[發(fā)明專(zhuān)利]時(shí)空分辨檢測(cè)芯片電泳裝置及其應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210380212.8
• 申請(qǐng)日: 2012-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102890111A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉震;畢曉東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N27/447
• 分類(lèi)號(hào): G01N27/447
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種時(shí)空分辨檢測(cè)芯片電泳裝置及其在生物分子相互作用分析方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

檢測(cè)是分析儀器的核心之一。許多分析儀器的進(jìn)步和革新依賴(lài)于檢測(cè)原理和檢測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新。對(duì)于高效液相色譜（HPLC）和毛細(xì)管電泳（CE）等分析儀器，最常用的檢測(cè)器是紫外吸收檢測(cè)器、質(zhì)譜（MS）和激光誘導(dǎo)熒光（LIF）等，并且這些檢測(cè)器通常被放置于分離柱之后或柱上的某一點(diǎn)，即“單點(diǎn)檢測(cè)”。對(duì)于單點(diǎn)檢測(cè)，被分析物只有到達(dá)檢測(cè)器時(shí)才能得到相應(yīng)的信號(hào)。盡管單點(diǎn)檢測(cè)能滿(mǎn)足通常的分析任務(wù)，但卻存在以下缺點(diǎn)：一、很多情況下，被分析物在分離柱內(nèi)很快得到分離，但仍必須要等到它們到達(dá)檢測(cè)期才能得到檢測(cè)，因而增加了不必要的等待時(shí)間；二、更為重要的是，單點(diǎn)檢測(cè)無(wú)法提供被分析物在分離柱內(nèi)的信息，而這種信息對(duì)分離機(jī)理或遷移機(jī)理的研究等方面十分重要。

在“單點(diǎn)檢測(cè)”的基礎(chǔ)上，又發(fā)展出幾種較為新穎的檢測(cè)方法：（1）全柱檢測(cè)（WCD）（參見(jiàn)Anal.Chem.1989,61,2624-2630）。該方法在玻璃質(zhì)的色譜柱上等距離平行放置一系列光二極管并置以一長(zhǎng)度匹配的黑光燈作為光源來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柱內(nèi)的情況，提供多種信息。但是，高效液相色譜通常使用不透光的不銹鋼柱，全柱檢測(cè)基本沒(méi)有適用價(jià)值。（2）全柱掃描檢測(cè)（WCSD）（參見(jiàn)Anal.Chem.1992,64,1745-1747）。該方法主要用于毛細(xì)管等電聚焦（CIEF）模式，移動(dòng)已經(jīng)完成毛細(xì)管等電聚焦分離的毛細(xì)管使其通過(guò)單點(diǎn)檢測(cè)器或者移動(dòng)檢測(cè)器掃描整根毛細(xì)管，該方法可以避免單點(diǎn)檢測(cè)的毛細(xì)管等電聚焦中因?yàn)橐苿?dòng)已聚焦的區(qū)帶而產(chǎn)生的分辨率下降，但是無(wú)法避免毛細(xì)管管壁的不均勻性導(dǎo)致的高噪音。（3）部分柱成像檢測(cè)（PCID）（參見(jiàn)Electrophoresis?2002,23,2048-2056）。該方法是毛細(xì)管電泳中的一種特殊檢測(cè)方式，在檢測(cè)端開(kāi)一具有一定寬度的檢測(cè)窗口并采用相應(yīng)的光學(xué)部件和檢測(cè)器，如電荷耦合裝置（CCD）等，對(duì)該部分柱內(nèi)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。但是，該檢測(cè)方法無(wú)法對(duì)整個(gè)分離柱的動(dòng)態(tài)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。（4）全柱成像檢測(cè)（WCID）（參見(jiàn)Am.Biotechnol.Lab.1999,17，24-26）。該方法主要用于毛細(xì)管等電聚焦等毛細(xì)管電泳模式，其分離通道為整個(gè)光透明的毛細(xì)管或芯片通道（通常5cm長(zhǎng)），采用一CCD對(duì)整個(gè)通道進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。全柱成像檢測(cè)可以對(duì)分離通道內(nèi)的不同位置的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠全面對(duì)分離情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，給出比較豐富的信息。劉震等觀(guān)察到全柱成像檢測(cè)具有一定的時(shí)間分辨和空間分辨特性，并提出了時(shí)空分辨檢測(cè)的概念（參見(jiàn)Anal.Chem.2007,79，1097-1100）。時(shí)空分辨的特性使得檢測(cè)器具有更強(qiáng)大的功能，能夠在任意時(shí)間檢測(cè)分離通道內(nèi)的任意位置上發(fā)生的“分子事件”，能夠提供時(shí)間維度和空間維度的信息，特別適合于生物分子相互作用等的動(dòng)力學(xué)過(guò)程的研究。然而，全柱成像檢測(cè)不是根據(jù)時(shí)空分辨檢測(cè)的需要而設(shè)計(jì)的，其時(shí)間分辨率和空間分辨率都不高。因此，非常有必要針對(duì)時(shí)空分辨的需求設(shè)計(jì)出同時(shí)具有時(shí)間分辨和空間分辨的檢測(cè)系統(tǒng)和相應(yīng)的分析儀器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)目前用于毛細(xì)管電泳、高效液相色譜和芯片電泳等儀器和裝置中的檢測(cè)器的沒(méi)有同時(shí)具有時(shí)間分辨和空間分辨、或者有但時(shí)間分辨率和空間分辨率低的現(xiàn)狀，發(fā)明出時(shí)空分辨檢測(cè)器以及相應(yīng)的時(shí)空分辨分析儀器裝置，并展現(xiàn)了其獨(dú)特的性能。

本發(fā)明的核心為：以具有較短長(zhǎng)度（2-5厘米）、光透明的毛細(xì)管或芯片通道為分離通道，利用一線(xiàn)性光源照射整個(gè)分離通道，并利用一傳感器物理尺寸大于或等于分離通道長(zhǎng)度的、具有低像素尺寸和高數(shù)據(jù)讀取頻率的線(xiàn)陣或面陣主動(dòng)像素傳感器，如CCD、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）或光二極管陣列（PDA），檢測(cè)光經(jīng)過(guò)整個(gè)分離通道后的光吸收等信號(hào)。由于在分離通道任意位置上均有一與其對(duì)應(yīng)的傳感單元，該檢測(cè)器能檢測(cè)分離通道內(nèi)的任意位置上發(fā)生的“分子事件”，具有空間分辨。由于該檢測(cè)器具有快速數(shù)據(jù)讀取頻率，能連續(xù)檢測(cè)不同時(shí)間上發(fā)生的“分子事件”，因而具有時(shí)間分辨。

具有高時(shí)間分辨率的CCD作為檢測(cè)部件，可以對(duì)快速過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；所采用的CCD模塊和電泳芯片尺寸相當(dāng)，即單位面積的芯片所對(duì)應(yīng)的CCD模塊的像素大大提高，可以在空間平面上進(jìn)行較高的分辨，從而可以采用時(shí)空分辨的模式對(duì)于芯片電泳進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：