一种基于磁微粒子的光学微流控芯片进行病原检测的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物传感器检测技术领域，是采用微流控技术、免疫技术和纳米磁粒子技术的一种基于磁微粒子的光学微流控芯片进行病原检测的方法。
【背景技术】
[0002]即时检验(point-of-care testing，P0CT)产品的发展经历了采用试条试纸的第一代定性检测，采用色板卡比色或半定量仪器阅读的第二代半定量，采用手工操作的第三代全定量系统，以及采用自动化信息化智能化的第四代技术平台。微流控(microfIuidics)芯片是可以完成生物化学分析仪的微型芯片，可以实现对原有检验仪器微型化，制成便携式仪器，用于床边检验。
[0003]微流控技术是一种针对极小量流体进行操控的系统科学技术，是现代生物科学的一个重要信息采集和处理平台，为生命领域研究提供技术支撑和操作平台。微流控集成芯片不仅可以实现许多化学和一些传统生物学实验的自动化操作、检测与分析，而且可以大大减小样品、试剂和时间的消耗，极大地提高实验的通量，减少实验中废弃物的产生。更重要的是，集成微流控芯片不仅仅是简单地对传统意义上的化学或生物学实验进行微型化的集成，它还提供了一种全新的理念和技术平台，使得原先在传统的化学和生物学手段下很难完成或不能完成的某些实验能够得以顺利地实现。疾病诊断和药物研究随着微流控芯片技术的不断发展，渐渐发展成融合生物样本处理纯化、反应标记及检测等多个实验步骤的功能化生物芯片，从而扩大在疾病诊断和药物研究等领域的应用。但是，由于很多集成芯片外部的控制设备过于复杂，芯片附属的连接管道、移液附件、外置栗体等配件，大幅提高了芯片的费用，也使操作精细，难以在实验室外的场地推广应用。因此，需要设计制备不需要外加配件的集成芯片，简化芯片的操作，实现便捷应用，从而实现微流控集成芯片商品化和实用化。
[0004]结合磁珠分离的免疫检测技术，可以通过磁珠的分离效应，有效的捕捉到待测样品中的低浓度待测样品，结合荧光或者化学发光等检测方式，使检测灵敏度大幅度提高，通过磁场的转换，磁粒子的运动增加了捕获待测物的速度，检测速度也可以大幅提高。但是，由于需要洗涤等步骤去处未结合的废液，通常需要再进行缓冲液或者发光试剂等，需要多步骤操作，从而增加了检测的复杂度，不能实现一步检测，限制了检测场地和应用领域；因此需要在结合微流控技术方面进行新的检测方法等方面设计和优化，从而实现便捷的POCT检测。
[0005]S.F.Yang，B.Z.Ga。，H.Y.Tsai and C.Bor Fuh，Detect1n of c-reactiveprotein based on a magnetic immunoassay by using funct1nal magnetic andfluorescent nanoparticles in microplates，Analyst，2014，139，5576-5581.最新报道的集成微流控芯片，采用磁粒子焚光检测方法实现C-反应蛋白(C-reactive protein，CRP)的高灵敏检测(14 3/1?101^/1)(1(^?0.141)，但是需要采用微泵分步加入粒子和各种反应试剂，此外需要洗涤步骤，不能实现一步检测。
[0006]C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)是第一个被认为是急性时相反应蛋白，正常情况下含量极微量，在急性创伤和感染时其血浓度急剧升高。CRP是临床上最常用的急性时相反应指标。一般新生儿血清CRP水平小于2mg/L，大于此值即与细菌感染的严重程度有关；儿童和成人彡10mg/L ；10?99mg/L提示局灶CRP检测对性或浅表性感染，彡100mg/L提示败血症或侵袭性感染等严重感染。于疾病的诊断无特异性，但其浓度上升是各种原因引起的炎症和组织损伤的敏感指标。在感染发生后4?6h开始升尚，24?48h达到尚峰，，峰值可谓正常值的100?1000倍。在感染消除后其含量急剧下降，一周内可恢复正常。病毒感染时，CRP不增高(除了一些严重侵袭导致组织损伤的病毒如腺病毒、疱疹病毒等)。临床上CRP —般作为鉴别细菌或病毒感染的一个首选指标，用于自身免疫性及感染性疾病的诊断和监测、抗生素疗效观察、辅助诊断新生儿期感染性疾病、监测病情变化以及术后感染等。超敏C反应蛋白(High sensitivity C-reactive protein)与CRP并不是两种蛋白，其实是根据测定方法的敏感性而命名。研究表明，hs-CRP ^ 2.0mg/L是中国人发生心血管疾病的有效预测因子。与心血管疾病一样，动脉粥样硬化在脑血管病的发病中也起重要作用，血清hs-CRP不仅是脑血管意外的预测因子，也是预后与评价疗效的指标之一。临床常规测定普通CRP的方法检测线性一般为3?200mg/L，因缺乏较高的灵敏性已不足以预测心血管事件的危险。近年相继采用胶乳增强的免疫比浊法等技术大大提高了分析的灵敏度(检测低限为0.005?0.10mg/L不等)，在低浓度CRP (如0.15?10mg/L)测定范围内有很高的准确度。用这些方法所进行测定的CRP称为高敏感(high-sensitivity)或超敏感(ultrasensitive) CRP。一般认为，我国健康人群hs-CRP水平的中位数范围为0.58?
