分散有干燥磁颗粒的膜及包含有该膜的测试盒的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及干燥磁颗粒的分散和保存。更具体地，涉及一种分散有干燥磁颗粒的膜及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]磁敏传感器是传感器产品的一个重要组成部分，磁敏传感器已经得到广泛的应用，如电脑硬盘中的磁存储器、汽车中的角度传感器等。直到1998年baselt等人首次报道了利用标记生物分子的磁颗粒和巨磁阻(GMR)传感器探测生物靶标分子的研究并公开了专利(US 5981297)，由此开创了磁敏传感器在生物技术领域应用研究的先例。磁敏生物传感器测试生物分子的原理是检测生物功能化的微米或纳米尺度磁颗粒。即在传感器表面修饰上能够识别靶标分子的抗体或抗原，样品中的靶标分子与之特异性结合，然后标记有抗体或抗原的顺磁颗粒识别靶标分子形成夹心结构的复合物，被固定在传感器表面，没有被捕捉住的磁颗粒被移走，施加电磁场，通过对顺磁颗粒数量的检测确定靶标分子的含量。
[0003]在过去的10年里的研究显示，磁敏生物传感器具有低成本、快速、高灵敏度、高通量检测的特点，目前磁电子学已经显现出作为开发生物传感器芯片的新平台技术的优势。在2006年5月生物芯片多伦多国际会议上，Philips公司的研究人员报道，世界上已经有30多个研究组从事磁敏生物传感器研究开发，包括美国海军实验室(US Naval Research),斯坦福大学(Stanford University),飞利浦(Philips),奥地利的维也纳科技大学,麻省理工学院，德国的Bielefield大学，日本TDK公司，加利福尼亚大学圣地亚哥分校等等。
[0004]在以上所述公司或研究院所发表的文章或报告里，纳米磁颗粒均是以溶液的形式被添加到反应空间参与反应。从长期保存的角度来讲，以溶液形式存在的磁颗粒在化学特性上很不稳定，并且容易发生磁颗粒沉淀现象，引起反应结果的不稳定性。US-A-2004/0043042公开了对于分子的稳定和干燥的微量冷冻干燥技术。所描述的干燥方法包括a)提供包括溶解或分散于挥发性液体介质中的目标试剂的液体，b)将I μ L-1O μ L的微量液体沉积至基体的预先选定的位置，c)通过使液体介质挥发来干燥该微量以制备目标试剂的固体干燥形式。任选地，该方法是在步骤(b)之后和在步骤(C)之前包括冷冻该微量的冷冻干燥方法。然而，后续研究发现这仍然会导致在干燥时颗粒的聚集，而这使得磁颗粒难以以单分散的方式在试剂中进行再分散。
[0005]因此需要一种可以使磁颗粒长期、稳定保存并使之在磁敏生物传感器的应用中能以单分散的形式分散在试剂中的方法。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的第一个技术问题是提供一种分散有干燥磁颗粒的多孔膜，在生化试剂流过此膜后，多孔膜上大部分磁颗粒可以被均匀的分散悬浮在生化试剂中。
[0007]本发明要解决的第二个技术问题是提供一种测试盒，该测试盒内包括分散有干燥磁颗粒的多孔膜，在干燥状态下，磁颗粒保存期增长，这也就延长了测试盒的货架寿命。
[0008]本发明要解决的第三个技术问题是一种形成分散有干燥磁颗粒的多孔膜的方法，本方法首先将含有磁颗粒的试剂浓缩，然后将一定量的浓缩后的磁颗粒试剂滴加在多孔膜上，将多孔膜组装进测试盒部件，将载有多孔膜的测试盒部件速冻至低于负30摄氏度，用业界通用的方式将其边抽真空边升温、形成载有分散有干燥磁颗粒的多孔膜的测试盒组件。
[0009]根据本发明的一个方面，提供一种分散有干燥磁颗粒的多孔膜，所述多孔膜的孔径大于所述磁颗粒的粒径；且所述多孔膜通过冷冻干燥承载均匀分散有磁颗粒的缓冲液的多孔膜得到。
[0010]优选地，所述磁颗粒的粒径的范围为20纳米-5000纳米，所述多孔膜的孔径的范围为200纳米-50微米，所述多孔膜的孔径与所述磁颗粒的粒径比为1.5-1000:1。该比例范围可以保证磁颗粒均匀地分散在多孔膜中被流动的试剂分散、带走，而不会被阻留在多孔膜内。
