无限制通量诊断微球定量测定系统及其在生物医学中用途技术方案

本发明专利技术涉及阻抗变量无限制通量免疫微球及其制备方法和检测方法以及在生物医学中的用途。项目采用无数种阻抗微球编码无数种待测物质种类，即无限制通量，微球表面光信号强度代表待测物质含量，利用同时检测微球阻抗和微球表面光信号装置，借助软件分析系统，同时检测一份样本中无数种待测物质，满足日益发展的临床诊断和生物医学科研的无限要求。项目属于建立在免疫学反应和核酸分子杂交反应基础上的一种新的技术平台，是世界范围内的生物医学领域一次技术革命，广泛用于诊断疾病、判断药物疗效以及基因组学、蛋白质组学等生物医学研究等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物医学技术产业开发及用途领域。具体涉及无数种不同阻抗免疫微球制 作、无数种阻抗编码无数种待测物质种类，免疫微球检测方法及其检测装置以及其在生物 医学领域中的用途。
技术介绍
目前建立在抗原抗体反应基础上的检测技术，包括酶联免疫吸附试验(ELISA)技术， 放射免疫技术、发光免疫技术、胶体金免疫技术、荧光免疫技术、发光免疫技术、蛋白质 芯片技术和生物蛋白质传感技术等。建立在核酸分子碱基配对原理技术上的检测技术，包括Northern blot技术、Southern blot 技术和原位杂交技术和聚合链反应技术(PCR技术)等。我们以ELISA技术为例一般存在以下不足①是一种试剂只能测定一个项目。比如测 定乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)的试剂只能测定HBsAg，而不能同时测定乙型肝炎病毒 表面抗体(HbsAb)。医院检验科或科研技术人员每次实验只能测定一项指标，要检测某种 疾病的相关物质，就要进行大量的重复性工作(如乙型肝炎两对半系列)，花费大量的人力， 物力和资源，增加检验成本。②是质量控制比较困难。我们不可能对一批试剂盒的测定板 的每个测定孔，逐一进行质量检查。质量控制部门，只能从一批ELISA测定扳中，进行随 机抽样检査，这很难保证标本测定结果的准确性。这也是ELISA技术很难象液体试剂测定 血糖那样，对质量进行有效监督的原因。③是准确定量比较困难，灵敏度不高，操作复杂。 ELISA技术最终以测定孔液体颜色深浅作为阳性判读标准，由于受到显色时间的影响，使 结果很难做到准确定量。此外该技术测定步骤烦琐，需要时间长，存在人为误差等缺点。除了ELISA技术之外，其他技术也各有各的缺点和不足，有的技术虽然快速，但只能 定性、不能定量；有的技术虽然能够定量，但检测成本很高，且难以进行质量控制。固体 生物芯片(包括蛋白质和基金芯片)技术，同时可以测定上千种物质，但一般用于定性(判 断阴性和阳性)而难以用于定量测定。建立在不同颜色微球基础上的液态芯片技术，该技术用不同颜色编码不同测定项目， 解决了可以同时定量测定上千种物质的难题，但也存在以下不足-一是最多只能得到ioo种比较稳定的不同颜色微球,这无法满足日益增多的检验科检测和医学科研项目的要求，属于有限通量测定技术。二是检测设备对颜色种类精细判读，可能存在误差，不可能同时检测无数种待测物质， 三是是微球颜色对微球表面的光信号测定，会产生干扰。 四是不同颜色微球，因保存时间长，可能会出现脱色。五是测定设备要求条件高。需要高灵敏的颜色判断和可以消除微球自身颜色的微球表 面光信号定量测定设备，对该液态芯片技术，进行测定。这在技术不太发达的国家，很难 开发和生产出这种测定设备，不利于国家要求的实验诊断设备和试剂国产化发展要求。
技术实现思路
本专利技术的阻抗变量液态芯片技术是在美国传统液态芯片技术上的一次全新改良和创 新，是设计上的一次飞跃。微球阻抗变量与颜色编码不同，阻抗微球编码可以做到无限多， 决定了本专利技术在生物医学领域具有更广泛的用途。蛋白质组学和基因组学需要测定无数种待测物质。疾病诊断和疗效观察也需要越来越 多的检测指标。本专利技术最终目的是，阻抗变量无限制通量免疫微球定量分析系统，取代目 前医院检验科或医学科研院校所有ELISA项目、放射免疫项目和基因检测项目等建立在抗 原抗体反应和核酸分子杂交技术上的所有项目。彻底改变医院实验室的项目分工和仪器配 置，未来医院和研究机构只需一台阻抗变量液态生物芯片技术测定仪，即可以测任何抗原、 抗体和未知基因片段，还可以进行细胞计数。