在微流控阵列芯片装置中根据荧光阻滞信号通过移动反应界面滴定法检测总蛋白含量

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本文在移动反应界面(Moving Reaction Boundary,MRB)原理的基础上,提出了一种全新的检测总蛋白含量的方法,在微型芯片上通过荧光阻滞信号的获得,测定MRB电泳滴定(MRBET)总的蛋白含量结果。通过连续高交联度的聚丙烯酰胺凝胶(continous highly cross-linked polyacrylamide gel,PAG)固定住目标蛋白,并利用H+和蛋白质上的氨基反应,以此提出MRBET酸滴定蛋白原理,构成整个反应系统。理论上,界面位移的阻滞程度是蛋白含量测定的依据。因而,实验中可以利用相关校准曲线的计算,就可以将未知样品的MRB阻滞信号(RMRB)转换成的样品中总蛋白含量。整个MRBET微型芯片装置包含有30个独立的工作单元,并且每个单元有五条极短的(5mm)独立的分离微通道。仅需要15V的电池电压,就可以同时在150个微通道内进行电泳。包含样品的PAG在紫外光照下发生聚合,将样品固定在独立的微通道里,并且这里首次使用了异硫氰酸荧光素(FITC)作为RMRB的指示剂。和传统的使用大玻璃管装置的MRBET相比,这种新型的微流控芯片 MRBET有着以下优点:低电压(芯片 MRBET需要15V电压,而传统需要200V),低样品消耗(芯片MRBET需要约2μL,传统需要200μL),快速分析检测(芯片MRBET需要约20~60sec,而传统需要15min),极强的灵敏度(芯片MRBET不到0.2μg/mL,而传统约为0.15 mg/mL),高通量(芯片MRBET同时运行150管,而传统约只能运行一管),以及芯片具有集成化和自动化的巨大潜力。  具体的研究情况如下:  1、MRBET检测总蛋白含量系统的建立  基本原理:通过连续高交联度的聚丙烯酰胺凝胶(continous highly cross-linked polyacrylamide gel,PAG)固定住目标蛋白,并利用H+和蛋白质上的氨基反应,以此提出MRBET酸滴定蛋白原理,构成整个反应系统。实验结果表明,界面位移的阻滞程度是蛋白含量测定的依据。因而,利用相关校准曲线的计算,就可以将未知样品的MRB阻滞信号(RMRB)转换成的样品中总蛋白含量。并且在实验中证实了一下几点:(1)蛋白质可以被完全的固定在PAG中。(2)H+和蛋白质的碱性残基或者 OH-和蛋白质的酸性残基都可以反应并且进行蛋白质定量检测。(3)实验中H+基本只和蛋白反应,糖类,三聚氰胺等杂质不干扰。  2、实验装置的设计  实验所用微流控阵列芯片装置是用PDMS材料制成,在大小为7.5cm×2.5cm的芯片基板上,利用光蚀刻技术对其进行加工,使其表面整齐均匀的排布30(5×6)个操作单元,每个单元的阴极槽(直径1mm)及阳极槽(直径1mm)间分别有平行的5个分离通道(20um deep×80um width×5mm length)将其彼此连接。  3、施恩奶粉中蛋白总量的检测  根据 MRB原理,首次在芯片装置上建立新型可视化的电泳滴定,快速准确的检测施恩婴儿奶粉中蛋白总含量。在这个体系中,MRB由氢离子和已经固定于高交联度的PAG中的蛋白,在电场的作用下相互作用,与此同时,用荧光指示剂FITC标定蛋白,使用CCD荧光显微镜实现对MRB位置的实时在线的显示。利用MRB的移动速率与奶粉中蛋白浓度的函数关系来建立相关标准曲线。实验显示,NPN对MRBET法的影响非常小,且MRBET法比传统方法检测速率快,重复性好。
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