用于检测靶分子的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用来检测靶分子如样本中的miRNA的微阵列装置。所述装置包括载体衬底如玻璃、由N‑羟基琥珀酰亚胺(NHS)或羧基官能化的防污聚合层和捕获探针。在一个实施例中，捕获探针是具有茎环结构的寡核苷酸。本发明专利技术进一步限定了一种制造所述装置的方法，用于检测包含所述装置的靶核酸分子的试剂盒和检测探针。

Devices and methods used to detect target molecules

The present invention relates to a microarray device used to detect the miRNA of a target molecule, such as a sample. The device includes a carrier substrate such as glass, by N hydroxysuccinimide (NHS) or carboxyl functionalized antifouling polymer layer and capture probe. In one example, the probe is a oligonucleotide with a stem ring structure. The invention further defines a method for the manufacture of the device, which is used to detect a kit and a detection probe containing the target nucleic acid molecules of the device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测靶分子的装置和方法相关申请的交叉引用本申请引用并要求享有2015年2月25日提交的申请号为10201501398Q的新加坡专利申请的优先权。所述申请的内容出于所有目的并入本文作参考，包括本文中未包含的、根据《专利合作条约》第4.18条以及《专利合作条约实施细则》第20.5(a)条引用的说明书、权利要求书或附图的任何要素或部分。
本专利技术总体涉及用于检测靶分子，特别是靶核酸分子的装置和方法。
技术介绍
核酸分子如小RNA(miRNA)是各种医学和科学应用中用于检测的靶标。MiRNA是一类短的(18-24个核苷酸)非编码RNA分子，其在转录后水平负调节基因表达(Ambros，V.(2004)，Nature，431(7006)，350-355；Bartel，D.P.(2004).Cell，116(2)，281-297)。它们在各种生理和病理过程中起重要作用，如发育、分化、细胞增殖、细胞凋亡和应激反应(Kloosterman，W.P.，&Plasterk，R.H.(2006).DevCell，11(4)，441-450；Stefani，G.，&Slack，F.J.(2008).NatRevMolCellBiol，9,219-230)。虽然miRNA最初作为基于细胞的生物标志物出现，但最近的报道指出它们也以无细胞形式存在(Chim，S.S.C等人(2008)，ClinChem，54,482-490；Gilad，S.，等人(2008).PLoSOne，3(9)，e3148-e3154)。事实上，已经在多种体液中检测到细胞外miRNA，包括血浆、血清、唾液和尿液(Hanke，M.，等人(2010)，UrolOncol，28,655-661；Weber，J.A.，等人(2010).ClinChem，56(11)，1733-1741)。这种循环miRNA的异常表达水平与癌症(Calin，G.A.，&Croce，C.M.(2006)，NatRevCancer，6,857-866；Esquela-Kerscher，A.，&Slack，F.J.(2006).NatRevCancer，6(4)，259-269；Zhao，H.，等人(2010).PLoSOne，5(10)，el3735-el3746)、心血管疾病(Corsten，M.F.,等人(2010)，CircCardiovascGenet，3(6)，499-506)、异常妊娠(Zhang，Y.,等人(2009).AmJObstetGynecol，202，el-7)、糖尿病(Zampetaki，A.，等人(2010)，CircRes，107(6)，810-817)、自身免疫性疾病(Wang，G.，等人(2010).JRheumatol，37(12)，2516-2522)等相关。鉴于循环miRNA高度稳定的事实(Chen，X.，等人(2008)，CellRes，18(10)，997-1006)，例如耐RNase消化，并且它们的表达水平在相同物种的个体之间可重复地一致，它们有望作为用于疾病检测的新颖和非侵入性生物标志物。随着miRNA作为疾病诊断和筛选的关键因素的出现，对开发快速、敏感和定量的miRNA检测表现出很大的兴趣。基于芯片的装置已经用于分析物的超痕量检测，基于核酸的微阵列的开发对于miRNA靶标的高通量检测和分析特别有用。然而，miRNA的小尺寸对开发可靠的测定提出了重大挑战。对于短靶标-探针杂交体，寡核苷酸退火温度低，从而降低了杂交的严格性，并大大增加了假阳性信号的风险。由于家族成员之间的高序列同源性，miRNA的选择性检测是进一步的挑战，其与单一碱基变异相近。此外，许多用于RNA检测的现有技术使广泛的样本制备成为必要的(例如：RNA分离、PCR扩增、标记等)。因此，本领域仍然需要能克服现有技术缺点的改进方法。