液态生物芯片测定仪，是一台多功能的实验 诊断设备。为了达到以上目的，本专利技术分以下几个步骤。1) 按照本专利技术的方法，生产阻抗变量无限制通量免疫微球定量分析系统。包括(1) 制作不同阻抗微球，(2)将抗原、抗体和已知DNA片段包被在不同阻抗微球上，(3)其它 配套试剂。2) 按照本专利技术的方法和设计原理，生产阻抗变量无限制通量免疫微球定量分析系统测 定设备。包括(1)国家有关部门对不同阻抗微球代表不同测定项目的认可和标准化制订。(2) —种同时可以测定微球阻抗和微球表面光信号设备的设计，开发和生产。3) 向国内外医院和科研机构推广使用。包括(1)基因组学中无数种未知DNA序列测 定鉴定，(2)蛋白质组学无数种大量蛋白质抗原物质测定，(3)疾病诊断中无数种指标测定，(4)疾病疗效观察和判断中无数种指标测定。 本专利技术的技术方案为1.本专利技术的阻抗变量无限制通量免疫微球定量分析系统整体技术方案可行性论证。很多专利技术专利因技术要求过高，而难以进行开发和推广。颜色分辨技术要求高，超过 100种颜色， 一般技术难以实现，研制出一种分辨无数种颜色的设备，更不可能。电阻大小可以用连续的定量数值表示，理论上可以有无限多个电阻大小微球编码无数 种不同的待测物质种类。本专利技术专利技术要求相对低，结果更可靠。凡是能生产出血球细 胞计数仪和流式细胞仪的厂家，均能开发出本专利技术所设计的阻抗变量无限通量免疫微球定 量分析系统。1.1微球无数种不同阻抗测定技术可行性分析血球计数仪的基本原理，就是测定血液各细胞的阻抗不同而进行分类计数的。微孔电 阻测定原理能够检测到微球阻抗的微小变化，目前成熟的技术完全能够满足对微球阻抗变 量的检测。此外，不同阻抗微球(阻抗变量微球)生产工艺成熟，采用导电物质(如金属粉末， 聚苯胺等)与合成微球原料(如聚苯乙烯等)混合的方法，可生产无数种阻抗变量微球。 由于导电成分可以与合成微球原料按任意比例混合，从理论上可以生产出无数种电阻大小 不同的微球，合成的微球经羧基化或胺基化处理后，与抗原、抗体、DNA或RNA的共价 连接，生产出无数种不同阻抗免疫微球。1.2本专利技术的阻抗变量无限通量免疫微球研制技术可行性分析。无数种不同阻抗微球表面通过羧基化和胺基化处理，可通过共价键牢固连接不同的蛋 白质抗原、抗体或DNA上，制作本专利技术的阻抗变量无限通量免疫微球，该技术是成熟的技 术。1.3本专利技术的阻抗变量无限通量免疫微球定量分析技术可行性分析。只要同时能检测微球电阻大小变化和微球表面荧光或发光信号强弱的仪器，即可满足 本专利技术的设备要求。在原理上是血球计数仪和流式细胞仪的有机结合，也是成熟的技术。2.本
技术实现思路
分两部分。 一是阻抗变量无限通量免疫微球定量分析系统的研制，二是 阻抗变量无限通量免疫微球定量分析系统在生物医学中的应用。2.1阻抗变量无限通量免疫微球定量分析系统的研制(l)生产无数种不同阻抗大小的体积相同的免疫微球电阻是物质的一种属性，电阻大小在数学上属于连续变量。不同化学成分微球，具有 不同的电阻。本专利技术的创新之处是将导电物质(如金属粉末和聚苯胺等)和合成微球的原 料(如苯乙烯)按任意比例进行混合，可生产出无数种不同阻抗特征的体积相同的微球如 图1所示。以苯乙烯为原料合成乳胶微球为例，首先将导电高分子材料聚苯胺与苯乙烯，按不同 比例混合，控制反应条件通过成熟的乳胶生产工艺，生产出符合要求的不同阻抗聚苯乙烯 乳胶微球。导电高分子材料聚苯胺含量可以任意变化，可生产出无数种阻抗大小不同的微 球(表2)。<table>table see original document page 7<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻抗变量无限制通量免疫微球，包括乳胶微球，其特征在于：免疫微球含不同浓度的导电物质，包括金属和碳粉末，导电物质和乳胶原料是按任意比例进行混合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王占科，雷万生，祝仲珍，柴长春，冯青青，熊晓平，潘小清，王志，肖群，钟莹，朱皓，
申请(专利权)人：王占科，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]