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原文传递基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器及方法

专利名称：	基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器及方法
摘要：	本发明公开了一种基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器及方法，所述检测仪器包括血样/体液分离芯片（1）、微流控芯片（2）、纳米孔检测电路系统（3）和系统采集控制系统（4）；血样/体液注入口（101）接收血样/体液样本，流入混合通道（103）与裂解通道（102）流入的裂解液混合，混合溶液经过过滤膜（104）后，大分子样品被过滤并通过流入废液池（106）；没有被过滤掉的HIV蛋白酶（205）小分子穿过过滤膜流入到分离后样品流出接口（105），与预先加入的靶蛋白（202）混合反应，两个短片段（206，207）产生过孔信号，计算得出HIV蛋白酶的含量，并最终显示到电脑终端或者手机终端。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	中国科学院重庆绿色智能技术研究院
发明人：	王德强;翁婷;王赟姣;方绍熙;谢婉谊;王亮;周硕;何石轩;殷博华;陆文强;周大明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910670251.3
公开号：	CN110346579A
代理机构：	北京申翔知识产权代理有限公司
代理人：	赵景焕
分类号：	G01N33/68(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	400714 重庆市北碚区方正大道266号
主权项：	1.一种基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器，其包括血样/体液分离芯片(1)、集成了纳米孔及存储了检测试剂的微流控芯片(2)、纳米孔检测电路系统(3)和系统采集控制系统(4)；血样/体液分离芯片(1)的血样/体液注入口(101)接收移液枪或者自动进样机加入的血样/体液样本，流入混合通道(103)与裂解通道(102)流入的裂解液混合，实现细胞裂解，混合溶液经过过滤膜(104)后，大分子样品被过滤并通过流入废液池(106)；没有被过滤掉的HIV蛋白酶(205)小分子穿过过滤膜流入到分离后样品流出接口(105)，并经接口(211)流入到纳米孔上层溶液通道(213)，与预先加入的靶蛋白(202)混合反应，将靶蛋白剪切为两个短片段(206、207)，该短片段在纳米孔检测电路(3)的电场作用下穿过纳米孔，产生过孔信号，最终通过系统采集控制装置(4)计算得出HIV蛋白酶的含量，并最终显示到电脑终端或者手机终端。 2.根据权利要求1所述的基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器，其特征在于，固态纳米孔(201)为氮化硅纳米孔和石墨烯纳米孔，纳米孔孔径为1nm-2nm。 3.根据权利要求1所述的基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器，其特征在于，纳米孔芯片安装在集成了纳米孔及存储了检测试剂的微流控芯片(2)中，并由微流道系统将纳米孔两侧分为两个腔室。 4.根据权利要求2所述的基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器，其特征在于，检测电路(3)所检测到的电流信号为纳米孔的背景电流信号(203)，未被剪切的靶蛋白/蛋白长链所产生的过孔电流信号(204)，剪切后的短蛋白A(206)和剪切后的短蛋白B(207)所产生的电流过孔信号(208)和(209)。 5.根据权利要求1所述的基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器，其特征在于，血样/体液前处理芯片留有用户加入待测样品的加样口(101)和裂解液注入口(102)，用户通过该入口加样；加入的样品在入口后方的103S型管道中混合反应，实现样品的细胞裂解。 6.根据权利要求5所述的基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器，其特征在于，裂解后的溶液经过过滤膜(104)，滤掉大分子成分并直接通过废液池接口(106)流入废液池，而未被滤掉的包含由HIV蛋白酶的小分子溶液通过接口(105)流入到纳米孔检测芯片(2)。 7.根据权利要求3所述的基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器，其特征在于，微流控芯片的流道接口(211)与前处理芯片流出接口(105)连接，接收HIV蛋白酶样品溶液。 8.根据权利要求7所述的基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器，其特征在于，芯片的最中间部分安装有加工有4个纳米孔的纳米孔芯片(201)，纳米孔的孔径尺寸为1nm-2nm，该芯片将缓冲溶液分为上下层溶液，上层溶液固定在微针(210)内，与纳米孔芯片微接触，接触面积小于5um2。 9.根据权利要求7所述的基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器，其特征在于，每个微针内部嵌入一个电极，分别与下层溶液的公共电极构成4个纳米孔检测电路电极对，电极连接到芯片外沿的金手指电路，进而在芯片插入检测电路(3)时与系统电气连接。 10.一种使用上权利要求1-9之任一所述的基于纳米孔的体外HIV蛋白酶检测仪器的方法，包括以下步骤：步骤1、固态纳米孔加工；步骤2、提升固态纳米孔信噪比；其中采用基于FIB和电击穿法结合来加工1nm-2nm固态纳米孔，具体加工步骤如下： (1)准备外观尺寸为5mm5mm300um的开窗为10um*10um的氮化硅纳米薄膜； (2)采用FIB(聚焦离子束)的Ga束在血样/体液分离芯片上加工200nm的纳米孔； (3)准备石墨烯薄膜，将石墨烯薄膜固定在基片上，并在石墨烯薄膜上涂一层PMMA； (4)去除石墨烯生产的Cu基底； (5)将PMMA/石墨烯转移到集成了纳米孔及存储了检测试剂的微流控芯片中加工好的氮化硅芯片上，完全覆盖(2)加工的200nm纳米孔； (6)烘干加热，加固石墨烯薄膜与氮化硅基片的结合力； (7)使用丙酮去除PMMA，最终形成石墨烯纳米孔薄膜； (8)将制备好的石墨烯薄膜芯片放置于微流道芯片上，并注入缓冲液，在相应缓冲液中加入Ag/AgCl电极； (9)连接电打孔设备，并开启打孔装置，将目标设置到1nm-2nm范围，点击开始打孔； (10)待打孔完成后，采用电打孔设备等源表测试纳米孔的IV曲线，得到I-V曲线图，确定纳米孔加工完成。
所属类别：	发明专利