生物标记物的瞬时检测及其用途制造技术

本发明专利技术涉及用于瞬时检测固定在固体表面的生物标记物的新方法及相关用途。所述方法包括将所述生物标记物与具有磁性标记的探针在溶液中接触；向所述溶液施加磁场，从而使所述生物标记物和所述探针在所述固体表面上形成复合物；撤除所述磁场；从所述固体表面除去所述溶液；和瞬时检测所述复合物，其中在所述固体表面上存在所述复合物表明存在所述生物标记物。

Transient detection and application of biomarkers

The present invention relates to a new method for instantaneous detection of biomarkers fixed on solid surfaces and related uses. The method includes contacting the biomarker with a probe with a magnetic label in a solution, applying a magnetic field to the solution so that the biomarker and the probe form a complex on the solid surface, removing the magnetic field, removing the solution from the solid surface, and instantaneously detecting the complex. The compound exists in the solid surface, indicating the existence of the biomarker.

【技术实现步骤摘要】
生物标记物的瞬时检测及其用途相关申请的交叉引用本申请是申请号为201380027910.2、申请日为2013年5月30日、专利技术名称为“生物标记物的瞬时检测及其用途”的中国专利技术专利申请的分案申请，原申请为国际申请号为PCT/US2013/043295的中国国家阶段申请，该国际申请要求申请日为2012年5月30日，申请号为61/652,918的美国申请的优先权。专利
本专利技术总体上涉及生物标记物瞬时检测的方法及其用途。专利技术背景通过使用与生物标记物具有高结合亲和性的探针(例如互补的核酸分子或抗体)来检测生物标记物(例如核酸分子、氨基酸分子或细胞)已常规用于生物医学研究实验室和临床诊断。其通常需要相当长的孵育时间以用于结合和冗长的实验方案以保证检测具有足够的敏感性和特异性。在双螺旋DNA形成中的单碱基对杂交和去杂交的平均速率是毫秒数量级的。但是，一个限速步骤是两个互补的寡核苷酸彼此碰撞并启动碱基配对过程。结合在表面的寡核苷酸与溶液中的寡核苷酸也表现出不同的性质。大量的文献显示发生于固体和溶液之间的界面的杂交(即基于表面的杂交)与在大量溶液中所观察到的杂交相比，显示出明显不同的杂交动力学。基于表面的杂交可以通过两种机制之一发生：从体相直接杂交(即3D扩散)或先进行非特异性吸附步骤接下来进行表面扩散至探针后的杂交(即2D扩散)。由实验数据支持的建模显示涉及2D扩散的两步机制具有适宜的靶密度和探针浓度，其比直接杂交机制快若干数量级。在两步机制中，依据二阶朗缪尔模型(Langmuirmodel)的表面扩散步骤是有效杂交的限速步骤，因为初始吸附通常在几毫秒内完成。顺磁性试剂已用于标记生物分子，当施加磁场时，用于浓缩被标记的生物分子。然而，所述顺磁性试剂比DNA探针大得多，这限制了被标记的DNA探针与固定的靶DNA分子的接近并使用于杂交的表面饱和。国际专利申请号PCT/US00/14969(公开号为WO00/73506)公开了对与具有约1-10纳米的直径的超顺磁性颗粒连接的探针的使用将杂交时间由数天降至数分钟。仍需要用于瞬时检测生物标记物的可靠的和灵敏的方法。专利技术概述本专利技术涉及瞬时检测固定于固体表面的生物标记物的方法及相关的试剂盒和装置。本申请提供了一种瞬时检测固定于固体表面的生物标记物的方法。所述方法包括：(a)将所述生物标记物暴露于溶液中的具有磁性标记的探针；(b)向所述溶液施加磁场，从而在所述固体表面上形成所述生物标记物和所述探针的复合物；(c)撤除所述磁场；(d)从所述固体表面除去所述溶液；和(e)瞬时检测所述复合物，其中在所述固体表面上存在所述复合物表明存在所述生物标记物。所述生物标记物可以包含具有第一核苷酸序列的靶多聚核苷酸，并且所述探针可以是包含第二核苷酸序列的多聚核苷酸探针，其与所述第一核苷酸序列互补。所述复合物可以包含所述靶多聚核苷酸与所述多聚核苷酸探针的杂交物。所述靶多聚核苷酸可以是单链DNA或RNA，优选地是DNA。所述靶多聚核苷酸可以包含8-50个核苷酸。所述生物标记物可以包含靶多肽，并且所述探针可以是与所述靶多肽特异性结合的多肽探针。所述多肽探针可以是与所述靶多肽特异性结合的抗体。所述探针可以附着在包含磁性材料的颗粒上。所述颗粒的直径可以是约1μm。所述探针可以通过接头附着在所述颗粒上。所述探针可以是生物素化的，并且所述颗粒可以是链霉抗生物素蛋白涂覆的超顺磁性小球。所述磁场可以被水平地或垂直地施加于所述固体表面，或者以均匀的方式被施加于所述固体表面。优选地，所述磁场被水平地施加于所述固体表面。可以施加所述磁场不超过5秒。所述复合物可以被目测检测。在将所述生物标记物暴露于所述探针后不超过5秒可以检测所述生物标记物。所述生物标记物可以来自生物样品。所述生物标记物可以在产品上，其可以是药物产品。所述药物产品可以是药物。本专利技术的瞬时检测方法还可以包括鉴别所述产品，其中在所述产品上存在所述生物标记物表明所述产品是真的。附图简述图1显示了以实心和空心圆表示的点阵列。各列中的点含有在各列的顶部显示的相同靶寡核苷酸T1、T2、T3或T4。实现圆表示存在靶寡核苷酸，而空心圆表示不存在相应的靶寡核苷酸。由在点的各行中存在或不存在靶寡核苷酸组成表示在该行右侧的代码。图2是说明包含磁性标记探针的杂交溶液响应由用于DNA杂交的磁体形成的磁场在与含有EZTag的小室连接的通道内的移动的示意图，所述EZTag具有各点均含有靶寡核苷酸的点阵列。步骤1：将磁体置于远离小室并且将杂交溶液远离小室；步骤2：使杂交溶液流向EZTag并充入小室；步骤3：将磁体置于小室下，并且将在EZTag中的靶寡核苷酸暴露于在杂交溶液中的探针以使得DNA杂交作用发生；步骤4：从小室移走磁体；步骤5：使杂交溶液从小室流出，仅留下与在EZTag上的靶寡核苷酸结合的磁性探针。图3是说明在5步循环期间在微流装置中杂交溶液和剥离溶液响应由磁体形成的磁场的流体运动示意图。所述微流装置包含两个水平排列的并与小室连接的通道，所述小室含有EZTag，所述EZTag具有各点均含有靶寡核苷酸的点阵列，一个通道在小室的左侧，另一个通道在小室的右侧。步骤1：将磁体置于远离小室和通道。杂交溶液在左侧通道中，剥离溶液在右侧通道中，其均远离小室；步骤2：将磁体移向小室并最终置于小室下方。使杂交溶液流向EZTag并填充小室，同时使剥离溶液从EZTag流出；步骤3：从小室处移走磁体。使杂交溶液从小室流出，仅留下与小室中的EZTag上的靶寡核苷酸结合的磁性探针。使剥离溶液向小室靠近；步骤4：将磁体移动进一步远离小室。使剥离溶液流向并充入小室。使杂交溶液流出进一步远离小室；步骤5：将磁体移向小室直至其在步骤1中的位置。使剥离溶液流回至其在步骤1中的位置。使杂交溶液流回至其在步骤1中的位置。图4显示了在磁信号检测模块中的34个巨大磁阻(GMR)传感器的阵列，其包括与在图1中的EZTag上的靶寡核苷酸点阵列匹配的4x8GMR传感器阵列和两个对照传感器。专利技术详述本专利技术涉及一种新型的瞬时检测固定于固体表面上的生物标记物的方法。特别地，使用磁性标记的探针在存在磁场的条件下瞬时与所述生物标记物形成复合物。本方法不涉及在检测所述生物标记物与所述探针的复合物前扩增所述生物标记物或洗涤所述复合物。本专利技术提供了一种瞬时检测生物标记物的方法。所述生物标记物固定于固体表面上。所述方法包括将所述生物标记物暴露于溶液中的具有磁性标记的探针；向所述溶液施加磁场，从而在所述固体表面上形成所述生物标记物和所述探针的复合物；撤除所述磁场；从所述固体表面除去所述溶液；和瞬时检测所述复合物。在所述固体表面上存在所述复合物表明存在所述生物标记物。在本申请中使用的术语“生物标记物”指天然存在的或人工制备的人造材料，例如重组的或化学的，包括靶生物分子、化学化合物、细胞或组织。所述生物标记物的示例包括多聚核苷酸、多肽、多糖、抗体、单克隆抗体、细胞膜受体、辅因子、糖、凝集素、细胞、细胞膜和药物。所述生物标记物可以包含一种或多种靶多聚核苷酸或者一种或多种靶多肽。所述生物标记物可以从样品中分离。所述样品可以是生物样品或环境样品。生物样品来自生物来源，例如是如微生物、动物或植物的生物体，优选哺乳动物，更优选人。来自人或非人来源的生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测固定在固体表面的生物标记物的方法，所述方法包括(a)将所述生物标记物暴露于溶液中的具有磁性标记的探针；(b)向所述溶液施加磁场，从而所述探针向固体表面移动并且在固体表面横移，并且在所述固体表面上所述探针和所述生物标记物形成复合物；(c)撤除所述磁场；(d)从所述固体表面除去所述溶液；和(e)将所述生物标记物暴露于所述探针后在不超过1分钟内检测所述复合物，其中在所述固体表面上存在所述复合物表明存在所述生物标记物；其中所述方法不涉及在所述检测前洗涤所述复合物。

【技术特征摘要】
2012.05.30 US 61/652,9181.一种用于检测固定在固体表面的生物标记物的方法，所述方法包括(a)将所述生物标记物暴露于溶液中的具有磁性标记的探针；(b)向所述溶液施加磁场，从而所述探针向固体表面移动并且在固体表面横移，并且在所述固体表面上所述探针和所述生物标记物形成复合物；(c)撤除所述磁场；(d)从所述固体表面除去所述溶液；和(e)将所述生物标记物暴露于所述探针后在不超过1分钟内检测所述复合物，其中在所述固体表面上存在所述复合物表明存在所述生物标记物；其中所述方法不涉及在所述检测前洗涤所述复合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物标记物包含具有第一核苷酸序列的靶多聚核苷酸，其中所述探针是包含与所述第一核苷酸序列互补的第二核苷酸序列的多聚核苷酸探针，并且其中所述复合物包含所述靶多聚核苷酸和所述多聚核苷酸探针的杂交物。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述靶多聚核苷酸是单链DNA。4.根据权利要求1所述方法，其中所述靶多聚核苷...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠，
申请(专利权)人：李忠，
类型：发明
国别省市：美国,US