用于纳米等离子共振检测的芯片试纸条、检测卡和分子检测分析系统的制作方法

1.本实用新型涉及等离子共振检测技术领域，特别涉及用于纳米等离子共振检测的芯片试纸条及其检测卡。


背景技术：

2.目前，对于磺胺类、抗体类、沙星类、孔雀石绿、氯霉素类等化合物的主流检测方法包括胶体金法和酶联免疫法等。然而，胶体金方法虽然简单快捷，但是检出限较高，灵敏度偏低，且只能定性分析。酶联免疫法虽然灵敏度较高，但是实验周期较长，普遍在2h左右，给前期快筛也带来很多不方便。因此，这些检测方法都不能满足食品安全的现场快检所需的速度快，效率高，成本低的要求。
3.微流表面等离子体共振技术(nanospr)被普遍应用于各种生物化学检测方法中。spr技术对样品无需外源性的标记，还能用于测量生物化学反应动力学，从而得知亲和力和热动力学参数。目前，大多数基于微流控流动池的spr系统的工作检测原理是：使用自动采样器，通过注入或拉动方法将样本输送至流动池，与流动池中的微流控芯片(microfluidic chip)反应，然后放入酶标仪等仪器中进行检测。这种nanospr生物检测芯片检测卡，一般是将生产制备好的nanospr生物芯片装载在底板上，同时底板上还设有微流道和废液池，用于检测液体的流动，引导其与nanospr生物芯片上结合的化合物结合反应nanospr检测仪器，只需要将检测卡插入。为了加快nanospr技术的应用和普及，市面上已经有很多公司生产了小型便携式的，即插即用的nanospr检测仪。上述这种检测卡结构复杂，只能一次性使用，生产成本较高；体积较大，不能适应小型便携式的nanospr检测仪的要求。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术的问题，本实用新型提供一种用于纳米等离子共振检测的芯片试纸条、检测卡和分子检测分析系统，这种芯片试纸条整合了nanospr生物芯片，制作成了结构简单、便携，检测灵敏的芯片试纸条，具有非常广泛的应用前景；具体通过以下技术方案实现。
5.用于纳米等离子共振检测的芯片试纸条，包括基板、样品垫、吸水垫、nanospr生物芯片、第一亲水纸、亲水膜、金垫、nc膜和不湿胶，所述nanospr生物芯片粘附在所述基板上，所述第一亲水纸和nc膜分别粘附在所述nanospr生物芯片的两端；所述金垫粘附在所述第一亲水纸的另一端，所述样品垫粘附在所述金垫的另一端，所述吸水垫粘附在所述nc膜的另一端；所述亲水膜位于所述nanospr生物芯片的上方，所述亲水膜的两端分别与所述第一亲水纸和nc膜接触；所述亲水膜的两端分别粘附有所述不湿胶，其中1块所述不湿胶粘附在所述第一亲水纸、金垫的上方以及样品垫的一端，另1块不湿胶粘附在所述nc膜的上方以及所述吸水垫的一端。
6.本实用新型提供的上述芯片试纸条，在金垫上吸附了标记有抗体的金颗粒，用于
放大反映信号；nanospr生物芯片可以选用市面上容易买到的nanospr生物芯片，也可以自行设计生产，nanospr生物芯片上一般负载固定了抗原、蛋白，能够与样品中的目标物特异性结合或竞争结合金颗粒表面的抗体；第一亲水纸的作用是吸水(液态样品)和引导液态样品在毛细作用下，朝金垫、nanospr生物芯片和吸水垫方向运动，可以选用超细纤维亲水材料制备而成；亲水膜的作用同样是引导液态样品运动，可以选用pet膜等亲水膜材制备而成；不湿胶的作用是将亲水膜压合在试纸条的其他结构的上方，保证亲水膜的基本功能。本实用新型中使用的第一亲水纸、亲水膜等结构的厚度很薄，因此亲水膜和nanospr生物芯片之间的间距非常小，可以满足液态样品的微量滴加使用和亲水膜的吸水需求。
