專利名稱：一種能同時(shí)檢測多種生物指標(biāo)的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物檢測技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種能同時(shí)檢測多種生物指標(biāo)的傳感器。
但是，多數(shù)生物傳感器均只能檢測單一生物指標(biāo)，并不能同時(shí)檢測多個(gè)生物指標(biāo)。如葡萄糖測定儀，電流型生物傳感器等。在臨床診斷領(lǐng)域，單個(gè)生物指標(biāo)的檢測對疾病診斷的意義不大，因?yàn)閹缀跛袉我恢笜?biāo)都不能專一地與疾病相對應(yīng)，所以對疾病的多個(gè)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測，會大大提高診斷的準(zhǔn)確性，從而使得醫(yī)生可以及時(shí)采取正確的治療方案，臨床上提出能夠檢測多指標(biāo)的生物傳感器的迫切需要。
本發(fā)明所述的電容傳感器由絕緣基質(zhì)和固定在絕緣基質(zhì)上并經(jīng)過化學(xué)修飾的具有多個(gè)金屬電極的微電極陣列組成。
其中，化學(xué)修飾是指在金屬電極上依次形成絕緣層、交聯(lián)劑層和生物膜。絕緣層由金屬電極表面結(jié)合含巰基化合物而形成；交聯(lián)劑層由絕緣層表面結(jié)合交聯(lián)劑而形成，此交聯(lián)劑不僅可以與絕緣層上含巰基的化合物共價(jià)結(jié)合，而且可以共價(jià)結(jié)合生物大分子；生物膜是在交聯(lián)劑層表面結(jié)合了生物大分子而形成的單分子層，而不影響生物大分子的生物活性。
本發(fā)明所述的絕緣基質(zhì)包括但不限于環(huán)氧樹脂板、塑料板、PVC板、玻璃載體等。
本發(fā)明中所述的金屬電極為金、銀等導(dǎo)電金屬。
本發(fā)明中所述生物膜上的生物大分子包括但不限于抗原、抗體和酶等，該生物大分子能與人體體液中的特定物質(zhì)產(chǎn)生特異性結(jié)合。
本發(fā)明所述電容傳感器的檢測原理是建立在雙電層理論上的一種傳感技術(shù)。
由于物質(zhì)的吸附和表面電荷的改變對雙電層結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生顯著影響，不同濃度的物質(zhì)結(jié)合在電極上導(dǎo)致的電容變化是不同的。所以，當(dāng)被測體液中的物質(zhì)濃度不同時(shí)，該物質(zhì)與電極上的生物大分子特異性結(jié)合產(chǎn)生的電容變化情況也不相同，當(dāng)物質(zhì)濃度在一定范圍內(nèi)時(shí)，該電極的電容變化率與物質(zhì)濃度成正相關(guān)。所以，若利用電容器實(shí)時(shí)檢測電容變化率，可得知被測體液的特定物質(zhì)濃度。由于本發(fā)明所述電容傳感器含有多個(gè)電極，每個(gè)電極上均形成了生物大分子的單分子膜，所以該電容傳感器可用于同時(shí)測定被測體液中多種特定物質(zhì)的濃度。
本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供上述電容傳感器的制備方法。
本發(fā)明所述電容傳感器的制備方法包括下列步驟1.在絕緣基質(zhì)上以一定順序鍍上多個(gè)不相連的金屬電極，形成電極微陣列，并將各電極的金屬導(dǎo)線引出至電容器可測部位(見圖2)。
2.將鍍后的絕緣基質(zhì)依次在各種清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘，并吹干；3.在此絕緣基質(zhì)表面加入一定濃度的含巰基化合物溶液，溶液體積足夠浸潤所有電極表面，室溫組裝3-24小時(shí)；4.依次在各清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘；5.在此絕緣基質(zhì)表面加入一定濃度的交聯(lián)劑溶液，溶液體積足夠浸潤所有電極表面，室溫組裝3-24小時(shí)；6.依次在各清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘；7.在各電極表面加上不同的含有過量生物大分子的溶液，37度組裝3-24小時(shí)；8.在此絕緣基質(zhì)表面加入封閉液，溶液體積足夠浸潤所有電極表面，室溫封閉2小時(shí)左右；
9.將制備好的電容傳感器放置于2-8度貯存?zhèn)溆谩?br> 本發(fā)明選用的含巰基化合物優(yōu)選MUA(11-mercaptoundecanoicacid)，巰基乙二胺，氨基硫酚，十六烷巰基醇等。
本發(fā)明選用的交聯(lián)劑優(yōu)選戊二醛，EDAC(1-Ethyl-3(3-Dimethylamino-propyl)carbodimide)。
