[發(fā)明專利]一種用于II型糖尿病藥物篩選的裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310739789.8
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN104749142A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張翔;徐濤;賈策;倉懷興;羅志勇;紀偉;付彥輝;孟濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院生物物理研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種用于藥物篩選的裝置，具體地涉及一種用于II型糖尿病藥物篩選的裝置。

背景技術(shù)：

隨著分子生物學(xué)與基因工程學(xué)的發(fā)展，人們逐漸從分子機制去研究疾病的產(chǎn)生機理，以期望能夠找到有效治療疾病的藥物和方法。糖尿病是一種與血糖代謝相關(guān)的疾病，而生物體的肌肉組織是血糖代謝的主要部位之一，肌細胞對葡萄糖的吸收利用是血糖調(diào)控的重要途徑，因此對肌細胞內(nèi)與葡萄糖轉(zhuǎn)運相關(guān)蛋白活動的監(jiān)測，就能夠反映出生物體對血糖的調(diào)控作用。糖尿病分為I型糖尿病和II型糖尿病，其中I型糖尿病是由于生物體胰島素分泌缺乏，通過注射胰島素治療可以維持生命。II型糖尿病是由于體內(nèi)周圍組織對胰島素不敏感(即胰島素抵抗)，因此通過注射胰島素的方法并不能很好地治療II型糖尿病，于是就迫切需要一種能夠提高生物體對胰島素響應(yīng)的藥物。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種可用于II型糖尿病藥物篩選的裝置。

為實現(xiàn)上述目的，用于II型糖尿病藥物篩選的裝置，其主要包括：

一單色光源，連接一輸入光纖的一端，將單色光源的發(fā)射光引至探測點，激發(fā)探測點產(chǎn)生熒光；

至少一輸出光纖，接收探測點的熒光；

二色分光器，連接輸出光纖連接，由二色分光器將接收到的熒光分成紅色熒光和綠色熒光；

一紅色熒光探測器，安置在紅色熒光的光路上；

一綠色熒光探測器，安置在綠色熒光的光路上；

一處理器，連接紅色熒光探測器和綠色熒光探測器，接收并處理紅色熒光探測器和綠色熒光探測器的信號。

本發(fā)明基于熒光探針構(gòu)建和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，提出了一種在體動物II型糖尿病藥物篩選的裝置，該裝置利用光學(xué)檢測手段，將藥理研究從細胞水平提升到整體動物水平，并且能夠?qū)λ幬镒饔眠M行實時監(jiān)測和分析。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的裝置之一的示意圖；

圖2是本發(fā)明的裝置之二的示意圖；

圖3是本發(fā)明的輸出光纖探頭的示意圖；

圖4是本發(fā)明的信號處理流程圖。

具體實施方式：

以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。

如圖1和圖2所示，在使用本發(fā)明的裝置前，需要先將帶有雙波長熒光標記的分子探針(TDimer2_IRAP131_PHI，由中國科學(xué)院生物物理研究所提供)轉(zhuǎn)基因到II型糖尿病小鼠(KKA-y?II型糖尿病鼠，由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院提供)，可通過電擊、病毒侵染、基因槍轟擊等手段將分子探針轉(zhuǎn)染到小鼠肌肉內(nèi)，也可以直接利用轉(zhuǎn)基因鼠進行實驗。數(shù)天后，待熒光蛋白充分表達，便可將小鼠用于進行后續(xù)工作。把針形光纖探頭插入小鼠1腿部肌肉2中待監(jiān)測的部位并用膠帶固定，針形套管中插入了光纖束22，其中一根或若干根光纖用作輸入，其余光纖用作輸出。單色光源或激光器產(chǎn)生的激發(fā)光(波長為488nm±30nm)通過光纖導(dǎo)入肌肉組織，由于肌細胞中大量表達了熒光蛋白，在激發(fā)光的照射下發(fā)出綠色熒光(514nm±30nm)和紅色熒光(586nm±30nm)，其中綠色熒光在葡萄糖轉(zhuǎn)運體上膜時強度會增加，紅色熒光的強度則不會有太大的變化，產(chǎn)生的熒光通過光纖導(dǎo)回。然后用一個二色分光片或二色分光棱鏡將返回的熒光分成兩束，兩束熒光再分別經(jīng)過514nm±30nm和586nm±30nm的窄帶濾波片將紅色熒光和綠色熒光分離出來。也可以先用一個488±30nm的帶阻濾波片將殘余激發(fā)光濾出，再用一個二色分光器將紅色熒光和綠色熒光分離出來。然后用光電倍增管(PMT)或雪崩光電二極管(APD)或電荷藕合器件(CCD)等檢測模塊分別檢測兩路熒光信號并輸出電信號，輸出信號反映了熒光強度的大小。通過數(shù)據(jù)采集卡采集信號并交給計算機(PC)處理，計算機將兩個值作比值運算并歸一化，得到的值反映了肌細胞對藥物響應(yīng)的大小。編寫軟件將該值繪制成與時間相關(guān)的曲線，并實時顯示在顯示器上，就可以對藥物作用進行實時分析，從而對藥物進行篩選。在激發(fā)光路和熒光光路中，可根據(jù)需要加入透鏡，以實現(xiàn)光路耦合。

