用于增强测定灵敏度的数字LSPR制造技术

本发明专利技术提供了与检测分析物的存在和/或测定分析物的浓度相关的系统、方法和装置。分析物可提供于LSPR活性表面上。该LSPR活性表面可包含灵敏度增强标记物。该分析物可在接近该LSPR活性表面处诱导局部变化。该LSPR活性表面可在反应发生之前、期间或之后采用成像装置成像以获得图像。可分析该图像内感兴趣的局部区域以检测局部变化。

Digital LSPR for enhanced sensitivity

A system, method, and apparatus are provided for detecting the presence of an analyte and / or determining the concentration of an analyte. The analyte can be provided on the LSPR active surface. The active surface of the LSPR may contain a sensitivity enhancing marker. The analyte can induce local changes near the active surface of the LSPR. The active surface of the LSPR can be imaged by an imaging device before, during, or after the reaction to obtain an image. The local region of interest in the image can be analyzed to detect local variations.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉引用本申请要求2014年2月26日提交的第61/966,576号美国临时申请和2015年1月28日提交的第62/108,979号美国临时申请的权益，这些美国临时申请通过引用并入本文。
技术介绍
为检测和定量特定分子(例如分析物或标记物)和/或分析分子相互作用而设计的仪器的精确性、灵敏度、再现性和易用性在包括生物医学研究、临床诊断学、环境测试和工业过程监测在内的许多领域都受到重要关注。这些关注受多种因素驱动，包括与例如在生物医学研究中产生和/或分离感兴趣的分子相关的困难及成本，或健康照护领域中诊断测试结果对正确诊断和治疗疾病可能具有的重要影响。通常，分子可仅以极低浓度存在于感兴趣的样品中，并且可能需要极其灵敏的检测测定。虽然存在多种测定程序和检测技术，但它们通常不足以检测微量存在于样品中的分析物。因此，不断地需要改进测定装置和仪器、尤其是欲用于现场测试或照护点(point-of-care)诊断学测试应用所需的灵敏度、检测极限、定量和/或产生结果的时间。信号放大和/或检测技术的改进将在达到这些目标中起重要作用。
技术实现思路
本文公开的实施方案提供了用于检测和/或定量分析物的改进方法。在许多实施方案中，检测或定量可借助于光学系统和LSPR传感器实现。因此，在一个方面，提供了一种用于检测样品中的分析物的方法。该方法包括：捕获传感器表面的一系列两个或更多个图像，其中该传感器表面能够维持局域表面等离子体共振(surface plasmon resonance)；在所述一系列两个或更多个图像中选择一个或多个相应的感兴趣区域；在所述一系列两个或更多个图像上测量选定的感兴趣区域内的颜色变化；以及基于所测量的颜色变化检测分析物。在一些实施方案中，用于检测分析物的检测极限优于1ng/mL。在一些实施方案中，用于检测分析物的检测极限优于1pg/mL。在一些实施方案中，用于检测分析物的检测极限优于1fg/mL。在一些实施方案中，所述方法进一步包括基于所测量的颜色变化测定分析物的浓度。在一些实施方案中，该颜色变化是相应的感兴趣区域中的像素RGB值的变化。在一些实施方案中，所测量的颜色变化是从传感器表面反射的光的颜色变化。在一些实施方案中，选定的感兴趣区域中的每一个是传感器表面上约为或小于5um2的区域。在一些实施方案中，选定的感兴趣区域中的每一个是3×3像素的网格。在一些实施方案中，所述一系列两个或更多个图像在局部分析物诱导的变化发生之前和之后捕获。在一些实施方案中，该分析物选自：肽、蛋白质、寡核苷酸、DNA分子、RNA分子、病毒、细菌、细胞、脂质分子、碳水化合物分子、有机小分子、药物分子或离子。