专利名称：基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生物检测技术，特别是微流控蛋白电泳冲芯片检技术，确切讲是基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台。
背景技术：
蛋白质分析在生物学，医学，制药，生态学(农业，环境，食品)研究及产业过程中被大量应用，是一项不可缺少的基本技术。在现代科学，生产，生活过程中被广泛应用。传统的实验室蛋白质分析方法一般采用免疫印迹(western blot)、酶联免疫吸附(ELISA)以及聚合酶链反应(PCR)的单点检测方法。这些方法费时，费材，检测步骤和过程复杂。生物芯片技术是近年兴起，汲取生物技术、微电子加工技术、纳米技术和计算机技术的丰富内涵和精华发展而成，体现了生物技术的综合优势。生物芯片技术简化了反应步骤，克服了上述所有缺点，具有同步多点检测，快速，省材，高效，准确，经济的特点，在生物检测领域具有划时代的意义，是蛋白质分析方法大势所趋的发展方向。生物芯片就是在经过特殊的表面超微加工处理并连接上相关的探测生物分子的一块厘米见方的材料(玻片、硅片、塑料膜)上进行生物化学反应，然后由专用的仪器收集检测信号，再用计算机分析数据并给出结果。生物芯片是微电子学、微流体力学、化学、信息学和生物学相互交叉形成的一项高新技术。生物芯片技术可以对细胞、DNA、蛋白质等生物组分进行准确、快捷和大信息量的检测分析。目前常见的生物芯片依其技术特征分为三类第一类为微阵列芯片，包括基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片和组织芯片，技术较为成熟的微阵列芯片已经大量进入实用。第二类为微流控芯片(属于主动式芯片)，包括各类样品制备芯片、聚合酶链反应(PCR)芯片、 毛细管电泳芯片和色谱芯片等。是生物芯片的第二代产品。微流体芯片等技术正在逐渐成熟并开始被各领域应用。第三类为以生物芯片为基础的集成化分析系统(也被称为芯片实验室)。“芯片实验室”可以完成诸如样品制备、试剂输送、生化反应、结果检测、信息处理和传递等一系列复杂工作。是生物芯片技术的最高境界。依其检测对象可分为四类基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片和组织芯片。电阻脉冲感应芯片属于微流控蛋白电泳冲芯片一类。生物芯片原理由两部分组成即生物杂交(如核酸引物与DNA或RNA特异结合； 或抗原抗体特异结合等)和物理化学信号传递[如电子，光学，压电(piezoelectric)， 磁，显色等]。目前通用的生物芯片的分析技术原理是荧光抗体免疫标记显色原理，其物理化学信号传递系统为色谱光谱，并通过光学系统分析。色谱分光光学检测系统面临价部件复杂，格昂贵，体积庞大，不便携带的技术瓶颈。库尔特原理由Wallace H. Coulter于1941年发明。因他发现通过电负荷测定可测量颗粒的直径和数量而被命名为库尔特测定原理。以该原理制造的各种库尔特计数器 (Coulter Counter)，由于能快速准确测定从细胞到各种颗粒(如病毒，DNA，金属颗粒，聚合材料颗粒等)而被医院等相关机构广泛采用至今。是一个非常成熟可靠的技术原理。近十年来用库尔特测定原理开发出了离子通道膜片钳技术(ion channel patch clamp)已被广泛应用于神经细胞和细胞离子通道的研究和药物开发。其核心理论是当低导电的分子颗粒占据通道空间时，替代了原有的导电液体，引起电阻短暂增加，产生电阻脉冲。其电阻脉冲的大小与分子颗粒的直径直接相关(库尔特测定原理)。以库尔特原理制作的计数仪都是以机械提供泵动力系统驱动测定颗粒流动的。当把库尔特计数仪微缩成芯片时，应用微泵驱动芯片反应液会带来很多不便需要安装很多微管，微泵，微阀等。一方面使制作工艺复杂化，限制了芯片体积微型化，另一方面大大增加了芯片制作及使用成本。从而限制了微流控芯片的发展应用。
