检测生物标记物的电化学双信号检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于检测液体样本中的目标分析物的电化学检测装置，其包括：容纳所述液体样本的腔体；设置在腔体内的电极；受体化合物，其能够在目标分析物被加入到所述液体样品时与目标分析物结合和引起所述电极可检测的电化学变化。本发明专利技术还提供了用于检测液体样本中的目标分析物的免校准电化学检测方法。本发明专利技术还提供了用于检测液体样本中的目标分析物的电化学检测仪器。本发明专利技术提供的装置、方法和仪器采用了对第一信号和第二信号的比较测量，可用于定性或定量分析目标分析物而不需参考特异性针对所述目标分析物的样品间校准。特异性针对所述目标分析物的样品间校准。特异性针对所述目标分析物的样品间校准。

【技术实现步骤摘要】
检测生物标记物的电化学双信号检测方法和装置


[0001]本专利技术涉及用于检验生物标记物的电化学方法和装置。具体的，本专利技术涉及采用基于适配体的电化学感应器来检测液体样品中的目标生物大分子的方法和装置。

技术介绍

[0002]电化学生物传感器被广泛用于检测疾病相关生物标记物的微量。各种电化学策略已被用于检测生物标记物，包括DNA、酶等大分子，作为包括癌症和心血管疾病的各种疾病的指标。
[0003]急性心肌梗死(Acute myocardial infarction,AMI)作为一种常见的心血管疾病，因其起病快、进展快、病死率高、预后差而受到广泛关注。该疾病的发病率逐年上升，并有年轻化趋势。AMI是由于冠状动脉发生急性阻塞，血流中断，导致心肌细胞持续缺血缺氧而引起的。它是全球死亡率最高的疾病之一，严重威胁人类健康和生活质量。对于心肌梗死患者，治疗需要快速恢复血流，以防止进一步损伤心肌细胞，因此，实验室血液检测有助于快速做出诊断，调查治疗状况，并预测未来再次发作的风险。
[0004]肌钙蛋白(Troponin，Tn)是组成横纹肌细丝的结构蛋白，其亚单位I， T，C组成的复合物在肌肉收缩和舒张过程中起重要作用。心肌肌钙蛋白是由三种不同基因的亚基组成：心肌肌钙蛋白T(cTnT)、心肌肌钙蛋白 I(cTn I)和肌钙蛋白C(TnC)。心肌细胞中，心肌肌钙蛋白以cTnI
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C
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T 复合物和游离cTnI形式存在于心肌细胞中，心肌损伤时释放到血循环中后，cTnI
‑r/>C
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T复合物可进一步分解为心肌肌钙蛋白I
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C复合物(简称cTnI
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C 复合物或cTnI
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C)和游离cTnI，而cTnI
‑
C是其在血液中的主要形式，占 90％以上。目前常用于临床实验室诊断的是cTnI和cTnT。快速、敏捷且准确检测样本中的cTnI
‑
C复合物具有重要的临床意义。
[0005]而目前临床上缺乏能够快速准确检测出样本中cTnI
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C复合物的电化学检测方法，医院中cTnI
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C复合物的测定方法一般为酶联免疫法。酶联免疫法不同实验室之间结果差别较大，最多可差数十倍，存在不足，并且酶联免疫法存在着操作繁琐，检测时间长，不适合大批量检测，结果重复性差，核素污染等问题，不适用于急诊检验。
[0006]目前，缺乏快速、准确检测样品中cTnI
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C复合物的电化学检测方法。尽管电化学检测平台由于其操作简单、特异性好、灵敏度高、设备廉价和易于微型化等优势，在生物活性分子检测上广泛应用于临床诊断、药物分析以及环境监测等领域，但对cTnI
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C复合物的检测仍然缺乏快速、准确的电化学检测方法。对生物活性分子实现简单、灵敏的检测正在成为近年国内外研究热点之一。然而，本领域至今仍未提供能够在各种复杂临床样本(包括未稀释的全血、血清)中实现对心肌肌钙蛋白I
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C复合物，即cTnI
‑
C 复合物的快速、准确、高灵敏的检测的方法和装置。
[0007]此外，电化学检测通常需要校准，由于条件的变化，如传感器与传感器之间的变化、环境与环境之间的变化和样品与样品之间的变化，使得该过程更加繁琐和费时。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种用于检测液体样本中的目标分析物的电化学检测装置，其包括：容纳所述液体样本的腔体；设置在腔体内的电极，与所述液体样品中的电解质溶液接触；受体化合物，其能够在目标分析物被加入到所述液体样品时与目标分析物结合和引起所述电极可检测的电化学变化。本专利技术提供的所述电化学检测装置还包括第一信号分子，其可引发第一信号；以及第二信号分子，其可引发第二信号。其中所述受体化合物、第一信号分子和第二信号分子包含在所述液体样品中，以及其中所述第一信号和第二信号都属于所述电极可检测的电化学变化，但彼此不同，而且所述第一信号和第二信号的比较测量用于指示所述液体样本中目标分析物的存在。
[0009]在其中一种实施方式中，所述第一信号和第二信号的比较测量包括第一信号和第二信号之间的比值。该比值可指示目标分析物的浓度而不需参考特异性针对所述目标分析物的样品间校准。
[0010]在其中一种实施方式中，所述第一信号分子包括一个与所述受体分子的一端相连的电活性氧化还原分子。在其中一种实施方式中，所述氧化还原分子可以为亚甲基蓝基团、紫罗碱或二茂铁基团。优选的，所述氧化还原分子为亚甲基蓝基团。
[0011]在其中一种实施方式中，所述第二信号分子包括电解质溶液中的氧化还原介体。在其中一种实施方式中，所述氧化还原介体为氧化还原对。在其中一种实施方式中，所述氧化还原对为铁氰化钾/亚铁氰化钾；氯化六氨合钌(II)/氯化六氨合钌(III)或二茂铁甲醇(II)/二茂铁甲醇(III)。
