CN207816824U - 基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置，包括待检测的芯片、特定抗体、可与抗体特异性结合的抗原、二向色镜、线阵相机，抗原上标记有上转换纳米颗粒，不同类型的抗体固定于待检测芯片上，多个芯片组成芯片阵列，线性光源透过二向色镜激发上转换纳米颗粒，上转换纳米颗粒使长波转换为短波，短波的光经过二向色镜反射至接收装置。本实用新型利用上转换探针和蛋白芯片实现抗原的特异性检测，由于抗原抗体结合的高度特异性，所以灵敏度高、特异性高、稳定性强。转换纳米探针具有背景噪声小、信噪比高、抗漂白能力强等优势。
Description
技术领域
本实用新型属于医疗检测，临床诊断及毒品检测等技术领域，更具体地涉及一种用线光源激发，以及用上转换纳米颗粒标记的抗原检测装置。
背景技术
蛋白芯片是一种高通量监测系统，通过靶分子(抗原)和捕获分子相互作用来监测蛋白分子之间的相互作用。由于抗体会和抗原发生高特异性的强结合，因此抗体被广泛用做捕获分子。
蛋白芯片利用阵列上的抗体识别样品中的抗原蛋白或其他抗原。首先，将各种抗体蛋白有序固定在载玻片等介质上使其成为检测芯片，并用荧光探针标记待测样品中的抗原。然后，将待测样品加入检测芯片，抗原抗体发生特异性结合。最后，被标记的抗原抗体复合物在光源激发下，辐射出荧光，荧光强度正比于抗原浓度，达到检测目的。
为了实现这个目的，首先必须通过一定的方法将蛋白质固定于合适的载体上，同时能够维持蛋白天然构象，也就是必须维持其原有的特定生物活性。因此，如何在芯片表面有效固定抗体是非常关键的，特别是在抗体固定一致性方面。
此外，普通的单光子荧光探针对工作环境要求高，背景噪声大、易漂白。而上转换纳米颗粒是一种吸收两个至多个长波长光子并将其转换成一个短波长光子的特殊材料，具有较大的反斯托克斯位移,使上转化荧光波长和激发光波长更大的分开以便在探测荧光时滤掉激发光。而且上转化荧光探针的荧光峰一般比普通的单光子荧光探针的峰要尖锐。这些独特的光学性质，使上转换纳米颗粒具有背景噪声小、信噪比高、抗漂白能力强等优势。因此，我们将上转换纳米探针用作蛋白芯片的标记物，可以极大提高检测的信噪比和稳定性。
本实用新型使用了线阵CCD，线阵CCD获取的图像在扫描方向上的精度可高于面阵CCD图像；理论上可获得比面阵CCD更高的分辨率和精度。并且线阵CCD分辨率高，价格低廉，可满足大多数测量视场的要求。
最后，传统的医用扫描方法是逐点扫描，扫描速度慢，检测速度慢。而我们提供一种线扫描方法，不仅可以快速高效检测出待检测抗原，还可以根据荧光强度准确得到抗原浓度。此外，采用一维线阵相代替二维面阵相机，来检测荧光强度，有助于降低系统成本。
实用新型内容
1、实用新型目的。
利用上转换纳米颗粒，标记抗原，然后利用抗体和抗原的特异性结合来识别抗原。利用线光源来照射蛋白芯片，线阵相机来检测上转换纳米颗粒辐射的荧光，根据荧光强度来判断抗原的浓度。该实用新型在实现对抗原的特异性检测的同时，能够获得抗原的浓度信息。同时，由于采用了线扫描的方式，相对于点扫描，可以实现抗原的快速检测。
2、本实用新型所采用的技术方案。
本实用新型一种基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置，包括待检测的芯片、抗体、可与抗体特异性结合的抗原、二向色镜、线阵相机，抗原上标记有上转换纳米颗粒，不同类型的抗体固定于待检测芯片上，多个芯片组成芯片阵列，线性光源透过二向色镜激发上转换纳米颗粒，上转换纳米颗粒使长波转换为短波，短波的光经过二向色镜反射至接收装置。
更进一步具体实施方式，所述的接收装置为线阵相机，线阵相机得到线上阵列各点发出的相应光强。
更进一步具体实施方式，所述的接收装置为谱仪，得到相应的光谱。
更进一步具体实施方式，所述的芯片为荧光增强芯片。
更进一步具体实施方式，还包括滤波片，所述的上转换纳米颗粒使长波转换为短波后，通过滤波片输入至线阵相机。
更进一步具体实施方式，所述的滤波片为短通滤波片。
3、本实用新型所产生的技术效果。
(1)本实用新型利用上转换探针和蛋白芯片实现抗原的特异性检测，由于抗原抗体结合的高度特异性，所以灵敏度高、特异性高、稳定性强。
(2)本实用新型相比传统的单光子荧光探针，上转换纳米探针具有背景噪声小、信噪比高、抗漂白能力强等优势。
(3)本实用新型的上转换纳米探针化学性质稳定，耐酸耐碱，可直接用于抗原检测，待测液无需复杂的预处理。
(4)本实用新型的上转换纳米颗粒的激发光为低功率的连续激光，仅需成熟、价格低廉的商用激光器。同时，利用线扫描代替点扫描，提高了检测速度。
附图说明
图1是本实用新型的工作流程图。
图2是本实用新型的实施例结构示意图。
其中，1待检测的芯片，2抗体，3抗原，4上转换纳米颗粒，5 二向色镜，6短通滤波片，7线阵相机。
具体实施方式
实施例
本实用新型中，芯片阵列上固定不同抗体，血液中有抗原蛋白，不同抗原和对应的抗体结合。抗原沾上标志物(上转换纳米颗粒)，透过二向色镜的光打在上转换纳米颗粒上，长波变为短波(上转换光)，然后CCD线阵列探测线光的位置，得到的光谱强度对应了抗原浓度。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
线光源可为点状激光经过扩束或扩散，然后再经过柱透镜产生较大发射扇角的线光源。线光源也可使用柱透镜光栅产生。如图1所示，本实用新型提出的一种利用上转换特性改进的线扫描方法，包括待检测的芯片1，抗体2，可与抗体特异性结合的抗原3，抗原上标记有上转换纳米颗粒4，二向色镜5，短通滤波片6，线阵相机7，不同类型的抗体2固定于待检测芯片上，将血清滴在芯片阵列上，所述的上转换纳米颗粒4附着在抗原上，血液中抗原与抗体特异性结合，线光源激发光透过二向色镜激发上转换纳米颗粒，上转换纳米颗粒使长波长转换为短波长，短波长的光经过二向色镜反射，被线阵相机得到线上阵列各点发出的相应光强，或者由成像光谱仪接收，得到相应的光谱。所述的抗体固定在载体上制成蛋白芯片，不同类型抗原上依附了上转换颗粒，所述的不同类型抗原抗体能够特异性结合，所述的扫描仪使用了线扫描方式，能够有效提高扫描速度。根据得到的荧光图谱峰值可以对应到抗原浓度。
