包含与具有可控移动性探针连接的支持的脂质双层的人工细胞膜及其应用制造技术

本文公开了包含含有基底和结合在基底上的移动性降低的金属颗粒的支持的脂质双层(SLB)的人工细胞膜；包括该人工细胞膜并检查分子之间相互作用的分析装置或试剂盒，其中一个分子与结合于人工细胞膜的移动性降低的金属颗粒的表面结合，而其它分子与以低化合价结合于脂质的移动性降低的金属颗粒的表面结合；使用该分析装置检查分子之间相互作用的方法；用于通过等离激元散射测量来定量或定性地分析包含该人工细胞膜的靶标材料的试剂盒；以及能够使用具有不同等离激元散射长度和/或具有在支持的脂质双层上的不同迁移性的多个金属颗粒来检测多个靶标材料的多元分析试剂盒。根据包含含有与人工细胞膜附接的金属颗粒的支持的脂质双层的人工细胞膜，在脂质上的金属颗粒的流动性可以通过调节结合于所述金属颗粒的配体的数量而得以控制。因此，将在具有不同流动性的两种类型的金属颗粒上的用于分析其间相互作用的靶标分子引入到所述人工细胞膜上，由此通过等离激元散射来监控所述金属颗粒的移动，从而分析靶标分子之间的相互作用。在此情况下，可以进行使用本发明专利技术的人工细胞膜、等离激元散射波长和具有不同流动性的多个颗粒的同时检测和量化多个靶标材料的多元分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含含有基底和结合在基底上的移动性降低的金属颗粒的支持的脂质双层(SLB)的人工细胞膜；包括该人工细胞膜和检查分子之间相互作用的分析装置或试剂盒，其中一个分子与结合于人工细胞膜的移动性降低的金属颗粒的表面结合，而其它分子与以低化合价结合于脂质的移动性降低的金属颗粒的表面结合；使用该分析装置检查分子之间相互作用的方法；用于通过等离激元散射测量来定量或定性地分析包含该人工细胞膜的靶标材料的试剂盒；以及能够使用具有不同等离激元散射长度和/或具有在支持的脂质双层上的不同迁移性的多个金属颗粒来检测多个靶标材料的多元分析试剂盒。
技术介绍
单纳米颗粒分辨率原位测量提供了动态单纳米颗粒的时间依赖性快照，由此纳米颗粒之间的异质相互作用可以得到阐明并且与整体(ensemble)进行区分。该方法揭示了关于胶态纳米晶体生长和组装的机制和反应动力学的直接和详细的信息。然而，包括电子显微镜在内的常规高分辨率成像方法典型地提供了结构的静态信息，而没有原位信息，并且需要在苛刻条件(例如真空)下的复杂设置和程序。出于这些原因，基于荧光团的单分子水平光学成像和分析方法主要用于获得关于分子间相互作用的动态信息，但遇到荧光团的闪烁和漂白的问题。此外，识别多种组分与荧光团标记的短程分子相互作用是高度挑战的，即使利用荧光共振能量传递，可测量的距离也被限于10nm，并且对于多组分系统，阐释变得困难。这些对于分子与纳米颗粒之间的相互作用的实时研究以及获得许多分析的可重复且可靠的定量数据而言是严重的问题。这些常规高分辨率光学方法的另一重要的问题是在溶液状态不能单独且可靠地分析和研究动态移动物体，这归因于它们不受控的三维移动和光学对所有受关注的物体的轨迹的无能力性。还应注意，当这些物体被固定在用于高分辨率光学分析的表面上时，不能研究这些物体的动态行为。出于这些原因，开发出允许以单颗粒灵敏度原位成像和分析自由移动纳米颗粒之间的相互作用的方法，会是极其有益的。为了获得更加可靠的信息以及通过研究相互作用的颗粒推导出新的原理，必须还由单颗粒水平定量数据来同时追踪来自多反应位点的相互作用。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术人已经研究并努力发现用于以高分辨率观察在二维平面上的颗粒之间的相互作用、同时确保颗粒的自由移动的方法。由此，他们已经发现，链霉亲和素-生物素键在支持的脂质双层(SLB)上形成的金属颗粒的流动性能够通过调节该颗粒上的生物素化合价而得以调节，以及可以在单颗粒水平下以高分辨率来追踪和分析由于在金属颗粒的表面上形成的具有互补序列的DNA链之间的相互作用而造成的颗粒之间的相互作用的反应动力学。基于这些发现，已完成本专利技术。