技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用微電極陣列阻抗生物傳感器芯片檢測腫瘤細(xì)胞的方法。可用于食品檢測、藥物篩選、疾病診斷和治療等領(lǐng)域。屬于生物醫(yī)學(xué)工程與電子傳感技術(shù)交叉學(xué)科領(lǐng)域。

背景技術(shù)

一般來講肺癌診斷的方法主要有病理學(xué)、影像學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)。所檢測的標(biāo)本有痰液、腫塊、胸水和血液等。就目前我國醫(yī)院影像學(xué)檢測水平來講，普遍認(rèn)為一旦發(fā)現(xiàn)肺癌腫塊，大多數(shù)情況下腫塊已≥1cm，患者的病程已不在早期。在上述各項(xiàng)細(xì)胞學(xué)檢查中，尤以血液、痰液細(xì)胞檢查的應(yīng)用最為普遍，痰液癌細(xì)胞檢測有助于提高早期病例的檢出率；血液癌細(xì)胞檢測主要解決臨床肺癌患者轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)預(yù)測、預(yù)后判斷、特異性抗復(fù)發(fā)治療問題。而目前，痰液癌細(xì)胞檢查最終是依賴于光學(xué)技術(shù)，靠顯微鏡觀測判斷分析；血液檢測標(biāo)本最終是通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase?Chain?Reaction，PCR)進(jìn)行基因定量分析。還有一種基于壓電石英晶體和PZT壓電材料的電子傳感技術(shù)的探測方法，檢測生物大分子需要在傳感器表面進(jìn)行免疫反應(yīng)，從而將生物大分子的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電子信息。由于需要在傳感器的表面進(jìn)行免疫反應(yīng)，難以將血液和痰液復(fù)雜體系中的數(shù)個(gè)癌細(xì)胞從成千上萬個(gè)其它細(xì)胞中分離并積聚到傳感器的表面，靈敏度和檢測率非常低。

納米免疫磁珠是均勻、球形、具有超順磁性及保護(hù)殼的納米顆粒，磁珠既能結(jié)合活性蛋白質(zhì)(抗體)形成抗原-抗體-免疫磁珠生物磁性組合體，又能被磁鐵所吸引。借助外界磁力作用，這種生物磁性組合體能夠與其它物質(zhì)分離，達(dá)到有效分離特異性細(xì)胞成分的目的。納米磁珠的體積很小，既不會損傷細(xì)胞又不會影響細(xì)胞功能且可被生物降解，可立即用于分析和隨后的實(shí)驗(yàn)。對于存在腫瘤細(xì)胞稀少等問題的復(fù)雜體系(血液或痰液)來說，納米免疫磁珠技術(shù)是一種有效的富集分離技術(shù)，為腫瘤的早期診斷提供了一種新的技術(shù)思路。

中國發(fā)明專利ZL2005100262113提出了一種“利用生物磁控壓電傳感芯片探針探測癌細(xì)胞的方法”，其中所述生物磁控壓電傳感芯片探針為鋯鈦酸鉛壓電薄膜材料的懸臂梁式傳感器芯片，通過磁球-癌細(xì)胞的生物磁性組合體吸附到壓電傳感芯片表面上，將待測癌細(xì)胞的質(zhì)量和數(shù)量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電子信息，用以探測癌細(xì)胞存在與否。該發(fā)明中的傳感芯片采用懸臂梁式結(jié)構(gòu)，制作工藝復(fù)雜，加工質(zhì)量很難保證，且檢測信息需要轉(zhuǎn)換成電子信息才能檢測，需要進(jìn)行繁雜的數(shù)據(jù)采集和處理工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種利用微電極陣列阻抗生物傳感器芯片檢測腫瘤細(xì)胞的方法，可用于對血液或痰液樣品中的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行快速準(zhǔn)確的檢測，有效提高癌癥早期患者的陽性檢出率，且操作簡單方便、成本較低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用納米免疫磁微球富集分離技術(shù)俘獲痰液或血液樣品中的腫瘤細(xì)胞，形成磁微球-腫瘤細(xì)胞生物磁性組合體，借助外加磁鐵產(chǎn)生磁力，將磁微球-腫瘤細(xì)胞生物磁性組合體在瞬間吸附于微電極陣列阻抗生物傳感器芯片表面上，引起微傳感電極的阻抗特性發(fā)生變化的原理，通過阻抗分析儀對微傳感電極的阻抗特性進(jìn)行并行掃描式測試，確定是否存在腫瘤細(xì)胞。

本發(fā)明利用微電極陣列阻抗生物傳感器芯片檢測腫瘤細(xì)胞的方法，包括如下具體步驟：

1、采用由4個(gè)微電極陣列檢測單元構(gòu)成的微電極陣列阻抗生物傳感器芯片，每個(gè)微電極陣列檢測單元包括支撐層、基底層、微傳感電極層、絕緣層和儲液池五層結(jié)構(gòu)；所述微傳感電極層有16～100個(gè)通道的微傳感電極，每個(gè)微傳感電極的尺寸范圍為10μm～50μm，微傳感電極間距為10μm～30μm。

2、提取1-5毫升的痰液或血液樣品，加入到微電極陣列阻抗生物傳感器芯片儲液池中，經(jīng)液化處理后，再提取1-5ulA型特異性蛋白質(zhì)抗原加入到微電極陣列阻抗生物傳感器芯片儲液池中，使儲液池中痰液或血液樣品中的腫瘤細(xì)胞被A型特異性蛋白質(zhì)抗原所修復(fù)，形成A型特異性蛋白質(zhì)抗原-腫瘤細(xì)胞生物組合體。

3、將一種B型特異性蛋白質(zhì)抗體修復(fù)到Fe₃O₄磁性微球上，經(jīng)3-10分鐘免疫反應(yīng)，形成抗體-磁微球，再將這種抗體磁微球1-5ul加入到微電極陣列阻抗生物傳感器芯片儲液池中，使抗體-磁微球俘獲儲液池中的A型特異性蛋白質(zhì)抗原-腫瘤細(xì)胞生物組合體，并在25-30℃進(jìn)行免疫反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間2-6分鐘，反應(yīng)后形成磁微球-腫瘤細(xì)胞生物磁性組合體。