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申请/专利权人：深圳宣泽生物医药有限公司

摘要：本发明公开了一种修饰生物探针的纳米孔检测装置，包括装置本体，所述装置本体内部设置有第一基底层，所述第一基底层开设有至少一个微孔，沿所述微孔的轴向，所述微孔顶部设置有修饰有探针的纳米孔道，所述微孔底部设置有具有蛋白纳米孔阵列的第二基底层。检测时，修饰有探针的纳米孔道可以捕获特异性生物标记物，产生特定的电流变化，通过分析电流变化即可分析样品中是否含有待检测物及浓度，通过向纳米孔道修饰特定的生物探针，大大扩展了检测范围，且具有很高的特异性和灵敏性，可广泛应用于基于纳米孔技术的疾病检测和分析。还公开了该检测装置的制作方法，制作方法简单、成本低廉，得到的装置易于携带，可即时检测。

主权项：1.一种修饰生物探针的纳米孔检测装置，其特征在于，包括装置本体，所述装置本体内部设置有第一基底层，所述第一基底层开设有至少一个微孔，所述微孔顶部设置有修饰有探针的纳米孔道，所述微孔底部设置有具有蛋白纳米孔阵列的第二基底层；所述的纳米孔检测装置的制作方法，包括如下步骤：S1、对纳米孔道修饰生物探针，利用蛋白融合法将可特异性捕捉疾病生物标记物的探针融合表达于蛋白纳米孔道的末端或内部，得到修饰有探针的纳米孔道；S2、组装纳米孔检测装置，向装置本体内注入含有脂质或化学多聚体的导电溶液，所述脂质或化学多聚体在微孔顶部平铺成膜，然后注入含有所述步骤S1得到的修饰有探针的纳米孔道的导电溶液，使所述修饰有探针的纳米孔道嵌入到微孔顶部的膜中，即得到检测装置；所述第一基底层顶部与所述装置本体内顶面之间形成上池腔，所述上池腔内设置有微流体模块；所述修饰有探针的纳米孔道设置于第三基底层，所述第三基底层为化学聚合物膜层或脂质膜层；所述装置本体顶部还开设有液流入口和液流出口。

全文数据：一种修饰生物探针的纳米孔检测装置及制作方法技术领域本发明属于纳米孔检测技术领域，涉及一种纳米孔检测装置及装置的制作方法，具体地说涉及一种修饰有生物探针的纳米孔检测装置及制作方法。背景技术纳米孔技术是一种新型单分子检测技术，纳米孔技术的基本原理是：纳米孔位于两个电解液室的防渗膜上，当电压作用于电解液室，便形成穿过孔的稳态离子电流，孔径中离子通量的瞬息变化使得生物大分子分布于膜上，因此检测通过孔径的电流使得分子识别成为可能。电解室内的带电分子样品如DNA和蛋白质在孔隙进出或与纳米量级的孔道上的特异性探针结合时，产生离子电流信号的一系列波动，这些信号的波动反映了样品的许多特性，如分子大小、浓度和结构。掌握纳米孔的尺寸、其表面特性、施加的电压以及电解液条件，就可以通过适当调整纳米孔检测不同类型的生物分子。在过去十年中，纳米孔技术已被广泛应用于DNA测序、疾病检测、药物筛选和环境监测方面的研究。纳米孔可分为固态纳米孔和生物纳米孔，生物纳米孔是指存在于生物体内的各种各样的纳米孔及纳米通道，具体是在生物脂质膜中形成的纳米管道的蛋白质通道，它们是连接生物内部与外部进行能量、物质交换的途径。固态纳米孔是利用物理、化学方法钻孔或蚀刻固态基底来制备的纳米级的通道。其中，生物纳米孔在可修饰性和成本方面较固态纳米孔具有很大优势，但是其存在对测试环境的稳定性、电流和噪声要求比较高的问题。而固态纳米孔在稳定性、电流、噪声和工艺集成方面有着显著的优势，但是目前存在难以修饰的技术瓶颈，同时其造价高昂。目前，纳米孔技术在应用于DNA测序方面已经取得了一些突破性的进展，但是在疾病检测方面，面对复杂多样的生物样本时，还没有实质性突破，这是由于目前缺乏一种可用于捕捉相关疾病分子的有效的蛋白修饰的结构，另一方面目前的纳米孔检测技术尚未能与高通量的纳米孔芯片结合，从而使得检测下限依然较高、检测灵敏度不足，而且现有的纳米孔检测装置体积较大，携带不便。发明内容为此，本发明所要解决的技术问题在于传统纳米孔检测技术在疾病检测方面尚不能满足需求，检测下限偏高、灵敏度不足，且检测装置不便携，从而提出一种可用于疾病检测、检测下限低、灵敏度高、便携式的修饰生物探针的纳米孔检测装置及制作方法。为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：本发明提供一种修饰生物探针的纳米孔检测装置，其包括装置本体，所述装置本体内部设置有第一基底层，所述第一基底层开设有至少一个微孔，沿所述微孔的轴向所述微孔顶部设置有修饰有探针的纳米孔道，所述微孔底部设置有具有蛋白纳米孔阵列的第二基底层。作为优选，所述第一基底层顶部与所述装置本体内顶面之间形成上池腔，所述上池腔内设置有微流体模块。作为优选，所述微流体模块内设置有指示电极，所述第一基底层下方设置有电压电极，所述电压电极与所述微孔一一对应设置。作为优选，所述电压电极连接于CMOS芯片。作为优选，所述微孔的孔径为2-200μm，所述微孔的高度为5-500μm；所述纳米孔阵列中纳米孔的孔径为1-100nm。作为优选，所述修饰有探针的纳米孔道设置于第三基底层，所述第三基底层为化学聚合物膜层。作为优选，所述装置本体顶部还开设有液流入口和液流出口。本发明还提供一种所述的纳米孔检测装置的制作方法，其包括如下步骤：S1、对纳米孔道修饰生物探针，利用蛋白融合法将可特异性捕捉疾病生物标记物的探针融合表达于蛋白纳米孔道的末端或内部，得到修饰有探针的纳米孔道；S2、组装纳米孔检测装置，向装置本体内注入含有脂质或化学多聚体的导电溶液，所述脂质或化学多聚体在微孔顶部平铺成膜，然后注入含有所述步骤S1得到的修饰有探针的纳米孔道的导电溶液，使所述修饰有探针的纳米孔道嵌入到微孔顶部的膜中，即得到检测装置；作为优选，还包括步骤S3、检测样品，将需要分析的生物样品注入所述装置本体，生物样品分子与微孔上修饰有探针的纳米孔道结合，产生特异信号，通过分析所述特异信号，分析样品成分及浓度。作为优选，所述蛋白纳米孔道为Phi29连接器蛋白孔道、SPP1、T3、T4、T5、T7噬菌体连接器蛋白孔道、alpha-hemolysin、MspA蛋白孔道中的一种；所述探针为多肽、抗体、或抗体变异区的一种；所述步骤S2将修饰有探针的纳米孔道嵌入微孔顶部的膜中后，还包括控制电压的方向和大小、限制更多孔道嵌入的步骤。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1本发明所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置，包括装置本体，所述装置本体内部设置有第一基底层，所述第一基底层开设有至少一个微孔，沿所述微孔的轴向，所述微孔顶部设置有修饰有探针的纳米孔道，所述微孔底部设置有具有蛋白纳米孔阵列的第二基底层。检测时，修饰有探针的纳米孔道可以捕获特异性生物标记物，产生特定的电流变化，通过分析电流变化即可分析样品中是否含有待检测物及浓度，通过向纳米孔道修饰特定的生物探针，大大扩展了检测范围，且具有很高的特异性和灵敏性，可广泛应用于基于纳米孔技术的疾病检测和分析。2本发明所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置，所述第一基底层顶部与所述装置本体内顶面之间形成上池腔，所述上池腔内设置有微流体模块。所述微流体模块可用于更换导电液体、形成化学聚合物膜和嵌入孔道，液体的可更换，扩大了检测装置的应用范围，同时降低了其使用成本。3本发明所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置，所述微流体模块内设置有指示电极，所述第一基底层下方设置有电压电极，所述电压电极与所述微孔一一对应设置，检测时，每个微孔可以被单独检测，大大降低了检测下限，同时具有低廉的检测成本以及较短的检测时间。4本发明所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置的制作方法，包括对蛋白纳米孔道修饰特定生物探针、将修饰有生物探针的纳米孔道制备于微孔顶部后即可进行检测，待检测分子会平均分布到每个微孔顶部，与微孔上修饰有探针的蛋白纳米孔道结合，产生特异性信号，通过分析这些信号确定是否含有检测物以及检测物的浓度，装置制备工艺简单，生产成本低，制得的检测装置检测范围广，特异性和灵敏度高，装置整体为便携式芯片状结构，易于携带，可进行即时检测。附图说明为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1是本发明实施例所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置结构示意图。图中附图标记表示为：1-装置本体；2-第一基底层；3-微孔；4-修饰有探针的纳米孔道；5-第二基底层；6-指示电极；7-第三基底层；8-液流入口；9-液流出口；10-微流体模块。本发明可以以多种不同的形式实施，不应该理解为限于在此阐述的实施例，相反，提供这些实施例，使得本公开是彻底和完整的，并将本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大各装置的尺寸和相对尺寸。本发明说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。具体实施方式实施例本实施例提供一种修饰生物探针的纳米孔检测装置，其可用于基于纳米孔技术的疾病检测和分析，所述纳米孔检测装置如图1所示，其包括装置本体1，所述装置本体1为内部据用容纳空间的便携式芯片结构，所述装置本体1内设置有第一基底层2，所述第一基底层2为SU-8光刻胶基底材料，所述第一基底层2上开设有至少一个孔径为2-200μm的微孔3，本实施例中，所述微孔3的孔径为90μm，微孔3的高度为5-500μm，本实施例中为100μm，所述微孔3的数量为500个。每个所述微孔3的顶部设置有修饰有探针的纳米孔道4，所述纳米孔道为蛋白纳米孔道，探针为可特异性捕捉生物标记物的多肽、抗体、单链抗体或抗体变异区，所述探针设置于所述蛋白孔道的末端或内部。所述微孔3底部设置有第二基底层5,第二基底层材料为硅及其衍生物、石墨烯、氧化铝等，所述第二基底层5上设置有蛋白纳米孔阵列，所述蛋白纳米孔阵列中，单个纳米孔的孔径为1-100nm,本实施例中，所述纳米孔的孔径为50nm，相邻纳米孔之间的距离为50-5000μm，本实施例中为200μm。进一步地，所述第一基底层2顶部与所述装置基本体1的内顶面之间的空间形成上池腔，所述修饰有探针的纳米孔道4与所述第二基底层5之间的微孔空间形成下池腔，所述上池腔内设置有微流体模块10，所述微流体模块10用于更换导电液体，所述微流体模块内设置有一指示电极6，所述第一基底层2下方设置有电压电极图中未示出，所述电压电极与所述微孔3一一对应设置，每个微孔3底部设置有一个电压电极，这样使得每个微孔都可以被单独检测，大大降低了检测下限、提高了检测灵敏度。所述电压电极还电连接于CMOS芯片，所述CMOS芯片与控制单元的软件连接，将检测到的信号传输至控制单元的软件中进行分析。更进一步地，所述修饰有探针的纳米孔道4设置于第三基底层7，所述第三基底层7为化学聚合物膜层。所述装置本体1的顶部还开设有液流入口8和液流出口9。本实施例还提供一种所述修饰生物探针的纳米孔检测装置的制作方法，其包括如下步骤：S1、对蛋白纳米孔道修饰生物探针，利用蛋白融合法将可特异性捕捉疾病生物标记物的探针融合表达于所述蛋白纳米孔道的末端或内部，所述探针可为可特异性捕捉疾病生物标记物的多肽、抗体、单链抗体或抗体变异区，如利用蛋白末端的His标签可以将NTA修饰的探针修饰在蛋白孔末端，得到修饰有探针的纳米孔道4。S2、组装纳米孔检测装置，由液流入口8向装置本体1内注入含有脂质或化学多聚体的导电溶液，化学多聚体或脂质材料经过微孔3顶部后会平铺成膜，得到第三基底层7，其信号可以通过电极和连接的CMOS芯片及检测软件检测到；然后注入含有步骤S1得到的修饰有探针的纳米孔道4的导电溶液，当单个修饰有探针的蛋白纳米孔道嵌入到第三基底层7以后，通过控制电压的方向和大小限制更多的孔道嵌入，每个微孔3顶部嵌入修饰有探针的蛋白纳米孔道后即得到检测装置，可开始检测或保存。S3、检测样品，将需要分析的生物样品由液流入口8注入所述装置本体1，生物样品分子与微孔3上修饰有探针的纳米孔道4结合，产生特异信号，通过分析所述特异信号，分析样品成分及浓度。其中，蛋白纳米孔道为Phi29连接器蛋白孔道、SPP1、T3、T4、T5、T7噬菌体连接器蛋白孔道、alpha-hemolysin、MspA蛋白孔道中的一种；所述探针为多肽、抗体、或抗体变异区的一种。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

权利要求：1.一种修饰生物探针的纳米孔检测装置，其特征在于，包括装置本体，所述装置本体内部设置有第一基底层，所述第一基底层开设有至少一个微孔，所述微孔顶部设置有修饰有探针的纳米孔道，所述微孔底部设置有具有蛋白纳米孔阵列的第二基底层。2.根据权利要求1所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置，其特征在于，所述第一基底层顶部与所述装置本体内顶面之间形成上池腔，所述上池腔内设置有微流体模块。3.根据权利要求2所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置，其特征在于，所述微流体模块内设置有指示电极，所述第一基底层下方设置有电压电极，所述电压电极与所述微孔一一对应设置。4.根据权利要求3所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置，其特征在于，所述电压电极连接于CMOS芯片。5.根据权利要求1-4任一项所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置，其特征在于，所述微孔的孔径为2-200μm，所述微孔的高度为5-500μm；所述纳米孔阵列中纳米孔的孔径为1-100nm。6.根据权利要求5所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置，其特征在于，所述修饰有探针的纳米孔道设置于第三基底层，所述第三基底层为化学聚合物膜层或脂质膜层。7.根据权利要求6所述的修饰生物探针的纳米孔检测装置，其特征在于，所述装置本体顶部还开设有液流入口和液流出口。8.一种如权利要求1-7任一项所述的纳米孔检测装置的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对纳米孔道修饰生物探针，利用蛋白融合法将可特异性捕捉疾病生物标记物的探针融合表达于蛋白纳米孔道的末端或内部，得到修饰有探针的纳米孔道；S2、组装纳米孔检测装置，向装置本体内注入含有脂质或化学多聚体的导电溶液，所述脂质或化学多聚体在微孔顶部平铺成膜，然后注入含有所述步骤S1得到的修饰有探针的纳米孔道的导电溶液，使所述修饰有探针的纳米孔道嵌入到微孔顶部的膜中，即得到检测装置。9.根据权利要求8所述的纳米孔检测装置的制作方法，其特征在于，还包括步骤S3、检测样品，将需要分析的生物样品注入所述装置本体，生物样品分子与微孔上修饰有探针的纳米孔道结合，产生特异信号，通过分析所述特异信号，分析样品成分及浓度。10.根据权利要求8所述的纳米孔检测装置的制作方法，其特征在于，所述蛋白纳米孔道为Phi29连接器蛋白孔道、SPP1、T3、T4、T5、T7噬菌体连接器蛋白孔道、alpha-hemolysin、MspA蛋白孔道中的一种；所述探针为多肽、抗体、或抗体变异区的一种；所述步骤S2将修饰有探针的纳米孔道嵌入微孔顶部的膜中后，还包括控制电压的方向和大小、限制更多孔道嵌入的步骤。

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