一種基于適體的固態(tài)電化學(xué)生物傳感器，用于使用固定化的適體對(duì)腸道沙門氏菌血清型進(jìn)行無(wú)標(biāo)記物檢測(cè)。所述裝置通過(guò)形成平行電容器的矩陣陣列實(shí)現(xiàn)，以此實(shí)現(xiàn)低成本、便攜帶、完全一體的裝置。蛋白質(zhì)-適體結(jié)合可調(diào)節(jié)電路的閾值電壓，改變所述電路的阻抗（電容）。該電路的特征還在于p-Si基片編排的電極，其增強(qiáng)所述沙門氏菌外膜蛋白（OMP）和所述適體之間的親和力。包埋有適體的檢測(cè)板被配置在配合標(biāo)準(zhǔn)的、市售聚合物樣品瓶的測(cè)試蓋裝置中。將樣本與培養(yǎng)液混合，用于孵育并培養(yǎng)任何存在的沙門氏菌以得到可接受濃度的病原體用于測(cè)試。然后，可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸所得的信息。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及化學(xué)生物傳感器領(lǐng)域，具體地涉及電化學(xué)適體生物傳感器用于自動(dòng)化原位測(cè)試腸道沙門氏菌(Salmonella enterica)存在情況的用途。
技術(shù)介紹
沙門氏菌是一種桿狀的、革蘭氏陰性的、不形成芽孢的并且大多數(shù)能動(dòng)的腸道細(xì)菌屬。沙門氏菌是全世界食物傳播的疾病的重要原因。在美國(guó)每年報(bào)告約140萬(wàn)例沙門氏菌病例，包括大約16，000例住院病例及550例死亡病例。沙門氏菌自身與26%的導(dǎo)致住院的食物傳播的腹瀉病例有關(guān)。由于沙門氏菌的動(dòng)物傳染特性，即其具有在多個(gè)種間傳染的能力，因此其對(duì)人尤其危險(xiǎn)。腸炎沙門氏菌(例如腸道沙門氏菌)可導(dǎo)致腹瀉，其通常不需抗生素治療。但處于危險(xiǎn)中的人例如嬰兒、HIV患者、小孩、老年人和免疫力低下的人可變?yōu)橹夭 ８腥旧抽T氏菌且具有鐮狀細(xì)胞貧血的兒童可能會(huì)發(fā)展成骨髓炎。沙門氏菌能引起傷寒癥。據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)告，此癥每年在全世界感染超過(guò)1600萬(wàn)人，其中500，000到600，000例被證明是致死的。沙門氏菌可在活體外存活若干周。紫外輻射和加熱可加速其死亡，其在被加熱至550C (131 0F )持續(xù)I小時(shí)或至60°C (131 0F )持續(xù)半小時(shí)后死亡。其已在超過(guò)2.5年的干排泄物中被發(fā)現(xiàn)。為保護(hù)人群免受沙門氏菌感染，政府和其他規(guī)定制定機(jī)構(gòu)已經(jīng)制定了許多關(guān)于食品操作的規(guī)定。對(duì)于家庭烹飪，推薦將食物在制備食物的中心處于75°C (167 T )下加熱至少10分鐘。沙門氏菌不能通過(guò)冷凍破壞。已經(jīng)有許多嘗試來(lái)控制食物供應(yīng)中的沙門氏菌的擴(kuò)散。對(duì)此一種方法是宣傳關(guān)于正確食品操作和烹飪技巧的信息。這通過(guò)關(guān)于食品生產(chǎn)、運(yùn)輸和操作的廣泛規(guī)定和法規(guī)實(shí)現(xiàn)。食品法規(guī)的一個(gè)方面是確定食物產(chǎn)品中可接受的沙門氏菌水平。例如，USFDA已經(jīng)將水供應(yīng)中的可接受沙門氏菌水平設(shè)定為不高于3CFU/4gm(www.fda.gov)。特別關(guān)注的是由耐多藥(MDR)菌株例如腸道沙門氏菌鼠傷寒沙門氏菌(serovarTyphimurium)DT104或腸道沙門氏菌新港沙門氏菌(serovar Newport)引起的沙門氏菌病。由于耐藥菌株的性質(zhì)，其較其他沙門氏菌的菌株難治療得多。其對(duì)處于危險(xiǎn)中的群體例如嬰兒和老年人特別具有破壞性。這對(duì)于沙門氏菌的MDR菌株尤其如此，因此精確、容易地實(shí)施對(duì)食物源的測(cè)試很重要。這樣，可減少或消除病原體到人的初始傳播。由于對(duì)精確測(cè)試沙門氏菌的存在具有巨大需求，所以目前有許多市售的測(cè)試方法。USFDA 有用于測(cè)試的指南(參見(jiàn) USFDA Setting aRisk Threshold for EntericDiseases in Drinking Water), USDA 也有(參見(jiàn) Salmonella Testing)。測(cè)試通常通過(guò)基于 DNA 的方法(例如 GENE-TRAK Colorimetric,和 PE Applied Biosystems 的 TAQMAN),通過(guò)基于免疫分析的方法(例如Foss Electric的EIA Foss),通過(guò)基于免疫乳劑凝集的方法(例如May&Baker Diagnostics Ltd.