一種基于光子晶體微球的微管式生物芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于光子晶體微球的微管式生物芯片。它可以用來檢測(cè)蛋白質(zhì)、核酸等生物分子，能夠廣泛應(yīng)用于臨床檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)檢疫、微生物鑒定、藥物篩選以及核酸和蛋白功能分析等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，酶免疫分析以其操作簡(jiǎn)便，不需昂貴設(shè)備，不污染環(huán)境，酶標(biāo)試劑易制備、性質(zhì)穩(wěn)定、有效期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為目前臨床檢驗(yàn)中應(yīng)用最為廣泛的免疫分析技術(shù)。但是作為酶免疫分析的主要載體96微孔板，其每孔只包被一種抗原或者抗體，導(dǎo)致一種試劑盒只能檢測(cè)一種抗體或者抗原。若檢測(cè)不同的抗體或者抗原，則需要不同的試劑盒，而分析所用的試驗(yàn)步驟基本上是一致的，這樣既浪費(fèi)人力物力又延長(zhǎng)了診斷時(shí)間。因此，用同一份樣品同時(shí)測(cè)定兩種或者兩種以上的多元免疫分析方法引起越來越多的關(guān)注。
[0003]液相芯片技術(shù)的出現(xiàn)使多元檢測(cè)技術(shù)在臨床實(shí)際應(yīng)用以及蛋白組學(xué)研究中嶄露頭角。液相芯片技術(shù)的發(fā)展也可以看作是其編碼技術(shù)的發(fā)展，其編碼技術(shù)包括:光子晶體編碼、熒光染料編碼、形狀編碼、量子點(diǎn)編碼、條形碼編碼等方式。其中，光子晶體編碼因其檢測(cè)信號(hào)的無干擾性以及出色的編碼穩(wěn)定性獲得了青睞。在基于光子晶體編碼微球的多元檢測(cè)重復(fù)實(shí)驗(yàn)中，通過肉眼難以分辨微球，所以在未芯片化的檢測(cè)模式中，經(jīng)常出現(xiàn)人為損壞微球，或者微球丟失的情況。而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是取多個(gè)微球測(cè)得數(shù)據(jù)的平均值，因此微球的損失在很大程度上會(huì)影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。同時(shí)，未芯片化的檢測(cè)模式所帶來的不同操作員之間的隨機(jī)實(shí)驗(yàn)誤差不可控，進(jìn)一步影響方法的準(zhǔn)確性與重復(fù)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種不損失微球、提高檢測(cè)準(zhǔn)確性的微管式生物芯片。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]該生物芯片由上蓋、帶孔眼板架、平底試管以及獨(dú)立的軟橡膠蓋所組成。如圖2、圖3所示，平底試管中部有兩處對(duì)稱的凹槽，而在板架與之相對(duì)應(yīng)的位置有兩處凸起，可以將試管固定在板架上，確保在搖晃時(shí)試管充分固定，不會(huì)在板架里晃動(dòng)而影響攪拌效果。試管底部與板架平行，便于從底部直接觀察顏色變化。平底試管配套有與管子分開的獨(dú)立蓋子，蓋子材質(zhì)為軟橡膠，針頭加樣后軟橡膠可恢復(fù)原狀，保證了體系的密閉性。平底試管底部鋪有作為檢測(cè)載體的光子晶體微球，該微球具有用光纖光譜儀測(cè)反射峰位置解碼或者可通過肉眼以顏色區(qū)分解碼的光子晶體編碼，在微球的表面固定有核酸或蛋白質(zhì)。平底試管內(nèi)封裝有PDMS軟性材料，經(jīng)過處理的不同編碼的微球可以在試管底部自由移動(dòng)。
[0007]所述的光子晶體微球材料是聚苯乙烯或二氧化硅，微球的大小在180μπι?2500 μ m 之間。
[0008]有益效果:根據(jù)本發(fā)明，利用微管式檢測(cè)芯片進(jìn)行樣品注樣，反應(yīng)，洗滌和檢測(cè)的連續(xù)化操作，以光子晶體微球?yàn)楣滔噍d體具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009](I)避免微球損失:由于微球被封裝于平底試管底部，在操作過程中不會(huì)碰觸，所以降低了肉眼操作的難度，使其在實(shí)驗(yàn)過程中不會(huì)破碎、丟失，提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性；
[0010](2)實(shí)現(xiàn)多元檢測(cè):光子晶體微球經(jīng)過處理具有編碼，可以編碼多元生物分子檢測(cè)。ELISA實(shí)驗(yàn)中每塊微孔板只能檢測(cè)一個(gè)指標(biāo)，若檢測(cè)多個(gè)指標(biāo)，則需要多塊96板，操作不便且浪費(fèi)。而光子晶體編碼微球能同時(shí)檢測(cè)同一個(gè)樣品中的多個(gè)指標(biāo)，非常適合用于臨床指標(biāo)的分析。并且球形載體具有可以滾動(dòng)、比表面積大等特點(diǎn)，其反應(yīng)樣品需要量少、靈敏度高、反應(yīng)速度快；
[0011](3)平底試管中部有兩處對(duì)稱的凹槽，板架與之相對(duì)應(yīng)的位置有兩處凸起，將試管固定在板架上，保證體系在振蕩過程中試管不會(huì)在板架內(nèi)運(yùn)動(dòng)，影響振蕩效果；
[0012](4)可自動(dòng)化程度高:由于芯片化的檢測(cè)模式使得實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范化程度高并且分析方法簡(jiǎn)單，使得配套實(shí)驗(yàn)儀器的研發(fā)難度大大降低。
【附圖說明】
[0013]圖1為板架示意圖(以96孔為例)。
[0014]圖2為板架上一個(gè)孔眼的俯視圖。
[0015]圖3為平底試管加入光子晶體微球后蓋上橡膠塞的剖面圖。
[0016]圖4為平底試管插入板架后的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例一:
[0018]使用本專利檢測(cè)血液中乙肝病毒(HBV)和艾滋病病毒(HIV):
[0019]1、分別在560nm和600nm編碼的光子晶體微球上包被乙肝病毒表面抗原和艾滋病病毒合成肽抗原，在450nm編碼的光子晶體微球上包被牛血清白蛋白做為對(duì)照。三種包被過的編碼微球分別用磷酸鹽緩沖液(PBS)洗兩次，加入1%的牛血清白蛋白(BSA)封閉。磷酸鹽緩沖液(PBS)洗滌兩次后，將三種包被過的編碼微球混合，得到不同特異性的多元免疫微球。
[0020]2、用PDMS將平底試管填充，在70°C下經(jīng)過45分鐘后固化取出形成芯片主體部分。表面親水處理后，將包被后的混合編碼微球加入平底試管底部。
[0021]3、將待測(cè)血清注射入平底試管中，37°C孵育30分鐘，吸去反應(yīng)液，PBS洗滌兩次后加入熒光FITC標(biāo)記的羊抗人IgG，37°C孵育30分鐘，PBS洗滌兩次。
[0022]4、在熒光顯微鏡下觀察微球表面的熒光強(qiáng)度，并用光纖光譜儀測(cè)定微球的反射光
-1'TfeP曰。
[0023]實(shí)施例二:
[0024]使用本專利檢測(cè)風(fēng)疹病毒和單純孢疹病毒:
[0025]1、分別在480nm和600nm編碼的光子晶體微球上包被風(fēng)疹病毒抗原和單純孢疹病毒抗原，在600nm編碼的光子晶體微球上包被牛血清白蛋白做為對(duì)照。三種包被過的編碼微球分別用磷酸鹽緩沖液(PBS)洗兩次，加入I %的牛血清白蛋白(BSA)封閉。磷酸鹽緩沖液(PBS)洗滌兩次后，將三種包被過的編碼微球混合，得到不同特異性的多元免疫微球。
[0026]2、用PDMS將平底試管填充，在70°C下經(jīng)過45分鐘后固化取出形成芯片主體部分。表面親水處理后，將包被后的混合編碼微球加入平底試管底部。
[0027]3、將待測(cè)血清注射入平底試管中，37°C孵育30分鐘，吸去反應(yīng)液，PBS洗滌兩次后加入辣根過氧化物酶標(biāo)記的羊抗人IgG，37°C孵育30分鐘，PBS洗滌兩次。加入辣根過氧化物酶顯色底物TMB溶液，37°C催化反應(yīng)20分鐘，加入2M的硫酸終止反應(yīng)。
