用包含荧光基团和磁性基团的结构物分析样品的方法和系统技术方案

一方面，通过使用包括磁性基团和荧光基团的结构物来测定样品中分析物的存在和/或水平。在一个实施例中，所述结构物在磁力作用下朝透明表面移动然后沿着所述表面被拖动。一方面，施加瞬逝场，并且通过它的荧光发射的改变测定所述荧光基团的分散或旋转能随着它在所述瞬逝场内和场外移动发生的变化，提供所述样品的成分与所述结构物之间的相互作用的量度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用包含荧光基团和磁性基团的结构物分析样品的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求了提交于2014年10月20日的美国临时专利申请62/066,217的优先权，为了所有的目的，其全部内容通过引用的方式并入本文中。
本文涉及在样品，例如，复合生物样品中检测分析物，以及检测所述分析物的存在(或不存在)、水平、和/或活性的组合物、装置和方法。在某些方面，所述方法在可控磁场中采用一种或多种结构物，其中每种结构物含有连接了或结合了荧光基团的磁性基团。
技术介绍
在下面的讨论中，基于背景和介绍的目的描述了某些文章和方法。本文包含的任何内容都不应被解释为对现有技术的“承认”。在适当的情况下，申请人明确保留论证本文引用的所述文章和方法根据适用的法定条文不构成现有技术的权力。多种方法可用于分析生物介质，例如血液。这些方法可以被广泛地分成光学荧光法、光学相位法、电化学法、和磁技术方法。例如，典型的光学荧光法有酶联免疫吸附法(ELISA)。表面等离子共振(SPR)是一种常用的光学相位法。还可以使用电化学方法例如差动脉冲伏安法(DPV)，以及磁技术方法例如磁弛豫法(MARIA)。典型地上述方法包括需要重建或更换的传感元件。重建通常涉及用一系列试剂处理，无法在可控的实验室环境之外使用，并且需要仔细考虑校准问题。此外，所配套的硬件体积庞大并且价格昂贵。更换可以更好地适合非实验室环境(例如居住环境中使用)，但经常性成本考虑因素可能限制了其广泛使用。上述方法还经常存在非特异性结合的弱点，干扰分析物浓度的精确测定。复杂的生物样品包含过多的可与将结合到目标分析物分子的受体相互作用、甚至相互削弱的分子。通过代理行为可能会错误地夸大分析物浓度的测量值，或者通过阻止所述分析物的结合可能会错误地低估分析物浓度的测量值。因为上述这些缺陷，需要开发一些可广泛适用于复杂生物样品的便捷的、廉价的、可靠的、适合的分析的新方法、组合物和/或系统，例如用于疾病诊断的血液样品。
技术实现思路
本
技术实现思路
并不旨在用来限制所请求保护的主题的范围。所请求保护的主题的其它特征、细节、作用、和优点在包括相应附图和权利要求披露的那些方面的详细描述中是显而易见的。一方面，本文披露了一种用于分析样品中的分析物的方法，包括：提供包含磁性基团和荧光基团的结构物，所述磁性基团和荧光基团通过连接物连接在一起以便所述两个基团各自具有一定程度的扩散独立性，其中所述荧光基团和/或所述连接物可与目标分析物结合；用样品接触所述结构物使所述荧光基团和/或所述连接物与假使存在于样品中的所述目标分析物相互作用；向所述样品施加第一磁场使所述结构物朝表面迁移，其中所述第一磁场包括轴向磁场分量；向所述样品施加第二磁场使所述结构物沿着所述表面迁移，其中所述第二磁场包括横向磁场分量；向所述表面施加足以激发所述荧光基团中的荧光的瞬逝场；并且测定所述荧光基团的荧光发射，其指示所述样品中目标分析物的存在、水平、和/或活性。在一个实施例中，施加第二磁场的步骤包括变换所述横向磁场分量的强度足以使所述荧光基团的扩散运动在所述瞬逝场内和场外交替进行。在前述任一实施例中，所述测定步骤可以包括测定所述荧光基团的荧光发射的幅度和/或相位和/或荧光发射偏振。一方面，所述荧光发射的幅度和/或相位提供样品中目标分析物的存在、水平、和/或活性的量度。在前述任一实施例中，所述荧光基团和/或所述连接物可以包括一个或多个可特异性结合所述目标分析物的受体。一方面，所述第一磁场包括轴向磁场梯度。另一方面，所述第二磁场包括横向磁场梯度。在前述任一实施例中，所述样品可以包括生物样品。在前述任一实施例中，所述连接物可以选自由树枝状分子、树形分子、分子链、手性分子链、石墨烯碳纳米管、石墨烯纳米、多聚核苷酸、聚合物链、多核苷酸、多肽、多环芳烃分子、多环分子、热解碳、多糖、高分子、及其组合组成的组。在前述任一实施例中，所述连接物包括聚乙二醇(PEG)和/或聚氧化乙烯(PEO)。一方面，所述连接物使所述磁性基团和所述荧光基团各自具有一定程度的扩散独立性。在一些实施例中，所述连接物长度处于约10nm和约50nm、约50nm和约100nm、约100nm和约500nm、约500nm和约1,000nm、约1,000nm和约5,000nm、5,000nm和约10,000nm、或约10,000nm和约50,000nm之间。在其它实施例中，所述连接物长度在约50nm和约200nm之间。在另外的其它实施例中，所述连接子长度处在约1nm和约5nm、约5nm和约10nm、约50,000nm和约100,000nm、100,000nm和约500,000nm、或约500,000nm和约1,000,000nm之间。在前述任一实施例中，所述方法可以进一步包括改变所述横向磁场分量以便将所述目标分析物与所述结构物之间的特异性结合从所述结构物的非特异性结合中区分出来。另一方面，所述方法进一步包括改变所述横向磁场分量以确定出从结构物中分离出目标分析物所需的作用力。而另一方面，所述方法可以进一步包括改变所述横向磁场分量以确定在不同的流体动力学横流条件下所述荧光基团和/或所述连接物的流体力学行为。在前述任一实施例中，所述第二磁场的横向磁场分量可以周期性地撤回或减小。一方面，在所述第一磁场的轴向磁场分量期间所述第二磁场的横向磁场分量可以周期性地撤回或减小。在前述任一实施例中，所述荧光基团和/或所述连接物可以包括不对称成分，以便流体动力学横流引导所述荧光基团单方向旋转。在前述任一实施例中，所述表面可以允许荧光发射通过。在前述任一实施例中，所述表面可以是透明的。在进一步方面，本文公开了一种用于分析样品中的分析物的方法，包括提供含有磁性基团和荧光基团的结构物，所述磁性基团和荧光基团由连接物连接以便所述两个基团表现出各自的一定程度的扩散独立性，其中所述荧光基团和/或所述连接物可以与目标分析物结合，并且其中所述荧光基团和/或所述连接物包括不对称成分，以便流体动力学横流引导所述荧光基团的单方向旋转；用样品与所述结构物接触使所述荧光基团和/或所述连接物与假使存在于样品中的目标分析物相互作用；向所述样品施加第一磁场使所述结构物朝表面移动，其中所述第一磁场包括轴向磁场分量；向所述样品施加第二磁场使所述结构物沿着所述表面移动，其中所述第二磁场包括横向磁场分量，其中所述结构物的横向移动引导所述荧光基团单方向旋转；向所述表面施加瞬逝场以足以激发所述荧光基团中的荧光；并测定所述荧光基团的荧光发射循环，其中所述荧光基团的荧光发射循环频率指示所述样品中分析物的存在、水平和/或活性。在一个实施例中，所述测定步骤包括测定所述荧光基团的荧光发射的幅度和/或相位和/或荧光发射偏振。在前述任一实施例中，所述荧光基团和/或所述连接物可以包括一个或多个可以特异性结合目标分析物的受体。一方面，所述第一磁场包括轴向磁场梯度。另一方面，所述第二磁场包括横向磁场梯度。在前述任一实施例中，所述样品可以包括生物样品。在前述任一实施例中，所述连接物可以选自由树枝状分子、树形分子、分子链、手性分子链、石墨烯碳纳米管、石墨烯纳米、多聚核苷酸、聚合物链、多核苷酸、多肽、多环芳烃分子、多环分子、热解碳、多糖、高分子、及其组合组成的组。在前述任一实施例中，所述连本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于分析样品中分析物的方法，包括：提供包含磁性基团和荧光基团的结构物，所述磁性基团和荧光基团通过连接物连接在一起以便所述两个基团各自具有一定程度的扩散独立性，其中所述荧光基团和/或所述连接物可与目标分析物结合；用样品接触所述结构物使所述荧光基团和/或所述连接物与假设存在于样品中的所述目标分析物相互作用；向所述样品施加第一磁场使所述结构物朝表面移动，其中所述第一磁场包括轴向磁场分量；向所述样品施加第二磁场使所述结构物沿着所述表面移动，其中所述第二磁场包括横向磁场分量；向所述表面施加瞬逝场以足以激发所述荧光基团中的荧光；并且测定所述荧光基团的荧光发射以指示所述样品中目标分析物的存在、水平、和/或活性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.20 US 62/066,2171.用于分析样品中分析物的方法，包括：提供包含磁性基团和荧光基团的结构物，所述磁性基团和荧光基团通过连接物连接在一起以便所述两个基团各自具有一定程度的扩散独立性，其中所述荧光基团和/或所述连接物可与目标分析物结合；用样品接触所述结构物使所述荧光基团和/或所述连接物与假设存在于样品中的所述目标分析物相互作用；向所述样品施加第一磁场使所述结构物朝表面移动，其中所述第一磁场包括轴向磁场分量；向所述样品施加第二磁场使所述结构物沿着所述表面移动，其中所述第二磁场包括横向磁场分量；向所述表面施加瞬逝场以足以激发所述荧光基团中的荧光；并且测定所述荧光基团的荧光发射以指示所述样品中目标分析物的存在、水平、和/或活性。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述施加第二磁场的步骤包括变换所述横向磁场分量的强度足以使所述荧光基团的扩散运动在所述瞬逝场内和场外交替进行。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述测定步骤可以包括测定所述荧光基团的荧光发射的幅度和/或相位和/或荧光发射偏振。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述荧光发射的幅度和/或相位提供样品中目标分析物的存在、水平、和/或活性的量度。5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其中所述荧光基团和/或所述连接物可以包含一个或多个可特异性结合所述目标分析物的受体。6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其中所述第一磁场包括轴向磁场梯度。7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其中所述第二磁场包括横向磁场梯度。8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其中所述样品可以包括生物样品。9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其中所述连接物选自由树枝状分子、树形分子、分子链、手性分子链、石墨烯碳纳米管、石墨烯纳米、多聚核苷酸、聚合物链、多核苷酸、多肽、多环芳烃分子、多环分子、热解碳、多糖、高分子、聚乙二醇(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)及其组合组成的组。10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其中所述连接物使所述磁性基团和所述荧光基团相互间有一定程度的扩散独立性。11.根据权利要求1-10任一所述的方法，其中所述连接物长度处于约10nm和约50nm、约50nm和约100nm、约100nm和约500nm、约500nm和约1,000nm、约1,000nm和约5,000nm、5,000nm和约10,000nm、或约10,000nm和约50,000nm之间。12.根据权利要求1-11任一所述的方法，进一步包括改变所述横向磁场分量以便将所述目标分析物与所述结构物之间的特异性结合从所述结构物的非特异性结合中区分出来。13.根据权利要求1-12任一所述的方法，进一步包括改变所述横向磁场分量以确定出从结构物中分离出目标分析物所需的力。14.根据权利要求1-13任一所述的方法，进一步包括改变所述横向磁场分量以确定不同流体动力学横流条件下所述荧光基团和/或所述连接物的流体力学行为。15.根据权利要求1-14任一所述的方法，其中所述第二磁场的横向磁场分量周期性地撤回或减小。16.根据权利要求1-15任一所述的方法，其中维持所述第一磁场的轴向磁场分量的同时所述第二磁场的横向磁场分量周期性地撤回或减小。17.根据权利要求1-16任一所述的方法，其中所述荧光基团和/或所述连接物包括非对称成分以便流体动力学横流引导所述荧光基团单方向旋转。18.根据权利要求1-17任一所述的方法，其中所述表面允许荧光发射通过。19.根据权利要求1-18任一所述的方法，其中所述表面是透明的。20.