紙芯片、其制備方法及生物分子的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紙芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紙芯片、其制備方法及生物分子的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紙芯片是Whitesides課題組于2007年提出的一種滿足POCT診斷平臺發(fā)展要求的器件，具有價格低廉、可便攜式、生物相容性好、簡單快速、試劑消耗量小和設(shè)計靈活的等點，極有潛力發(fā)展成為一種新型廉價的檢測平臺，給發(fā)展中國家以及偏遠地區(qū)提供原本無法獲得的醫(yī)療診斷及健康監(jiān)測，對個性化醫(yī)療的普及化起到巨大的推動作用。
[0003]紙芯片的制作方法有很多，常見的方法主要包括光刻法、石蠟打印法、平版印刷法、繪圖法、噴墨打印法、等離子體蝕刻法和切割法等。到目前為止紙芯片的制作方法已經(jīng)日趨成熟，研究的重點轉(zhuǎn)移到利用紙芯片進行生物檢測上來。目前紙芯片上的分析檢測文獻還大多數(shù)還停留在對小分子的檢測上，例如葡萄糖、尿酸、乳酸和NADH等，關(guān)于生物大分子的檢測相對較少。2012年，Whiteside課題組將紙芯片做成器件用于肝類疾病指示物的檢測，他們同時檢測了堿性磷酸酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶和總血清蛋白。該器件將樣品前處理和分析檢測結(jié)合于一體，器件中的濾膜可以直接過濾掉血紅細胞，實現(xiàn)全血的直接檢測，但是該器件的檢測靈敏度很低，需進一步研究才能用于實際應(yīng)用。Lei Ge課題組利用三維紙芯片構(gòu)建了基于電化學(xué)發(fā)光免疫檢測的器件，同時實現(xiàn)了 AFP、CA125、CA199、CEA四種腫瘤標(biāo)志物的檢測，但在實際應(yīng)用方面還是存在一定局限性。Krull課題組將量子點應(yīng)用于紙芯片中，實現(xiàn)了固相DNA雜交的檢測，同時利用量子點多色發(fā)射的特點，建立了紙芯片上檢測DNA雜交的比例型傳感器，提高了檢測靈敏度。Algar課題組同樣利用量子點與紙芯片技術(shù)的結(jié)合在5-60min內(nèi)實現(xiàn)水解酶活性的檢測，檢測限可以達到1_2ηΜ。
[0004]但是，這些方法都存在一定的缺陷:
[0005]( I)紙芯片上生物大分子的檢測通常是利用酶聯(lián)免疫反應(yīng)進行檢測，需要進行洗滌分離等，操作繁瑣、耗時，同時，酶聯(lián)免疫過程還需要使用抗原抗體等蛋白，價格昂貴，檢測成本高；
[0006](2)紙張基底中的添加劑會產(chǎn)生相當(dāng)高的背景信號，目前紙芯片上的熒光檢測方法無法避免這一缺陷，限制其靈敏度的提高；
[0007](3)量子點具有一定的毒性，不適宜用于臨床醫(yī)學(xué)分析，限制了量子點在開發(fā)紙芯片方法中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種紙芯片、紙芯片的制備方法及生物分子的檢測方法，本發(fā)明提供的紙芯片用于生物分子的檢測時，反應(yīng)速度快、檢測成本低、靈敏度較高。
[0009]本發(fā)明提供了一種紙芯片，包括紙基材料、熒光供體和熒光猝滅劑；其中，所述紙基材料上設(shè)置有檢測區(qū)；所述熒光供體材料固定在所述紙基材料檢測區(qū)內(nèi)，所述熒光供體材料包括上轉(zhuǎn)換突光納米材料和標(biāo)記在所述上轉(zhuǎn)換突光納米材料上的表面標(biāo)記物；
[0010]所述熒光粹滅劑包括有機染料或熒光受體。
[0011]優(yōu)選的，所述有機染料標(biāo)記在所述表面標(biāo)記物上。
[0012]優(yōu)選的，所述熒光供體材料中，所述上轉(zhuǎn)換熒光納米材料具有式(I)所示的原子比:
[0013]NaYF4:Yb，Ln (I);
[0014]其中，Ln為 Er、Tm 或 Ho。
[0015]優(yōu)選的，所述突光供體材料中，所述上轉(zhuǎn)換突光納米材料的粒徑為30nm?lOOnm。
[0016]優(yōu)選的，所述表面標(biāo)記物為單鏈核酸、蛋白質(zhì)或多肽。
[0017]優(yōu)選的，所述有機染料為羅丹明、BHQ、Cy3、Cy5或熒光素。
[0018]優(yōu)選的，所述熒光受體為層狀氧化石墨烯或氧化碳球。
[0019]優(yōu)選的，所述紙基材料為辦公室用打印紙。
[0020]優(yōu)選的，所述檢測區(qū)通過直接在辦公室用打印紙上打印圖案形成。
[0021]本發(fā)明還提供了一種紙芯片的制備方法，包括:
[0022]在紙基材料上形成檢測區(qū)；
[0023]向所述檢測區(qū)內(nèi)加入熒光供體材料溶液,所述熒光供體材料包括上轉(zhuǎn)換熒光納米材料和標(biāo)記在所述上轉(zhuǎn)換突光納米材料上的表面標(biāo)記物；
[0024]去除所述熒光供體材料溶液中的溶劑，得到固定有熒光供體材料的紙基材料；
[0025]所述固定有熒光供體材料的紙基材料與熒光猝滅劑形成紙芯片；
[0026]所述熒光粹滅劑包括有機染料或熒光受體。
[0027]優(yōu)選的，所述紙基材料為辦公室用打印紙。
[0028]優(yōu)選的，所述在紙基材料上形成檢測區(qū)的具體方法包括:
[0029]用含疏水性物質(zhì)的油墨在辦公室用打印紙上打印圖案，在辦公室用打印紙上形成檢測區(qū)。
