[发明专利]基于多色上转换编码荧光技术的生物传感器

说明书

本发明属于生物传感器技术领域，具体为基于多色上转换编码荧光技术的生物传感器。其由样品扫描平台、信号激发系统、信号采集系统、信号处理与整机控制软件组成。样品扫描平台由样本阵列和二维扫描平台组成；信号激发系统由微球编码激光器、报告基团信号激光器、激光聚焦透镜组组成，微球编码激光器用于激发编码微球的上转换荧光信号，信号采集与处理后得到微球的编码信息，报告基团信号激光器用于激发待检测物质的通用报告基团的荧光信号；信号采集系统由信号聚焦/准直镜、滤光片轮、滤光片轮控制电机、光电倍增管、放大电路、模数转换器组成；信号处理与控制软件装载于微机中。该传感器能够实现对核酸、抗体等生物分子的快速检测。

技术领域

本发明属于生物传感器技术领域，具体涉及使用荧光编码微球技术的生物传感器，该的生物传感器能够在较短的时间内高效率地实现对核酸、抗体等生物分子的识别与浓度测定。

背景技术

在疾病诊断、生物多元分析等研究领域往往需要对大量的蛋白和基因靶向进行识别并获取其浓度信息。荧光编码微球技术是近年内出现的一种检测技术，它能够大幅度提升对蛋白和基因靶向信息的检测效率，且可提供更多的分析识别位点，在医疗诊断、药物筛选、环境保护、基因测序等领域具有很好的应用前景。

荧光编码微球是通过在微米量级的微球内部装入已知比例的多种具有不同发射波长及强度的上转换荧光材料制作而成。由于每个微球具有不同的发射波长、荧光强度信息，所以其光谱编码是唯一的。当利用特定波长的外来光照射微球时，会激发出不同波段的荧光，对这些荧光的波长及强度进行检测，就可以得出该微球的光谱编码，进而确定此微球的种类。上述用来激发微球荧光信号的外来光为激光，称其为微球编码激光。

将某种下转换荧光物质标记于待测生物大分子上，如核酸或抗原，这种荧光物质必须被波长不同于微球编码激光的的另外一种激光照射才会发出荧光，称这种激光为荧光检测激光。为便于探测，由下转换荧光物质激发出的荧光与编码微球激发出的荧光的波长区域一般不重叠。测量时，在微球表面嫁接已知种类的探针，如抗体、核酸序列，并将这种处理后的微球与处理后的待测样品混合。根据杂交原理，同种类的抗体和抗原或者基因序列互补的核酸会相互结合。此时，通过检测微球内部荧光物质的编码即可确定微球表面的探针种类，进而就确定了与探针相结合的样品的种类。确定待测样品种类之后，用荧光测定激光激发标记于待测样品上的荧光物质，测定其发出荧光的强度大小，即可确定该样品的浓度。

在先专利“量子点编码荧光免疫分析仪”（CN 101825570 A）提出了一种量子点荧光检测装置。其基本原理是：激光器发出的激光经处理后照射至样品槽上，样品被注射泵送到样品槽中被激光照射而激发出一定波长的荧光，该荧光被光电倍增管放大后经由半透半反镜分别进入CCD摄像头和光谱仪，CCD摄像头检测其荧光强度，光谱仪检测其波长，根据得出的信息即可判断样品种类。

在先专利“微流控芯片荧光检测光学装置”（CN 100557419 C）提出了一种微流控芯片荧光检测光学装置。其基本原理为：样品置于检测平台上，激光器出射光波经滤光片与准直系统后变为平行光束，该光束经过半透半反镜后的反射光照射至样品上。样品被激发出的荧光经过物镜、反射镜以及滤光片后进入光电倍增管，光电倍增管将信号放大后进行模数转换，转换后的信号值送至计算机进行处理。此外，该系统中还采用了CCD摄像头对系统进行对焦。

现有的这些技术主要存在着以下几个缺点：

（1）只能利用编码微球测出待测样品的种类，并不能测出待测样品浓度；

（2）半透半反镜的使用使光能利用率下降，不利于编码的精确测定；

（3）光谱仪的价格昂贵，成本过高，同时不利于仪器的小型化与便携性。CCD摄像头增加仪器成本，并且还需要光路对焦等操作，使用起来较为不便；

（4）样品放在样品槽中进行测定，需要注射泵等设备将样品泵至激光光斑上，不易于操作，花费时间长，检测通量小；