7.本实用新型提供的上述芯片试纸条的具体使用方法是：将液态的样品滴加在样品垫上，样品被样品垫吸收并朝金垫扩散，并最终转移到金垫上与金垫上的标记有抗体的金颗粒反应并结合；反应后的样品随后在亲水纸和亲水膜的毛细作用下，进一步转移到nanospr生物芯片上，与nanospr生物芯片上的抗原/蛋白例如沙星类、氯霉素等小分子抗原)反应结合，剩余的液体在nc膜的作用下最终被吸收至吸水垫中。nc膜设置在nanospr生物芯片和吸水垫之间，可以调节控制液态样品的流动速率，延长液态样品在金垫和nanospr生物芯片上的反应时间，使最终的检测效果更好。
8.最终反应完的芯片试纸条，将光纤探头对准nanospr生物芯片，就能够利用表面等离子共振原理接收到反射光信号，最终获得结合动力曲线和解离动力曲线等实验数据。
9.优选地，所述基板为中部断开或设有通孔的结构，所述基板断开的部位与所述nanospr生物芯片的宽度匹配，或者所述通孔的形状与所述nanospr生物芯片的形状匹配。将基板设置成中部断开或者带通孔的结构，不仅能够接收nanospr生物芯片经光纤探头的入射光照射后产生的反射光，由于芯片很薄，因此还能在试纸条下方另设1个光纤探头，接收透射光。这样就既能利用反射原理，又能利用透射原理，获得分子检测数据。同时，由于试纸条设置有多层不同的结构，为了避免中间凸两边低，提高试纸条稳定性，可以将基板做成中部断开的结构。不过，不论是断开还是开设通孔，两者都能达到检测目的。接受透射光或反射光，两者的检测精度和准确度是相当的，均能获得良好的检测效果。基板为中部断开部位与nanospr生物芯片的宽度匹配，此处的匹配并非是指与nanospr生物芯片的宽度相同，为了保证nanospr生物芯片的牢固粘附，nanospr生物芯片的两端是分别搭接在基板上的。
10.优选地，所述nanospr生物芯片和所述nc膜的粘附部位的上方也粘附有第二亲水纸，所述第二亲水纸粘附在所述亲水膜的下方。第二亲水纸的作用与第一亲水纸相同，它能够辅助引导反应后的剩余液体流过nc膜进入吸水垫。
11.本发明还提供了一种用于纳米等离子共振检测的芯片检测卡，包括盒体、盖体和上述本实用新型提供的任一种芯片试纸条，所述盒体和盖体的四周均弯折成直角边缘；所述盖体或盒体的内部沿所述直角边缘设有若干个柱体，所述盒体或盖体的内部沿着所述直角边缘相应地设有若干个凹口，所述柱体和所述凹口的位置一一对应；所述柱体插入所述凹口内，使所述盒体和盖体拼合并在内部形成容纳所述芯片试纸条的空间；所述盖体上沿长度方向依次设有加样孔、第一透光孔和透气孔；所述盒体的内部沿长度方向设有若干用于夹持芯片试纸条的夹持件；所述加样孔的位置与所述样品垫匹配，所述第一透光孔的位置、形状与所述nanospr生物芯片匹配，所述透气孔与所述吸水垫对应。
12.上述这种芯片检测卡，是专用适配的本发明提供的芯片试纸条，芯片检测卡上的
第一透光孔用于光纤探头发射光线至nanospr生物芯片上，并接收nanospr生物芯片的反射光线。夹持件用于将芯片试纸条夹持固定在检测卡内部；柱体和凹口用于将盒体和盖体拼合在一起；加样孔用于加样，透气孔能够一定程度促进样品液体流动，以及观察吸水垫情况。使用时，作为其中一种操作方式，将芯片试纸条放入芯片检测卡内部，在加样孔处滴加经过了预处理的样品液体，等待反应一段时间，然后将芯片检测卡插入nanospr检测仪的插卡槽中，此时nanospr检测仪的光纤探头刚好对准nanospr生物芯片，从而开始检测并获得相应的光谱数据和变化曲线。
13.优选地，所述夹持件包括设在中间的限位条和对称设在两端的u形件，所述u形件和限位条将所述芯片试纸条夹持在中间。
14.优选地，所述盒体的内表面设有支撑件，所述支撑件的位置与所述芯片试纸条对应。支撑件的作用是抵住芯片试纸条，使其不弯折。
