[发明专利]一种多维微流控电泳芯片及检测装置，检测方法

说明书

本申请首先提出设计一种多维多通道并行微流控电泳芯片，其能够改善蛋白分离效果不佳的问题，获得高分辨蛋白分离指纹图谱。同时提出一种检测系统，其包括上述多维微流控电泳芯片，能够应用于微生物、临床血样等生物样品进行分析识别。进一步，还包括一种检测方法，其使用本申请提出的检测装置，通过获取高分辨分离图像并借助图像解析鉴别。

技术领域

本发明涉及微生物检测技术领域，涉及一种多维微流控电泳芯片，以及应用多维微流控电泳芯片的检测装置及检测方法。

背景技术

在现有的微生物检测技术领域，采用形态学特征、生理生化反应特征等微生物分类检测方法及装置进行微生物检测时，微生物培养耗时长，操作繁琐；而使用基于16S扩增子测序、QPCR、基因芯片、宏基因组和宏转录组的等核酸检测分子生物学技术，存在技术难度大、容易出现假阳性以及成本高的问题；而在蛋白层面上的基于免疫方法的检测装置，成本较高，并且能检测的种属受限于所能得到的抗体。

在本世纪初期，NISHIMOTOH在专利文献(JP2003114215 A)就公开了一种用于化学/生物分析的电泳芯片，采用简单的“十字交叉”结构实现western blot。然而上述专利技术事实上依然只是一维凝胶电泳技术，在面对细胞、微生物等具有复杂蛋白组分的生命体时，分离以及分析能力都存在限制。

为了提升电泳的分离能力，随后出现的电泳微流控芯片在一段时间内的改进主要集中在设计“二维”电泳微流控芯片。例如，毛秀丽在专利文献(CN1469123 A)公开了一种蛋白质分析用微流控芯片及其在蛋白质分析中的应用，其设计的微流控芯片在“十字交叉”结构的基础上，进一步增加了包含多个通道的基本单元。再例如，林炳承在专利文献(CN1779431 A)公开的芯片包括第二个单元，第二单元为蛋白质浓缩后的电泳分离分析。该芯片的进样通道可以为T字型结构。其它涉及通道整体结构和形态结构调整专利技术还包括，CN2831115Y，CN1786988A，CN104148123A，CN105092677A，CN104297327A，US2014332382A1，US8728290 B1等。

就本申请发明人所知，非专利技术文献1(Emrich C A,Medintz I L,Chu W K,etal.Microfabricated Two-Dimensional Electrophoresis Device for DifferentialProtein Expression Profiling[J].Analytical Chemistry,2007,79(19):7360-7366.)首次提及了在两维通道之间加工超细的通道进行连接，产生的阻力以阻止扩散并同时降低扩散的体积。尽管上述文献中实施的超细通道设计方式在电泳技术领域中并不少见，例如US2011220499 A1，JP2005233944 A。但是将其设计在两维通道之间以提高蛋白分离能力，却需要综合考虑等电聚焦通道特性以及凝胶电泳通道特性，使其与电泳领域的一般设计方式显著区分开。以至于，后续很多多维电泳芯片技术都借鉴参考，例如非专利技术文献2(West J,Becker M,Tombrink S,et al.Micro Total Analysis Systems:LatestAchievements[J].Analytical Chemistry,2008,80(12):4403-4419.)

然而，在实际的电泳分离实验过程中，非专利技术文献1中的设计方式却依然存在对于蛋白分离效果欠佳或者与不增加超细的通道的多维微流控电泳芯片蛋白分析效果区分不明显的情况。有鉴于此，本申请首先提出设计一种多维微流控电泳芯片，其能够改善蛋白分离效果不佳的问题。同时提出一种检测系统，其包括上述多维微流控电泳芯片，能够应用于微生物等生物样品进行分析识别，包括但不仅限于基于蛋白质分离荧光图像进行微生物等生物样品的检测。进一步，还包括一种检测方法，其使用本申请提出的检测装置，通过获取高分辨分离图像并借助图像解析技术鉴别单独以及混合微生物。具体分离和分析的技术实现方式可以参照以下提供的非专利技术文献3-10：