本实用新型中，芯片可以使用基于微纳结构的荧光增强芯片，荧光增强的原理可基于特殊设计的微纳结构对激发光或/和选定测量波长的荧光的局域光强的增强。激发光打在特殊的增强芯片，对上转换过程产生的荧光增强，有利于后续CCD的检测荧光效率。
芯片上固定的抗体与血清中的抗原进行特异性结合，在芯片上形成抗原-抗体复合物。例如抗体标记为A,B,C,那么血清中只有抗原 A,B,C会与之特异性结合。形成抗原-抗体复合物的多少取决于血清中特异性抗原的浓度。
反应完成后，用线激光扫描仪来检测芯片上的荧光信号，形成芯片图像。最后检测软件对芯片上荧光信号强度进行分析，从而判断血清中的特异性抗原相对浓度。
CCD作为光学读取装置的优势在于，经它扫描的图像质量较高，具有一定的景深，可扫描凹凸不平的物体；温度系数较低，对于一般的工作，周围环境温度的变化可以忽略不计。
同时，根据上转换的辐射频率位移，可以在图谱信息前加上滤波片，滤出辐射峰。这样辐射信息更可靠，噪声更低，我们可以测出特征峰，然后检测峰值。通常，普通荧光寿命短，用电子仪器测不方便，用光学仪器比较昂贵，而上转换的寿命较长，达到毫秒级，可以借电子仪器探测强度或辐射寿命等。在有些场合，某些CCD对所用的激发光不敏感，只对辐射的荧光敏感(因为上转换的荧光波长和激发光波长分得足够开)，就可以不用滤波片，直接测荧光。
上述上转化荧光探针与基于微纳结构的荧光增强芯片的结合也可应用于会发生两次抗原抗体特异性结合的层析反应中。也可在血清中加上浓度已知的水溶性的特定抗原蛋白作为事先校准好的基础浓度，以便做荧光强度对比算出血液中待测抗原的浓度。
该实用新型提供的扫描方法可以广泛运用于各行各业，包括：免疫测定(细菌、病毒、毒素、病原体)和蛋白质组检测；核酸，DNA 和基因组检测；快速即时的临床诊断；食品和环境检测；毒素或毒品检测。对早期诊断及早期治疗具有重要意义。
本实用新型的实施例中，上述描述中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施方案仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置，其特征在于：包括待检测的芯片(1)、抗体(2)、可与抗体特异性结合的抗原(3)、二向色镜(5)、线阵相机(7)，抗原(3)上标记有上转换纳米颗粒(4)，不同类型的抗体(2)固定于待检测芯片(1)上，多个芯片(1)组成芯片阵列，线性光源透过二向色镜(5)激发上转换纳米颗粒(4)，上转换纳米颗粒(4)使长波转换为短波，短波的光经过二向色镜(5)反射至接收装置。
2.根据权利要求1所述的基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置，其特征在于：所述的接收装置为线阵相机(7)，线阵相机(7)得到线上阵列各点发出的相应光强。
3.根据权利要求1所述的基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置，其特征在于：所述的接收装置为谱仪，得到相应的光谱。
4.根据权利要求1所述的基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置，其特征在于：所述的芯片(1)为荧光增强芯片。
5.根据权利要求1所述的基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置，其特征在于：还包括滤波片，所述的上转换纳米颗粒(4)使长波转换为短波后，通过滤波片输入至线阵相机(7)。
6.根据权利要求5所述的基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置，其特征在于：所述的滤波片为短通滤波片(6)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721075817.0U CN207816824U (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置 |
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| CN201721075817.0U CN207816824U (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置 |
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| CN201721075817.0U Active CN207816824U (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 基于上转换纳米颗粒标记和线光源激发的抗原检测装置 |
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| CN (1) | CN207816824U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107525937A (zh) * | 2017-08-25 | 2017-12-29 | 苏州优函信息科技有限公司 | 基于上转换发光标记物、蛋白芯片及检测方法 |
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2017
- 2017-08-25 CN CN201721075817.0U patent/CN207816824U/zh active Active
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