本發(fā)明所選用的封閉液優(yōu)選0.05-0.5％(W/V)BSA。
本發(fā)明所選用的清洗試劑包括95％濃硫酸∶H2O2體積比為7∶3的混合溶液，丙酮，酒精，二次水等。
本發(fā)明的再一目的是公開上述電容傳感器在同時(shí)檢測多種生物指標(biāo)中的應(yīng)用。
本發(fā)明所述電容傳感器可檢測的生物指標(biāo)涉及的疾病包括但不限于免疫系統(tǒng)的疾病、傳染性疾病、腫瘤。
本發(fā)明所述電容傳感器是通過下述方式實(shí)現(xiàn)疾病檢測的1)同時(shí)制備多對完全相同的電容傳感器，使得每對電容傳感器中的各電極與其相對電極含有的生物大分子種類、數(shù)量一致，將每對電容傳感器放入一個(gè)反應(yīng)容器中(見

圖1)。
2)將不同濃度的混合溶液(注該溶液是可與電極上生物大分子特異性結(jié)合的物質(zhì)的混合溶液，且各物質(zhì)濃度均為已知)分別注入不同的反應(yīng)容器中，溶液體積足以令電容傳感器上所有電極浸沒，放置2-30分鐘。通過電容器實(shí)時(shí)檢測各電極上的電容值，根據(jù)電容變化率(ΔC/C)與時(shí)間(t)的關(guān)系值繪制曲線，由此得到(ΔC/C)/t與各物質(zhì)濃度的關(guān)系曲線，此曲線即為標(biāo)準(zhǔn)曲線。
3)將待測體液注入一反應(yīng)容器中，體液體積足以令電容傳感器上所有電極浸沒，放置2-30分鐘。通過電容器實(shí)時(shí)檢測各測試電極上的電容值，根據(jù)電容變化率(ΔC/C)與時(shí)間(t)的關(guān)系值繪制曲線，由曲線得到各物質(zhì)的(ΔC/C)/t值，比較標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可得到體液中各物質(zhì)的濃度。
4)將所測得的物質(zhì)濃度與該物質(zhì)在正常人體液中的濃度范圍相比較，從而判斷被測者是否患有相應(yīng)疾病。
其中4為反應(yīng)容器，5為微電極陣列，6為待測溶液，7為外接電容檢測器。
圖2電容傳感器示意圖。
其中1為連接導(dǎo)線，2為金屬電極，依次在電極外形成絕緣層、交聯(lián)劑層和生物膜，3為絕緣基質(zhì)。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述電容傳感器的檢測過程如圖2所示，金屬電極2上依次形成絕緣層、交聯(lián)劑層和生物膜，并固定在絕緣基質(zhì)3上，當(dāng)一對電容傳感器置于反應(yīng)容器4中，兩個(gè)微電極陣列中結(jié)合了同一生物大分子的電極相對。
將待測體液注入反應(yīng)容器4中，使微電極陣列5浸于待測體液中進(jìn)行反應(yīng)。通過電容器實(shí)時(shí)檢測各電極上的電容值，根據(jù)電容變化率(ΔC/C)與時(shí)間(t)的關(guān)系值繪制曲線，所得(ΔC/C)/t對照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，可得該體液中各物質(zhì)的濃度。
本發(fā)明是一種可同時(shí)檢測多種生物指標(biāo)的電容傳感器，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測的儀器，來監(jiān)測生物大分子之間特異性結(jié)合的動(dòng)力學(xué)過程，使得檢測疾病的準(zhǔn)確性高，安全可靠，而且可以根據(jù)用戶的需求制備具有不同指標(biāo)組合的電容傳感器，從而具有高通量性和廣泛適用性，并且制備成本較低，在臨床診斷領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
制備過程如下1.在10mm*10mm的玻片表面以4*3的方陣鍍上上述電極，各電極的中心距為1.5mm，形成電極微陣列；2.玻片依次在濃硫酸∶過氧化氫＝7∶3的溶液，無水酒精，二次水中清洗，室溫吹干；3.玻片浸于1.0mM MUA溶液，組裝12小時(shí)，室溫；4.玻片依次用無水酒精、二次水清洗，室溫10分鐘；5.浸于0.5％戊二醛溶液中，組裝12小時(shí)，室溫10分鐘；6.玻片依次用無水酒精、二次水清洗，室溫10分鐘；7.將各電極表面加入不同的抗體溶液，抗體濃度為0.1mg/ml-15mg/ml，37度組裝12小時(shí)?？贵w包括βHCG，PSA，free PSA，hGH，AFP，CEA，CA12-5，CA15-3，CA19-9，CA242，NSE，F(xiàn)erritin；8.玻片浸于0.1％BSA溶液中封閉2小時(shí)；9.將制備好的電容傳感器放于2-8度儲存?zhèn)溆谩?br> 權(quán)利要求