[0030]本發(fā)明還提供了一種生物分子的檢測方法，包括以下步驟:
[0031]提供紙芯片，所述紙芯片包括紙基材料、熒光供體和熒光猝滅劑；其中，所述紙基材料上設(shè)置有檢測區(qū)；所述熒光供體材料固定在所述紙基材料檢測區(qū)內(nèi)，所述熒光供體材料包括上轉(zhuǎn)換突光納米材料和標(biāo)記在所述上轉(zhuǎn)換突光納米材料上的表面標(biāo)記物；所述突光粹滅劑包括有機染料或突光受體；
[0032]將熒光猝滅劑溶液加入到紙基材料的檢測區(qū)內(nèi)，再加入待測樣品進行孵育，測定得到的產(chǎn)物的熒光強度，根據(jù)所述熒光強度以及濃度與熒光強度的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算所述待測樣品的濃度。
[0033]優(yōu)選的，所述濃度與熒光強度的標(biāo)準(zhǔn)曲線按照以下方法建立:
[0034]將熒光猝滅劑溶液加入到紙基材料的檢測區(qū)內(nèi)，分別加入系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品進行孵育，分別測定得到的產(chǎn)物的熒光強度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的系列濃度以及相對應(yīng)的熒光強度建立濃度與熒光強度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
[0035]優(yōu)選的，所述待測樣品為含有待測生物分子的全血或血清。
[0036]優(yōu)選的，所述生物分子為單鏈核酸、糖類、蛋白質(zhì)、尿酸或乳酸。
[0037]本發(fā)明還提供了一種生物分子的檢測方法，包括以下步驟:
[0038]提供紙芯片，所述紙芯片包括紙基材料、熒光供體和熒光猝滅劑；其中，所述紙基材料上設(shè)置有檢測區(qū)；所述熒光供體材料固定在所述紙基材料檢測區(qū)內(nèi)，所述熒光供體材料包括上轉(zhuǎn)換突光納米材料和標(biāo)記在所述上轉(zhuǎn)換突光納米材料上的表面標(biāo)記物；所述突光猝滅劑為有機染料；所述熒光猝滅劑標(biāo)記在所述表面標(biāo)記物上；
[0039]將待測樣品加入到紙基材料的檢測區(qū)內(nèi)進行孵育，測定得到的產(chǎn)物的熒光強度，根據(jù)所述熒光強度以及濃度與熒光強度的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算所述待測樣品的濃度。
[0040]本發(fā)明還提供了一種用于生物分子檢測的檢測裝置，包括上述技術(shù)方案所述的紙芯片和熒光檢測裝置。
[0041]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的紙芯片包括紙基材料、熒光供體和熒光猝滅劑；其中，所述紙基材料上設(shè)置有檢測區(qū)；所述熒光供體材料固定在所述紙基材料檢測區(qū)內(nèi)，所述熒光供體材料包括上轉(zhuǎn)換熒光納米材料和標(biāo)記在所述上轉(zhuǎn)化熒光納米材料上的表面標(biāo)記物；所述熒光猝滅劑包括有機染料或熒光受體。本發(fā)明將上轉(zhuǎn)換熒光分析與紙芯片技術(shù)相結(jié)合，減少了反應(yīng)物的用量，降低了檢測成本，加快了反應(yīng)物的反應(yīng)速度，將傳統(tǒng)的2h?3h的反應(yīng)時間縮短到Ih以內(nèi)，增加了紙芯片應(yīng)用于臨床檢測的可能。同時，本發(fā)明將上轉(zhuǎn)換熒光分析引入紙芯片技術(shù)中，可以克服生物樣品本底熒光和散射光的影響，同時避免紙張?zhí)砑觿┑母蓴_，實現(xiàn)血清和全血樣品的直接檢測，提高分析檢測的靈敏度。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的檢測方法的檢測結(jié)果與實際濃度的吻合率在99.5%以上，準(zhǔn)確率較高。
[0042]進一步的，本發(fā)明可以使用辦公室用打印紙作為紙基材料，直接在該打印紙上打印出圖案即可得到檢測區(qū)，無需對圖案進行進一步處理，簡化了紙芯片的制備方法，降低了原材料成本。
【附圖說明】
[0043]圖1為本發(fā)明實施例提供的紙基材料檢測區(qū)形成的方法；
[0044]圖2為本發(fā)明提供的檢測方法的檢測機理；
[0045]圖3為本發(fā)明實施例1提供的不同濃度的待測物質(zhì)的熒光強度曲線圖；
[0046]圖4為本發(fā)明實施例1提供的標(biāo)準(zhǔn)曲線；
[0047]圖5為本發(fā)明實施例2提供的不同濃度的待測物質(zhì)的熒光強度曲線圖；
[0048]圖6為本發(fā)明實施例2提供的標(biāo)準(zhǔn)曲線；
[0049]圖7為本發(fā)明實施例3提供的不同濃度的待測物質(zhì)的熒光強度曲線圖；
[0050]圖8為本發(fā)明實施例3提供的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
【具體實施方式】
[0051]本發(fā)明提供了一種紙芯片，包括紙基材料、熒光供體和熒光猝滅劑；其中，所述紙基材料上設(shè)置有檢測區(qū)；所述熒光供體材料固定在所述紙基材料檢測區(qū)內(nèi)，所述熒光供體材料包括上轉(zhuǎn)換突光納米材料和標(biāo)記在所述上轉(zhuǎn)換