[发明专利]用于捕获空气中真菌孢子的微流控芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物检测分析技术领域，具体涉及一种可以捕获富集空气中真菌孢子的微流控芯片，并提供了该芯片的制备方法。

背景技术

空气微生物具有传播快和范围广的特点，一旦爆发疫情，会迅速扩散而造成极大的社会恐慌，因此开发针对空气微生物的快速检测分析技术至关重要。空气中的真菌孢子的尺寸约10-50μm，可以粘附在大气气溶胶颗粒上并随风扩散传播，容易导致人呼吸道传染疾病和手术后医院院内感染(HAI)，对公民健康造成严重威胁。此外，空气真菌孢子随风飘落在农业作物上，容易引发大范围的真菌感染疫情，造成粮食减产，从而威胁食品安全。

当前，依据我国针对空气微生物的检测方法和卫生标准(GB/T18204.3-2013)，针对空气中的真菌的分析方法主要是重力沉降法(如平皿落板)和撞击采样法(如孢子采集器、安德森采样器)，其原理均是先将空气中的真菌或孢子收集到培养基上，然后在28℃经过约5天的培养繁殖，再进行显微镜镜检等分析研究。但是，此类方法中抽气获得的微生物快速撞击在培养基上，极易造成菌株的死亡。而气流速度相对较慢的静电场采样技术则难以有效捕获带电荷较少的气溶胶颗粒。这种技术方法存在的严重缺陷还有：(1)自然界绝大多数真菌尚无法培养，可培养的真菌种类只占总数的不到1％，因此基于培养法的分析技术，其检测对象极为有限。(2)从样本采集到得出分析结果，往往需要一周的时间，无法满足实时快速的需要。目前真正能够实现空气真菌快速监测的平台有美国Lawrence Livermore国家实验室开发的APDS系统(Autonomous Pathogen Detection System)，系结合了气溶胶飞行时间质谱(ATOFMS)，可以同时监测数十种微生物目标。类似的技术还有Pratt等建立的基于离子阱质谱(ITMS)的生物气溶胶监测系统。继911和炭疽菌事件以后，美国已经投资650多亿美元建立了3000多个基于上述技术的生物气溶胶监测站，在全国范围内监测可能出现的各种空气疾病疫情，但这些系统的价格极其昂贵，设备庞大且操作复杂，不利于快速布置和大范围应用。镜检、质谱、核酸和蛋白分析等方法，则对操作人员的专业技能和经验要求较高。传统的免疫学检测方法依赖于特异性抗体的开发，常见微生物的抗体容易获得，但目前环境中大多数微生物尚无商业化抗体，因此是无法检测到的。在我国，为了有效地对公共场所和中央空调出风口的病原细菌和真菌进行实时监测，有关部门对我国空气生物安全检测技术提出了新的要求：(1)分析速度快，有助于早期预警和快速反应；(2)检测通量高，可同时监测多种疾病疫情；(3)便携性好、成本低廉，利于全国范围内的推广普及。但是，现有的技术均无法满足上述三点需求，因此，对空气传播疾病的监测和预防仍是一个世界性难题，也是我国空气生物安全面临的重要挑战。

针对空气真菌疾病的检测分析技术，未来的发展主要集中在检测仪器的微型化、高通量和低成本上，即：(1)便携性强，以满足现场快速布置的需要；(2)检测通量高，以满足针对多种微生物并行分析的需要；(3)制造简单且成本低，以满足大范围普及应用的需要。仪器设备的微型化集中体现在微流控芯片技术平台，以微流控芯片为基础的微型生物分析仪和传感器是未来生物学快速检测技术的一大发展趋势。