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CN110398590B - 传感芯片及应用 - Google Patents

传感芯片及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种传感芯片及其制备方法和应用。所述传感芯片，包括玻璃基板、粘附层、传感层，且所述玻璃基板、粘附层、传感层依次层叠结合；还包括流通池，所述流通池包括池底，在所述池底上开设有至少2个并列的长条状的通孔，且所述池底外表面与所述传感层的外表面可拆卸的结合。相对于现有技术本发明的传感芯片相比现有技术相比，将芯片传感器和血液抗体反应结合起来，可实现定量实时，快速检测。提高了精度、准确度、和灵敏度。

Description

传感芯片及应用
技术领域
本发明属于传感器领域领域，具体涉及一种测血型的传感芯片及应用。
背景技术
血液免疫学检测是临床输血安全、高效的重要保障。临床上血液免疫检测内容主要为ABO+Rh(D)血型鉴定,不规则抗体筛查鉴定,ABO亚型分析和Rh血型抗原分型等。ABO血型系统是人类输血中最重要的血型系统之一，ABO血型不相容可能导致潜在的致命性溶血性输血反应。目前国内ABO血型鉴定主要采用试管法、玻片法和微柱凝胶卡法等检测技术。然而，这些检测方法存在检测通量低和易造成假阳性或假阴性结果等缺点。每年因误检或漏检而引发的医疗事故，不但造成直接的经济损失，而且给病人的生命健康造成极大伤害，因此，亟需发展高灵敏、精准、定量的血型检测技术。
近年发展起来的表面等离子共振(SPR)检测技术具有实时动态分析、无标记、灵敏度高等优点，已成为一种重要的研究生物分子相互作用动力学的工具，并广泛地应用于化学和生物分析物的检测。SPR成像传感技术通过将SPR技术与成像系统结合，可实现2D阵列高通量的生物传感，为开发新型准确、高灵敏、高通量的血型检测新方法提供了新的方向。
在SPR免疫传感器的制备中，抗体在SPR芯片表面的固定至关重要。葡聚糖-水凝胶偶联法和自组装单分子层法是最常用的两种抗体共价固定的方法。然而这两种方法通常比较耗时，而且会导致抗体的随机定向，可能会由于空间位阻而影响抗体的抗原结合能力。因此，需要一种更快速、简便的抗体定向固定化方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种传感芯片，以填补现有传感芯片在血液检测方面的空白。
本发明的另一目的是提供一种血型检测方法，以解决现有血液检测准确度和精度不够的技术问题。
为了实现上述目的本发明一方面提供了一种传感芯片，包括：玻璃基板、粘附层、传感层；按玻璃基板、粘附层、传感层依次层叠结合；
所述玻璃基板的厚度为1mm；
所述粘附层的厚度为2nm；
所述传感层的传感层为48nm。
优选地，所述粘附层的材料为铬。
优选地，所述传感层材料为金。
优选地，所述传感芯片还包括流通池，所述流通池包括池底，在所述池底上开设有至少2个并列的长条状的通孔，且所述池底外表面与所述传感层的外表面可拆卸的结合。
优选地，所述流通池材料为硅橡胶。
优选地，所述长条状通孔的溶剂为2.6μL。
所述的芯片在测血型方面的应用。
本发明另一方面提供了一种测血型的方法，采用所述的传感芯片检测，包括如下步骤：
所述传感芯片所含的所述流通池的其中一所述通孔内加入蛋白L，吸附固定后加入抗血型A抗原单克隆抗体与所述蛋白L进行结合；在另一所述通孔内加入蛋白A，吸附固定后加入抗血型B抗原单克隆抗体与所述蛋白A进行结合，以在所述传感层表面上形成含有抗体A通道和含有抗体B通道；
将流通池或所述传感芯片水平旋转处理后，后将流通池的所述池底外表面可拆卸的结合于传感层上所述结合于传感层，且使得所述池底所含的所述通孔与所述含有抗体A通道和含有所述抗体B通道交叉；
向各所述通孔内加入空白样，对传感面进行波长扫描成像，获得空白样共振波长图像；
再向各所述通孔内加入待测血样，待免疫反应后对传感面进行波长扫描成像，获得待测血样共振波长图像；
对比处理所述空白样共振波长图像与待测血样共振波长图像，得到共振波长偏移值图像以确定所述待测血样的血型。
优选地，所述蛋白A的浓度为200μg/ml。
优选地，所述蛋白L的浓度为100μg/ml。
优选地，所述血样的体积浓度为0.5％，稀释剂为所述空白缓冲液。
相对于现有技术本发明的传感芯片相比现有技术相比，将芯片传感器和血液抗体反应结合起来，可实现定量实时，快速检测。提高了精度、准确度、和灵敏度。
本发明的血液检测方法采用了上述芯片，因此本方法的精度、准确度、灵敏度相较于现有技术得到提升，而且本检测方法所需血样很少。
附图说明
图1为本发明SPRi免疫传感器的制备和检测流程图
图2为本发明SPRi免疫传感器检测的A型、B型、AB型和O型红细胞的共振波长响应曲线。(a)A型、B型、AB型和O型红细胞与抗体A反应的共振波长变化图。(b)A型、B型、AB型和O型红细胞与抗体B反应的共振波长变化图。
图3为本发明SPRi免疫传感器检测的A型、B型、AB型和O型红细胞的共振波长成像图
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例一方面提供了一种传感芯片，包括：玻璃基板、粘附层、传感层；按玻璃基板、粘附层、传感层依次层叠结合；
所述玻璃基板的厚度为1mm；玻璃基板主要起到一个基底的作用，另外其透光的特性也适合本监测芯片，
所述粘附层的厚度为2nm；所述粘附层的材料为铬。
所述传感层的厚度为48nm；所述传感层材料为金。
在一实施例中，所述传感芯片还包括流通池，所述流通池包括池底，在所述池底上开设有至少2个并列的长条状的通孔，且所述池底外表面与所述传感层的外表面可拆卸的结合。这里的通孔用于负载能与血液免疫反应的蛋白。所述长条状通孔的溶剂为2.6μL。至少要有两条通道负载两种蛋白，用于区分不同血型。但是不限于两条，设置多条通道可以一次性检测多个样品。
在一实施例中，所述流通池材料为硅橡胶。
所述传感芯片可应用于测血型。
本发明实施例另一方面提供了一种测血型的方法，采用所述的传感芯片检测，包括如下步骤：
S01：所述传感芯片所含的所述流通池的其中一所述通孔内加入蛋白L，吸附固定后加入抗血型A抗原单克隆抗体与所述蛋白L进行结合；在另一所述通孔内加入蛋白A，吸附固定后加入抗血型B抗原单克隆抗体与所述蛋白A进行结合，以在所述传感层表面上形成含有抗体A通道和含有抗体B通道；
S02：将流通池或所述传感芯片水平旋转处理后，后将流通池的所述池底外表面可拆卸的结合于传感层上所述结合于传感层，且使得所述池底所含的所述通孔与所述含有抗体A通道和所述含有抗体B通道交叉；
S03：向各所述通孔内加入空白样，对传感面进行波长扫描成像，获得空白样共振波长图像；
S04：再向各所述通孔内加入待测血样，待免疫反应后对传感面进行波长扫描成像，获得待测血样共振波长图像；
S05：对比处理所述空白样共振波长图像与待测血样共振波长图像，得到共振波长偏移值图像以确定所述待测血样的血型。
所述步骤S01中，所述蛋白A的浓度为200μg/ml。
所述步骤S01中，所述蛋白L的浓度为100μg/ml。
所述步骤S04中，所述血样的体积浓度为0.5％，稀释剂为所述空白缓冲液。一般采用PBS作为缓冲液和稀释剂，这也是常用的手段。
实施例1
芯片修饰过程
①将流通池放置在SPR芯片之上，使用弹簧装置固定。通入PBS(0.01M,pH＝7.4)至基线稳定，设置流速为10μl/min，温度为25℃。
②在通道1通入浓度为100μg/ml的蛋白L,在通道2通入浓度为200μg/ml的蛋白A,设置流速为10μl/min，时间为10分钟。用PBS冲洗，流速为10μl/min。
③在通道1通入稀释比例为1:5的抗体A,在通道2通入稀释比例为1:10的抗体B,设置流速为10μl/min，时间为15分钟。用PBS冲洗，流速为10μl/min。
实施例2
ABO血型测定过程
