用于检测分析物的方法和装置制造方法及图纸

一种传感器提供了一种通过竞争性结合FRET分析试剂盒测量样品中分析物(诸如葡萄糖)的方法。多波长辐射源包括两个或更多个不同的波长(21)，使至少两个波长(21)位于所述FRET分析试剂盒的所述荧光能量供体的吸收带(1)内，以及至少一个那些波长(21)还位于所述FRET分析试剂盒的所述能量受体的吸收带(2)内，产生光谱渗漏现象。因为渗漏程度随着激发波长(21)而变化，所述多波长源允许所述传感器提供多个测量通道，其能够用于降低分析物测量中的误差。

Method and device for detecting analyte

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测分析物的方法和装置
技术介绍
本专利技术涉及传感器和使用该传感器测量分析物浓度的方法。用于感测的分析物的实施例是葡萄糖。众所周知使用通过荧光共振能量转移(FRET)的变化(也称之为Forster共振能量转移)来测量物浓度的分析法。FRET是从处于激发态的荧光能量供体部分到能量受体部分的能量非辐射转移，由此造成受体的激发态。FRET只能在供体和受体部分非常接近时发生，并且FRET的强度与供体受体对的分离的6次方成正比的情况下，这种效应能够用作它们分离的灵敏度量。FRET造成供体荧光的寿命缩短及强度降低。如果受体是荧光的，FRET也可以造成受体发射增强。来自FRET分析试剂盒的荧光发射也被去极化。FRET的程度可以通过改变上述一个或多个荧光参数来测量。在简单形式的荧光光谱分析方法中，荧光能量供体部分和能量受体部分中的一个被分析物受主标记(即，与分析物受体结合)。该荧光能量供体部分和能量受体部分中的另一个加入样品中，并与样品中存在的任何分析物结合。当将因此被标记的样品引入该分析方法时，该分析物与该受主结合，使供体和受体极为接近，从而在它们之间发生FRET。FRET的程度提供了一种测量样品中分析物浓度的度量。竞争性结合FRET分析试剂盒也是众所周知的。这种形式的FRET分析试剂盒还包括竞争配体，其与分析物竞争结合受主。如果样品被预处理使该分析物被前文所述的供体或受体部分标记，那么竞争性配体可以是未标记的。当样品引入到该分析法时，被标记的分析物取代竞争性配体并与被标记的受主结合，增强FRET直到用作样品中分析物浓度量度的程度。可选择地，该竞争性配体可以用供体或受体部分来标记，这带来的好处是样品不需要预处理。在这种安排下，该分析方法最初包含与被标记受主结合的标记的配体，并且发生FRET。当样品引入到该分析方法时，未标记的分析物从受主中取代竞争性配体，并且FRET程度降低到可以用来测量样品中分析物浓度的程度。US5342789描述了一种利用竞争性结合的分析方法用于通过FRET检测体液中的葡萄糖。EP0561653描述了一种通过供体发射寿命确定FRET程度的方法。EP1828773描述了使用动物凝集素作为葡萄糖受主的类似方法。上述所有的方法和系统都描述了如图1所示的单波长源对供体的激发。这种亮度导致单一值的供体发射强度、受体发射强度、供体发射寿命或随着FRET程度变化的去极化比例。供体与受体发射强度的比率测量可以在存在大误差源的情况下，诸如生物系统中遇到的误差源，提供更准确、稳健的测量，然而具有单一波长的激发仍然提供一个比值。依赖于单一值的变化会使传感器容易出错。生物系统的复杂性能将许多误差源引入测量中。上述方法和系统大多数描述了使用第二波长源专门激发受体并且提供了附加的校准方法，然而，这仅提供了基线校正。荧光显微术通过采用一个以上具有明显不同波长工作频带的FRET供体-受体对，已经使用多通道技术以改善成像。但是，这要求使用额外的荧光标记对。光谱渗透是FRET分析试剂盒中一个很好理解的现象。当受体的吸收带与供体的吸收带重叠并且激发源对供体和受体种类的吸收都有贡献时，发生受体渗透。类似地，当供体的发射带扩展到受体可检测的发射带时，能够发生供体渗透。上文所述的系统和方法，以及本领域技术人员的其他典型设计，都试图将两种形式的光谱渗透程度降到最低。诸如确保供体和受体吸收带距离足够远和适当地选择激发波长是常见的方法。已经开发出算法以用于FRET显微术领域中的光谱渗透的校正。总之，生物系统中单一FRET分析试剂盒的准确性受到能够从单通道方法提取的信息量的限制。光谱渗透是潜在误差的另一个来源，并且通常设计FRET分析试剂盒以最小化或补偿该现象。
技术实现思路
本文描述一种传感器以及使用这种传感器的方法，以提供一种通过FRET分析试剂盒多个通道测量分析物的方法。所述传感器和方法被设计成利用光谱渗透现象和其随激发波长的变化来提供多个测量通道，并且从而使分析物的测量更加准确。具体地，本专利技术提供了一种如权利要求1所述的传感器。本专利技术还提供了一种如权利要求10所述的用于检测样品中分析物的方法。本专利技术优选的但非必要的特征被限定在从属权利要求中。优选地，所述多波长源包含n个不同的激发波长，其中n是一个大于2但小于10的数。在一种优选的实施方案中，(n-1)个波长将位于所述供体和所述受体两者的吸收带之间。所述n个不同激发波长的每一个都将有自己的依赖于FRET(并因此依赖于分析物)的发射反应特征，该发射反应特征是关于在每个所述波长下供体吸收与受体吸收比率。所述n个通道的每个通道的比率可以与其它通道的相互比较，得到n(n-1)/2的比值，所述比值能够用来确定FRET程度和相应的分析物浓度。在一种优选实施方案中，所述受体为荧光能量受体，并且为所述n个激发波长的每一个波长计算所述受体与所述供体的发射比率，以在测量FRET程度和相应的分析物浓度上进一步提供精确度。对于前文描述的标准的FRET方法，n的值至多为2，仅产生单一比值，并且在所述供体和受体两者的吸收带的实质性区域内没有激发波长。对于本文描述的装置，n的值能够取2到10的任一整数值，从而产生大小从1到45的范围内的比值数组。可以用算法处理所述测量数据的增加量，以识别和消除单一测量通道内误差源引起的虚假结果。FRET分析试剂盒如前文所述，优选地，所述FRET分析试剂盒是一种竞争性结合的FRET分析试剂盒。所述荧光供体部分是荧光染料，诸如香豆素、罗丹明、黄嘌呤和氰基染料或任何其它能够与所述分析物受主或配体结合的荧光物质。所述受体部分也可以是上述的荧光染料，或者它可以是非荧光物种，诸如21，这是一种可从ThermoFisherScientific(www.thermofisher.com)获得的羧酸琥珀酰亚胺酯。选择所述供体-受体对，使所述受体吸收带在适合于供体激发的波长范围内主要与所述供体发射带重叠，并且部分地与所述供体吸收带重叠。在一种优选的实施方案中，所述供体和受体部分的光谱特征主要位于近红外(NIR)区域，该近红外区域在人体组织中比更短波长的光经历更少的散射。所述分析物受主是能够与所述分析物可逆地结合的任何分析物结合的部分。在一种优选的实施方案中，所述分析物是葡萄糖。合适的葡萄糖受主包括伴刀豆球蛋白A(ConA)、动物凝集素、硼酸衍生物、载脂蛋白-酶(apo-酶)和葡萄糖结合蛋白。所述竞争性配体是在与分析物竞争中能够与所述分析物受主可逆结合的任何部分。如果样品中所述分析物被供体或受体部分标记，所述竞争性配体可以是未标记的分析物。相反，如果样品中所述分析物是未标记的，所述竞争性配体可以是用所述供体或受体部分标记的分析物。合适的葡萄糖竞争性配体包括葡聚糖、葡萄糖(如果所述分析物是被标记的)、标记的葡萄糖(如果所述分析物是未标记的)和其它基于碳水化合物的部分。所述供体能够与所述分析物受主结合，在这种情况下，所述受体与竞争性配体或样品中所述分析物结合。可选择地，所述受体能够与所述分析物受主结合，在所述供体与竞争性配体或样品中所述分析物结合的情况下。所述用于该分析法的介质可以是水凝胶。所述分析法可以包括能够有助于检测稳定性、量子产率或其它期望的FRET性能的其它材料。其它材料可以包括聚合物，例如，全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测分析物的传感器，其包括：a)荧光共振能量转移(FRET)分析试剂盒，将被置于与含有所述分析物的样品接触，所述FRET分析试剂盒包括荧光能量供体部分和能量受体部分，其中所述能量受体的吸收带(2)至少部分地与所述荧光能量供体的发射带(3)和吸收带(1)两者重叠；b)用于激发所述FRET分析试剂盒的多波长辐射源，所述源包括两个或更多个不同的可分辨波长(21)，使至少两个所述波长(21)位于所述荧光能量供体的吸收带(1)内，以及至少一个所述波长(21)位于所述荧光能量供体和所述能量受体的吸收带(1,2)内；以及c)一个或多个检测器，用于在通过来自所述多波长辐射源的辐射激发时检测从所述FRET分析试剂盒发射的辐射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.14 GB 1617476.51.一种用于检测分析物的传感器，其包括：a)荧光共振能量转移(FRET)分析试剂盒，将被置于与含有所述分析物的样品接触，所述FRET分析试剂盒包括荧光能量供体部分和能量受体部分，其中所述能量受体的吸收带(2)至少部分地与所述荧光能量供体的发射带(3)和吸收带(1)两者重叠；b)用于激发所述FRET分析试剂盒的多波长辐射源，所述源包括两个或更多个不同的可分辨波长(21)，使至少两个所述波长(21)位于所述荧光能量供体的吸收带(1)内，以及至少一个所述波长(21)位于所述荧光能量供体和所述能量受体的吸收带(1,2)内；以及c)一个或多个检测器，用于在通过来自所述多波长辐射源的辐射激发时检测从所述FRET分析试剂盒发射的辐射。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述能量受体是荧光能量受体。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述检测器还检测从所述荧光能量受体发射的辐射。4.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中所述多波长辐射源包括多个激光二极管。5.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中所述分析物是葡萄糖。6.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中所述检测被包含在水凝胶中。7.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中所述FRET分析试剂盒位于光纤的一端，所述光纤将来自所述多波长源的辐射传输到所述FRET分析试剂盒，并且将来自所述FRET分析试剂盒的辐射传输到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪万·法祖勒·侯克·乔杜里，斯蒂芬·摩尔，
申请(专利权)人：NDM科技有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB