CN107449807A - 一种酶的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种检测酶的方法，将目标检验物置于所述包被有酶探针的反应单元，通过测量单元对所述反应单元中的目标检验物中的酶进行检测，并将检测信息进行存储及分析，获取酶的检测结果，检测结果便于存档，且便于本领域技术人员对存储的检测结果进行分析，减小了检测成本；进一步，将酶探针预先包被在反应单元上，一方面减少了检测时间，一方面筛选包被后的反应单元进行酶检测，提高了检测精度及检测准确性。

Description

一种酶的检测方法
技术领域
本发明涉及生物及医疗科学研究领域，尤其是一种酶的检测方法。
背景技术
人体和哺乳动物体内含有5000种酶，它们或是溶解于细胞质中，或是与各种膜结构结合在一起，或是位于细胞内其他结构的特定位置上，只有在被需要时才被激活。酶是一类生物催化剂，生物体内含有数千种酶，它们支配着生物的新陈代谢、营养和能量转换等许多催化过程，与生命过程关系密切的反应大多是酶催化反应。若因遗传缺陷造成某个酶缺损，或其它原因造成酶的活性减弱，均可导致该酶催化的反应异常，使物质代谢紊乱，甚至发生疾病。
因此酶的检测与生物学及医学的关系十分密切。目前，对各类酶的检测方法操作较为复杂，包括比色法，容量法以及加勒斯江法等，检测流程复杂，且对操作人员的专业技术要求较高，检测成本高，且检测时间长，检测结果容易被检测物的浓度、容量以及检测环境等影响，导致检测精度不准确。
本发明提出一种酶的检测方法，操作简单，检测精度较高，且通过预先包被酶探针至一反应单元中的上，使得检测时间较短，对操作人员的专业技术要求降低，从而降低了检测成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酶的检测方法使得检测酶的时间较短，检测精度较高，且操作简单，对操作人员的专业技术要求较低。
为了达到上述目的，本发明提供了一种检测酶的方法，用于检测目标检验物中的酶，包括：
确定所述目标检验物的可检出浓度范围；
获取一反应单元，所述反应单元预先包被有酶探针；
将所述目标检验物置于所述反应单元，所述酶探针与所述目标检验物中的酶发生反应，形成酶的复合物或酶的化合物；
通过测量单元获取所述目标检验物中的酶的数据信息，并传输至一存储单元进行存储；以及
分析所述存储单元中的数据信息，获取检测结果。
可选的，在上述检测酶的方法中，所述反应单元包括一反应腔，所述酶探针包被于所述反应腔的底部的一检测电极上，所述检测电极与所述测量单元连接。
可选的，在上述检测酶的方法中，所述反应单元预先包被酶探针的步骤包括：
获取与所述目标检验物浓度对应的酶探针溶液；
获取所述反应单元的包被参数，根据所述反应单元的包被参数，获取所述酶探针溶液的包被时间、温度以及湿度；以及
将所述酶探针溶液置于所述反应单元，根据所述包被时间、温度以及湿度对所述反应单元进行包被；所述反应单元的检测电极上还包括至少一层封闭物。
可选的，在上述检测酶的方法中，获取所述反应单元的包被参数的步骤包括：
将第一液体置于所述反应单元，所述第一液体包括去离子水、超纯水、缓冲液、PBS溶液、Buffer B以及自来水中的任一种，所述超纯水的含盐量小于0.3mg/L，电导率小于0.2μs/cm；
用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对所述反应单元做频率电导率扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中若干个值，作为所述反应单元的特征参数CS0；
倒出第一液体，将不同浓度的酶探针溶液置于所述反应单元，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-90的空间内放置，所述酶探针溶液包括淀粉、甘油三酯、纤维素、以及酚类化合物中的一种或任一组合溶液；
将第一液体置于所述反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中若干个值，作为所述反应单元的特征参数CS1；
