[發明專利]一種基于納米孔的蛋白質組學分析裝置及血清檢測方法及應用

有效

• 申請號: 201810191698.8
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108279312B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 馮建東
• 申請（專利權）人: 馮建東
• 主分類號: G01N33/68
• 分類號: G01N33/68;G01N33/569
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 李亦慈

1.一種基于納米孔的蛋白質組學的分析裝置，其特征在于，所述的裝置包括注滿離子溶液的流體槽（1）、將流體槽（1）分為兩部分的芯片、接入流體槽（1）溶液或芯片的電極（2）、與電極（2）串聯的電流放大器（3）和電源（4），所述的芯片包括下層基底（6）層和上層納米薄膜（5），所述的基底（6）層上開有基底孔（10），所述的納米薄膜（5）上開有納米孔（9），所述的納米孔（9）孔徑為大于0小于20 nm，與蛋白質（7）大小相近，厚度為大于0.3小于20nm，所述的納米孔（9）為固態納米孔（9），所述的固態納米孔（9）材料包括氧化硅或二硫化鉬或石墨烯，所述的納米孔（9）有多個，通過多個納米孔（9）通道的平行化陣列集成，所述的納米孔通過電化學方法在薄膜上制備；

所述的納米孔（9）的制備裝置包括注滿離子溶液的流體槽（1）、將流體槽（1）分為兩部分的芯片、接入流體槽（1）溶液的電極（2）、與電極（2）串聯的電流放大器（3）和電源（4）、接在納米薄膜（5）上的電源（4）和電流放大器（3），所述的芯片包括上層納米薄膜（5）和下層基底（6），所述的基底（6）層上開有基底孔（10）；

所述的納米孔（9）的制備方法為:

1）、通過接在納米薄膜（5）上的電源（4）和電流放大器（3）直接施加氧化電位于納米薄膜（5），對納米薄膜（5）施加大于0小于100 V的氧化電位，利用可控電化學反應刻蝕出單個的固態納米孔（9）；

2）、使用接入流體槽（1）溶液的電極（2）、與電極（2）串聯的電流放大器（3）和電源（4）這一通道單獨測量跨膜電導進行氧化電位的反饋控制，即當所設定的納米孔（9）跨膜電導達到對應特定納米孔（9）孔徑時，停止施加氧化電位，完成納米孔（9）制備過程。

2.根據權利要求1所述的基于納米孔的蛋白質組學的分析裝置，其特征在于，所述的納米孔（9）以外覆蓋有PDMS涂覆層（8）和/或所述的下層基底（6）層的材料為絕緣材料。

3.根據權利要求1或2所述的基于納米孔的蛋白質組學的分析裝置，其特征在于，所述的分析裝置還包括在納米薄膜（5）的兩邊加上電流檢測裝置，實現增加橫向電路電流分子穿孔信號讀出；或者是所述的分析裝置還包括在納米孔（9）上方增加的光探測器，實現聯合使用光學檢測手段的納米孔（9）分子穿孔行為信號讀出。

4.一種利用如權利要求1或2所述的基于納米孔的蛋白質組學的分析裝置快速臨床檢測血清的方法：

1）、將血清樣品在緩沖液中預處理；

2）、在流體槽（1）溶液中加入血清樣品，血清樣品中的各蛋白在電場作用下通過納米孔（9）；

3）、通過電流放大器（3）記錄電流穿孔圖譜；

4）、通過分析電流穿孔圖譜來分析檢測血清。

5.根據權利要求4所述的快速臨床檢測血清的方法，其特征在于，所述的分析電流穿孔圖譜為分析電流穿孔圖譜經過統計學分析得到的電流阻塞和/或電導阻塞和/或穿孔時間和/或捕獲速率。

6.根據權利要求5所述的快速臨床檢測血清的方法，其特征在于，通過某個電流阻塞峰平均值，估算出所對應人血清中相應某種蛋白的排阻體積，由排阻體積推測蛋白質（7）分子量，通過二維參數空間電導阻塞和穿孔時間，有效區分人血清中的蛋白質（7）分子種類，從捕獲速率推算出該蛋白質（7）的濃度信息。

7.一種利用如權利要求1或2所述的基于納米孔的蛋白質組學的分析裝置發現生物標志物的應用，應用該基于納米孔（9）的蛋白質組學的分析裝置分析大量的健康人血清樣品和某種疾病患者的血清樣品，建立數據庫，通過對比健康人血清蛋白的納米孔（9）穿過電流圖譜和某種疾病患者的血清樣品的電流圖譜來尋找差異，尋找特征蛋白質（7），發現生物標志物。

8.一種利用如權利要求1或2所述的基于納米孔的蛋白質組學的分析裝置檢測和鑒定微生物的應用，應用基于納米孔（9）的蛋白質組學的分析裝置分析不同微生物，不同的微生物裂解液，由于蛋白分子組成有差異而形成具有特異性的納米孔（9）穿過電流圖譜，通過軟件對數據庫的比對可以進行微生物種或菌株的區分和鑒定。