15.优选地，所述盒体和/或盖体的两个长侧边，或者所述盒体和/或盖体的外表面设有橡胶凸起。橡胶凸起为可一定程度变形的结构，其作用是当芯片检测卡插入nanospr检测仪中时，能够使芯片检测卡与插卡槽的内壁夹持紧固，避免芯片检测卡滑脱，影响后续检测。设置橡胶凸起的位置可以在盒体上，也可以在盖体上；既可以设在两个长侧边，又可以设在检测卡的上下表面。
16.优选地，所述盖体和/或盒体的对应所述吸水垫一侧的外表面为第一斜面。采用这种优选方式制备的芯片检测卡，其插入nanospr检测仪的一端从侧面看为楔形，这样能够方便引导芯片检测卡插入。
17.优选地，所述盖体和盒体在沿长度方向的所述直角边缘对称设有第二斜面，所述盖体和盒体拼合后的所述第二斜面组成向内凹陷的凹槽。芯片检测卡的两侧的长侧边存在凹槽，其作用方便用手指将盖体和盒体拆开，更换芯片试纸条。
18.优选地，所述盒体上设有第二透光孔，所述第二透光孔的位置、形状与所述nanospr生物芯片匹配。与上述的反射原理不同，第二透光孔的作用是利用投射原理进行检测，具体是检测卡上方的光纤探头发射入射光，照射到芯片上，并透过芯片，从第二透光孔射出，在检测卡的下方设置另一个光纤探头接收透射光线，从而完成检测。
19.优选地，所述盖体的内表面设有若干压紧件，所述压紧件的位置与所述样品垫、吸水垫对应。
20.本实用新型还提供了一种分子检测分析系统，包括壳体和本实用新型提供的上述任意一种芯片检测卡，所述壳体内设有光路组件、控制组件，所述壳体上设有插卡口，所述插卡口用于插入所述芯片检测卡，所述光路组件包括光源、y型光纤、光纤探头和光谱仪；所述y型光纤包括入射光路和反射光路；所述光纤探头分别与所述入射光路和反射光路的一端连接，所述入射光路的另一端与所述光源连接，所述反射光路的另一端与所述光谱仪连接；所述光纤探头对准所述芯片检测卡的所述nanospr生物芯片，所述控制组件与所述光谱仪和所述光源电连接。
21.上述分子检测分析系统的使用方法是，首先开机预热整个系统，控制光源和光谱仪启动，本实用新型所使用的y型光纤为1 1、6 1、9 1、10 1、12 1或19 1型y型光纤，因此探头可以同时发出光线和接收光线；在组装好的芯片检测卡的样品垫上滴加样品，然后将芯片检测卡插入分子检测分析系统中，使光纤探头对准nanospr生物芯片；光纤探头发出的光
线照射在nanospr生物芯片上，然后光线反射后再次被光纤探头接收，接收到的光线信号实时传输至光谱仪中；随着样品中的目标物与金垫上的标记有抗体的金颗粒，以及nanospr生物芯片上的抗原、蛋白反应，nanospr生物芯片上反射的光线信号也开始出现明显变化，这种变化最终被光谱仪和控制组件接收，形成可视化的数据结果。
22.优选地，所述控制组件还包括内置计算机和输出接口，所述壳体上还设有显示组件，所述显示组件与所述控制组件电连接。在分子检测分析系统中，可以增设内置的计算机，用于对光谱仪产生的光谱数据进行相应的数据处理，并在光谱显示组件(例如显示屏)中显示出来。控制组件除了能够处理光谱数据以外，还能将数据通过内置计算机进行处理，显示在显示组件上；或者通过输出接口，将数据传输到外接电脑、显示屏等设备上。
23.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的芯片试纸条和检测卡，可以应用于药物筛选和表征的检测判断中，实现超高灵敏度、超快速、一步式、低成本的药物残留小分子痕量检测。
附图说明
24.图1为实施例所提供的用于纳米等离子共振检测的芯片试纸条的结构示意图；
25.图2为实施例所提供的第一种优选方式的芯片试纸条的结构示意图；
26.图3为实施例所提供的第二种优选方式的芯片试纸条的结构示意图；
27.图4为实施例所提供的芯片检测卡的结构示意图；
28.图5为实施例所提供的芯片检测卡的盒体的俯视图；
29.图6为实施例所提供的一种优选方式的芯片检测卡的俯视图；
30.图7为实施例所提供的一种优选方式的芯片检测卡的结构示意图；
31.图8为实施例所提供的一种优选方式的芯片检测卡的剖视图；
32.图9为实施例所提供的一种优选方式的芯片检测卡的仰视图；
33.图10为实施例所提供的一种分子检测系统的连接关系示意图；
34.图中：1、基板；2、样品垫；3、吸水垫；4、nanospr生物芯片；5、第一亲水纸；6、亲水膜；7、金垫；8、nc膜；9、不湿胶；10、第二亲水纸；11、盒体；12、盖体；13、柱体；14、凹口；15、加样孔；16、第一透光孔；17、透气孔；18、限位条；19、u形件；20、橡胶凸起；21、第一斜面；22、第二斜面；23、凹槽；24、第二透光孔；25、控制组件；26、光源；27、y型光纤；28、光纤探头；29、光谱仪；30、入射光路；31、反射光路。
具体实施方式
35.以下将结合附图对本专利中各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利所保护的范围。
36.在本专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。此外，术语“第一”、“第
二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。需要指出的是，所有附图均为示例性的表示。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
38.下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利做进一步的详细描述。
39.实施例
40.如图1所示，本实施例提供的用于纳米等离子共振检测的芯片试纸条，包括基板1、样品垫2、吸水垫3、nanospr生物芯片4、第一亲水纸5、亲水膜6、金垫7、nc膜8和不湿胶9，所述nanospr生物芯片4粘附在所述基板上，所述第一亲水纸5和nc膜8分别粘附在所述nanospr生物芯片4的两端；所述金垫7粘附在所述第一亲水纸5的另一端，所述样品垫2粘附在所述金垫7的另一端，所述吸水垫3粘附在所述nc膜8的另一端；所述亲水膜6位于所述nanospr生物芯片4的上方，所述亲水膜6的两端分别与所述第一亲水纸5和nc膜8接触；所述亲水膜6的两端分别粘附有所述不湿胶9，其中1块所述不湿胶9粘附在所述第一亲水纸5、金垫7的上方以及样品垫2的一端，另1块不湿胶9粘附在所述nc膜8的上方以及所述吸水垫3的一端。
41.作为芯片试纸条的一种优选方式，如图2所示，所述基板1为中部断开，所述基板1断开的部位与所述nanospr生物芯片4的宽度匹配。
42.作为芯片试纸条的一种优选方式，如图3所示，所述nanospr生物芯片4和所述nc膜8的粘附部位的上方也粘附有第二亲水纸10，所述第二亲水纸10粘附在所述亲水膜6的下方。
43.如图4、5所示，本实施例还提供了一种用于纳米等离子共振检测的芯片检测卡，包括盒体11、盖体12和上述的任意一种芯片试纸条，所用的盖体12和盒体11均为塑料材质；所述盒体11和盖体12的四周均弯折成直角边缘；所述盖体12的内部沿所述直角边缘设有若干个柱体13，所述盒体11的内部沿着所述直角边缘相应地设有若干个凹口14，所述柱体13和所述凹口14的位置一一对应；所述柱体13插入所述凹口14内，使所述盒体11和盖体12拼合并在内部形成容纳所述芯片试纸条的空间；所述盖体12上沿长度方向依次设有加样孔15、第一透光孔16和透气孔17；所述盒体11的内部沿长度方向设有若干用于夹持芯片试纸条的夹持件；所述夹持件包括设在中间的限位条18和对称设在两端的u形件19，所述u形件19和限位条18将所述芯片试纸条夹持在中间；所述加样孔15的位置与所述样品垫2匹配，所述第一透光孔16的位置、形状与所述nanospr生物芯片4匹配，所述透气孔17与所述吸水垫3对应。
44.作为芯片检测卡的一种优选方式，如图6所示，所述盒体11和盖体12的两个长侧边设有橡胶凸起20。
45.作为芯片检测卡的一种优选方式，如图7所示，所述盖体12和盒体11的对应所述吸水垫3一侧的外表面为第一斜面21。
46.作为芯片检测卡的一种优选方式，如图8所示，所述盖体12和盒体11在沿长度方向的所述直角边缘对称设有第二斜面22，所述盖体12和盒体11拼合后的所述第二斜面22组成
向内凹陷的凹槽23。
47.作为芯片检测卡的一种优选方式，如图9所示，所述盒体11上设有第二透光孔24，所述第二透光孔24的位置、形状与所述nanospr生物芯片4匹配。
48.作为其中一种实施方式，本实施例提供的试纸条和检测卡，例如，可以在nanospr生物芯片上包被有配对沙星类、氯霉素的小分子抗原。所使用的试纸条采购自量准(上海)医疗器械有限公司，长度为15mm，宽度为5mm，nanospr生物芯片与第一亲水纸、nc膜的搭接宽度为5mm。
49.具体地，芯片试纸条是先后通过洗涤、包被、封闭和保护获得，具体步骤如下：
50.(1)把集成了nanospr的12寸芯片上通过切条机裁剪成15mm和5mm的矩形芯片条，加入150μl洗涤液，用手轻轻震摇6次进行清洗，去掉废液；重复两次，室温晾干备用；
51.(2)用pbst缓冲液稀释待测样本至15μg/ml制成固定配体工作液，取100μl固定配体工作液加至芯片条上覆膜，然后于4℃冰箱过夜；
52.(3)在每个芯片条中加入150μl封闭液，室温放置1h，甩掉废液；再加入150μl保护液，37℃保护30min，甩掉废液，晾干待用；
53.(4)采用pbst缓冲液洗涤2次后，加入pbst缓冲液稀释的配对小分子抗原至2μg/ml，制成待测分析物工作液，将工作液加至步骤(3)的每个芯片条上，晾干待用。
54.本实施例提供的芯片检测卡的使用方法为：将待测样本(约80μl)、检测试纸条及其他检测用材料放置室温平衡；将盖体、盒体和芯片试纸条组装成型，将芯片检测卡插入配套的nanospr检测设备(采购自量准(武汉)生命科技有限公司)的插卡槽，打开手机app与检测设备连接，将待测样本滴入试纸条样本垫上吸水纸，15min内查看结合曲线。如果样本中含有配对抗体，时序曲线会上移。如是阴性样本，则曲线不会发生上移。相比于胶体金试纸条检测(10min以上)和elisa试纸条检测(1-2h)，采用本技术的芯片试纸条的整个检测分析过程只需要10min，能够实现待测样本的实时、快速、定量检测。
55.本实施例提供的芯片检测卡可以用于分子检测分析系统中，如图10所示，分子检测分析系统包括壳体和上述任意一种芯片检测卡，所述壳体内设有光路组件、控制组件25，所述壳体上设有插卡口，所述插卡口用于插入所述芯片检测卡，所述光路组件包括光源26、y型光纤27、光纤探头28和光谱仪29；所述y型光纤27包括入射光路30和反射光路31；所述光纤探头28分别与所述入射光路30和反射光路31的一端连接，所述入射光路30的另一端与所述光源26连接，所述反射光路31的另一端与所述光谱仪29连接；所述光纤探头28对准所述芯片检测卡的所述nanospr生物芯片，所述控制组件25与所述光谱仪29和所述光源26电连接。
56.以上实施例详细描述了本实用新型的实施，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节。在本实用新型的权利要求书和技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单改型和改变，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。