倒出第一液体，将封闭液装入所述反应单元内，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-100的空间内放置；
将第一液体置于所述反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中若干个值，作为所述反应单元的特征参数CS2；以及
倒出第一液体，将不同浓度的包含有酶的目标检验物放入所述反应单元内，执行检验，在不同浓度条件下，分别获取三个特征参数CS0、CS1、CS2作为相应浓度下所述反应单元的包被参数。
可选的，在上述检测酶的方法中，所述倒出第一液体，将不同浓度的酶探针溶液置于所述反应单元，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-90的空间内放置的步骤之后还包括：
对所述含有不同浓度的酶探针溶液的反应单元施加10Hz～10MHz的激励信号。
可选的，在上述检测酶的方法中，所述获取所述反应单元的包被参数的步骤还包括：
在获取特征参数CS0之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗，所述清洗液体包括去离子水、超纯水、缓冲液以及自来水中的任一种；
在获取特征参数CS1之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗；以及
在获取特征参数CS2之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗。
可选的，在上述检测酶的方法中，所述检测酶的方法还包括：
对所述可检出浓度范围内的目标检验物进行预处理，所述预处理包括滤除所述可检出浓度范围内的目标检验物中的颗粒物。
可选的，在上述检测酶的方法中，所述确定所述目标检验物的可检出浓度范围的步骤包括：
选取浓度为ng/mL的目标检验物，按指数级从ng/mL稀释至1ag/mL，采用10Hz～10MHz的激励信号对所述目标检验物中的酶进行全扫描，获取所述酶的响应参数及相应的目标检验物的浓度范围，其中，n≥0.5；
对所述酶的响应参数及相应的目标检验物的浓度范围的关系进行拟合，获取拟合函数；
根据所述拟合函数，获取所述目标检验物的浓度范围，和/或根据所述拟合函数获取所述酶的响应参数。
可选的，在上述检测酶的方法中，所述反应单元连接的测量单元工作，获取所述目标检验物中的酶的数据信息的步骤包括：
通过测量单元对反应单元施加10Hz～10MHz的激励信号，同时，检测反应单元的阻抗值变化，将所述反应单元的阻抗值传输至一存储单元进行存储。
可选的，在上述检测酶的方法中，所述分析所述存储单元中的数据信息，获取检测结果的步骤包括：
对所述反应单元的阻抗值进行数据处理，包括去噪处理及修正；
通过数据处理后的反应单元的阻抗值，获取检测结果，并将所述检测结果显示于一显示单元。
综上所述，本发明提出了一种检测酶的方法，通过预先包被酶探针至一反应单元中，使得检测时间较短，检测精度较高，且对操作人员的专业技术要求降低，操作简单；进一步，将目标检验物置于所述包被有酶探针的反应单元，通过测量单元对所述反应单元中的目标检验物中的酶进行检测，并将检测信息进行存储及分析，获取酶的检测结果，检测结果便于存档，且便于本领域技术人员对存储的检测结果进行分析，减小了检测成本。
附图说明
图1为本发明一优选实施例中的检测酶的方法流程图；
图2为本发明一优选实施例中的测量单元结构示意图；
图3为本发明一优选实施例中的反应单元阻抗扫描图。
具体的，1-测量单元；11-信号模块；12检测模块；2-存储单元；3-显示单元；反应单元4。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提出一种检测酶的方法，用于检测目标检验物中的酶，操作简单，检测时间较短，检测精度较高，且对操作人员的专业技术要求降低。具体的，参考图1及图2，本发明一优选实施例中的检测酶的方法包括：
步骤S1：确定所述目标检验物的可检出浓度范围。
在本发明一优选实施例中，选取浓度为10g/mL的目标检验物，按指数级从10g/mL稀释至1ag/mL，采用10Hz～10MHz的激励信号对所述目标检验物中的酶进行全扫描，获取所述酶的响应参数及相应的目标检验物的浓度范围；
对所述酶的响应参数及相应的目标检验物的浓度范围的关系进行拟合，获取拟合函数；
根据所述拟合函数，获取所述目标检验物的浓度范围，和/或根据所述拟合函数获取所述酶的响应参数。
可选的，稀释所述浓度为10g/mL的目标检验物可以但不限于包括按指数级将其从10g/mL稀释至1ag/mL，即下次稀释后的浓度为本次稀释后的浓度的十分之一。本发明对稀释所述浓度为10g/mL的目标检验物的方法以及倍数等不作任何限制。可选的，本领域技术人员可根据所述酶的响应参数，并通过所述拟合函数获取所述目标检验物的浓度范围，也可根据所述目标检验物的浓度范围，并通过所述拟合函数获取所述酶的响应参数。
步骤S2：获取一反应单元4，所述反应单元4预先包被有酶探针，用于检测所述目标检验物中的酶；
具体的，所述反应单元4包括一反应腔，所述酶探针包被于所述反应腔的底部的一检测电极上，所述检测电极与一测量单元1连接。所述酶探针可与所述目标检验物中的酶发生反应形成酶的复合物或酶的化合物，所述酶探针包括但不限于为纤维素、淀粉、甘油三酯以及酚类化合物中的一种或任一组合，本发明对此不做任何限制。可选的，例如，淀粉酶能水解淀粉生成葡萄糖、麦芽糖及糊精；甘油三酯在脂肪酶的作用下发生水解；中性蛋白酶在碱性溶液中极不稳定，被酚类化合物还原为钼蓝和钨蓝混合物等。
可选的，所述反应单元4的检测电极上还包括至少一层封闭物。所述封闭物一般采用无关蛋白配制，防止其他物质吸附到检测电极上对检测结果造成影响，一提高检测的准确性。
具体的，所述反应单元4预先包被酶探针的步骤包括：
获取所述反应单元4的包被参数，根据所述反应单元4的包被参数，获取所述酶探针溶液的包被时间、温度以及湿度；
将所述酶探针溶液置于所述反应单元4，根据所述包被时间、温度以及湿度对所述反应单元4进行包被。
为了增加酶的检测精度，本发明又一实施例中筛选适用于某浓度的目标检验物的包被酶探针的步骤，具体的，即获取所述反应单元的包被参数的步骤包括：
将第一液体置于反应单元4，所述第一液体包括去离子水、超纯水、缓冲液、PBS溶液、Buffer B以及自来水或任一组合，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对每个反应单元做频率电导率扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中的若干个值，作为该反应单元的特征参数CS0；
倒出第一液体，将不同浓度的酶探针溶液置于反应单元4内部，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-90的空间内放置，所述酶探针溶液包括淀粉、甘油三酯、纤维素、以及酚类化合物中的一种或任一组合的溶液；
将第一液体置于每个反应单元，所述第一液体包括去离子水、超纯水、PBS溶液以及Buffer B中的任一种，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果的若干个值，作为该反应单元的特征参数CS1；
倒出第一液体，将封闭液装入反应单元内，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-100的空间内放置；
将第一液体置于每个反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果的若干个值，作为该反应单元的特征参数CS2；
倒出第一液体，将已知包含有酶的不同浓度的目标检验物放入反应单元内，执行检验，在不同浓度条件下，分别获取三个包被参数CS0、CS1、CS2，作为相应浓度下酶探针溶液的包被参数。
可选的，所述获取所述反应单元的包被参数的步骤还包括：
在获取特征参数CS0之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗，所述清洗液体包括去离子水、超纯水、缓冲液以及自来水中的任一种；
在获取特征参数CS1之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗；以及
在获取特征参数CS2之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗。
