CN1296693C - 在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法，其步骤如下：(1)在石英晶体微天平的电极探针上粘附与预检测病毒相对应的抗体，干燥后，测量石英晶体在真空或空气中的频率值f_o，并将其作为基准值；(2)将经步骤(1)处理的探针放入没有病毒，但与待测试液相同的溶液中，测量溶液中无病毒情况下石英晶体的频率值f_l，计算出频率值f_l与基准值f_o之间的变化值Δf_l＝f_l-f_o；(3)将经步骤(1)处理的探针放入待测试液中，测量在试液中石英晶体的频率值f_m，计算出频率值f_m与基准值f_o之间的变化值Δf_m＝f_m-f_o；(4)比较步骤(2)和步骤(3)的频率变化值，如果二者数值相等，Δf_m＝Δf_l，说明试液中没有病毒；如果Δf_m与Δf_l数值不同，|Δf_m|＞|Δf_l|则证明试液中有病毒存在。本发明方法测量灵敏度高，检测成本低，出结果迅速。本发明方法可以广泛地应用在各种液体试样的病毒检测中。

Description

在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法

技术领域

本发明涉及一种石英晶体微天平检测病毒的方法，特别是关于一种在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法。

技术背景

现有技术中，对病毒的检测方法有以下几种：

1、分子测试(PCR)法：即直接检定聚合酶连锁反应的病毒核酸基因体序列，因基因体序列长常达几万个，因此该方法检定过程比较费时，而且成本很高，另外因为相类似的病毒基因体序列的重复较多，因而造成检验灵敏度差。

2、免疫萤光分析法(Immunofluorescence assay)：即利用含有病毒抗体的血清中的抗体当作检验试剂和疑似病患者的血清混合，若患者的血清含有病毒，将和检验试剂的抗体结合，而改变检验试剂的萤光光谱。采用这种方法检定要等到有明显光谱效应后才能得出测试结果，因而要在患者病后多日才能测出，而且灵敏性与专一性不足。

3、细胞繁殖培养法：即将病人检体分离出的病毒，加以繁殖，这种方法仅能提供有活性病毒的证据，而且检定过程较为费时。

4、石英晶体微天平旧方法：目前使用的是在AT切割石英晶片的电极探针上放上抗体，抗体与相对应的病毒结合而产生微量质量的增加，然后用Sauerbrey定律(舒博瑞定律)，

$\mathrm{\Δf}=-\left[\frac{2{f_o}^2}{\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_q{C}_q}}\right]\mathrm{\Δm}$

式中：Δf：频率变化，Δm：质量变化，f_o：石英晶体原有频率，ρ_q：石英密度，C_q：石英变形系数；测出频率变化，由容易测出的频率变化而推出质量微量增加。

但Sauerbrey定律只适用于真空中或空气中的石英晶体上加上固体硬型质量的状况；如在真空蒸镀时所用的厚度监控器(Thickness Monitor)监控蒸镀上的金属、有机物质等的硬体薄膜厚度或质量，故不能适用于试液的检测，但病毒检测几乎都是对试液如血液、唾液等的检测，因此用此方法检测病毒的可信度不够。如何使用石英晶体微天平对病毒试液进行检测，是本发明要研究的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法，其步骤如下：

(1)在石英晶体微天平的探针上粘附与预检测病毒对应的抗体，干燥后，测量石英晶体在真空或空气中的频率值f_o，并将其作为基准值；

(2)将经步骤(1)处理的探针放入没有病毒，但与待测试液相同的溶液中，测量溶液中无病毒情况下石英晶体的频率值f₁，计算出频率值f₁与基准值f_o之间的变化值Δf₁＝f₁-f_o；

(3)将经步骤(1)处理的探针放入待测试液中，测量在试液中石英晶体的频率值f_m，计算出频率值f_m与基准值f_o之间的变化值Δf_m＝f_m-f_o；

(4)比较步骤(2)和步骤(3)的频率变化值，如果二者数值相等，Δf_m＝Δf₁，说明试液中没有病毒；如果Δf_m与Δf₁数值不同，|Δf_m|＞|Δf₁|则证明试液中有病毒存在。

其中步骤(2)计算出的频率变化值Δf₁应符合Kanazawa定律(卡纳甘互定律)：

$\mathrm{\Δ}{f}_1=[-\frac{2{f_o}^2}{\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_q{C}_q}}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_1{\mathrm{\η}}_1}{4\mathrm{\π}{f}_o}}]$

