[發(fā)明專利]基于仿生納米微結(jié)構(gòu)芯片、內(nèi)毒素毒SERS定量檢測系統(tǒng)、方法及應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111257300B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐溢;項松濤;陳李
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 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(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

本發(fā)明提供基于仿生納米微結(jié)構(gòu)芯片、內(nèi)毒素毒SERS定量檢測系統(tǒng)、方法及應(yīng)用，本發(fā)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(jìn)一步結(jié)合金屬納米粒子與適配體修飾的復(fù)合式SERS標(biāo)簽，解決內(nèi)毒素本身拉曼信號較弱的缺陷，建立內(nèi)毒素快速高效檢測系統(tǒng)與方法，可實現(xiàn)注射液等生物制劑中內(nèi)毒素的快速定量檢測，也可應(yīng)用于監(jiān)測細(xì)菌與抗菌藥物作用后內(nèi)毒素含量的變化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生化檢測、光譜分析領(lǐng)域，具體涉及基于納米微結(jié)構(gòu)、SERS光譜分析的內(nèi)毒素含量的技術(shù)。

技術(shù)背景

內(nèi)毒素對藥物治療、藥物生產(chǎn)和食品加工等過程的安全存在著巨大的威脅。對內(nèi)毒素的高效檢查和實時監(jiān)測成為食品、藥物生產(chǎn)及臨床用藥中必不可少的環(huán)節(jié)。目前細(xì)菌內(nèi)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(tǒng)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(yōu)點，但其對測試條件要求苛刻，結(jié)果易受到酶和雜質(zhì)的影響。近年來發(fā)展起來的光、電化學(xué)傳感器也是內(nèi)毒素檢測的研究熱點，其大多是以適配體、結(jié)合蛋白、多粘菌素B（PolymyxinB，PMB）等作為內(nèi)毒素識受體與探針，以此實現(xiàn)內(nèi)毒素的特異性識別和快速響應(yīng)，再通過傳感器將生物識別元件上的生物信號轉(zhuǎn)換成熒光、化學(xué)發(fā)光、電信號等完成內(nèi)毒素的檢測。然而，這類方法受到適配體、結(jié)合蛋白等內(nèi)毒素識別模式的限制，整個檢測時間往往需要數(shù)十分鐘乃至數(shù)小時，難以做到樣本中內(nèi)毒素含量的實時快速監(jiān)測；同時，其采用傳統(tǒng)反應(yīng)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(shù)因其響應(yīng)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(yōu)勢，對生化樣本的快速、無損和實時監(jiān)測具有突出優(yōu)勢。近年來，SERS標(biāo)簽的研發(fā)和利用，使得SERS光譜技術(shù)不僅可以在分子水平實現(xiàn)生化樣本的高效鑒別，同時還能進(jìn)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(jiān)測成為可能。目前，針對內(nèi)毒素的SERS光譜鑒別相關(guān)研究極少，特別是多種生化體系中的內(nèi)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(nèi)毒素的定量難題，提出

發(fā)明內(nèi)容

針對生化樣本檢驗中重要指標(biāo)內(nèi)毒素檢測面臨的瓶頸和難題，本發(fā)明提出一種陣列式三維仿生納米結(jié)構(gòu)芯片、具有該芯片的檢測系統(tǒng)、系統(tǒng)的用途，以及內(nèi)毒素快速高效定量檢測新方法。本發(fā)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(jìn)一步結(jié)合金屬納米粒子與適配體修飾的復(fù)合式SERS標(biāo)簽，解決內(nèi)毒素本身拉曼信號較弱的缺陷，建立內(nèi)毒素快速高效檢測系統(tǒng)與方法，可實現(xiàn)注射液等生物制劑中內(nèi)毒素的快速定量檢測，也可應(yīng)用于監(jiān)測細(xì)菌與抗菌藥物作用后內(nèi)毒素含量的變化。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的目的之一是提出一種陣列式三維SERS仿生納米微結(jié)構(gòu)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(yǎng)腔內(nèi)，用于生物制劑中內(nèi)毒素含量的高效檢測，細(xì)菌與抗菌藥物作用后內(nèi)毒素含量監(jiān)測，以及血液中細(xì)菌原位培養(yǎng)并實時檢測內(nèi)毒素。

所述仿生納米微結(jié)構(gòu)芯片的具體結(jié)構(gòu)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(yǎng)基補(bǔ)充層，其中由陣列小孔和對應(yīng)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(yǎng)腔，濺射有金膜的蟬翅粘貼在每個微米培養(yǎng)腔內(nèi)。

本發(fā)明進(jìn)一步提出一種內(nèi)毒素檢測系統(tǒng)，其包括上述芯片和SERS標(biāo)簽。所述SERS標(biāo)簽是由核酸適配體修飾的SERS標(biāo)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(tuán)連接構(gòu)成SERS標(biāo)簽。