一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法及其应用，包括以下步骤：(1)微针模具的制备；(2)病毒抗体的载入：配置病毒抗体溶液，并将其加入到所述微针模具中；(3)微针阵列的构建；(4)病毒富集微针拭子的构建。本发明专利技术利用微创的微针技术，结合上特定的病菌抗体，构建了可以自发富集病菌的微针系统，并且将其组装到医用拭子末端。所构建的微针拭子能够穿透口腔粘膜，达到深层组织，并且通过抗原和抗体的相互作用，更高效地捕捉病菌，增加了阴性样品和阳性样品的差别，减少了检测过程中的假阴性结果。本发明专利技术提供的方法，简单、高效、生物相容性好、重复性好，提升病菌的检出效率与准确度，具有较高的临床转化潜力。

Preparation and application of a microneedle swab capable of spontaneously enriching virus

【技术实现步骤摘要】
一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法及其应用
本专利技术涉及生物医学检测
，特别涉及一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法及其应用。
技术介绍
采样是疾病检测的第一步，也是非常关键的一步。以2019年全球爆发的新型冠状病毒的检测为例，口咽拭子和鼻咽拭子为主要的取样方式。医生将拭子伸入检测者的口咽部或者鼻咽部，蘸取少量分泌物，保存在病毒保存液中，然后放置在一个可以控制温度的设备内进行培养，提取RNA后，进行核酸序列检测(荧光定量PCR等)。采样方法的准确性直接决定了检测结果，若采样方式不当，可能导致错误的结果，误导医生和病人。目前，新冠病毒的检测出现了大量假阴性结果(可高达30％)，即病人携带病毒但并未检出，导致确诊患者提前出院，流入社会，严重影响传染性疾病的防控，给人类生命健康带来威胁。而大量假阴性的检测结果正是由于不够完善的取样方式所导致的。普通拭子和病毒(如新冠病毒)相互作用较弱，其结合完全依靠物理粘附与润湿作用，因此其能取出的病毒量偏低，且不稳定。此外，普通拭子只能提取口腔以及鼻腔粘膜表面的分泌物，而不能提取粘膜层内或较深层次的样品。但是病菌往往不只分布在分泌液中，其更容易分布在组织深层。如果使用普通拭子大力摩擦粘膜，非常容易损伤粘膜组织，不仅带来疼痛，也会增加炎症和感染的风险。申请号CN202010666185.5的专利公开了一种柔性咽拭子采样装置，本申请的柔性咽拭子采样装置的柔性咽拭子本体采用软材料制成，可以根据需要弯曲，一方面通过与人体的友好交互，减少患者不适引发的恶心、咳嗽等症状，防止病毒喷出感染。但是，其仅仅只是减轻了采样过程中咽拭子对患者口腔的物理刺激，不能提升病毒采样率和准确性。申请号CN202010179250.1的专利公开了一种医用咽拭子标本采集装置，包括防护口罩，三级套管，外扩式采集片及抽气负压装置，本专利技术的三级套管逐级可伸缩，能深入到患者的咽喉部位，利用外扩式采集片变形后增大接触面积来采集咽喉部位的标本。但是，其不能提取粘膜层内或较深层次的样品，仍然不能很好提升病毒采样率和准确性。基于以上原因，现有普通拭子难以满足新冠病毒以及其他病菌的检测需求。
技术实现思路
(一)解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法及其应用，以解决
技术介绍
中提出的现有普通拭子不能提升病毒采样率和准确性的问题。(二)技术方案为实现上述一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法及其应用解决
技术介绍
中提出的现有普通拭子不能提升病毒采样率和准确性的问题，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法，包括以下步骤：(1)微针模具的制备：利用制图软件设计出原始微针模型，使用聚二甲基硅氧烷构建出用于制备微针的微针模具；(2)病毒抗体的载入：配置病毒抗体溶液，并将其加入到所述微针模具中，然后在真空环境下作用，利用水平转子离心机离心，多次重复后，形成载有病毒抗体的微针模具，然后低温保存；(3)微针阵列的构建：在载有病毒抗体的微针模具中，涂抹上聚合物溶液，然后移动到真空环境下作用，利用水平转子离心机离心，多次重复后进行干燥，然后从微针模具中剥离微针薄膜，通过交联制剂在不同条件下交联，形成载有微针阵列的薄膜，然后低温保存；(4)病毒富集微针拭子的构建：选用商用的常规拭子，将载有微针阵列的薄膜弯曲成弧形，将胶带或胶水涂抹在所述微针阵列薄膜的背面，然后将微针阵列薄膜的背面包裹在拭子末端，形成病毒富集微针拭子，然后低温保存。进一步的，所述微针模具的设计中所要制备的微针高度为50微米到1毫米，所述微针模具的设计中所要制备的微针底部直径为50微米到1毫米，所述微针模具的设计中所要形成的微针阵列的数量为1个到500个。进一步的，所述步骤(2)中所述病毒抗体溶液浓度为50微克/每毫升到2毫克/毫升，所述抗体溶液体积为200微升到2毫升，微针模具中病毒抗体溶液的载入量为1微克到5毫克；所述真空环境的压力为1-5千帕斯卡；所述水平转子离心机离心速度为1000-2500转/分钟。进一步的，所述步骤(3)中的聚合物溶液浓度为1％-10％；所述真空环境的压力为1-5千帕斯卡；所述水平转子离心机离心速度为1000-2500转/分钟；所述干燥温度为20摄氏度到100摄氏度，干燥时间为3小时到72小时；所述交联制剂包含但不限于钙离子或者钡离子，交联浓度为10毫摩尔/升到2摩尔/升。进一步的，所述步骤(4)中所述常规拭子包含但不限于临床使用的各品牌咽拭子和鼻拭子。进一步的，所述步骤(4)中所述胶带或胶水包含但不限于常用的双面胶带和液体胶水。进一步的，所述步骤(2)中的操作的重复次数为1-20次，所述步骤(3)中的操作的重复次数为1-5次。进一步的，所述病毒抗体溶液包含但不限于新冠病毒的突刺蛋白抗体溶液，所述聚合物溶液包含但不限于海藻酸钠溶液。本专利技术还提供一种如上述的可自发富集病毒的微针拭子的制备方法制备的微针拭子，所述微针拭子包含了靶向病菌的特异性抗体，以及基于不同交联程度的海藻酸钠微针阵列。本专利技术还提供一种上述的可自发富集病毒的微针拭子的制备方法制备的微针拭子在呼吸道以及口腔疾病中的应用。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法及其应用，具备以下有益效果：本专利技术利用微创的微针技术，结合上特定的病菌抗体，构建了可以自发富集病菌的微针系统，并且将其组装到医用拭子末端。所构建的微针拭子能够穿透口腔粘膜，达到深层组织，并且通过抗原和抗体的相互作用，更高效地捕捉病菌，增加了阴性样品和阳性样品的差别，减少了检测过程中的假阴性结果。本专利技术提供的方法，简单、高效、生物相容性好、重复性好，提升病菌的检出效率与准确度，具有较高的临床转化潜力。附图说明图1为本专利技术不同交联程度的微针构建以及抗体载入示意图；图2为本专利技术微针薄膜在常规拭子末端进行修饰以得到微针拭子以及微针拭子释放所捕捉的病毒的示意图；图3为大鼠“假病毒”实验过程以及检测方法示意图；图4为不同拭子取出的样品利用实时荧光定量PCR检测时不同基因Ct值的比较示意图；图5为不同拭子在病人和志愿者中的安全性评估数据示意图；图6为常规和载有抗体的微针拭子在新冠病人样品中取样效率的比较示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法，包括以下步骤：(1)微针模具的制备：利用制图软件设计出原始微针模型，使用聚二甲基硅氧烷(PolydimethylSiloxane，PDMS)构建出用于制备微针的微针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)微针模具的制备：利用制图软件设计出原始微针模型，使用聚二甲基硅氧烷构建出用于制备微针的微针模具；/n(2)病毒抗体的载入：配置病毒抗体溶液，并将其加入到所述微针模具中，然后在真空环境下作用，利用水平转子离心机离心，多次重复后，形成载有病毒抗体的微针模具，然后低温保存；/n(3)微针阵列的构建：在载有病毒抗体的微针模具中，涂抹上聚合物溶液，然后移动到真空环境下作用，利用水平转子离心机离心，多次重复后进行干燥，然后从微针模具中剥离微针薄膜，通过交联制剂在不同条件下交联，形成载有微针阵列的薄膜，然后低温保存；/n(4)病毒富集微针拭子的构建：选用商用的常规拭子，将载有微针阵列的薄膜弯曲成弧形，将胶带或胶水涂抹在所述微针阵列薄膜的背面，然后将微针阵列薄膜的背面包裹在拭子末端，形成病毒富集微针拭子，然后低温保存。/n