如圖1和圖2所示，為本發(fā)明裝置的兩種形式，它們大體上相同，只是在熒光分離光路上不同。圖1采用的是用二色分光棱鏡或二色分光片11將熒光等分成兩路，然后再用514nm±30nm和586nm±30nm的窄帶濾波片15、14將紅色熒光和綠色熒光分離出來。圖2則先經(jīng)過488±30nm的帶阻濾波片31將殘余激發(fā)光濾出，再用一個二色分光器33將紅色熒光和綠色熒光分離出來。圖3為輸出光纖探頭的局部放大圖。圖3中，不繡鋼針形套管26用于插入肌肉組織，并起到保護光纖的作用。在針形套管26內(nèi)固定有若干光纖25a-25e，該光纖的數(shù)量根據(jù)針形套管內(nèi)徑而定，以大致填滿套管為宜。激發(fā)光源7可以為10mW-100mW的氬離子激光器或藍光固態(tài)激光器，也可以用普通單色光源。輸出488nm的單色光束6經(jīng)過透鏡5耦合入光纖端4，如果用激光器做光源，且輸出光束的光斑直徑與光纖端直徑相當，可以直接耦合入光纖。激發(fā)光經(jīng)光纖3從另一端輸出。見圖3激發(fā)光23，激發(fā)光23通過輸入光纖25a(也可以是幾根輸入光纖)導(dǎo)入，以一定的發(fā)散角(與光纖數(shù)值孔徑相關(guān)，此為公知技術(shù))照射附近區(qū)域肌細胞，由于肌細胞中大量表達了熒光蛋白，因此會發(fā)射出熒光，熒光24通過輸出光纖25b-25e收集，并沿光纖3從另一端8導(dǎo)出。在圖1中，輸出熒光經(jīng)透鏡9準直后由二色分光棱鏡或二色分光片11等分成兩束熒光13和12，兩束熒光13和12均為熒光10的一半。熒光13經(jīng)過586nm±30nm的窄帶濾波片15而得到紅色熒光17，并由探測器19進行檢測。另一路熒光12經(jīng)過514nm±30nm的窄帶濾波片14而得到綠色熒光16，并由探測器18進行檢測，探測器18、19可以為光電倍增管(PMT)或雪崩光電二極管(APD)或電荷藕合器件(CCD)，且包含相應(yīng)的供電電路、偏置電路、前置放大電路和放大電路。探測器18、19的輸出信號均輸入給處理器20，處理器20為計算機(PC)，其中裝入了至少兩個模擬信號輸入通道的數(shù)據(jù)采集卡。也可以使用現(xiàn)成的集成了光電倍增管(PMT)或雪崩光電二極管(APD)或電荷藕合器件(CCD)的探測器和專門的數(shù)據(jù)采集卡。數(shù)據(jù)采集卡將兩通道的值(一般為數(shù)字信號)交給計算機，計算機將兩個值作比值運算并歸一化，后將該值繪制成與時間相關(guān)的曲線實時顯示在顯示器21上。在圖2中，輸出熒光經(jīng)透鏡9準直后經(jīng)過一個488±30nm的帶阻濾波片31將殘余激發(fā)光濾出，剩余熒光32再經(jīng)二色分光器33從而分離出紅色熒光35和綠色熒光34。紅色熒光35和綠色熒光34分別由探測器19、18檢測，探測器19、18的輸出信號均輸入給處理器20，處理器20為計算機(PC)，計算機信號處理流程如圖4所示，計算機將兩個值作比值運算并歸一化，后將該值繪制成與時間相關(guān)的曲線實時顯示在顯示器21上，這樣便可根據(jù)曲線的變化來監(jiān)測藥物作用的效果。