技术方案为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了人工细胞膜，其包括：基底；以及布置在基底上的支持的脂质双层(SLB)，其中所述支持的脂质双层包含与第一配体结合的第一脂质，在所述支持的脂质双层内一些或所有脂质能够转移位置，并且包含与所述第一配体特异性结合的第二配体的第一金属颗粒通过第一配体与第二配体之间的结合而以100个/μm2至100,000个/μm2的密度与至少两个所述第一脂质结合，从而将所述支持的脂质层中的第一金属颗粒的移动性降低到0cm2/s至0.5×10-8cm2/s。本专利技术的第二方面提供了使用人工细胞膜检查分子A与分子B之间的相互作用的分析装置，其包括：第一方面的所述人工细胞膜，其中支持的脂质双层还包含与第三配体结合的第三脂质，所述第三配体与所述第一配体相同或不同；与所述人工细胞膜中的第一金属颗粒的表面结合的分子A；包含与所述第三配体特异性结合的第四配体的第二金属颗粒，其中所述第二金属颗粒通过所述第三配体与所述第四配体之间的相互作用而与至少一个所述第三脂质结合，并且与所述第一金属颗粒相比具有更高的移动性；以及与所述人工细胞膜中的第二金属颗粒的表面结合的分子B，其中具有更高移动性的所述第二金属颗粒接近所述第一金属颗粒，随后通过所述分子A与所述分子B之间的相互作用而被限制于所述第一金属颗粒。本专利技术的第三方面提供了使用第二方面所述的分析装置检查所述分子A与所述分子B之间的相互作用的方法。本专利技术的第四方面提供了通过由在人工细胞膜上的与分子A结合的第一金属颗粒和与分子B结合的第二金属颗粒的等离激元散射信号测定第一金属颗粒与第二金属颗粒之间的距离来测定分子A与分子B之间的结合的分析试剂盒，其包括：人工细胞膜，其包括基底，布置在所述基底上且其内的一些或所有脂质能够转移位置的支持的脂质双层，以及作为所述支持的脂质双层的一部分的与第一配体结合的第一脂质和与同所述第一配体相同或不同的第三配体结合的第三脂质；包含与所述第一配体特异性结合的第二配体的第一金属颗粒，其中所述第一金属颗粒能够通过所述第一配体与所述第二配体之间的相互作用而与至少一个所述第一脂质结合；以及包含与所述第三配体特异性结合的第四配体的第二金属颗粒，其中所述第二金属颗粒能够通过所述第三配体与所述第四配体之间的相互作用而与至少一个所述第三脂质结合。本专利技术的第五方面提供了用于定性或定量地分析能够与分子A和分子B结合的靶标材料的试剂盒，所述试剂盒通过由在人工细胞膜上的与分子A结合的第一金属颗粒和与分子B结合的第二金属颗粒的等离激元散射信号测定第一金属颗粒与第二金属颗粒之间的距离来测定分子A与分子B之间的结合，所述试剂盒包括：人工细胞膜，其包括基底，布置在所述基底上且其内的一些或所有脂质能够转移位置的支持的脂质双层，以及作为所述支持的脂质双层的一部分的与第一配体结合的第一脂质和与同所述第一配体相同或不同的第三配体结合的第三脂质；包含与所述第一配体特异性结合的第二配体的第一金属颗粒，其中所述第一金属颗粒能够通过所述第一配体与所述第二配体之间的相互作用而与至少一个所述第一脂质结合；分子A，其与所述第一金属颗粒的表面结合并且与所述靶标材料的一部分特异性结合；包含与所述第三配体特异性结合的第四配体的第二金属颗粒，其中所述第二金属颗粒能够通过所述第三配体与所述第四配体之间的相互作用而与至少一个所述第三脂质结合；以及分子B，其与所述人工细胞膜中的第二金属颗粒的表面结合并且与靶标材料的未结合分子A的另一部分特异性结合。本专利技术的第六部分提供了通过等离激元散射测量来定性或定量地分析imax×mmax的量的靶标材料的多元分析试剂盒(imax和mmax分别是以下变量i和m的最大值，并且各自独立地为1以上的整数，但不是imax＝mmax＝1)，其包括：人工细胞膜，其包括基底，布置在所述基底上且其内的一些或所有脂质能够转移位置的支持的脂质双层，以及与配体Ii结合的脂质Ii和与配体Mm结合的脂质Mm(此处，配体Ii和配体Mm可以彼此相同或不同)；金属颗粒Ii，其包含与配体Ii特异性结合的配体I’i，其中所述金属颗粒Ii通过配体Ii与配体I’i之间的相互作用而与至少一个脂质Ii结合；分子Ai，其与金属颗粒Ii的表面结合并且与靶标材料的一部分特异性结合；金属颗粒Mm，其包含与脂质Mm特异性结合的配体M’m，其中金属颗粒Mm通过配体Mm和配体M’m之间的相互作用而与至少一个所述脂质Mm结合；以及分子Bm，其与所述人工细胞膜中的金属颗粒Mm的表面结合并且与靶标材料的未结合分子A的另一部分特异性本文档来自技高网...

【技术保护点】
人工细胞膜，其包括：基底；以及布置在所述基底上的支持的脂质双层(SLB)，其中所述支持的脂质双层包含与第一配体结合的第一脂质，在所述支持的脂质双层中一些或所有脂质能够转移位置，以及包含与所述第一配体特异性结合的第二配体的第一金属颗粒通过所述第一配体与所述第二配体之间的结合而以100个/μm2至100,000个/μm2的密度与至少两个所述第一脂质结合，从而将所述支持的脂质层中的第一金属颗粒的移动性降低到0cm2/s至0.5×10‑8cm2/s。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.06 KR 10-2014-00014661.人工细胞膜，其包括：基底；以及布置在所述基底上的支持的脂质双层(SLB)，其中所述支持的脂质双层包含与第一配体结合的第一脂质，在所述支持的脂质双层中一些或所有脂质能够转移位置，以及包含与所述第一配体特异性结合的第二配体的第一金属颗粒通过所述第一配体与所述第二配体之间的结合而以100个/μm2至100,000个/μm2的密度与至少两个所述第一脂质结合，从而将所述支持的脂质层中的第一金属颗粒的移动性降低到0cm2/s至0.5×10-8cm2/s。2.如权利要求1所述的人工细胞膜，其中所述第一配体和所述第二配体独立地选自抗原、抗体、配体、受体、螯合物、DNA、RNA、适配体、彼此特异性结合的化学分子及其组合。3.如权利要求1所述的人工细胞膜，其中所述第二配体包括硫醇基，并且可以通过所述硫醇基而与所述第一金属颗粒共价结合。4.如权利要求1所述的人工细胞膜，其中所述第一金属颗粒通过所述第一配体与所述第二配体之间的抗原-抗体相互作用、配体-受体相互作用、核酸杂化、螯合、共价结合或者静电结合而与所述脂质结合。5.如权利要求1所述的人工细胞膜，其中所述第一金属颗粒根据其尺寸或形状而在本征波长下产生等离激元散射。6.如权利要求1所述的人工细胞膜，其中相对于所述支持的脂质双层中的脂质的总量，以0.05mol％至0.5mol％的量包含与所述第一配体结合的所述第一脂质。7.如权利要求1所述的人工细胞膜，其中所述支持的脂质双层还包含相对于所述支持的脂质双层中的脂质的总量的1mol％至10mol％的量的与聚乙二醇结合的第二脂质。8.如权利要求7所述的人工细胞膜，其中所述聚乙二醇的平均分子量为500至2000。9.使用人工细胞膜检查分子A与分子B之间的相互作用的分析装置，其包括：权利要求1至8中任一权利要求所述的人工细胞膜，其中支持的脂质双层还包含与同所述第一配体相同或不同的第三配体结合的第三脂质；与所述人工细胞膜中的第一金属颗粒的表面结合的分子A；包含与所述第三配体特异性结合的第四配体的第二金属颗粒，其中所述第二金属颗粒通过所述第三配体与所述第四配体之间的相互作用而与至少一个所述第三脂质结合，并且与所述第一金属颗粒相比具有更高的移动性；以及与所述人工细胞膜中的第二金属颗粒的表面结合的分子B；其中具有更高的移动性的所述第二金属颗粒接近所述第一金属颗粒，然后通过所述分子A与所述分子B之间的相互作用而被限制于所述第一金属颗粒。10.如权利要求9所述的分析装置，其中所述分子A和所述分子B独立地选自DNA、RNA、抗原、抗体、配体、螯合物、受体、适配体、聚合物、有机化合物、金属离子和多肽。11.如权利要求9所述的分析装置，其中所述分子A与所述分子B之间的相互作用选自抗原-抗体相互作用、配体-受体相互作用、核酸杂化、螯合、共价结合以及静电结合。12.如权利要求9所述的分析装置，其中所述第一金属颗粒被固定在所述支持的脂质双层上，并且所述第二金属颗粒在不存在所述分子A与所述分子B之间的相互作用的情况下可以在所述支持的脂质双层上进行二维自由布朗运动。13.使用权利要求9所述的分析装置检查分子A与分子B之间的相互作用的方法。14.如权利要求13所述的方法，其中监测所述第一金属颗粒的位置以及由所述第一金属颗粒造成的散射强度或波长的变化。15.如权利要求13所述的方法，其中监测所述第二金属颗粒的实时移动轨迹或速率，或者由所述第二金属颗粒造成的信号强度或波长的变化。16.如权利要求14所述的方法，其中所述监测通过测量所述第一金属颗粒的等离激元散射而实现。17.如权利要求15所述的方法，其中所述监测通过测量所述第二金属颗粒的等离激元散射而实现。18.如权利要求13所述的方法，其中通过在预定方向额外地施加力来增加颗粒密度和颗粒之间的碰撞频率。19.通过由在人工细胞膜上的与分子A结合的第一金属颗粒和与分子B结合的第二金属颗粒的等离激元散射信号测定所述第一金属颗粒与所述第二金属颗粒之间的距离来测定所述分子A与所述分子B之间的结合的分析试剂盒，其包括：人工细胞膜，其包括基底，布置在所述基底上且其内的一些或所...

【专利技术属性】
技术研发人员：南佐旻，李荣光，金鲜基，
申请(专利权)人：首尔大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR