[發明專利]一種用于蛋白質組學研究的液滴微系統

有效

• 申請號: 201210021440.6
• 申請日: 2012-01-31
• 公開（公告）號: CN102590322A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 劉寶紅;紀季;聶蕾;李怡欣;楊芃原
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;B01L3/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域??

本發明屬于蛋白質組學技術領域，具體涉及一種液滴微反應體系。

背景技術??

蛋白質組學(proteomics)是研究在特定時間或環境下某個細胞或某種組織的基因組表達的全部蛋白質。蛋白質組學的真正含義在于：它不是按照傳統的方式孤立地研究某種蛋白質分子的功能，而是應用各種蛋白質組學技術研究某種蛋白質在復雜的細胞環境中的功能。蛋白質組研究的技術已被用于生命科學領域，如生物學、神經生物學等。在研究對象上包括了各類從簡單到復雜的生物體，以及各種生物學現象，如信號轉導、細胞分化、蛋白質折疊等。在應用方面，蛋白質組學將成為尋找疾病分子標記和藥物靶標最有效的方法之一。在對癌癥等人類重大疾病的臨床診斷和治療方面蛋白質組學也具有廣泛的應用前景。

蛋白質組學研究主要依賴于蛋白質組學研究技術的發展。蛋白質研究技術遠比基因技術復雜和困難，不僅氨基酸殘基種類遠多于核苷酸殘基，而且蛋白質有著復雜的翻譯后修飾，給分離和分析蛋白質帶來很多困難。另外，蛋白質組學的研究是在細胞水平上對蛋白質進行大規模的分離和分析，所以，發展高通量、高靈敏度、高準確性的研究技術平臺是現在乃至相當一段時間內蛋白質組學研究中的努力方向。現如今蛋白質組學研究主要依賴的技術有蛋白質分離技術、蛋白質鑒定技術、蛋白質相互作用分析技術及生物信息學技術。蛋白質常用的分離技術有雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳、高效液相色譜、毛細管電泳等；蛋白質的鑒定技術有化學降解法（完全水解和Edman降解法）、質譜法。

在眾多的蛋白質組學研究方案中，可以歸納為三種技術路線：Top-Down技術路線、Short-Gun技術路線、上述兩種路線相結合的技術路線。Short-Gun技術又稱為Bottom-Up技術，是首先把蛋白樣品酶解成肽段，然后進行分離，再進行串級質譜分析和數據搜庫來鑒定蛋白。盡管此方法提供了一個簡單直接并高度自動化的蛋白質鑒定方法，但是大量酶解產物的分離不但對色譜提出了挑戰性的要求，并且在分離過程中高豐度的肽段會掩蓋低豐度蛋白的酶解肽段，從而造成重要信息的丟失。所以，研究表明在Bottom-Up?技術中對復雜蛋白樣品先進行分離再依次酶解、鑒定非常必要。但是現有傳統方法大多采用離線的方式對分離后的蛋白進行酶解，這不僅對蛋白樣品造成污染和損失，也增加了工作負擔，使工作效率大大降低。目前，蛋白質組學研究的任務還很艱巨，發展一種有效的蛋白在線分離、酶解、鑒定技術對提高蛋白組學的研究效率、降低研究成本將是蛋白質組學研究技術領域的一大挑戰。其中限制在線技術發展的一大技術問題是如何將分離后的蛋白自動化、快速、無交叉污染地收集并快速酶解成可鑒定的肽段，并用于質譜的鑒定。

因此,本發明設計了一種液滴微反應器，可與分離技術和電噴霧質譜技術相聯用，實現分離蛋白質的快速、高通量酶解,有效避免交叉污染,以實現蛋白質組學研究中在線蛋白質分離、酶解、鑒定技術方案的自動化和高通量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可與多種蛋白分離技術和電噴霧質譜相聯用，實現分離蛋白質的快速、高通量酶解,而且避免交叉污染,從而實現蛋白質組學研究的自動化和高通量的液滴微系統。??

本發明提供的液滴微系統，包括蛋白分離裝置、液滴微反應器、電噴霧噴頭、溫度控制裝置和蛋白鑒定裝置，其中，液滴微反應器與蛋白分離裝置連接，使已分離的蛋白與蛋白酶溶液混合，并在微液滴反應器中反應，由溫度控制裝置來控制反應溫度，電噴霧噴頭進行酶解肽段的電噴霧質譜鑒定。

本發明中，所述的液滴微反應器可以是一種微流控芯片，該微流控芯片上設有微反應通道，并具有油相入口、蛋白溶液進口、蛋白酶溶液進口、pH值調節口和電噴霧噴頭連接口。由蛋白分離裝置分離的蛋白溶液通過蛋白溶液進口，蛋白酶溶液通過蛋白酶溶液進口，進入微反應通道，利用十字聚焦技術在芯片的十字交叉口處，2者的混合液與從油相入口進入的油相形成微液滴，并在微流控芯片的微反應通道內反應；溫度控制裝置控制反應溫度，使液滴酶解反應順利進行，在芯片的出口處通過電噴霧噴頭連接口接入電噴霧噴頭，直接進行酶解肽段的電噴霧質譜鑒定。

本發明中，所述蛋白分離裝置可以是液相色譜，也可以是毛細管電泳，但不限于這幾種。

本發明中，所述電噴霧噴頭可以直接集成在微流控芯片上，也可以通過管路將液滴引出后進行噴霧。?

本發明中，所述溫度控制裝置可以是紅外，或導熱陶瓷，但不限于這幾種。

本發明中，所述液滴微反應器裝置可以由聚二甲基硅氧烷(PDMS)，玻璃，聚對苯二甲酸乙二醇酯材料所制，并且不限于這幾種。?