高通量食源性微生物快速檢測儀制造技術

本實用新型專利技術公開了一種高通量食源性微生物快速檢測儀，包括檢測儀主架，其特征在于檢測儀主架上有反應池，在反應池上有一部分浸入在反應池的肽核酸探針生物芯片，在肽核酸探針生物芯片上組裝有棱鏡，在棱鏡的一端的上方安裝有偏振片，在偏振片的上方有激光發生器在棱鏡的另一端的上方安裝檢測器；肽核酸探針生物芯片表面附著的有金屬薄膜，金屬薄膜表面點制有肽核酸探針陣列。本實用新型專利技術的研制成功將真正實現芯片技術的高通量、特異性、敏感性以及快速等特點。既可對病原微生物進行快速而準確的檢測和鑒定，也可以進行某一或多個特定基因、或與其相關的表達產物的研究，還可以進行基因和蛋白質與疾病關系的研究、疾病相關基因的驗證以及新藥物的開發與篩選，疾病的分子診斷，治療過程的追蹤和預后等方面，為臨床疾病的預防和治療提供重要的指導作用；同時該技術也可以應用到在野戰條件下由基層檢驗人員實施戰場病原體分布的調查、戰傷感染的早期診斷、生物戰劑的早期發現等方面，將會產生較好的經濟效益和社會效益。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及檢測儀，尤其是涉及高通量食源性微生物快速檢測儀。
技術介紹
隨著分子生物學在醫學領域的廣泛應用，芯片技術必將成為未來臨床疾病 診斷中不可缺少的一個新內容。芯片技術是伴隨人類基因組計劃而產生的，是 近年來分子生物學及醫學診斷技術的重要進展，其突出特點在于高速度、高通 量、高并行性及多樣化、微型化、自動化等，已經成為當今生物醫學技術研究 的熱點，在基因診斷、藥物開發和毒性分析、病原檢測等多個領域顯示出巨大 的發展潛力和應用價值。目前，盡管芯片技術已經取得了長足的發展，得到世人的矚目，但是仍然 存在著許多的問題，而且價格昂貴，從而嚴重地制約了芯片技術的廣泛應用和 進一步發展。如在標記方法上,熒光法是目前4吏用最多的方法，但它的靈敏度 不高、需要避光，雜交完成后要快速檢測以免熒光淬滅，另外結果檢測需用價格極其昂貴的激光掃描儀等特殊設備；同位素標記法由于需要同位素和放射自 顯影，有使用不便，操作復雜，耗時較長、有污染的缺點。尤其是在基因芯片 的檢測中，由用萸光標記會影響PCR擴增效率，同位素標記常用的如，和， 半衰期又太短，均不易推廣使用，而且PCR擴增既需要設計引物，又要PCR儀， 需要對各檢測對象的乾序列建立不同的擴增體系、擴增方法和擴增條件，這顯 然大大增加了工作量和工作難度。總之，芯片技術在樣品的制備、探針合成與 固定、分子的標記、數據的讀取與分析等凡個方面仍然存在著許多難以解決的 問題。特別是技術成本昂貴、復雜、檢測靈敏度較低、重復性差、分析泛圍較 狹窄等問題限制了該技術在生物檢測中的應用。肽核酸(Peptide Nucleic Acid, PNA)是借助計算機輔助設計的一種DM 模擬物，與DM —樣也是由ATCG四種堿基的單體聚合而成，只是兩者的骨架 結構不同DM是由磷酸二酯鍵連接而成的磷酸戊糖骨架；而P似是由酰J9^ 連接的重復的N-2-氨乙基苷氨酸單位構成的。PM不易被蛋白酶、核酸酶等降 解，也不與血清中蚤白結合，但可以通過ATCG四種^^的互補配對原則和DNA 雜交結合-由予PNA的假肽骨架是電中性的，PNA與DM或RNA間的雜交不存 在靜電斥力.因而具有更強的親和姓，其結合的穩定姓和特異性都大大提高.雖然目前還夫有以PNA作為4笑々+用于基囡或乂務白芯.H ,務劍方面的報道，但 我們的分浙認為、與傳統的DNA -探針相比，PNA做為核酸雜交欞釷在斑;侖上可 能更具有優勢.因為倍統,DNA攛抖只能鳥蕈鏈的DNA雜交結合，疾們知道PCR產物靠是雙鏈的，因此在雜交蕭必領:湯過t'Ht過菘傳雙鏈的PCR產物解休力笨锫的DNA片殺，而a在雜交過菘中必須俁掊低溫以^rjh產物DNA復性而影響雜 交斂率，產生^！陰性結萊.，但PNA作為探釷其不僅僅可以鳥車絲的DNA雜交高 效雜交 甚至還可以直接與雙鏈以鏈侵襲模式結合形成穩定的 DNA-PN.A-DNA的三錯復合物，因此大大增加了對DNA的檢觀!能力，BL可降低標 本處斑的復雜姓，簡化前期標束的i備時間如搡作過菘，從而為臨泉快速基因 檢測提供了可能.基于上i術斑-淪，我們畀創嫂地以PN.A為4笑釷，對PNA與DNA、蛋白廣的結合 活姓，及對其做為芯片檢測的探樸特性和雜交特姓等系統地進行了研究、并鳥 現行的芯片檢測4笑針進行比較在此基礎.匕并首歡將PNA芯片引入表面等離子汰共振傳感器，對其做為;^測探針的芯片的特異娃、敏感性，及實際i合測應 用的方法與特嫂進.f亍了詳細的研究「表面等離子汰共振(Surface Plasmon Resonance.. SPR〗傳感器是近年迅 速發—廣—起夾的新型光學倍感器裝f ,其突出特點是可以實3十(real n me L在 線〖on line)地檢測生物分子之間的相反作用，而EL不需要標記芨純化，是 當前國際傳感器4夷諒_的.