技术实现思路
本专利技术通过提供用于检测靶分子的装置，制造该装置的方法，通过该方法制造的装置，使用该装置检测靶核酸分子的方法以及用于检测靶核酸分子的试剂盒来满足本领域的上述需要。在第一方面，本专利技术提供了一种用于检测靶分子的装置，该装置包括载体衬底、聚合物层和捕获探针，其中聚合物层固定在载体衬底上并包含羧基或N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)官能化防污聚合物，并且捕获探针与聚合物层共价连接。在一些实施例中，防污聚合物选自由聚亚烷基二醇、多糖如葡聚糖和肝素、磷酸胆碱(PC)、聚二醇如甲基丙烯酸d-葡糖酸酰氨基乙酯(GAMA)、聚丙烯酸酯如聚(2-甲氧基乙基丙烯酸酯)(PMEA)、其共聚物及其组合组成的组。在一些实施例中，防污聚合物是聚亚烷基二醇。在一些实施例中，聚亚烷基二醇由选自由乙二醇、丙二醇及其组合组成的组中的单体形成。在一些实施例中，聚合物层包含羧基或NHS官能化聚(乙二醇)，或由其组成。在一些实施例中，聚合物层使用线性异双官能聚(乙二醇)(PEG)而形成，其包含在一端的羧基或NHS基和在另一端的胺基。在一些实施例中，聚合物层包含具有以下通式的聚合物，或由其组成，其中n是12至36范围内的整数，*表示与载体衬底的连接点。在一些实施例中，n为24。在一些实施例中，羧基或NHS官能化的防污聚合物的羧基或NHS基团位于聚合物层的表面。在一些实施例中，聚合物层是单层。在一些实施例中，聚合物层的羧基或NHS基团的密度在约5×1014分子/cm2至约5×1016分子/cm2的范围内。在一些实施例中，聚合物层的羧基或NHS基团的密度在约1×1015分子/cm2至约1.5×1015分子/cm2的范围内。在一些实施例中，捕获探针通过酰胺化捕获探针并在酰胺化的捕获探针和聚合物层的羧基或NHS基团之间形成肽键来共价连接到聚合物层。在一些实施例中，靶分子选自由蛋白质、肽、核酸、碳水化合物、脂质、细胞、病毒、小分子和半抗原组成的组。在一些实施例中，在包含靶分子的体液中检测靶分子。在一些实施例中，体液选自血浆、血清、血液、淋巴、唾液、液体、尿液及其组合组成的组。在一些实施例中，靶分子是靶核酸分子。在一些实施例中，捕获探针是包含对靶核酸分子具有足够互补性以允许在检测条件下形成捕获探针-靶杂交体的核苷酸序列的寡核苷酸分子。在一些实施例中，捕获探针具有足够的自互补性以允许在不存在靶核酸分子的情况下形成茎环核酸结构。在一些实施例中，与靶核酸分子具有足够的互补性以允许在检测条件下形成捕获探针-靶杂交体的核苷酸序列至少部分位于环区域中，并且其与靶核酸分子的杂交中断茎环结构，从而捕获探针采用开放结构。在一些实施例中，捕获探针的茎区包含与检测探针具有足够互补性的核苷酸序列，从而在检测条件下和靶核酸分子存在时允许形成捕获探针-检测探针杂交体。在一些实施例中，捕获探针包含SEQIDNO：1，SEQIDNO：3或SEQIDNO：7所列的核苷酸序列或由其组成。在一些实施例中，该装置包括多个捕获探针。在一些实施例中，该装置包含用于复合靶分子检测的两种或多种不同类型的捕获探针。在一些实施例中，该装置是基于核酸的微阵列。在一些实施例中，该装置还包括布置在聚合物层和载体衬底之间的连接层，用于将聚合物层固定到载体衬底。在一些实施例中，连接层包含用于共价连接聚合物层和载体衬底的同双本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测样本中靶分子的装置，所述装置包括载体底衬、聚合物层和捕获探针，其中所述聚合物层被固定在载体衬底上，并且所述聚合物层包含羧基或N‑羟基琥珀酰亚胺(NHS)官能化的防污聚合物，并且所述捕获探针共价连接到所述聚合物层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.25 SG 10201501398Q1.一种用于检测样本中靶分子的装置，所述装置包括载体底衬、聚合物层和捕获探针，其中所述聚合物层被固定在载体衬底上，并且所述聚合物层包含羧基或N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)官能化的防污聚合物，并且所述捕获探针共价连接到所述聚合物层。