在一些实施方案中，传感器表面与第一结合组分、分析物和第二结合组分依次或同时接触，其中第二结合组分是灵敏度增强标记物。在一些实施方案中，该灵敏度增强标记物是催化反应物转化成不溶性产物，从而在传感器表面上形成沉淀物的酶。在一些实施方案中，该灵敏度增强标记物催化这样的反应：该反应导致聚合物、生物聚合物、化学化合物或选自无机化合物、有机化合物、化学发光化合物和荧光化合物的酶促反应产物的沉积。在一些实施方案中，该灵敏度增强标记物是能够诱导金属纳米颗粒与传感器表面之间的等离子体-等离子体耦合的金属纳米颗粒。在一些实施方案中，所述一个或多个相应的感兴趣区域是随机选择的。在一些实施方案中，选择多个相应的感兴趣区域。在一些实施方案中，所述多个相应的感兴趣区域是10个或更多个相应的感兴趣区域。在一些实施方案中，所述多个相应的感兴趣区域是100个或更多个相应的感兴趣区域。在一些实施方案中，捕获一系列两个或更多个图像所需的积分时间短于50ms。在一些实施方案中，分析物以100ng/mL或更低的量存在于样品中。在一些实施方案中，分析物以1ng/mL或更低的量存在于样品中。在一些实施方案中，分析物以1pg/mL或更低的量存在于样品中。在一些实施方案中，所述方法进一步包括接收包含该方法的结果的报告，以及基于所报告的结果作出医疗保健决定，其中样品为患者样品。在另一方面，提供了一种用于检测样品中的分析物的系统。该系统包含：传感器表面，其中该传感器表面能够维持局域表面等离子体共振；光学成像装置，其中该光学成像装置能够捕获一系列两个或更多个图像；以及处理器，其中该处理器能够在所述一系列两个或更多个图像中选择一个或多个相应的感兴趣区域，测量选定的感兴趣区域内的颜色变化，以及基于所测量的颜色变化检测分析物。在一些实施方案中，用于检测分析物的检测极限优于1ng/mL。在一些实施方案中，用于检测分析物的检测极限优于1pg/mL。在一些实施方案中，用于检测分析物的检测极限优于1fg/mL。在一些实施方案中，所述处理器能够基于所测量的颜色变化测定分析物的浓度。在一些实施方案中，该颜色变化是相应的感兴趣区域中的像素RGB值的变化。在一些实施方案中，所述传感器表面是不透明的且反射光。在一些实施方案中，所述相应的感兴趣区域中的每一个是传感器表面上约为或小于5um2的区域。在一些实施方案中，所述相应的感兴趣区域中的每一个是3×3像素的网格。在一些实施方案中，所述一系列两个或更多个图像在颜色变化之前和之后捕获。在一些实施方案中，分析物选自：肽、蛋白质、寡核苷酸、DNA分子、RNA分子、病毒、细菌、细胞、脂质分子、碳水化合物分子、有机小分子、药物分子或离子。在一些实施方案中，所述系统进一步包含用于将样品和测定试剂递送至传感器表面的流体系统，其中该测定试剂包含第一结合组分和第二结合组分，并且其中第二结合组分包含灵敏度增强标记物。在一些实施方案中，该灵敏度增强标记物是催化反应物转化成不溶性产物，从而在传感器表面上形成沉淀物的酶。在一些实施方案中，该酶催化这样的反应：该反应导致聚合物、生物聚合物、化学化合物或选自无机化合物、有机化合物、化学发光化合物和荧光化合物的酶促反应产物的沉积。在一些实施方案中，该灵敏度增强标记物是能够诱导金属纳米颗粒与传感器表面之间的等离子体-等离子体耦合的金属纳米颗粒。在一些实施方案中，所述处理器能够在所述一系列两个或更多个图像中随机选择一个或多个相应的感兴趣区域。在一些实施方案中，所述处理器能够选择多个相应的感兴趣区域。在一些实施方案中，所述多个相应的感兴趣区域是10个或更多个相应的感兴趣区域。在一些实施方案中，所述多个相应的感兴趣区域是100个或更多个相应的感兴趣区域。在一些实施方案中，所述光学成像装置的积分时间短于50ms。在一些实施方案中，分析物以100ng/mL或更低的量存在于样品中。在一些实施方案中，分析物以1ng/mL或更低的量存在于样品中。在一些实施方案中，分析物以1pg/mL或更低的量存在于样品中。在一些实施方案中，样品包含患者样品，并且分析物的检测用于临床诊断应用。在另一方面，提供了一种计算机可读介质，其包括使计算机执行方法的代码。该方法包括：在传感器表面的一系列两个或更多个图像的每一个中选择一个或多个相应的感兴趣区域，其中该传感器表面能够维持局域表面等离子体共振；通过比较所述一系列两个或更多个图像中相应的感兴趣区域的颜色来测量颜色变化；以及基于所测量的颜色变化来确定分析物的存在。在一些实施方案中，所述一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测样品中的分析物的方法，其包括：捕获传感器表面的一系列两个或更多个图像，其中该传感器表面能够维持局域表面等离子体共振；在所述一系列两个或更多个图像中选择一个或多个相应的感兴趣区域；在所述一系列两个或更多个图像上测量所选定的感兴趣区域内的颜色变化；以及基于所测量的颜色变化来检测分析物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.26 US 61/966,576;2015.01.28 US 62/108,9791.一种用于检测样品中的分析物的方法，其包括：捕获传感器表面的一系列两个或更多个图像，其中该传感器表面能够维持局域表面等离子体共振；在所述一系列两个或更多个图像中选择一个或多个相应的感兴趣区域；在所述一系列两个或更多个图像上测量所选定的感兴趣区域内的颜色变化；以及基于所测量的颜色变化来检测分析物。2.如权利要求1所述的方法，其中用于检测所述分析物的检测极限优于1ng/mL。3.如权利要求1所述的方法，其中用于检测所述分析物的检测极限优于1pg/mL。4.如权利要求1所述的方法，其中用于检测所述分析物的检测极限优于1fg/mL。5.如权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述测量的颜色变化来测定所述分析物的浓度。6.如权利要求1所述的方法，其中所述颜色变化是所述相应的感兴趣区域中的像素RGB值的变化。7.如权利要求1所述的方法，其中所述测量的颜色变化是从所述传感器表面反射的光的颜色变化。8.如权利要求1所述的方法，其中所述选定的感兴趣区域中的每一个是所述传感器表面上约为或小于5um2的区域。9.如权利要求1所述的方法，其中所述选定的感兴趣区域中的每一个是3×3像素的网格。10.如权利要求1所述的方法，其中在局部分析物诱导的变化发生之前和之后，捕获所述一系列两个或更多个图像。11.如权利要求1所述的方法，其中所述分析物选自：肽、蛋白质、寡核苷酸、DNA分子、RNA分子、病毒、细菌、细胞、脂质分子、碳水化合物分子、有机小分子、药物分子或离子。12.如权利要求1所述的方法，其中所述传感器表面与第一结合组分、分析物和第二结合组分依次或同时接触，其中该第二结合组分是灵敏度增强标记物。13.如权利要求12所述的方法，其中所述灵敏度增强标记物是酶，所述酶催化反应物转化成不溶性产物，从而在所述传感器表面上形成沉淀物。14.如权利要求13所述的方法，其中所述灵敏度增强标记物催化这样的反应：该反应导致聚合物、生物聚合物、化学化合物或选自无机化合物、有机化合物、化学发光化合物和荧光化合物的酶促反应产物的沉积。15.如权利要求12所述的方法，其中所述灵敏度增强标记物是金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒能够诱导所述金属纳米颗粒与所述传感器表面之间的等离子体-等离子体耦合。16.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个相应的感兴趣区域是随机选择的。17.如权利要求16所述的方法，其中选择多个相应的感兴趣区域。18.如权利要求17所述的方法，其中所述多个相应的感兴趣区域是10个或更多个相应的感兴趣区域。19.如权利要求17所述的方法，其中所述多个相应的感兴趣区域是100个或更多个相应的感兴趣区域。20.如权利要求1所述的方法，其中捕获所述一系列两个或更多个图像所需的积分时间短于50ms。21.如权利要求1所述的方法，其中所述分析物以100ng/mL或更低的量存在于所述样品中。22.如权利要求1所述的方法，其中所述分析物以1ng/mL或更低的量存在于所述样品中。23.如权利要求1所述的方法，其中所述分析物以1pg/mL或更低的量存在于所述样品中。24.如权利要求1、13、15或21所述的方法，进一步包括接收包含该方法的结果的报告，以及基于所报告的结果作出医疗保健决定，其中所述样品为患者样品。25.一种用于检测样品中的分析物的系统，该系统包含：传感器表面，其中该传感器表面能够维持局域表面等离子体共振；光学成像装置，其中该光学成像装置能够捕获一系列两个或更多个图像；以及处理器，其中该处理器能够在所述一系列两个或更多个图像中选择一个或多个相应的感兴趣区域，测量选定的感兴趣区域内的颜色变化，并且基于所测量的颜色变化来检测分析物。26.如权利要求25所述的系统，其中用于检测所述分析物的检测极限优于1ng/mL。27....

【专利技术属性】
技术研发人员：达尼埃勒·格利翁，兰道夫·斯托勒，
申请(专利权)人：莱姆达仁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US