[0011 ] 优选地，多孔膜的厚度为20微米-2毫米，选用此厚度的多孔膜可保证有足够的容积的前提下，体积不会太大以至于引起过多的磁颗粒残留。
[0012]优选地，所述缓冲溶液选自磷酸盐缓冲液和碳酸盐缓冲液。
[0013]优选地，所述多孔膜选自包括硝酸纤维膜、玻璃纤维膜、聚酯膜和无纺布组。
[0014]根据本发明的另一方面，提供一种测试盒，该测试盒容纳有分散有干燥磁颗粒的多孔膜和缓冲液，
[0015]该多孔膜的孔径大于所述磁颗粒的粒径；且所述多孔膜通过冷冻干燥承载均匀分散有磁颗粒的缓冲液的多孔膜得到，
[0016]所述多孔膜邻近所述缓冲液且位于所述缓冲液流动路径中。
[0017]优选地，容纳在所述测试盒中的缓冲液与用于形成分散有干燥磁颗粒的多孔膜的缓冲液相同。
[0018]根据本发明的再一方面，提供一种形成分散有干燥磁颗粒的多孔膜的方法，包括:
[0019]制备分散有磁颗粒的缓冲液；
[0020]将含有磁颗粒的溶液滴加在多孔膜上；
[0021 ] 将滴有磁颗粒溶液的膜冷冻干燥，密封保存。
[0022]冷冻真空干燥使干燥后的磁颗粒易于重新分散悬浮在试剂中。
[0023]优选地,所述滴加的量100纳升-10微升。
[0024]优选地，所述干燥优选冷冻干燥，所述冷冻的温度为低于-30摄氏度。
[0025]本发明的有益效果如下:
[0026]磁颗粒冻干后保存可以在较长的时间里保持其生物化学性能，也可以避免在液体悬浮液中保存时由于沉淀而引起的团聚或者难以再均匀悬浮分散的问题。
【附图说明】
[0027]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0028]图1示出加磁颗粒之前的硝酸纤维膜示意图；
[0029]图2示出根据本发明实施例1的示意图；
[0030]图3示出容纳有冻干磁颗粒的硝酸纤维膜的试剂室的示意图；
[0031]图4示出硝酸纤维膜的扫描电镜图；
[0032]图5示出玻璃纤维膜的扫描电镜图；
[0033]图6示出测试盒的结构分解立体示意图；
[0034]图7示出测试盒反应室兼微通道层的俯视图。
[0035]图中3为带有冻干磁颗粒的硝酸纤维膜，4为流体通道，5为通道开口，6为通道开□ ,1012为测试盒的样品室，1013，1014，1015，1016皆为测试盒的试剂室，1100为流体通道，102为测试盒的第二密封层，104为测试盒的反应室兼通道层，1048为测试盒的微通道，1049为测试盒的反应室。
【具体实施方式】
[0036]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0037]根据被测生物试剂的种类选择磁颗粒的大小和缓冲液的种类，以及多孔膜的孔径大小和孔隙率。把多孔膜，如图1所示，裁剪成所需尺寸和形状，把磁颗粒均匀分散在缓冲溶液中，并优选将溶液浓缩至所需浓度，得到分散有磁颗粒的溶液。溶液的浓度既要保证磁颗粒在缓冲溶液中产生团聚，又要避免溶液量过大难于干燥。随函，将一定体积例如100纳升-10微升的分散有磁颗粒的缓冲液滴加在多孔膜上，使磁颗粒分散液均布在多孔膜中。把载有磁颗粒分散液的多孔膜在低温，例如低于约负30摄氏度的环境中速冻，然后根据设定的冻干曲线进行冻干，直至带有磁颗粒的多孔膜上除磁颗粒以外的冷冻固体全部升华，承载有磁颗粒的多孔膜全部干燥，如图2所示。随后将带有已干燥磁颗粒的多孔膜组装进测试盒，然后真空密封进真空袋，密封保存。图3示出容纳有冻干磁颗粒的硝酸纤维膜的试剂室的示意图，其中4是流体空间，该流体空间可以是独立的，例如是测试盒中的一个试剂室，也可以是一个更大或者更复杂的器件的一部分，例如是测试盒的流体通道的一部分。冷冻干燥好的多孔膜放入了立体空间中。除流体空间的两端开口 5和6以外，流体空间的其他部分是密封的。开口 5和6也可以继续延伸与其他部件连接。储存时，多孔膜部分或处于干燥气体中，或处于真空中，目的是确保多孔膜上的磁颗粒不能吸潮。使用时，与用于分散磁颗粒的缓冲液相同的缓冲液从开口 5或6流入，从另一开口 6或5流出。多孔膜上的磁颗粒被溶解到缓冲液中得到用于测试生物试样的磁颗粒测试液去参与随后的生化反应。
[0038]图4显示的是一幅硝酸纤维膜的结构，网孔状结构明显。除硝酸纤维膜以外，玻璃纤维膜或其他疏松结构的膜都可以使用，