发明内容本实用新型的目的是提供一种工艺简单、芯片体积小、快速、简便、成本低的基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台。本实用新型的目的是这样实现的，基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台，其特征是它至少包括一个芯片托盘，芯片托盘上有芯片反应池和芯片泄池，芯片反应池和芯片泄池内有反应液，芯片反应池和芯片泄池之间有芯片测定孔，漏斗加样口和漏斗出口分别座落在芯片反应池和芯片泄池上，芯片检测液入口在漏斗加样口和芯片反应池之间。所述的芯片测定孔的直径为IuM士0. 3u之间。所述的芯片测定孔的长度为SuM士0. 3u之间。所述的芯片反应池和芯片泄池的长度在2. 5mm士0. 3mm之间，宽度在 1. Omm士0. 3mm 之间。所述的漏斗加样口和漏斗出口的漏斗上端口直径在3mm士0. 3mm之间。所述的芯片托盘为长方体结构，芯片反应池和芯片泄池位于长方体结构的距中位置，芯片反应池和芯片泄池在芯片托盘内被密封。本实用新型的优点是电阻脉冲感应芯片把库尔特原理芯片化，由两个漏斗口连接的微米级反应池和泄池，以及IuM直径的测量孔组成。当带有特异抗体颗粒的探针与相应抗原结合后，由于特异抗体颗粒直径增加而产生出电阻脉冲，可被电阻脉冲感应议识别， 分析，判断。电阻脉冲感应芯片把库尔特技数仪中传统的机械式(泵)动力系统改为电场驱动式动力系统。把芯片电极制作中普遍采用的沉积，包埋式电极改为外接探针式电极。从而大大简化了芯片加工工艺，降低了芯片制作，芯片使用成本。下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明

图1是本实用新型结构示意图俯视图；图2是图1的左视图。图中，1、芯片托盘；2、漏斗加样口 ；3、芯片入口 ；4、芯片反应池；5、测定孔；6、芯片泄池；7、芯片出口 ；8、漏斗出口。
具体实施方式
如图1和图2所示，至少包括一个起支撑固定芯片反应单位作用芯片托盘1，芯片托盘1上有芯片反应池4和芯片泄池6，芯片反应池4和芯片泄池6内有反应液，是抗原抗体结合颗粒混合物(混合颗粒)由加样口进入测定孔的通道。芯片反应池4和芯片泄池6之间有芯片测定孔5，芯片测定孔的直径为IuM士0. 3u之间，芯片测定孔的长度为SuM士0. 3u 之间。只允许小于IuM直径的单个混合颗粒通过。漏斗加样口 2和漏斗出口 8分别座落在芯片反应池4和芯片泄池6上，芯片检测液入口 3在漏斗加样口 2和芯片反应池4之间。漏斗加样口 2是正电极插入口，测定前待测样品和抗体标记探针颗粒液加入此口。漏斗出口 8是负电极插入口，电极插入反应液，与入口电极形成闭合通路。芯片入口 3其底部含有一过滤膜阻挡凝聚分子进入芯片反应池。 芯片泄池6是待测样品和抗体结合颗粒由芯片测定孔5排出的容纳地。芯片托盘1为长方体结构，芯片反应池4和芯片泄池6位于长方体结构的距中位置，芯片反应池4和芯片泄池6在芯片托盘1内被密封。芯片反应池4和芯片泄池6的长度在2. 5mm士0. 3mm之间，宽度在1. Omm士0. 3mm之间。漏斗上端口直径在3mm士0. 3mm之间。工作进，加样品和抗体标记探针液各IuL于漏斗加样口 2。待测反应液与混有特异抗原(体)颗粒与样品中的相应的抗体(原)立即形成抗原抗体结合颗粒混合物(混合颗粒)。然后同时分别插入三明治二合一电极于漏斗加样口 2和漏斗出口 8之间，使芯片入口 3和芯片出口 7中的反应液形成导电闭合通路，由分析单元输入恒定电压，驱动含电荷的混合颗粒，由经芯片滤膜滤掉凝聚混合颗粒，使单个混合颗粒进入芯片反应池4通过芯片测定孔5向芯片泄池6移动。当单个混合颗粒通过芯片测定孔5时，混合颗粒的导电率低于反应液的导电率而产生一个电阻脉冲。通过两侧电极连接的分析单元捕捉到电阻脉冲，进行分析处理并报告出抗原抗体特异的结果。