对反应单元的清洗可减少反应单元中的其他杂质，进而增加了该反应单元的检测精度。
参考图3，可通过不同频率范围内，对不同正弦波电压下的反应单元做频率阻抗扫描，记录阻抗扫描图。本领域技术人员可根据所述阻抗扫描图进行研究。图3仅为时间、湿度及温度一定的情况下，对不同频率范围内，不同正弦波电压下的反应单元做频率阻抗扫描，通过指定某参数一定不変，获取其他参数可变时反应单元的阻抗扫描图，均属于本发明的技术范围。
本实施例中的酶探针预先包被在所述反应单元中，一方面减少了检测时间，一方面筛选包被后的反应单元4以进行酶检测，提高了检测精度及检测准确性；进一步的，通过在实验室进行确认反应单元4的包被参数，通过筛选出适用于某浓度的目标检验物的酶探针，对所述某浓度的目标检验物中的酶进行检测，一方面预先对反应单元进行包被，减少了检测时间，同时可获取对应的放置时间、温度以及湿度，增加检测的准确性，同时，检测流程简单，对操作人员的专业技术要求降低，从而降低了检测成本，具有可行性。
步骤S3：将所述目标检验物置于所述反应单元4，所述酶探针与所述目标检验物的酶发生反应，形成酶的复合物或酶的化合物；
步骤S4：与所述反应单元4连接的测量单元1工作，获取所述目标检验物中的酶的数据信息，并传输至一存储单元进行存储；
具体的，通过测量单元1中的信号模块11对反应单元4施加激励信号，同时，检测模块12检测酶的数据信息，将所述酶的数据信息传输至一存储单元2进行存储。
可选的，本发明中的酶的数据信息包括但不限于为所述反应单元的阻抗值变化，检测模块12将所述反应单元的阻抗值传输至一存储单元2进行存储。步骤S3中的酶的复合物或酶的化合物增加了所述反应单元的检测电极的厚度，因此，反应单元的阻抗值会发生变化，优选的，本发明一实施例中，检测反应单元的阻抗值变化，将所述反应单元的阻抗值传输至一存储单元进行存储。
步骤S5：分析所述存储单元中的数据信息，获取检测结果。
具体的，本领域技术人员可根据本实施例中的反应单元4的阻抗值变化，分析获取检测结果，所述检测结果包括但不限于为所述目标检验物中的酶种类、数量及正常情况等；根据所述酶的复合物或酶的化合物分析所述酶的构成活性等，从而预防酶缺损等，本发明对此不做任何限制。
可选的，将所述检测结果通过一显示单元3展示，所述显示单元3包括但不限于为PC或智能手机，以便于技术人员进行查询及分析，本发明对此不作任何限制。
可选的，还包括步骤S6：对所述可检出浓度范围内的目标检验物进行预处理，所述预处理包括滤除所述可检出浓度范围内的目标检验物中的颗粒物，以增加检测准确性。
综上所述，本发明提出了一种检测酶的方法，通过预先包被酶探针至一反应单元中，使得检测时间较短，检测精度较高，且对操作人员的专业技术要求降低，操作简单；进一步，将目标检验物置于所述包被有酶探针的反应单元，通过测量单元对所述反应单元中的目标检验物中的酶进行检测，并将检测信息进行存储及分析，获取酶的检测结果，检测结果便于存档，且便于本领域技术人员对存储的检测结果进行分析，减小了检测成本。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测酶的方法，用于检测目标检验物中的酶，其特征在于，包括：
确定所述目标检验物的可检出浓度范围；
获取一反应单元，所述反应单元预先包被有酶探针；
将所述目标检验物置于所述反应单元，所述酶探针与所述目标检验物中的酶发生反应，形成酶的复合物或酶的化合物；
通过测量单元获取所述目标检验物中的酶的数据信息，并传输至一存储单元进行存储；以及
分析所述存储单元中的数据信息，获取检测结果。
2.如权利要求1所述的检测酶的方法，其特征在于，所述反应单元包括一反应腔，所述酶探针包被于所述反应腔的底部的一检测电极上，所述检测电极与所述测量单元连接。
3.如权利要求2所述的检测酶的方法，其特征在于，所述反应单元预先包被酶探针的步骤包括：
获取与所述目标检验物浓度对应的酶探针溶液；
获取所述反应单元的包被参数，根据所述反应单元的包被参数，获取所述酶探针溶液的包被时间、温度以及湿度；以及
将所述酶探针溶液置于所述反应单元，根据所述包被时间、温度以及湿度对所述反应单元进行包被；所述反应单元的检测电极上还包括至少一层封闭物。