①样品前处理：取新鲜血液样品的红细胞以1:200的比例在PBS中稀释，制备浓度为0.5％的红细胞样品。样品以2000rpm的速度离心1min，去掉上清，加入与上清等量的PBS重悬。
②测定过程
(1)取下流通池，将SPR芯片在棱镜上旋转90度，流通池重新置于芯片之上。此时液体的流向与抗体固定的方向垂直。取抗体固定通道与红细胞进样通道交叉处的8个区域作为检测区域实时监测共振波长变化。
(2)在四个通道中通入PBS，流速为10μl/min，待基线稳定后对传感面进行波长扫描成像，计算得到反应前芯片表面共振波长图像。
(3)分别在四个通道通入浓度为0.5％的A型、B型、AB型和O型红细胞样品进行免疫结合反应，流速为3μl/min，反应时间为10分钟。
(4)在四个通道通入PBS，流速为10μl/min，待信号稳定后对传感面进行波长扫描成像，计算得到免疫反应后芯片表面共振波长图像。样品的ABO分型由相应检测区域的共振波长变化量确定。
实施例3
结果表明，随着红细胞抗原与抗体的结合，共振波长逐渐增大，10分钟内达到饱和。其中，A型红细胞与抗体A作用的区域共振波长变化量较大，与抗体B作用的区域共振波长变化量较小；B型红细胞与抗体A作用的区域共振波长变化量较小，与抗体B作用的区域共振波长变化量较大；AB型红细胞与抗体A和抗体B作用的区域共振波长变化量都较大；而O型红细胞与抗体A和抗体B作用的区域共振波长几乎都没有变化(图2)。结果与预期相符，说明了该方法用于ABO分型的有效性。此外，将反应前后的共振波长图像相减，得到共振波长偏移值图像，从而得到样品的ABO血型测定结果(图3)。可以更加清晰直观的看到，红细胞与抗体发生特异性结合的区域呈现亮灰色，未结合的区域呈现黑色。同样说明使用该方法能有效的区分A型、B型、AB型和O型红细胞。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于测血型的传感芯片，其特征在于，包括玻璃基板、粘附层、传感层，且所述玻璃基板、粘附层、传感层依次层叠结合；
还包括流通池，所述流通池包括池底，在所述池底上开设有至少2个并列的长条状的通孔，且所述池底外表面与所述传感层的外表面可拆卸的结合；
所述玻璃基板的厚度为1 mm；
所述粘附层的厚度为2 nm；
所述传感层的厚度为48 nm，
在测血型时，在所述传感芯片所含的所述流通池的其中一所述通孔内加入蛋白L，吸附固定后加入抗血型A抗原单克隆抗体与所述蛋白L进行结合；在另一所述通孔内加入蛋白A，吸附固定后加入抗血型B抗原单克隆抗体与所述蛋白A进行结合，以在所述传感层表面上形成含有抗体A通道和含有抗体B通道；
将流通池或所述传感芯片水平旋转处理后，将流通池的所述池底外表面可拆卸的结合于传感层上，且使得所述池底所含的所述通孔与所述含有抗体A通道和含有抗体B通道交叉。
2.如权利要求1所述的传感芯片，其特征在于：所述粘附层的材料为铬。
3.如权利要求1所述的传感芯片，其特征在于：所述传感层材料为金。
4.如权利要求1所述的传感芯片，其特征在于：所述流通池材料为硅橡胶；和/或
所述长条状的通孔的溶剂为2.6μL。
5.一种测血型的方法，其特征在于：
利用权利要求1所述的传感芯片，向各所述通孔内加入空白样，对传感面进行波长扫描成像，获得空白样共振波长图像；
再向各所述通孔内加入待测血样，待免疫反应后对传感面进行波长扫描成像，获得待测血样共振波长图像；
对比处理所述空白样共振波长图像与待测血样共振波长图像，得到共振波长偏移值图像，以确定所述待测血样的血型。
6.如权利要求5所述的测血型的方法，其特征在于：所述蛋白A的浓度为200μg/ml。
7.如权利要求5所述的测血型的方法，其特征在于：所述蛋白L的浓度为100μg/ml。
8.如权利要求5所述的测血型的方法，其特征在于：所述血样的红细胞体积浓度为0.5%，稀释剂为空白缓冲液。
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