用于分析样品中的分析物的方法，包括：提供含有磁性基团和荧光基团的结构物，所述磁性基团和荧光基团由连接物连接以便所述两个基团表现出各自的一定程度的扩散独立性，其中所述荧光基团和/或所述连接物可以与目标分析物结合，并且其中所述荧光基团和/或所述连接物包括非对称成分，以便流体动力学横流引导所述荧光基团的单方向旋转；用样品与所述结构物接触使所述荧光基团和/或所述连接物与假使存在于样品中的目标分析物相互作用；向所述样品施加第一磁场使所述结构物朝表面移动，其中所述第一磁场包括轴向磁场分量；向所述样品施加第二磁场使所述结构物沿着所述表面移动，其中所述第二磁场包括横向磁场分量，其中所述结构物的横向移动引导所述荧光基团单方向旋转；向所述表面施加瞬逝场以足以激发所述荧光基团中的荧光；并且测定所述荧光发射循环，其中所述荧光基团的荧光发射循环频率指示所述样品中分析物的存在、水平和/或活性。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述测定步骤包括测定所述荧光基团的荧光发射的幅度和/或相位和/或荧光发射偏振。22.根据权利要求20或21所述的方法，其中所述荧光基团和/或所述连接物包括一个或多个可以特异性结合目标分析物的受体。23.根据权利要求20-22任一所述的方法，其中所述第一磁场包括轴向磁场梯度。24.根据权利要求20-23任一所述的方法，其中所述第二磁场包括横向磁场梯度。25.根据权利要求20-24任一所述的方法，其中所述样品可以包括生物样品。26.根据权利要求20-25任一所述的方法，其中所述连接物选自由树枝状分子、树形分子、分子链、手性分子链、石墨烯碳纳米管、石墨烯纳米、多聚核苷酸、聚合物链、多核苷酸、多肽、多环芳烃分子、多环分子、热解碳、多糖、高分子、聚乙二醇(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)、及其组合组成的组。27.根据权利要求20-26任一所述的方法，其中所述连接物使所述磁性基团和所述荧光基团各自具有一定程度的扩散独立性。28.根据权利要求20-27任一所述的方法，其中所述连接物的长度处于约10nm和约50nm、约50nm和约100nm、约100nm和约500nm、约500nm和约1,000nm、约1,000nm和约5,000nm、5,000nm和约10,000nm、或约10,000nm和约50,000nm之间。29.根据权利要求20-28任一所述的方法，进一步包括改变所述横向磁场分量以便将所述目标分析物与所述结构物之间的特异性结合从所述结构物的非特异性结合中区分出来。30.根据权利要求20-29任一所述的方法，进一步包括改变所述横向磁场分量以确定出从结构物中分离出目标分析物所需的力。31.根据权利要求20-30任一所述的方法，进一步包括改变所述横向磁场分量以确定不同流体动力学横流条件下所述荧光基团和/或所述连接物的流体力学行为。32.根据权利要求20-31任一所述的方法，其中所述第二磁场的横向磁场分量被维持。33.根据权利要求20-32任一所述的方法，其中在维持所述第一磁场的轴向磁场分量的同时维持所述第二磁场的横向磁场分量。34.根据权利要求20-33任一所述的方法，其中所述瞬逝场是偏振的。35.根据权利要求20-34任一所述的方法，其中所述表面允许所述荧光发射通过。36.根据权利要求20-35任一所述的方法，其中所述表面是透明的。37.用于分析样品中分析物的方法，包括：提供包含磁性基团和荧光基团的结构物，所述磁性基团和荧光基团通过连接物连接在一起以便所述两个基团各自具有一定程度的扩散独立性，其中所述荧光基团和/或所述连接物可与目标分析物结合；用样品接触所述结构物使所述荧光基团和/或所述连接物与假使存在于样品中的所述目标分析物相互作用；向所述样品施加第一磁场使所述结构物朝表面移动，其中所述第一磁场包括轴向磁场分量；向所述样品施加第二磁场使所述结构物沿着所述表面移动，其中所述第二磁场包括横向磁场分量；向所述表面施加偏振瞬逝场以足以激发所述荧光基团中的荧光；并且测定所述荧光基团的荧光偏振角以指示所述样品中目标分析物的存在、水平、和/或活性。38.根据权利要求37所述的方法，其中所述测定步骤进一步包括测定所述荧光基团的荧光发射的幅度和/或相位和/或荧光发射偏振。39.根据权利要求37或38所述的方法，其中所述荧光基团和/或所述连接物包括一个或多个可...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多夫·戈登·阿特伍德，
申请(专利权)人：克里斯多夫·戈登·阿特伍德，
类型：发明
国别省市：美国,US