[发明专利]一种用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法

权利要求书

1.一种用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法，其特征在于，包括如下内容：

预先准备包含生物分子层的生物芯片；所述生物芯片自下而上由基底材料、金属层和生物分子层依次紧贴组成；所述生物分子层由不同的生物分子以阵列的形式修饰到所述金属层，所述生物分子种类包括蛋白质类分子、多肽类分子、寡核苷酸类分子、肽核酸类分子、寡聚糖类分子和脂质类分子，或者上述种类的任意组合；

将待检测的样品注入到流通池中，所述样品与所述生物分子层上不同位点处修饰的不同生物分子发生不同程度的结合反应；

利用成像设备追踪所述结合反应发生时引起的反射或透射光强在不同位点的不同变化，组成信号集；

将所述信号集转换为数据集，利用优化完毕的算法模型对所述数据集进行模式识别，分析出所述样品中所含病毒是否属于已经发现的病毒，如果为已经发现的病毒则判别其种类，如果为未知病毒则进行预警。

2.根据权利要求1所述的用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法，其特征在于，所述基底材料选取折射率在1.0-3.0之间的透明材料，包括但不限于玻璃、石英、有机玻璃。

3.根据权利要求1所述的用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法，所述金属层以连续、阵列、辐射排列或所述图案相互组合的形式分布于所述基底材料上，使得所述金属层上不同位点处能够修饰不同的生物分子；

所述金属层材料包括但不限于金属薄膜、具有周期性纳米结构孔洞的金属薄膜和具有周期性纳米结构的金属颗粒；金属的种类包括但不限于金、银、铂、铜、铝。

4.根据权利要求1所述的用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法，其特征在于，所述修饰方法包括通过金属-巯基化学共价键完成、一层自组装分子之上通过化学共价键完成、配位键完成和其他物理吸附完成。

5.根据权利要求1所述的用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法，其特征在于，所述成像设备包括表面等离子共振SPR成像设备、光谱成像设备、拉曼成像设备，荧光以及其他光学手段的成像设备或上述成像技术任意组合的成像设备。

6.根据权利要求5所述的用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法，其特征在于，所述生物芯片与所述成像设备配套使用，并根据不同的成像技术而做出适应性的整体改动，改动的部分包括生物芯片材料的构成和成像检测的形式。

7.根据权利要求1所述的用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法，其特征在于，在优化算法模型时，预先准备若干类别已知的病毒及其蛋白样品并对样品编号；在所述成像设备的辅助下，依次采集所述类别已知的病毒及其蛋白和所述生物芯片的生物分子层发生结合反应时的信号特征，然后根据病毒的类别对所述信号特征进行标注，得到特定种类病毒与信号特征之间的对应关系。

8.根据权利要求7所述的用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法，其特征在于，所述结合反应所产生的信号集转换为数据集，即：

{ΔI(x,y)},x＝1,2,...,N,y＝1,2,...,M

其中ΔI(x,y)表示各个位点反应前后的光信号变化值，(x,y)表示位点的位置信息；

有K个类别病原体P¹,P²,...,P^K，给定探测数据集

D＝{(ΔI¹(x,y),P¹),(ΔI²(x,y),P²),...,(ΔI^K(x,y),P^K)}，

利用分类识别算法一对一将这K个类别两两配对，从而实现对病原体种类的检测，即：

P^K＝f(ΔI^k(x,y)),k＝1,2,...,K

其中f(·)表示分类识别模型即所述优化完毕的算法模型，分类识别算法包括但不限于偏最小二乘法,支持向量机，人工神经网络方法；

利用给定的探测数据集D，获得分类模型f(·)后，对于未知的光学变化信号ΔI(x,y)，获得对应的病原体类别：P^k＝f(ΔI(x,y)),k∈{1,2,...,K}，从而识别待测样品中的病毒是否为已知病毒及其所属类别；

所述数据集处理方式还可以利用特征提取的方法对原始的光信号ΔI(x,y)进行预处理，建立病原体信息与特征之间的识别模型，即：

P^k＝f(h^k),k＝1,2,...,K

其中h^k＝f'(ΔI^k(x,y))是对应第k类病原体的光学信号ΔI^k(x,y)的特征值，f'(·)表示原始光学信号与特征值之间的函数转化关系；相应的特征提取方法包含但不限于主成分分析PCA方法。