[發明專利]一種基于微球和微孔板的檢測設備及其使用方法

有效

• 申請號: 201911253395.5
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN111060482B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 程鵬;陳忠壘;張敏超;李培煉
• 申請（專利權）人: 彩科（蘇州）生物科技有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種基于微球和微孔板的檢測設備及其使用方法。所述檢測設備包括樣品處理部分和檢測部分；所述檢測部分包括多色熒光激發模塊、前散射成像模塊、熒光發射濾光模塊和交變電場控制模塊；所述前散射成像模塊用于放置微孔板芯片并對所述微孔板芯片的微孔進行成像，所述交變電場控制模塊用于控制所述微孔板芯片中微球的移動。本發明提供的檢測設備在微孔板芯片上施加電場將微球推入微孔板芯片的微孔中，并利用前散射光成像模塊進行成像，更加清楚地獲取微孔板芯片中各個微孔的反應狀態，從而實現對待測目標分子的準確定性和定量。

技術領域

本發明屬于生物檢測技術領域，具體涉及一種用于分子診斷的檢測設備，尤其涉及一種基于微球和微孔板的檢測設備。

背景技術

分子診斷是利用分子生物學的技術和方法研究人體內源性(即機體自身的基因)或外源性(如病毒、細菌等)生物分子和分子體系的存在、結構或表達調控變化，為疾病的預防、預測、診斷、治療和轉歸提供信息和決策依據。核酸擴增技術在分子診斷領域中應用范圍最廣。

相比于傳統的臨床診斷方法，分子診斷可以彌補傳統臨床診斷方法的某些缺陷，比如，分子診斷能直接揭示病原體的存在，能客觀反映病原體在人體內感染及活動情況，可以作為臨床治療中的一個有效監控手段。另外采用分子診斷還可以檢測到常規檢測方法難以檢測到的病原體，例如可以克服酶免檢測技術中從感染到抗體產生的窗口期問題。

目前商業化的分子診斷主要基于PCR擴增技術及不同的檢測技術結合，具體來說通常包括：將少量的細菌或病毒的DNA分子有選擇性的大量復制或將病毒的RNA分子逆轉錄后的DNA有選擇性的大量復制，通過設計好的引物將特定的核酸序列復制并修飾好以進行檢測。常見的檢測方式包括二代基因測序、擴增時的實時熒光檢測、毛細管電泳(一代測序)、流式熒光檢測和基因雜交芯片等方法。PCR擴增技術實現分子診斷的方法存在一些問題，例如：極易出現交叉污染，現有的臨床分子檢驗還需要高度熟練的操作人員，同時對場地要求高，其中PCR臨床診斷還必須將樣品處理、擴增和檢測在分隔的房間內進行，而且為了避免污染前期投入較高，而且污染后難以清理且難以做多指標檢測。

微流控芯片(microfluidic chip)將包括核酸提取、逆轉錄、擴增、檢測等多個步驟在一個封閉的微小體積內完成。微流控芯片具有液體流動可控、消耗試樣和試劑極少、分析速度成十倍上百倍地提高等特點，它可以在幾分鐘甚至更短的時間內進行上百個樣品的同時分析，并且可以在線實現樣品的預處理及分析全過程。所有反應物在樣本加入后即為封閉系統，不會污染。

但是，微流控芯片的表面積較小，而且被分成了較多的微孔，液滴或微球等進入微孔時容易受到表面張力等作用力的影響，無法進入微孔中，影響結果的準確性。同時，傳統的基于PCR擴增的微流控芯片檢測設備一般不具有成像系統，只負責將檢測到的熒光信號的多少和強度轉換成數據，實現對熒光分子或待測檢測樣品的定性和定量，實驗者無法直觀地觀察到檢測結果，使得實驗結果存在不確定性。

在微觀尺寸對目標物質的操控和實時觀察應用非常廣泛，例如對偶聯有抗體或核酸的微米級微球的操控可以對這些偶聯的分子進行分子之間作用力的研究。

常規的操控方法主要適用掃描探針顯微鏡、磁鑷或光鑷，使用掃描探針顯微鏡是將微球直接粘在探針針尖處，通過多自由度的壓電陶瓷移動針尖來移動微球。磁鑷是通過改變磁場強度和方向來直接操縱含有磁性材料的微球。光鑷則是通過在介質中制造可以捕獲微球的光能勢井，利用對勢井的移動來移動微球，通常對微球操控產生的力在fN-nN的范圍內。掃描探針方法和光鑷方法通常只能對單微球或數量很小的微球進行操縱，通量極低。磁鑷可以平行對數百個微球進行操縱，但通量同樣較低，難以滿足要求，且由于磁場強度不均勻，難以實現每個微球的平行操控。

因此，急需要開發一種能夠快捷有效地將微球轉入微孔板芯片中，同時使研究者更加直觀準確地獲取實驗結果的檢測設備，以滿足生物檢測技術領域的研究需求。

發明內容