1.一種能同時(shí)檢測多種生物指標(biāo)的電容傳感器，其特征在于該傳感器由絕緣基質(zhì)和固定在絕緣基質(zhì)上并經(jīng)過化學(xué)修飾的具有多個(gè)金屬電極的微電極陣列組成。
2.一種如權(quán)利要求1所述的能同時(shí)檢測多種生物指標(biāo)的電容傳感器，其特征在于其中所述的化學(xué)修飾是指在金屬電極上依次形成絕緣層、交聯(lián)劑層和生物膜。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的電容傳感器，其特征在于其中所述的金屬電極為金、銀等導(dǎo)電金屬。
4.一種如權(quán)利要求1或2所述的電容傳感器，其特征在于其中絕緣層為含有巰基的化合物。
5.一種如權(quán)利要求1或2所述的電容傳感器，其特征在于其中所述的交聯(lián)層不僅可以與絕緣層上的分子共價(jià)結(jié)合，而且可以與生物膜上的生物大分子結(jié)合，使生物大分子形成單分子層，而并不影響生物大分子的生物活性。
6.一種如權(quán)利要求1或2所述的電容傳感器，其特征在于其中所述生物膜上的生物大分子包括抗原、抗體和酶。
7.一種如權(quán)利要求1所述的電容傳感器，其特征在于其中所述的絕緣基質(zhì)包括環(huán)氧樹脂板、塑料板、PVC板和玻璃載體。
8.一種如權(quán)利要求1所述的電容傳感器的制備方法，其特征在于該制備方法包括下列步驟1)在絕緣基質(zhì)上以一定順序鍍上多個(gè)不相連的金屬電極，形成電極微陣列，并將各電極的金屬導(dǎo)線引出至電容器可測部位2)鍍后的絕緣基質(zhì)依次在各種清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘，并吹干；3)絕緣基質(zhì)表面加入一定濃度的含巰基化合物溶液，溶液體積足夠浸潤所有電極表面，室溫組裝3-24小時(shí)；4)依次在各清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘；5)在此絕緣基質(zhì)表面加入一定濃度的交聯(lián)劑溶液，溶液體積足夠浸潤所有電極表面，室溫組裝3-24小時(shí)；6)依次在各清洗溶液中室溫清洗3-10分鐘；7)各電極表面加上不同的含有過量生物大分子的溶液，37度組裝3-24小時(shí)；8)此絕緣基質(zhì)表面加入封閉液，溶液體積足夠浸潤所有電極表面，室溫封閉2小時(shí)左右；9)將制備好的電容傳感器放置于2-8度貯存?zhèn)溆谩?br> 9.一種如權(quán)利要求1所述的電容傳感器在多種生物指標(biāo)檢測中的應(yīng)用，其特征在于該傳感器可檢測指標(biāo)所涉及疾病包括免疫系統(tǒng)的疾病、傳染性疾病和腫瘤。
10.一種如權(quán)利要求9所述的電容傳感器在多種生物指標(biāo)檢測中的應(yīng)用，其特征在于它的檢測是通過1)將已知不同濃度的與電極上生物大分子特異性結(jié)合的物質(zhì)的混合溶液，通過電容器實(shí)時(shí)檢測各電極上的電容值，根據(jù)電容變化率(ΔC/C)與時(shí)間(t)的關(guān)系值繪制曲線，由此得到(ΔC/C)/t與各物質(zhì)濃度的關(guān)系曲線，此曲線即為標(biāo)準(zhǔn)曲線；2)將待測體液注入一反應(yīng)容器中，通過電容器實(shí)時(shí)檢測各測試電極上的電容值，根據(jù)電容變化率(ΔC/C)與時(shí)間(t)的關(guān)系值繪制曲線，由曲線得到各物質(zhì)的(ΔC/C)/t值，比較標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可得到體液中各物質(zhì)的濃度；3)將所測得的物質(zhì)濃度與該物質(zhì)在正常人體液中的濃度范圍相比較，從而判斷被測者是否患有相應(yīng)疾病。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能同時(shí)檢測多種生物指標(biāo)的電容傳感器。本發(fā)明所述電容傳感器是由絕緣基質(zhì)和固定在絕緣基質(zhì)上并經(jīng)過化學(xué)修飾的具有多個(gè)金屬電極的微電極陣列組成。本發(fā)明還公開了微電極的制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述電容傳感器根據(jù)實(shí)時(shí)檢測電容來監(jiān)測生物大分子之間特異性結(jié)合的動(dòng)力學(xué)過程，使得檢測疾病的準(zhǔn)確性高，安全可靠，高通量，可極大地滿足臨床診斷的需求。
文檔編號G01N27/22GK1417577SQ0113205
公開日2003年5月14日 申請日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者胡賡熙 申請人:上海數(shù)康生物科技有限公司