[0012]在其中一种实施方式中，所述第一信号分子包括一个与所述受体分子的一端相连的电活性氧化还原分子，以及所述第二信号分子包括电解质溶液中的氧化还原介体。
[0013]在其中一种实施方式中，所述第一信号和第二信号在时域(timedomain)上是可以区分的。即，所述第一信号和第二信号，或其峰值，在时间轴上不同的点出现。
[0014]在其中一种实施方式中，所述受体分子为特异性识别所述目标分析物的适配体。
[0015]在其中一种实施方式中，所述受体分子为核酸适配体、抗体及其片段、肽、酶、核酸、受体蛋白或其结合域。
[0016]在其中一种实施方式中，所述分析物选自原子，离子，分子和大分子，优选为生物大分子(例如核酸、肽和蛋白质)、脂质、糖(例如葡萄糖)、和代谢分子物。
[0017]在其中一种实施方式中，所述电化学检测装置进一步包括一个电化学测量单元，被配置为对第一信号和第二信号各自进行电化学测量。
[0018]在其中一种实施方式中，所述电化学检测装置进一步包括一个分析单元，被配置为根据第一信号和第二信号的比较测量来对目标分析物进行定量分析。
[0019]在其中一种实施方式中，所述电化学检测装置的第一信号分子包括一个与所述受体分子的一端相连的电活性氧化还原分子，以及所述第二信号分子包括电解质溶液中的氧化还原介体，以及所述比较测量包括第一信号和第二信号之间的比值。在其中一种实施方式中，所述电化学检测装置进一步包括：分析单元，被配置为根据第一信号和第二信号之间的比值来对目标分析物进行定量分析。
[0020]在其中一种实施方式中，所述电化学检测装置的所述电极的导电材料选自金、铜、碳、功能化聚合物、生物素化珠，优选为金。
[0021]在其中一种实施方式中，所述电化学检测装置进一步包括连接所述受体分子和所述电极的材料。所述材料可为含硫基的基团，用于通过金硫键与电极结合，例如为硫醇基。
[0022]在其中一种实施方式中，所述电化学检测装置的所述第一信号和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测液体样本中的目标分析物的电化学检测装置，其包括：容纳所述液体样本的腔体；设置在腔体内的电极，与所述液体样品中的电解质溶液接触；受体化合物，其能够在目标分析物被加入到所述液体样品时与目标分析物结合和引起所述电极可检测的电化学变化；第一信号分子，其可引发第一信号；第二信号分子，其可引发第二信号；其中所述受体化合物、第一信号分子和第二信号分子包含在所述液体样品中，以及其中所述第一信号和第二信号都属于所述电极可检测的电化学变化，但彼此不同，而且所述第一信号和第二信号的比较测量用于指示所述液体样本中目标分析物的存在。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一信号和第二信号的比较测量包括第一信号和第二信号之间的比值，该比值可指示目标分析物的浓度而不需参考特异性针对所述目标分析物的样品间校准。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一信号分子包括一个与所述受体分子的一端相连的电活性氧化还原分子，优选的，所述氧化还原分子为亚甲基蓝基团、紫罗碱或二茂铁基团，例如为亚甲基蓝基团。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述第二信号分子包括电解质溶液中的氧化还原介体，优选的，所述氧化还原介体为氧化还原对，例如其中所述氧化还原对为铁氰化钾/亚铁氰化钾；氯化六氨合钌(II)/氯化六氨合钌(III)或二茂铁甲醇(II)/二茂铁甲醇(III)。5.根据权利要求1所述的装置，其中第一信号和第二信号在时域上是可以区分的。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述受体分子为核酸适配体、抗体及其片段、肽、酶、核酸、受体蛋白或其结合域，例如为特异性识别所述目标分析物的适配体。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分析物选自原子，离子，分子和大分子，优选为生物大分子(例如核酸、肽和蛋白质)、脂质、糖(例如葡萄糖)、和代谢分子物。8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括一个电化学测量单元，被配置为对第一信号和第二信号各自进行电化学测量。9.根据权利要求8所述的装置，进一步包括一个分析单元，被配置为根据第一信号和第二信号的比较测量来对目标分析物进行定量分析。10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极的导电材料选自金、铜、碳、功能化聚合物、生物素化珠，优选为金。11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括连接所述受体分子和所述电极的材料，所述材料为含硫基的基团，用于通过金硫键与电极结合，例如为硫醇基。12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一信号和第二信号各自可通过以下电化学测量获得：阻抗分析测量；电势分析测量；电流分析测量；伏安分析测量；库仑分析测量，优选的，所述第一信号和第二信号的比较测量为伏安分析测量，例如为方波伏安分析测量和/或循环伏安分析测量。13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液体样本选自：血液、血浆、血清、尿
液、脑脊液、泪液、细胞悬浮液、细胞上清液、细胞提取物、组织裂解物。14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标分析物为心肌肌钙蛋白I
‑
C复合物(cTnI
‑
C)。15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述适配体为以下其中一个：5
’–
TTTTTTCGTGCAGTACGCCAACCTTTCTCATGCGCTGCCCCTCTTA
‑3’
(SEQ ID NO.:1)；5
’–
CGTGCAGTACGCCAACCTTTCTCATGCGCTGCCCCTCTTA
‑3’
(SEQ ID NO.:2)；5'
–
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，李少光，夏帆，刘星，
申请(专利权)人：深圳微点生物技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：