的Spectate),以及有時(shí)通過(guò)其他生物化學(xué)方法例如活動(dòng)性檢測(cè)系統(tǒng)(例如Oxoid的Salmonella Rapid Test)實(shí)現(xiàn)。這些測(cè)試被廣泛使用并且是準(zhǔn)確的，但有些要耗費(fèi)許多天完成，且這些測(cè)試中的許多并非高度自動(dòng)化的，即其全部倚賴技術(shù)人員來(lái)確定測(cè)試結(jié)果。此外，這些測(cè)試通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)室富集所述細(xì)菌樣本、在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)完成。適體以其結(jié)合特異性物質(zhì)的能力而為本領(lǐng)域所熟知。基于核酸的適體還高度穩(wěn)定。適體特異性通常利用通過(guò)指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進(jìn)化(SELEX)方法來(lái)確定。這使得可產(chǎn)生對(duì)多種分子的高特異性。現(xiàn)在適體可用作對(duì)細(xì)胞的標(biāo)記物和銜接體。適體能夠結(jié)合于細(xì)胞的外膜蛋白并因此用作對(duì)細(xì)胞的標(biāo)記物和結(jié)合物(Joshua K.Herr etal., Aptamer-Conjugated Nanoparticles for Selective Collection andDetection ofCancer Cells, Analytical Chemistry, Vol.78, N0.9, pp.2918-2924, May 2006)。采用與腸道沙門氏菌結(jié)合的適體已經(jīng)被Raghavendra Joshi等人的基本測(cè)試證明(Raghavendra Joshi et al., Selection, characterization, and application of DNAaptamers for the capture and detection ofSalmonella enterica serovars, Molecularand Cellular Probes, Vol.23, pp.20-28，2009)。在所述實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了兩種高度特異性的40-mer單DNA鏈腸道沙門氏菌適體。通過(guò)應(yīng)用所發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)被測(cè)序的適體，Joshi等人能夠利用注入適體的磁性顆粒來(lái)分離和濃縮樣本中的腸道沙門氏菌，并以此檢測(cè)腸道沙門氏菌的7種不同的血清型(檢測(cè)靈敏度約10CFU/gm)。美國(guó)專利號(hào)5，510，241(〃Thorns〃)公開(kāi)了一種用于沙門氏菌的測(cè)試系統(tǒng)，但利用了單克隆抗體進(jìn)行。美國(guó)專利號(hào)5，582，981 (Toole et al.〃)公開(kāi)了適體技術(shù)用于結(jié)合特異性物質(zhì)的應(yīng)用，但利用了聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。PCR測(cè)試需要實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和受過(guò)訓(xùn)練的技術(shù)人員。美國(guó)專利號(hào)5，635，617 (Doran et al.〃)公開(kāi)了沙門氏菌的特異性靶基因和蛋白；然而，其未將此用于自動(dòng)化測(cè)試食品中的病原體的方法。美國(guó)專利號(hào)5，712，17 (Kouvonen et al.〃)公開(kāi)了可用于測(cè)試病原體的快速免疫測(cè)定試條，但未公開(kāi)以自動(dòng)化方式進(jìn)行的方式，并且Kouvonen的方法還需要受過(guò)訓(xùn)練的技術(shù)人員來(lái)完成測(cè)試。美國(guó)專利號(hào)5，840，867(〃Toole et al.〃)公開(kāi)了數(shù)種可用于革巴向的特異性適體序列。然而，其未公開(kāi)使用所述序列的具體方法，也未公開(kāi)對(duì)腸道沙門氏菌膜外蛋白特異的適體。美國(guó)專利號(hào)6，680, 377B1 (Stanton et al.〃)公開(kāi)了作為分子燈塔的適體的組合物。