式中：Δf₁：石英晶体放入溶液中产生频率变化量，f_o：石英晶体原有频率，ρ_q：石英晶体密度，C_q：石英变形系数，ρ₁：液体密度，η₁：液体粘滞度。

其中步骤(3)计算出的频率变化值Δf_m应符合Martin定律(马丁定律)：

$\mathrm{\Δ}{f}_m=-\frac{2{f_o}^2}{\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_q{C}_q}}[{\mathrm{\ρ}}_s+\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_1{\mathrm{\η}}_1}{4\mathrm{\π}{f}_o}}]$

式中：Δf_m是溶液中厚度质量改变的频率变化量，f_o是石英晶体原有频率，ρ_q是石英晶体密度，C_q是石英变形系数，ρ_s是增加表面厚度质量层的单位面积密度，ρ₁是液体密度，η₁是液体粘滞度；

在比较步骤(2)和步骤(3)的频率变化值时，如果石英晶体在试液中的频率变化符合Kanazawa定律，即Δf_m＝Δf₁，证明试液中没有病毒；如果石英晶体在试液中的频率变化符合Martin定律，即|Δf_m|＞|Δf₁|，证明试液中有病毒存在，且可以通过Martin定律计算出石英晶体微天平探针上病毒的抗原与抗体结合增加的微量质量。

可以在所述石英晶体微天平上设置多个石英晶体阵列，在每一所述阵列上设置一电极探针，在每一所述探针上粘附上不同病毒的相应抗体，以同时检测待测试液中的多种病毒。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明方法利用在石英晶体微天平探针上粘附病毒抗体，与待测试液中的病毒抗原相结合的原理，通过测量石英晶体在空气或真空中的频率，测量石英晶体在无病毒溶液中的频率变化，以及测量石英晶体在待测试液中的频率变化，并将频率变化加以比较，实现了石英晶体微天平在液体中检测病毒的目的。2、本发明引入Kanazawa定律和Martin定律，不但可以得到有无病毒的结论，而且可以精确地测量出病毒量，其灵敏度可达到＜10^-8克。3、本发明不但提出了在液体中使用石英晶体微天平测量病毒的方法，而且本方法与已有测量方法相比，检测方便，出结果快，检测成本低，特别是在石英晶体微天平上设置多个石英晶体列阵，在不同石英晶体探针上粘附与不同病毒相对应的单株抗体，可以一次同时检测出待测试液中的多种微量病毒，也可检测出重复交叉感染。这是目前世界上最敏感的检测试液中有无病毒的方法。本发明方法可以广泛地应用于各种液体试样的病毒检测中。

具体实施方式

实施例一  检测泡疹病毒(human herpes viruses)

石英晶体微天平使用AT切割圆形石英晶体芯片，直径8.0mm，圆形金属电极直径4.0mm，厚度200nm，平面基本波，10MHz石英晶体探针，先浸泡入CMV65-kDe抗体溶液中，使单层CMV65-kDe抗体粘附在石英晶体探针表面上，待干燥后，测量石英晶体的原始频率f_o，再将探针放入没有病毒，但与待测试液相同的溶液中，测量溶液中无病毒情况下石英晶体的频率值f₁，根据Kanazawa定律，可知频率值f₁降低，频率值f₁与基准值f_o之间的变化值Δf₁＝f₁-f_o。

将此粘附有CMV65-kDe抗体的石英晶体探针，浸入可能含有泡疹病毒的试液中，此时如有泡疹病毒存在，则抗体将与泡疹病毒的抗原相结合，使石英晶体探针的表面厚度(质量)增加，其符合Martin定律，石英晶体的频率进一步降低，即|Δf_m|＞|Δf₁|，则可以检测出试液中有泡疹病毒存在，完成检验。

如测量出的石英晶体频率变化值Δf_m＝Δf₁，符合Kanazawa定律，则表明待测试液中无泡疹病毒存在，完成检验。

实施例二  检测免疫缺陷病毒(antihuman immuodefficiency viruses，HIV)

石英晶体微天平使用AT切割圆形石英晶体芯片，直径8.0mm，圆形金属电极直径4.0mm，厚度200nm(纳米)，平面基本波，10MHz石英晶体探针，先浸泡入anti-HIV manoclonel抗体溶液中，使单层anti-HIV manoclonel抗体粘附在石英晶体探针表面上，待干燥后，测量石英晶体的原始频率f_o，再将探针放入没有病毒，但与待测试液相同的溶液中，测量此时石英晶体的频率值f₁，根据Kanazawa定律，可知频率值f₁降低，频率值f₁与基准值f_o之间的变化值Δf₁＝f₁-f_o。