[0028]4、在酶標(biāo)儀上測(cè)定吸光度，并用光纖光譜儀測(cè)定微球的反射光譜。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光子晶體編碼微球的微管式生物芯片，其特征是:由軟橡膠上蓋、帶孔眼板架以及平底試管所組成。平底試管內(nèi)裝載有作為檢測(cè)載體的光子晶體編碼微球，該微球具有用光纖光譜儀測(cè)反射峰位置解碼或者可通過肉眼以顏色區(qū)分解碼的光子晶體編碼，在微球的表面固定有核酸或蛋白質(zhì)。平底試管內(nèi)封裝有PDMS軟性材料，經(jīng)過處理的不同編碼的微球可以在試管底部自由移動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光子晶體微球的微管式生物芯片，其特征是:平底試管中下部有兩處對(duì)稱的凹槽，而在板架與之相對(duì)應(yīng)的位置有兩處凸起，可以將試管固定在板架上，確保在搖晃時(shí)試管充分固定，不會(huì)在板架里晃動(dòng)而影響攪拌效果。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光子晶體微球的微管式生物芯片，其特征是:平底試管的材質(zhì)可以是聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光子晶體微球的微管式生物芯片，其特征是:平底試管配套有與管子分開的獨(dú)立蓋子，蓋子材質(zhì)為軟橡膠，加樣針頭可以突破蓋子將反應(yīng)液送入試管內(nèi)，針頭拔出后軟橡膠蓋可恢復(fù)原狀，保證了體系的密閉性。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光子晶體微球的微管式生物芯片，其特征是:試管底部與板架平行，便于從底部直接觀察顏色變化。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光子晶體微球的微管式生物芯片，其特征是:平底試管的容量可設(shè)計(jì)在200 μ L-1.5mL范圍內(nèi)，隨著試管容量的增大，孔板上的孔眼數(shù)量則相應(yīng)的減少。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光子晶體微球的微管式生物芯片，其特征是:光子晶體編碼微球材料可以是二氧化娃、聚苯乙烯等，微球的大小在180 μ m?2500 μ m之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光子晶體微球的微管式生物芯片，由上蓋、帶孔眼板架、平底試管以及獨(dú)立的軟橡膠蓋所組成。平底試管內(nèi)裝載有作為檢測(cè)載體的微球，該微球具有光子晶體編碼，可用光纖光譜儀測(cè)反射峰位置解碼或者通過肉眼區(qū)分顏色解碼。在微球的表面固定有探針，可以是核酸或者蛋白質(zhì)。經(jīng)過預(yù)處理的帶有不同編碼的微球可以在試管底部自由移動(dòng)。本發(fā)明以光子晶體編碼液相芯片技術(shù)為基礎(chǔ)，將其整合入微管式芯片裝置中，避免了光子晶體微球在實(shí)驗(yàn)操作中的損壞與丟失，提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性與準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01N21/64, G01N21/25, G01N33/543
【公開號(hào)】CN104931686
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410101476
【發(fā)明人】顧忠澤, 楊子學(xué), 趙祥偉, 徐永智, 張文冬, 朱勇
【申請(qǐng)人】南京東檢生物科技有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2014年3月19日