【技术特征摘要】
1.一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)微针模具的制备：利用制图软件设计出原始微针模型，使用聚二甲基硅氧烷构建出用于制备微针的微针模具；
(2)病毒抗体的载入：配置病毒抗体溶液，并将其加入到所述微针模具中，然后在真空环境下作用，利用水平转子离心机离心，多次重复后，形成载有病毒抗体的微针模具，然后低温保存；
(3)微针阵列的构建：在载有病毒抗体的微针模具中，涂抹上聚合物溶液，然后移动到真空环境下作用，利用水平转子离心机离心，多次重复后进行干燥，然后从微针模具中剥离微针薄膜，通过交联制剂在不同条件下交联，形成载有微针阵列的薄膜，然后低温保存；
(4)病毒富集微针拭子的构建：选用商用的常规拭子，将载有微针阵列的薄膜弯曲成弧形，将胶带或胶水涂抹在所述微针阵列薄膜的背面，然后将微针阵列薄膜的背面包裹在拭子末端，形成病毒富集微针拭子，然后低温保存。


2.如权利要求1所述的一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法及其应用，其特征在于：所述微针模具的设计中所要制备的微针高度为50微米到1毫米，所述微针模具的设计中所要制备的微针底部直径为50微米到1毫米，所述微针模具的设计中所要形成的微针阵列的数量为1个到500个。


3.如权利要求1所述的一种可自发富集病毒的微针拭子的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述病毒抗体溶液浓度为50微克/每毫升到2毫克/毫升，所述抗体溶液体积为200微升到2毫升，微针模具中病毒抗体溶液的载入量为1微克到5毫克；所述真空环境的压力为1-5千帕斯卡；所述水平转子离心机离心速度为1000-2500转/分钟。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，王琳，王征，陈小元，蔡博，耿帜，陈凤花，
申请(专利权)人：华中科技大学同济医学院附属协和医院，
类型：发明
国别省市：湖北;42