由于這不是電化學(xué)反饋系統(tǒng)，因此其需要受過(guò)訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)室人員和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。而且，此篇現(xiàn)有技術(shù)未公開(kāi)用于腸道沙門氏菌的檢測(cè)系統(tǒng)。本領(lǐng)域需要的是可由普通人員在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境外——特別是在“檢驗(yàn)點(diǎn)”，例如港口、邊界檢查點(diǎn)和沿正常貿(mào)易路徑的稱重站一使用來(lái)精確原位測(cè)試食物樣本中沙門氏菌存在情況的高度自動(dòng)化的、精確的系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本公開(kāi)的專利技術(shù)和方法提供了一種用于測(cè)試腸道沙門氏菌的高度自動(dòng)化的系統(tǒng)。這些測(cè)試步驟高度自動(dòng)化，從而僅需很少的訓(xùn)練就能進(jìn)行所述檢查。此外，本文公開(kāi)了一種用于測(cè)試的方法，所述方法允許在運(yùn)輸貨物時(shí)無(wú)線傳輸結(jié)果，使得可在裝載和卸載位置快速進(jìn)行處理。所述裝置的使用首先是取得預(yù)先設(shè)定的量的市售培養(yǎng)液(例如BHI培養(yǎng)液)，所述量適合所用的市售標(biāo)準(zhǔn)樣品杯大小。然后，根據(jù)需要使用市售的無(wú)菌湯匙、剪刀、鑷子、刀子、玻璃攪棒、移液管、培養(yǎng)皿、試管、彎曲玻璃棒(“曲棍球棒”)，將待測(cè)項(xiàng)的小物品樣本(例如一片雞肉)放入本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2010.04.21 US 12/764,8281.一種使用基于適體的電化學(xué)傳感器陣列來(lái)檢測(cè)腸道沙門氏菌的裝置，其包含: 傳感器基底板； 排列于所述傳感器基底板上的多個(gè)溝槽通道中的電容陣列； 排列于所述電容陣列中的多個(gè)適體分子，所述多個(gè)適體分子各自能夠結(jié)合所述腸道沙門氏菌外膜上的指示蛋白，并且其中使用自裝配單層(SAM)方法將每個(gè)適體分子固定化到所述電容陣列；以及 連接到所述電容陣列的印刷電路板，所述印刷電路板包含連接和控制所述電容陣列的兀件，并且 其中所述印刷電路板和電容陣列通過(guò)USB接口由獨(dú)立電源直接或間接提供電力。2.權(quán)利要求1的裝置，其中位于所述傳感器板上的電容陣列被配置于四面包封并在兩個(gè)末端之一開(kāi)口于液體流的多個(gè)通道中。3.權(quán)利要求1的裝置，其中所述多個(gè)適體分子各自還包含: 作為連接到所述適體分子的固定器的銜接體分子； 連接到所述銜接體分子的氨基-硅烷化層；以及 連接到所述氨基-硅烷化層和所述電容陣列的SiO2絕緣體。4.權(quán)利要求1的裝置，其中所述通過(guò)印刷電路板連接和控制所述電容陣列的元件還包括:用于檢測(cè)由于所述多個(gè)溝槽通道的一對(duì)之間存在腸道沙門氏菌而導(dǎo)致的所述電容陣列中電容改變的元件。5.權(quán)利要求1的裝置，其還包含將用于分析的液體遞送到所述電容陣列的遞送系統(tǒng)。6.權(quán)利要求1的裝置，其還包含連接到所述印刷電路板并由其提供電力的電阻加熱元件。7.權(quán)利要求5的裝置，其中所述遞送系統(tǒng)包含連接到所述傳感器基底板以確保所述電容陣列上適當(dāng)?shù)囊后w流的壓電泵。8.權(quán)利要求5的裝置，其中所述遞送系統(tǒng)包含用于提供無(wú)限制的循環(huán)液體流通過(guò)所述電容陣列的元件。9.一種用于測(cè) 試液體樣本中腸道沙門氏菌的方法，包括: 使包含連接到電容陣列的基片的傳感器暴露于所述流體樣本； 使多個(gè)連接到所述電容陣列的適體分子暴露于所述樣本流體； 通過(guò)所述適體分子接受所述腸道沙門氏菌的外膜； 檢測(cè)所述電容陣列中的電變化；并且 確定所分析的樣本流體是否含有腸道沙門氏菌。10.權(quán)利要求9的方法，其中檢測(cè)所述電容陣列中的電變化包括:檢測(cè)所述電容陣列中電容值的改變、檢測(cè)所述電容陣列中阻抗值的改變或者檢測(cè)所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉赫沙·沙查爾，溫斯頓·吳，托馬斯·陳，萊斯利·法卡斯，布雷特·喬丹，帕拉丁·盧波夫，海爾文·陳，凱爾·齊默曼，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：藥物代謝動(dòng)力公司，葉赫沙·沙查爾，溫斯頓·吳，托馬斯·陳，萊斯利·法卡斯，布雷特·喬丹，帕拉丁·盧波夫，海爾文·陳，凱爾·齊默曼，
類型：
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。