加样品和抗体标记探针液由三部分构成胶体颗粒载体，抗体或抗原，反应液。I)胶体颗粒载体具有生物亲和的，易于同蛋白质发生交联反应的500-550nM 直径大小的纳米级聚合物颗粒。包括聚苯乙烯/ 二乙烯苯交联[crosslinked poly (styrene/divinylbenzene)]纳米颗粒；聚甲基丙烯酸甲酯[poly(methyl methacrylate)]纳米颗粒；或者聚苯乙烯(Polystyrene)纳米颗粒。II)抗体或抗原是检测液的探针部分，依测定对象而选相应的抗原或抗体。应用中可以将抗体交联于胶体颗粒表面去测定标本中的抗原；反之，也可以将抗原交联于胶体颗粒表面去测定标本中的抗体。III)反应液0. 5倍磷酸盐缓冲液，pH7. 3 (有利于抗原-抗体结合反应)，0. 2mg/ mL牛血清白蛋白(降低非特异性抗原-抗体反应)，表面活性剂[如0. 05%泊咯沙姆 (Iuronics)F127P]以防止抗原-抗体凝聚。胶体颗粒与抗体或抗原的交联反应。胶体颗粒与抗体或抗原是通过生物素(biotin)与链霉亲和素(sti^ptavidin)形成共价键而牢固连接。
权利要求1.基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台，其特征是它至少包括一个芯片托盘(1)，芯片托盘(1)上有芯片反应池(4)和芯片泄池(6)，芯片反应池(4)和芯片泄池 (6)内有反应液，芯片反应池(4)和芯片泄池(6)之间有芯片测定孔(5)，漏斗加样口(2) 和漏斗出口(8)分别座落在芯片反应池(4)和芯片泄池(6)上，芯片检测液入口(3)在漏斗加样口(2)和芯片反应池⑷之间。
2.根据权利要求1所述的基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台，其特征是所述的芯片测定孔的直径为IuM士0. 3u之间。
3.根据权利要求1所述的基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台，其特征是所述的芯片测定孔的长度为SuM士0. ;3u之间。
4.根据权利要求1所述的基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台，其特征是所述的芯片反应池⑷和芯片泄池(6)的长度在2. 5mm士0.3mm之间，宽度在 1. Omm士0. 3mm 之间。
5.根据权利要求1所述的基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台，其特征是所述的漏斗加样口(2)和漏斗出口(8)的漏斗上端口直径在3mm 士 0.3mm之间。
6.根据权利要求1所述的基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台，其特征是所述的芯片托盘(1)为长方体结构，芯片反应池(4)和芯片泄池(6)位于长方体结构的距中位置，芯片反应池⑷和芯片泄池(6)在芯片托盘(1)内被密封。
专利摘要本实用新型涉及一种生物检测技术，特别是微流控蛋白电泳冲芯片检技术，确切讲是基于库尔特原理的电阻脉冲式生物芯片检测平台。它至少包括一个芯片托盘(1)，芯片托盘(1)上有芯片反应池(4)和芯片泄池(6)，芯片反应池(4)和芯片泄池(6)内有反应液，芯片反应池(4)和芯片泄池(6)之间有芯片测定孔(5)，漏斗加样口(2)和漏斗出口(8)分别座落在芯片反应池(4)和芯片泄池(6)上，芯片检测液入口(3)在漏斗加样口(2)和芯片反应池(4)之间。
文档编号G01N27/08GK202066824SQ20112006300
公开日2011年12月7日 申请日期2011年3月10日 优先权日2011年3月10日
发明者朱棠, 杨振江, 林晖, 王惠杰 申请人:朱棠, 林晖, 王惠杰