[發明專利]基于仿生納米微結構芯片、內毒素毒SERS定量檢測系統、方法及應用

有效

• 申請號: 202010131767.3
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111257300B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 徐溢;項松濤;陳李
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B01L3/00;B82Y30/00;B82Y5/00;B82Y15/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

本發明提供基于仿生納米微結構芯片、內毒素毒SERS定量檢測系統、方法及應用，本發明將蟬翅作為天然SERS模板，并將其集成在陣列式三維SERS芯片中，進一步結合金屬納米粒子與適配體修飾的復合式SERS標簽，解決內毒素本身拉曼信號較弱的缺陷，建立內毒素快速高效檢測系統與方法，可實現注射液等生物制劑中內毒素的快速定量檢測，也可應用于監測細菌與抗菌藥物作用后內毒素含量的變化。

技術領域

本發明屬于生化檢測、光譜分析領域，具體涉及基于納米微結構、SERS光譜分析的內毒素含量的技術。

技術背景

內毒素對藥物治療、藥物生產和食品加工等過程的安全存在著巨大的威脅。對內毒素的高效檢查和實時監測成為食品、藥物生產及臨床用藥中必不可少的環節。目前細菌內毒素常見檢測方法主要有家兔熱源法（The rabbit pyrogen test ，RPT）、鱟試驗法(limulus amoebocyte lysateassays, LAL)等傳統方法，家兔熱源法存在個體差異、靈敏度較低、檢測時間較長等問題，而LAL檢測方法，雖然具有檢測快速、簡便、靈敏度較高等優點，但其對測試條件要求苛刻，結果易受到酶和雜質的影響。近年來發展起來的光、電化學傳感器也是內毒素檢測的研究熱點，其大多是以適配體、結合蛋白、多粘菌素B（PolymyxinB，PMB）等作為內毒素識受體與探針，以此實現內毒素的特異性識別和快速響應，再通過傳感器將生物識別元件上的生物信號轉換成熒光、化學發光、電信號等完成內毒素的檢測。然而，這類方法受到適配體、結合蛋白等內毒素識別模式的限制，整個檢測時間往往需要數十分鐘乃至數小時，難以做到樣本中內毒素含量的實時快速監測；同時，其采用傳統反應容器，對待測樣本的體積有一定要求（通常為幾百μL至幾mL），難以滿足微量樣本的檢測需求。

SERS檢測技術因其響應光譜信號的信息豐富、水份干擾小、檢測時間短、樣本用量少等優勢，對生化樣本的快速、無損和實時監測具有突出優勢。近年來，SERS標簽的研發和利用，使得SERS光譜技術不僅可以在分子水平實現生化樣本的高效鑒別，同時還能進一步提高SERS定量檢測靈敏度，更是使得待測生化樣本的特異性識別與高效監測成為可能。目前，針對內毒素的SERS光譜鑒別相關研究極少，特別是多種生化體系中的內毒素快速定量檢測幾近空白。

基于此，本專利針對生化樣本中內毒素的定量難題，提出

發明內容

針對生化樣本檢驗中重要指標內毒素檢測面臨的瓶頸和難題，本發明提出一種陣列式三維仿生納米結構芯片、具有該芯片的檢測系統、系統的用途，以及內毒素快速高效定量檢測新方法。本發明將蟬翅作為天然SERS模板，并將其集成在陣列式三維SERS芯片中，進一步結合金屬納米粒子與適配體修飾的復合式SERS標簽，解決內毒素本身拉曼信號較弱的缺陷，建立內毒素快速高效檢測系統與方法，可實現注射液等生物制劑中內毒素的快速定量檢測，也可應用于監測細菌與抗菌藥物作用后內毒素含量的變化。

本發明技術方案如下：

本發明的目的之一是提出一種陣列式三維SERS仿生納米微結構芯片，該芯片是將蟬翅作為仿生SERS模板，以離子濺射方式在其表面濺射上一層金膜作為SERS基底，將其集成在陣列式微米培養腔內，用于生物制劑中內毒素含量的高效檢測，細菌與抗菌藥物作用后內毒素含量監測，以及血液中細菌原位培養并實時檢測內毒素。

所述仿生納米微結構芯片的具體結構包括以載玻片為襯底粘貼具有陣列小孔的亞歷克板形成的陣列式三維SERS納米仿生基底，對位并鍵合在基底上的PDMS打孔層，以及鍵合在PDMS打孔層之上的PDMS蓋片層與培養基補充層，其中由陣列小孔和對應的PDMS打孔層上的孔共同形成的陣列孔就形成所述的陣列式微米培養腔，濺射有金膜的蟬翅粘貼在每個微米培養腔內。

本發明進一步提出一種內毒素檢測系統，其包括上述芯片和SERS標簽。所述SERS標簽是由核酸適配體修飾的SERS標簽，所述核酸適配體是氨基或羧基修飾的核酸適配體，所述核酸適配體與拉曼報告分子上的活性基團連接構成SERS標簽。