[發明專利]一種基于絕緣微球狀態變化導致微通道電阻改變的均相分析方法

有效

• 申請號: 202011239627.4
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112595759B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 陳翊平;何慧禹;聶榮彬;王知龍
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;G01N27/416;G01N33/53;G01N33/543;G01N33/553;B01L3/00
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 徐紹新

本發明公開了一種基于絕緣微球狀態變化導致微通道電阻改變的均相分析方法，將生物識別分子分別修飾在絕緣微球的表面，然后加入待測目標物進行生物反應，在微通道兩端施加恒定的電壓或電流，形成閉環電路，混合液在電滲流驅動下流經微通道，絕緣微球在通過微通道時導致閉環電路的電阻上升，并且上升幅度與絕緣微球的聚集狀態相關，通過檢測閉環電路的電流或電壓的變化值從而可間接得到待測目標物含量。本發明無需任何洗滌、分離步驟，僅涉及一步生化反應，從而在保證準確度的前提下，極大地縮短了分析時間，具有準確、快速、成本低等優點，在食品安全、體外診斷、環境監測等需要現場快速檢測的領域具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于檢測領域，涉及一種均相分析方法，尤其是一種基于絕緣微球分散狀態變化導致微通道電阻改變的均相分析方法。

背景技術

發展準確、操作簡便、檢測速度快、成本低的檢測方法和配套設備在食品安全、體外診斷、環境監測等領域具有重大意義。一種有效的策略是利用無需分離特異性識別組分和其與目標物形成的復合物的方式，即均相測定形式。此類方法依賴如下原理，檢測信號的開啟或關閉取決于特異性結合反應。相反，異相測定形式依賴于對結合和游離的特異性識別組分進行物理分離，其中包含大量洗滌步驟，不僅費時費力，而且使操作更加復雜，容易出現累積誤差。目前，應用較為廣泛的均相測定形式主要基于熒光或化學發光檢測，如熒光共振能量轉移(FRET)、空間鄰近化學發光(SPARCL)等方式。應該指出，在分析測定領域，“均相”僅代表無需分離步驟，與物理化學中的定義不同。例如，一種基于電極鄰近的釕離子的氧化還原反應的電化學發光測定，雖然涉及固相(修飾電極)的使用，但其并不需要分離步驟，依然屬于均相測定范疇。

通常，傳統的均相測定形式之所以可以避免分離步驟，在于生物識別分子和目標物的特異性結合導致標記物距離拉近或局部濃度升高，從而可以發生能量共振轉移或局部反應速率加快，致使特異性信號與背景信號區分開來。但是，此類方法通常需要專門的標記物和精密的檢測設備，成本較高；另外，這種特異性信號屬于距離誘導間接產生，附加了后續物理化學過程，如能量共振轉移、氧化還原反應等，增加了方法的不穩定性。然而，食品安全、體外診斷、環境監測等領域不斷追求分析方法的低成本、穩定性，如何從根本上克服當前均相測定方法的不足依然存在著挑戰。

為解決這一問題，前期工作中，我們將生物識別分子修飾在微米級別的絕緣微球上，目標物的存在會引起絕緣微球分散狀態的改變，以雙抗夾心法為例，待測抗原與抗體的結合會導致絕緣微球的聚集，之后以小孔電阻顆粒計數技術對溶液中絕緣微球的粒徑分布進行檢測，從而對目標物進行定量分析。該方法僅需一步生物化學反應，即目標物的特異性識別結合，不僅穩定性好，同時不需要分離、洗滌，是一種“樣品進、結果出”的均相反應模式。但是，該方法采用小孔電阻顆粒計數需要較昂貴的儀器，不利于該方法的進一步應用。

于是，我們提出基于微通道的電阻分析方法。在該方法中，絕緣微球在電滲流的作用下通過微通道時，由于存在阻塞效應，將會導致微通道內電阻的改變，進而可以引起電流或電壓的改變。同時，我們預測絕緣微球分散狀態的不同，其引起電阻改變的能力也不同。因此，目標物和生物識別分子的特異性結合將誘導溶液中絕緣微球狀態發生改變，絕緣微球從原來的分散狀態變成聚集狀態。在相同條件下，處于聚集狀態的絕緣微球聚集體和處于分散狀態絕緣微球在電滲作用下通過微通道時引起電阻改變的能力不同，可以直接將電信號作為讀出信號，因此無需分離步驟，即達到均相測定的目的。同時，采用電流或者電壓為讀出信號，設備簡單便宜，有利于實現現場、快速檢測。

發明內容

本發明目的是為解決現有的均相測定方法原理復雜、成本高、穩定性差等問題，而提供一種成本低、穩定性好、操作簡便的基于絕緣微球狀態變化導致微通道電阻改變的均相分析方法，實現一系列目標物的現場快速檢測。

上述目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于絕緣微球狀態變化導致微通道電阻改變的均相分析方法，包括以下步驟：