1.13mg/L0多数研究认为hs-CRP在3mg/L以下，冠状动脉事件发生危险较低。美国疾病控制预防中心(CDC)与美国心脏协会(AHA)建议，可根据hs-CRP水平对患者进行心血管病危险分类:即3.0mg/L为高度危险。目前CRP检测主要采用ELISA等方法，检测步骤多；采用POCT方法，主要是胶体金试条，在量化检测方面准确度不够。因此，迫切需要检测方便，准确度高的POCT产品。
[0007]为了实现样品的快速灵敏便捷的检测，在实现本发明的过程中，申请人发现上述现有技术存在如下技术缺陷:
[0008](I)无法实现一步式检测，需要额外的加入试剂步骤，需要洗涤；这就无法实现POCT的应用；限制了应用场地和范围。
[0009](2)多步检测反应，在每步操作中增加了误差，微栗进样控制差异会导致检测结果的偏差，并增加了检测的复杂性。
[0010](3)微流控芯片缺少质控检测步骤，对于抗体的失活与否没有判定，容易导致漏检。
【发明内容】
[0011](一)要解决的技术问题
[0012]本发明针对血样等微量样品中低浓度物质的快速、灵敏、便捷检测需求，为解决现有检测方法的不够便捷和金标试条非定量化的局限性问题:1)目前检测针对血液样品中CRP及其更低浓度的蛋白类物质和细胞等时，需要多步操作，不适于快速的现场检测、床边检测等；2)多步检测反应，在每步操作中增加了误差，微栗进样控制差异会导致检测结果的偏差，并增加了检测的复杂性；3)金标试条的定量化检测不足。因此，本发明结合微流控技术和免疫磁富集分离技术，结合F-TIR光学检测，样品富集区和检测区提供了一种基于磁微粒子的光学微流控芯片进行病原检测的方法。
[0013](二)技术方案
[0014]为达到上述目的，本发明提供了一种基于磁微粒子的光学微流控芯片进行病原检测的方法，该基于磁微粒子的光学微流控芯片具有至少一反应池，该反应池的顶盖内侧预固定抗体-磁粒子，底侧通过印章压印或者微纳点样预固定配对的特异识别单抗或者多抗；其中，该方法包括:待测样品中的待测物与反应池中的抗体-纳米磁粒子进行结合反应，并进一步在变换磁场的作用下，抗体-磁粒子在反应池中上下运动，增加抗体-磁粒子与样品中待测物的接触，提高反应结合速度，减少反应时间。
[0015]上述方案中，该方法通过转换磁场的方向，进一步将多余的磁粒子吸附至反应池顶盖内侧，而与待测物结合的磁粒子则通过配对抗体结合作用固定在反应池底侧，待测物的浓度与最终被固定在反应池底侧的纳米磁粒子密度成正比。
[0016]上述方案中，所述反应池的顶盖内侧预固定抗体-磁粒子，是通过以下方式实现的:抗体-磁粒子固定在反应池顶盖内侧，通过滴加或涂敷方式固定，功能化磁粒子的滴加量:0.1?I微升；抗体-磁粒子悬浮液采用50g/L sucrose、50g/L BSA或PBS，浓度为1g/L0
[0017]上述方案中，所述抗体-磁粒子采用磁微纳粒子，粒径范围在200nm?2000nm。
[0018]上述方案中，所述底侧通过印章压印或者微纳点样预固定配对的特异识别单抗或者多抗，是通过以下方式实现的:单抗2固定在反应池底侧，通过滴涂方式固定，或通过微米印章来印制固定。
[0019]上述方案