[發(fā)明專利]一種利用多通道納米孔道-膜檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810283711.2
• 申請(qǐng)日: 2018-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN108709921B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍億濤;崔凌飛;顧震;應(yīng)佚倫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/327
• 分類號(hào): G01N27/327
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;曾人泉

本發(fā)明多通道納米孔道?膜檢測(cè)系統(tǒng)，采用納米尺寸的孔道，含有樣品檢測(cè)模塊和主控模塊：樣品檢測(cè)模塊含有樣品檢測(cè)池、成膜通道單元、孔道注入通道單元、進(jìn)樣通道單元、換液通道單元和第一、第二電極，其中：樣品檢測(cè)池含有第一、第二池體單元、薄膜和絕緣上蓋；成膜通道單元含有提拉通道和磷脂注入通道；孔道注入通道單元含有孔道注入通道；進(jìn)樣通道單元含有進(jìn)樣通道；換液通道單元含有第一和第二換藥通道；主控模塊含有電壓控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信息處理模塊、流體操作模塊、用戶操作模塊、電源模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊；能實(shí)現(xiàn)不同的操作組合，對(duì)不同的檢測(cè)對(duì)象實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、高效、快速的超靈敏檢測(cè)分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生命化學(xué)中分析檢測(cè)單分子檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種具有多通道的納米孔道-膜檢測(cè)系統(tǒng)以及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

這里所述的“納米孔道”是指納米尺寸的孔道。所述的納米孔道-膜系統(tǒng)是指納米孔道通過嵌入在磷脂雙分子膜上，實(shí)現(xiàn)其自身交換膜內(nèi)外特異性分子功能的系統(tǒng)。所述“納米孔道- 膜系統(tǒng)”包括：毒素蛋白單體在溶液中自組裝并嵌入磷脂雙分子層形成的生物納米孔道；細(xì)胞膜上用于轉(zhuǎn)運(yùn)特異性物質(zhì)的水通道、離子通道；人工合成有機(jī)小分子自組裝的通道；DNA自組裝通道等等。

目前，納米孔道-膜系統(tǒng)在生化分析領(lǐng)域、電化學(xué)領(lǐng)域和醫(yī)療領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用，例如：基于納米孔道的單分子分析技術(shù)——它是利用單個(gè)分子在電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)下穿過納米孔道時(shí)產(chǎn)生的微弱離子流特征電信號(hào)來研究生物分子的個(gè)體行為，實(shí)現(xiàn)在水溶液條件下、無需任何標(biāo)記，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單個(gè)生物分子的組成、結(jié)構(gòu)等信息，并可拓展到對(duì)單分子弱相互作用的研究。此外，納米孔道-膜系統(tǒng)還可用于自組裝膜材料、藥物毒理學(xué)和單細(xì)胞檢測(cè)等方向的研究。

單分子檢測(cè)技術(shù)是納米孔道-膜系統(tǒng)的重要應(yīng)用方向，其基本原理是：在外加電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下,單個(gè)待測(cè)分子會(huì)被納米孔道捕獲，由于單個(gè)待測(cè)分子在穿過納米孔道的過程中物理占位效應(yīng)及與孔道中氨基酸殘基的相互作用強(qiáng)度不同，使得流經(jīng)納米孔道時(shí)的離子電流發(fā)生變化，形成阻斷的電流信號(hào)。每一個(gè)阻斷電流信號(hào)的阻斷電流幅值、阻斷時(shí)間、阻斷信號(hào)頻率及信號(hào)形狀與所述單個(gè)待測(cè)分子在孔道內(nèi)的個(gè)體行為信息直接相關(guān)。因此，單分子檢測(cè)分析技術(shù)可利用單個(gè)待測(cè)分子穿過納米孔道時(shí)產(chǎn)生的微弱特征離子流阻斷信號(hào)來實(shí)現(xiàn)在單分子水平上對(duì)單個(gè)待測(cè)分子行為的分析與檢測(cè)。通過對(duì)大量單個(gè)阻斷電流信號(hào)的統(tǒng)計(jì)處理，可實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)待測(cè)生物分子個(gè)體行為信息的解讀?；诩{米孔道的DNA單分子檢測(cè)分析方法因其快速、無需PCR 擴(kuò)增、無需熒光標(biāo)記就能直接獲取堿基序列信息而被視為最具前景的“第三代DNA測(cè)序技術(shù)”。

然而，構(gòu)建納米孔道-膜系統(tǒng)的操作流程較為復(fù)雜，對(duì)操作人員的要求高。目前市面上還沒有納米孔道-膜系統(tǒng)全自動(dòng)化的檢測(cè)裝置。目前已有的納米孔道-膜系統(tǒng)商品化裝置，主要是通過兩種方式進(jìn)行工作：一是，直接將負(fù)載納米孔道的基片作為耗材，省略在磷脂膜上鑲嵌孔道步驟。但這樣做耗材過于昂貴，且易于損壞、不易儲(chǔ)存，也無法重復(fù)利用。二是，采用芯片集成來實(shí)現(xiàn)多通道分析，但這樣做成膜步驟需要額外制備囊泡，且成膜率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種多通道納米孔道-膜檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)基于嵌入式的控制程序，只需用戶設(shè)定參數(shù)和流程，即可自動(dòng)在檢測(cè)池中構(gòu)建磷脂雙分子層并鑲嵌納米孔道，完成成膜上孔和數(shù)據(jù)的采集、實(shí)時(shí)記錄檢測(cè)池中樣品分子通過納米孔道-膜系統(tǒng)時(shí)的電流數(shù)據(jù)信號(hào)并進(jìn)行在線處理；再通過集成流體操作模塊能自動(dòng)對(duì)樣品檢測(cè)池進(jìn)行加樣、換液和清洗等操作；在操作過程中，所述檢測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)能以數(shù)據(jù)形式反饋給用戶。所述檢測(cè)系統(tǒng)具有小型化、高通量、低成本的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的第二目的是，提供所述檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，利用所述檢測(cè)法能操作所述檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、高效、快速的超靈敏檢測(cè)分析。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案。