4.如权利要求3所述的检测酶的方法，其特征在于，获取所述反应单元的包被参数的步骤包括：
将第一液体置于所述反应单元，所述第一液体包括去离子水、超纯水、缓冲液、PBS溶液、Buffer B以及自来水中的任一种，所述超纯水的含盐量小于0.3mg/L，电导率小于0.2μs/cm；
用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对所述反应单元做频率电导率扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中若干个值，作为所述反应单元的特征参数CS0；
倒出第一液体，将不同浓度的酶探针溶液置于所述反应单元，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-90的空间内放置，所述酶探针溶液包括淀粉、甘油三酯、纤维素、以及酚类化合物中的一种或任一组合溶液；
将第一液体置于所述反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中若干个值，作为所述反应单元的特征参数CS1；
倒出第一液体，将封闭液装入所述反应单元内，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-100的空间内放置；
将第一液体置于所述反应单元，用50mV-10000mV的正弦波电压按40Hz-4MHz对反应单元做频率阻抗扫描，记录响应电流与相位差并选择扫描结果中若干个值，作为所述反应单元的特征参数CS2；以及
倒出第一液体，将不同浓度的包含有酶的目标检验物放入所述反应单元内，执行检验，在不同浓度条件下，分别获取三个特征参数CS0、CS1、CS2作为相应浓度下所述反应单元的包被参数。
5.如权利要求4所述的检测酶的方法，其特征在于，所述倒出第一液体，将不同浓度的酶探针溶液置于所述反应单元，按0-120小时在20-30摄氏度，相对湿度为70-90的空间内放置的步骤之后还包括：
对所述含有不同浓度的酶探针溶液的反应单元施加10Hz～10MHz的激励信号。
6.如权利要求4所述的检测酶的方法，其特征在于，所述获取所述反应单元的包被参数的步骤还包括：
在获取特征参数CS0之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗，所述清洗液体包括去离子水、超纯水、缓冲液以及自来水中的任一种；
在获取特征参数CS1之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗；以及
在获取特征参数CS2之后，将清洗液体置于所述待检测反应单元中，对所述待检测反应单元进行清洗。
7.如权利要求1所述的检测酶的方法，其特征在于，所述检测酶的方法还包括：
对所述可检出浓度范围内的目标检验物进行预处理，所述预处理包括滤除所述可检出浓度范围内的目标检验物中的颗粒物。
8.如权利要求1所述的检测酶的方法，其特征在于，所述确定所述目标检验物的可检出浓度范围的步骤包括：
选取浓度为ng/mL的目标检验物，按指数级从ng/mL稀释至1ag/mL，采用10Hz～10MHz的激励信号对所述目标检验物中的酶进行全扫描，获取所述酶的响应参数及相应的目标检验物的浓度范围，其中，n≥0.5；
对所述酶的响应参数及相应的目标检验物的浓度范围的关系进行拟合，获取拟合函数；
根据所述拟合函数，获取所述目标检验物的浓度范围，和/或根据所述拟合函数获取所述酶的响应参数。
9.如权利要求1所述的检测酶的方法，其特征在于，所述反应单元连接的测量单元工作，获取所述目标检验物中的酶的数据信息的步骤包括：
通过测量单元对反应单元施加10Hz～10MHz的激励信号，同时，检测反应单元的阻抗值变化，将所述反应单元的阻抗值传输至一存储单元进行存储。
10.如权利要求9所述的检测酶的方法，其特征在于，所述分析所述存储单元中的数据信息，获取检测结果的步骤包括：
对所述反应单元的阻抗值进行数据处理，包括去噪处理及修正；
通过数据处理后的反应单元的阻抗值，获取检测结果，并将所述检测结果显示于一显示单元。
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