将此粘附有anti-HIV manoclonel抗体的石英晶体探针，浸入可能含有免疫病毒的试液中，此时如有免疫病毒存在，则抗体将与免疫病毒的抗原相结合，使石英晶体探针表面厚度质量增加，符合Martin定律，频率进一步降低，即|Δf_m|＞|Δf₁|，则可以检测出有免疫缺陷病毒存在，完成检验。

如测量出的石英晶体频率变化值Δf_m＝Δf₁，符合Kanazawa定律，则表明待测试液中无免疫缺陷病毒存在，完成检验。

实施例三  同时检测不同的病毒

一个石英晶体微天平应用计算机可以同时列阵使用多个石英晶体探针，在不同的石英晶体探针上，粘附不同病毒的相应单株抗体，可以同时读出各个石英晶体探针的频率，即一次同时检测出待测试液中的多种相应的微量病毒，也可检测出重复交叉感染。

上述各实施例中，石英晶体微天平所使用的石英晶体晶片包括各种切割方式，如AT、BT、CT、DT、FC、GT、SC等切割方式。

Claims (5)

1、一种在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法，其步骤如下：

(1)在石英晶体微天平的电极探针上粘附与预检测病毒相对应的抗体，干燥后，测量石英晶体在真空或空气中的频率值f_o，并将其作为基准值；

(2)将经步骤(1)处理的探针放入没有病毒，但与待测试液相同的溶液中，测量溶液中无病毒情况下石英晶体的频率值f₁，计算出频率值f₁与基准值f_o之间的变化值Δf₁＝f₁-f_o；

(3)将经步骤(1)处理的探针放入待测试液中，测量在试液中石英晶体的频率值f_m，计算出频率值f_m与基准值f_o之间的变化值Δf_m＝f_m-f_o；

(4)比较步骤(2)和步骤(3)的频率变化值，如果二者数值相等，Δf_m＝Δf₁，说明试液中没有病毒；如果Δf_m与Δf₁数值不同，|Δf_m|＞|Δf₁|则证明试液中有病毒存在。

2、如权利要求1所述的在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法，其特征在于：步骤(2)计算出的频率变化值Δf₁符合Kanazawa定律：

${\mathrm{\Δf}}_1=[-\frac{2{f_o}^2}{\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_q{C}_q}}\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_1{\mathrm{\η}}_1}{{4\mathrm{\πf}}_o}}]$

式中：Δf₁：石英晶体放入溶液中产生频率变化量，f_o：石英晶体原有频率，ρ_q：石英晶体密度，C_q：石英变形系数，ρ₁：液体密度，η₁：液体粘滞度。

3、如权利要求1所述的在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法，其特征在于：步骤(3)计算出的频率变化值Δf_m符合Martin定律：

${\mathrm{\Δf}}_m=-\frac{{{2f}_o}^2}{\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_q{C}_q}}[{\mathrm{\ρ}}_s+\sqrt{\frac{{\mathrm{\ρ}}_1{\mathrm{\η}}_1}{{4\mathrm{\πf}}_o}}]$

式中：Δf_m是试液中厚度质量改变的频率变化量，f_o是石英晶体原有频率，ρ_q是石英晶体密度，Cq是石英变形系数，ρs是增加表面厚度质量层的单位面积密度，ρ1是液体密度，η1是液体粘滞度。

4、如权利要求1所述的在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法，其特征在于：在比较步骤(2)和步骤(3)的频率变化值时，如果石英晶体在试液中的频率变化符合Kanazawa定律，Δf_m＝Δf₁，证明试液中没有病毒；如果石英晶体在试液中的频率变化符合Martin定律，|Δf_m |＞|Δf₁|，证明试液中有病毒存在，且可以通过Martin定律计算出石英晶体微天平探针上病毒的抗原与抗体结合增加的微量质量。

5、如权利要求1或2或3或4所述的在试液中利用石英晶体微天平检测病毒的方法，其特征在于：在所述石英晶体微天平上设置有多个石英晶体阵列，在每一所述石英晶体上设置一电极探针，在每一所述探针上粘附上不同病毒的相应抗体，以同时检测待测试液中的多种病毒。