间。
5.一种权利要求1所述的显微图像特征，其特征在于：包括形状、大小、图案、颜色、亮度、图像识别算法抽取的特征或者其他图像性质中的一种或者多种。
6.一种权利要求5所述的图像识别算法，其特征在于：包括神经网络、深度神经网络、高斯函数等图像处理算法。
7.一种权利要求1所述的目标物质成分，其特征在于：包括（1）蛋白质、糖类、核酸、蛋白复合体、糖蛋白、小分子有机物、小分子无机物等化合物，（2）单质，（3）离子，（4）病毒等无细胞结构的生物，（5）细胞，（6）以上物质的组合。
8.一种权利要求1所述的待测样本，其特征在于：包括（1）边境检查、进出口检验检疫流程中采集的样本，（2）农作物、土壤、水、空气、害虫、农产品等农林渔牧业生产中采集的样本，（3）食品、药品、化妆品、护肤品、衣物、汽车、室内空气等生活用品检验中采集的样本，（4）废水、废气、粉尘等工业生产中采集的样本，（5）血液、尿液、粪便、白带、皮屑、病理切片等人畜疾病诊断治疗流程中采集的样本，（6）上述样本经提取分离等处理以后的样本。
9.一种权利要求1所述的一类目标物质成分，其特征在于：具有某种相同的物理化学属性或者人为定义的组合。
10.一种权利要求1所述的目标成分与检测单元结合，其特征在于：目标成分直接与检测单元结合，或者目标成分与检测单元以外的第三方结合以后，再与检测单元结合。
11.一种权利要求10所述的第三方，其特征在于：包含一种或者多种物质或结构。
12.一种权利要求1所述的检测单元结合目标成分后、结合目标成分前的差异，其特征在于：包含形状、大小、图案、颜色、吸光度、荧光、光强度、磷光、磁性、力学性质、电学性质、热学性质、声学性质或者采用图像识别算法抽取的特征中的一种或者多种的变化。
13.一种权利要求1所述的其他检验方法，其特征在于：细胞显微图像识别、核磁共振、流式细胞术、质谱、色谱、超声成像、光声成像等。
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