[发明专利]一种基于高梯度磁分离和量子点的荧光生物传感器及其应用

说明书

本发明提供一种基于高梯度磁分离和量子点的荧光生物传感器及其应用。本发明的荧光生物传感器含有高梯度磁分离装置和荧光检测系统，高梯度磁分离装置由环形磁铁阵列、磁铁支架、圆环通道和铁珠链组成；环形磁铁阵列和磁铁支架构成环形磁场生成器，每相邻两个磁铁相互排斥组装；圆环通道是由两个嵌套在一起的内毛细管和外毛细管组成，两个毛细管同轴固定后嵌套在环形磁铁阵列的同心圆内，内毛细管中填充有软磁材料的铁珠链，该铁珠链可被环形磁场磁化，使纳米磁珠均匀分布在圆环通道内，用于捕获目标物。本发明的荧光生物传感器可用于定量检测微生物，操作简单，分离效率高，灵敏度好，可在2小时内实现食品样本中少量目标细菌的定量检测。

技术领域

本发明涉及生物检测技术领域，更具体地，涉及一种基于高梯度磁分离和量子点的微生物检测方法。

背景技术

近年来食品安全问题受到国际社会的广泛关注，在我国病原微生物是造成食品中毒的最主要因素，已严重威胁到了人民健康，并造成了巨大的经济损失。预防和控制食源性疾病爆发的一个关键是微生物污染食品的快速筛查。现有的细菌检测方法主要有培养法(对细菌而言)或分离法(对病毒而言)、免疫学方法(如ELISA)、分子生物学方法(如PCR)。传统的培养或分离法是金标准方法，准确性及灵敏度高，但耗时长；ELISA检测时间较短，特异性较好，易实现高通量，但灵敏度较低和假阳性率偏高；PCR检测时间也较短，灵敏度较高，但核酸提取操作复杂，且需要昂贵的仪器设备和专业的技术人员。

荧光生物传感器是一种新型生物检测技术，具有灵敏度高、操作简单和非接触检测等优点，已被广泛报道用于病原微生物检测。量子点是一种常用的荧光材料，具有激发光谱宽、发射光谱窄、斯托克斯位移较大、光化学稳定性高和荧光寿命长等特点，常用于灵敏的生物检测分析。由于很多实际样本，如食品、粪便等，具有很复杂的背景，易造成假信号，因此将目标物从复杂样品溶液中分离出来是非常有必要的，也是目前亟需解决的一个关键问题。传统的过滤法和离心法是基于目标物的尺寸和质量进行分离，没有特异性，而近年来发展起来的免疫磁分离法是基于抗原抗体免疫反应，利用免疫磁珠和外加磁场将目标物从样本背景中分离出来并富集，虽然具有特异性，但这种方法通常只能处理小体积样本，且基本上都是手动操作，对操作人员要求较高。因此，开发一种分离效率较高、特异性较好的大体积样本微生物分离方法并与无接触检测、灵敏性较高的荧光生物传感器相结合应用于微生物检测具有重要意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是研究一种大体积样本目标物特异分离和富集方法，并与荧光检测相结合，提高微生物或其他目标物的检测灵敏度和自动化操作水平，且缩短检测时间。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本方法设计的高梯度磁场，可进行大体积样本免疫磁分离，操作步骤较简单；本发明提供了一种基于高梯度磁分离的荧光生物传感器，用来快速检测微生物，该荧光生物传感器含有高梯度磁分离装置，该高梯度磁场分离装置由环形磁铁阵列、磁铁支架、圆环通道和铁珠链组成；

其中，环形磁铁阵列和磁铁支架构成环形磁场生成器，所述环形磁铁阵列由多个规格相同的环形磁铁组成，并以圆心为中心轴相邻排列，每相邻两个环形磁铁是处于相互排斥状态；

所述圆环通道是由两个嵌套在一起的内毛细管和外毛细管组成，内毛细管中填充有直线排列的软磁材料铁珠链，两个毛细管同轴固定后嵌套在环形磁铁阵列的同心圆中。

在本申请的实施例中，环形磁场生成器包括96个环形磁铁和与之相对应以固定环形磁铁的磁铁支架，本领域技术人员应当理解，环形磁铁数目可多可少，不局限于本申请实施例所述的数量。

所述环形磁铁的内径稍大于外毛细管的直径，确保外毛细管能够嵌入环形磁铁内径并保持与环形磁铁的紧密接触，环形磁铁的厚度为0.5-1.3mm，优选1.0mm；所述磁铁支架上均匀设置有用于固定环形磁铁的磁铁槽，每两个磁铁槽间隔为0.4-0.8mm，优选0.5mm。