研究熱點之一 ，作為探針固定的疏醇化合物表面蕈分子層自紐裝層(Self- assembled Monolayer: SAM)技東自20世紀80年代初振道以來，由于其滿足了作為模型 界面的幾個主要要求，包括和基底的本固結合，可控制的分子3又向有序排列， 可控制的外表面性質及可控制的厚度等方面，因此耀-快地得到了各方的關汰— 總的來說，SAM是基千巰基化合牆與基底材料(如金、銀，鉑等)的強烈化學 結合而形成的.如在金膜表面，巰基被氣化而生成疏金化合鍵.—.其化學反應式 如下2Au+2RSH—2Au-SR+H7, Au-S之間的化學鍵合力很強，其鍵能高達184k JZ鵬〗，很少有其他基團可以與其竟爭，這就保證了結合的選擇性。同時，SAM 的排列緊密有序、對酸， >喊、離子滲透等有^^強的4艮抗力—應用此方法固定揮: 樸可以使探樸結會牢固.且排列有序、分東均勻，我們基干巰基與金屬表面的 這種強烈化學結合的轉性，在本實用浙型中將巰基修飭的PNA探樸與SPR設備 的金屬薄膜結合、制成PNA -深針陣列的芯片，從而完成對各種lfe基因i蛋白的
技術實現思路
本技術的目的在于提供肽核酸(PNA )作為探針的高通量食源性微生 物快速檢測儀。通過本技術，可以繞過對樣品進行擴增、簡化樣本處理步 驟，提高檢測的靈敏度和特異性；且以光學信號作為檢測信號，既穩定，又易 于檢測，使結果檢測、分析的設備和技術大為簡化。從而可以充分利用生物芯 片技術的高通量，高敏感、高特異的特性，克服目前檢測芯片存在的主要缺點。 并且為了進一步提高芯片;除測的效率。我們還在傳統SPR傳感器的基礎上，研 究開發了一種更簡單的、易實施的、價廉的納米金屬膜的鍍制方法，自行設計 編制了相應的的信息處理和操作控制軟件，設計裝配了小型的流動樣本注入系 統，及適用于芯片預雜交、雜交及漂洗的溫控測試池，從而4吏該傳感器更具有 了適用于芯片檢測的高自動化及智能化。由于本技術研究提供的這種生物 芯片及其快速檢測的方法具有雜交、檢測設備簡單，技術穩定易于掌握，靈敏 度高，重復性好、應用范圍廣等的特性，其必將成為可廣泛應用于普通實驗室， 甚至野外環境的新一代生物芯片a本技術的目的是這樣實現的本技術包括檢測儀主架，其特征在 于檢測儀主架上有反應池，在反應池上有一部分浸入在反應池的肽核酸探針 生物芯片，在肽核酸探針生物芯片上組裝有棱鏡，在棱鏡的一端的上方安裝有 偏振片，在偏振片的上方有激光發生器在棱鏡的另一端的上方安裝檢測器；肽 核酸探針生物芯片表面附著的有金屬薄膜，金屬薄膜表面點制有肽核酸探針陣 列；金屬薄膜最好是厚度為10簡~150謂的納米金膜。本技術工作原理是 當入射光以一定的角度經一組光學器件一一通常為一高折射率的棱鏡上順序 放置一層低折射率的耦合層(多為金屬薄膜)耦合激發后，在金屬膜界面上發 生表面等離子體共振，即入射光與界表面的自由電子會發生相互作用，其中部 分入射光波被電荷密度波吸收，則入射光線不能發生全反射，從而導致反射光 的強度大大減弱，反射角也發生明顯的偏差，而且這種反射光的強度和角度的 變化與界面上吸附的生物物質7一子數—量的多少成一定的比例關系。本技術所使用的術語生物芯片是由生物大分子或組織附著于玻 璃-.陶資、金屬片或尼龍膜-，竭酸纖維素膜等基片物質上構建而成的陣列。生 物芯片的實例包括基因本文檔來自技高網...

【技術保護點】
高通量食源性微生物快速檢測儀，包括檢測儀主架（９），其特征在于：檢測儀主架（９）上有反應池（８），在反應池（８）上有一部分浸入在反應池（８）的肽核酸探針生物芯片（５），在肽核酸探針生物芯片（５）上組裝有棱鏡（３），在棱鏡（３）的一端的上方安裝有偏振片（２），在偏振片（２）的上方有激光發生器（１）在棱鏡（３）的另一端的上方安裝檢測器（４）。

【技術特征摘要】
1、高通量食源性微生物快速檢測儀，包括檢測儀主架(9)，其特征在于檢測儀主架(9)上有反應池(8)，在反應池(8)上有一部分浸入在反應池(8)的肽核酸探針生物芯片(5)，在肽核酸探針生物芯片(5)上組裝有棱鏡(3)，在棱鏡(3)的一端的上方安裝有偏振片(2)，在偏振片(2)的上方有激光發生器(1)在棱鏡(3)的另一端的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐國林，顧大勇，陸清，辛煥發，
申請(專利權)人：唐國林，顧大勇，陸清，辛煥發，
類型：實用新型
國別省市：94[中國|深圳]