[发明专利]集成DEP分离、磁性微球选择性富集和EIS原位检测的细菌芯片及其检测方法

说明书

本发明属于生化分析技术领域，具体涉及集成DEP分离、糖基化磁性微球选择性富集和EIS原位检测的细菌芯片及其检测方法。其由由集成有微电极阵列的基片和集成有微通道的PDMS盖片键合，该细菌芯片集DEP分离、糖基化磁性微球富集和EIS原位检测三种功能为一体，能够快速高效的测定沙氏门菌的浓度，其检测限为100CFU/mL；提供的检测方法具有选择性，其中甘露糖类衍生物修饰的磁性微球能够选择性标记沙氏门菌、大肠杆菌、霍乱弧菌或肺炎克雷伯菌；DEP可富集混悬液中被标记的沙氏门菌、大肠杆菌、霍乱弧菌或肺炎克雷伯菌，而其它未被标记的细菌和多余的磁性微球将随溶液被出样通道排出，以此保证了检测方法的选择性。

技术领域

本发明属于生化分析技术领域，具体涉及集成DEP分离、糖基化磁性微球选择性富集和EIS原位检测的细菌芯片及其检测方法。

背景技术

随着社会经济的发展和人们生活水平的提升，人们对环境安全、食品安全以及快速诊疗等的要求越来越高，针对特定致病菌的快速检测技术成为国内外关注和研究的热点。目前致病菌常用的检测方法有：平板菌落计数法、PCR、酶联免疫法等，但它们都存在耗时长、程序复杂等缺点。微流控芯片(microfluidic chip)以其易于快速、准确、灵敏度高和易于集成化、便携化等优点，成为细菌快速检测的新平台。

集成有功能微通道和微电极阵列的微流控细菌检测芯片是备受关注的研发领域。专利CN 101788515 A报道了一种基于电化学阻抗(EIS)检测细菌的微流控芯片及其方法，其不涉及样品的预处理等可操作性的实验方法，虽检测限为10³CFU/mL，不能与国家标准中不得检出的的要求匹配；专利CN 101694476 A报道了一种细菌阻抗检测方法，其采用了简化的芯片制备工艺，但其缺乏细菌的分离富集处理，难以用于实际样本中数量较少的致病菌的有效检测，也未有提供细菌检测限等重要的细菌测试指标。可以看到，由于实际样本中致病菌含量较少且往往含有多种细菌，致病菌快速、灵敏、特异性检测的难点之一是样本的预处理。基于磁性微球或磁性纳米粒子的磁富集技术以其富集效率高、方法简单的优点，得到了广泛的应用。识别受体(Recognition receptor)是磁性微球选择性捕获致病菌的必备要素，目前报道的识别受体主要有核酸适配体和抗体。专利106053805A报道了一种利用适配体捕获沙门氏菌的方法，专利CN 106702016 A报道了一种免疫磁珠捕获沙门氏菌的方法，但适配体和抗体均存在筛选耗时长、步骤繁琐和人力财力成本高的缺点。因此，目前已报到的微流控细菌芯片检测的技术和方法尚难以满足对环境监测、食品安全监测以及临床快速诊疗等的应用领域中对致病菌选择性检测的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种DEP(介电泳)分离、糖基化磁性微球选择性富集和EIS原位检测的细菌芯片，其集成了DEP分离、选择性富集和EIS原位检测三项功能于一体，能够实现对沙门氏菌的快速和灵敏检测，检测限低至100CFU/mL。

集成DEP分离、磁性微球选择性富集和EIS原位检测的微流控细菌芯片，其由含微电极阵列的玻璃基片和含有微通道的PDMS(聚二甲基硅氧烷)盖片键合而成。其特征在于，所述微通道设有依次连通的进样通道、混合通道、检测区和出样通道；进样通道为两条且与混合通道连通呈“Y”型，两条进样通道的夹角为60～180°，所述进样通道始端分别设有进样口，进样通道长度为10～25mm，宽度为300～1000μm，深度为50～100μm；混合通道集成有10～100个呈Tesla构型的微单元，总长度为10～100mm；检测区的构型为圆形，直径为1000～5300μm，深度与进样通道相同；出样通道为直通道，其长度为1～10mm，宽度和深度与进样通道相同；出样通道的末端设有出样口。

所述微电极阵列由2～20组叉指电极组成，每组叉指电极由两个圆弧形的叉指微电极组成，其与检测区的构型和位置相对应，可被完全浸没于检测区内；所述圆弧形叉指微电极的直径为100～5000μm，设有10～100个叉指，叉指的长度为200～1000μm，宽度为10～30μm，厚度为50～200nm，每组叉指电极中相邻叉指的间距为10～30μm。