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述防污聚合物选自由聚亚烷基二醇、多糖如葡聚糖和肝素、磷酸胆碱(PC)、聚二醇如甲基丙烯酸d-葡糖酸酰氨基乙酯(GAMA)、聚丙烯酸酯如聚(2-甲氧基乙基丙烯酸酯)(PMEA)、其共聚物及其组合组成的组。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述防污聚合物是聚亚烷基二醇。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述聚亚烷基二醇由选自乙二醇、丙二醇及其组合组成的组的单体形成。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述聚合物层包含或由羧基-或NHS-官能化的聚(乙二醇)组成。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述聚合物层使用包含在一端的羧基或NHS基和在另一端的氨基的线性异双官能聚(乙二醇)(PEG)形成，或所述聚合物层使用由在一端的羧基或NHS基团和在另一端的氨基组成的线性异双官能聚(乙二醇)(PEG)形成。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述聚合物层包含具有以下通式的聚合物或由其组成，其中n为12至36范围内的整数，*表示与载体底衬的连接点。8.根据权利要求7所述的装置，其中n为24。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中羧基或NHS官能化的防污聚合物的羧基或NHS基团位于聚合物层的表面。10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述聚合物层是单层。11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述聚合物层中的羧基或NHS基团的密度在约5×1014分子/cm2至约5×1016分子/cm2的范围内。12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中所述聚合物层中的羧基或NHS基团的密度在约1×1015分子/cm2至约1.5×1015分子/cm2的范围内。13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中所述捕获探针通过酰胺化所述捕获探针并在所述酰胺化捕获探针与所述聚合物层的羧基或NHS基团之间形成肽键来共价连接到所述聚合物层。14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其中所述靶分子选自由蛋白质、肽、核酸、碳水化合物、脂质、细胞、病毒、小分子和半抗原组成的组。15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中，在包含所述靶分子的体液中检测所述靶分子。16.根据权利要求15所述的装置，其中所述体液选自血浆、血清、血液、淋巴、唾液、液体、尿液及其组合组成的组。17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中，所述靶分子为靶核酸分子。18.根据权利要求17所述的装置，其中所述捕获探针是包含与靶核酸分子具有足够互补性的核苷酸序列以允许在检测条件下形成捕获探针-靶杂交体的寡核苷酸分子。19.根据权利要求18所述的装置，其中所述捕获探针具有足够的自互补性以允许在不存在靶核酸分子的情况下形成茎环核酸结构。20.根据权利要求19所述的装置，其中与靶核酸分子具有足够互补性以允许在检测条件下形成捕获探针-靶杂交体的核苷酸序列至少部分地位于环区域中，并且其与靶核酸分子的杂交中断了茎环结构，以便捕获探针采用开放结构。21.根据权利要求19或20所述的装置，其中所述捕获探针的茎区域包含与检测探针具有足够互补性的核苷酸序列，以允许在检测条件下和靶核酸分子存在下形成捕获探针-检测探针杂交体。22.根据权利要求18至21中任一项所述的装置，其中所述捕获探针包含SEQIDNO：1，SEQIDNO：3或SEQIDNO：7所列的核苷酸序列或由其组成。23.根据权利要求1至22中任一项所述的装置，其中所述装置包括多个捕获探针。24.根据权利要求1至23中任一项所述的装置，其中所述装置包括用于复合靶分子检测的两种或多种不同类型的捕获探针。25.根据权利要求1至24中任一项所述的装置，其中所述装置是基于核酸的微阵列。26.根据权利要求1至25中任一项所述的装置，还包括布置在聚合物层和载体衬底之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：应仪如，罗伊·索梅纳特，苏俊珲，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG