用于增强成像的金属复合物制造技术

本申请涉及用于增强成像的金属复合物。本文公开了可用于基于增强荧光的成像技术和测定的组合物和系统。本公开内容的组合物和系统可为在可见光和近红外光中，例如，跨越约400nm至约2100nm具有激发和发射的荧光分子提供提高的荧光。本文还提供了通过使用本公开内容的组合物和系统的基于荧光检测的方法。

Metal composite for enhanced imaging

【技术实现步骤摘要】
用于增强成像的金属复合物本申请是申请日为2015年11月5日，申请号为201580072490.9，专利技术名称为“用于增强成像的金属复合物”的申请的分案申请。交叉引用本申请要求提交于2014年11月5日的第62/075,785号美国临时申请以及提交于2015年7月15日的第62/192,672号美国临时申请的权益，所述申请中的每一个均通过引用而全文并入本文。
本申请总体上涉及，但不限于，用于增强成像的金属复合物。
技术介绍
在极低浓度下特异性地快速检测化学物质和生物物质的能力正变得越来越重要，尤其是在环境、法医和医疗领域中。因为病原性物质即使在低浓度下存在也可能带来严重的病理学后果，所以对低水平的病原性物质如造成生物威胁的物质的检测例如可提供这类物质对环境污染的关键性测量。因此，灵敏的检测装置使得能够在这类病原体造成重大危害之前将其消除。在许多生物医学应用以及医疗和食品产业中，也越来越需要生物物质的快速和定量检测。根据分子和应用，可使用广泛不同的一组技术来检测生物分子，诸如核酸、蛋白质、抗体、亚细胞囊泡、细胞和组织。基于荧光的检测已经成为生物医学、生物学以及相关科学领域中的主要感测技术之一，例如，流式细胞术、基因测序、免疫分析、免疫组织化学成像(IHC)和免疫荧光成像、单分子成像以及荧光原位杂交(FISH)。然而，对于高灵敏度、高速度、高信噪比应用而言，此类技术常常遭遇荧光信号不足的问题。由于生物材料往往在可见光波长区域具有高背景荧光信号(该背景荧光信号在近红外区域降低)，因此根据所使用的方法，对所需生物分子的检测可能受到与生物分子结合的探查荧光分子的荧光输出强度的限制。例如，对于免疫测定技术，如酶联免疫吸附测定(ELISA)——一种用于传染病和自身免疫病的临床诊断测量的常用技术，对蛋白质和抗体的检测限约为1纳克/ml(ng/ml)，并且ELISA的动态范围仅跨越<3个数量级。鉴于在早期疾病阶段，包括全血、血浆、血清和唾液在内的生物流体中的生物标志物如细胞因子和抗体(包括用于早期癌症诊断的前列腺特异性抗原(PSA)和用于心血管疾病的肌钙蛋白I(cTnI))的临床相关水平可能远低于1ng/ml，因此这是次优的。
技术实现思路
鉴于上述情况，对提高基于荧光的检测方案的能力以实现更高的信号背景比的检测方法存在需求。本文所述的方法、系统和组合物满足了这一需求，并提供了额外的优势。本公开内容提供了用于以高灵敏度、速度和信噪比检测荧光信号的方法和组合物。本文提供的方法和组合物可用于多种生物医学成像和测定应用，其在可见光和近红外区中的荧光增强跨越大约400纳米(nm)至约2100nm的宽范围。在一方面，本公开内容提供了在基底上包含凸起的纳米结构的薄膜。在一个实施方案中，所述薄膜的纳米结构包含银在金上的(silverongold)纳米颗粒；所述纳米结构彼此被间隙隔开；相对于在不存在所述薄膜的情况下从邻近于所述基底的荧光团获得的荧光信号，来自邻近于所述薄膜的荧光团的荧光信号的强度增强。在一些实施方案中，所述间隙具有5nm至50nm的宽度和5nm至1000nm的长度。在一些实施方案中，所述纳米结构具有50nm至500nm，如100nm至200nm的平均宽度和平均长度。在一些实施方案中，所述薄膜具有1000nm2至250,000nm2的纳米片(nanoplate)大小。所述薄膜可包含不规则特征和异质结构。在一些实施方案中，所述薄膜的高度为5nm至500nm。根据电子显微镜成像和导电性，所述薄膜通过渗流路径和导电可以是准连续的(quasi-continuous)，或者根据电子显微镜成像和导电性，其可以是不连续的。增强的荧光信号可在400nm至2100nm的范围内。在一些实施方案中，对于在所述薄膜表面1000nm内的荧光团，荧光信号增强。在一些实施方案中，所述荧光团为具有约700nm至约800nm的发射的近红外荧光团(例如，IR680或IR800)，并且所述荧光信号的强度增强至少30倍(例如，至少100倍)。在一些实施方案中，所述荧光团为具有约400nm至约700nm的发射的可见光染料(例如，DAPI、Alexa488、Cy3或Cy5)，并且所述荧光信号的强度增强至少3倍(例如，至少30倍)。所述基底可包含选自下组的一种或多种材料：玻璃、聚苯乙烯、石英、硅石(silica)、尼龙、硝酸纤维素、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏二氟乙烯、聚多巴胺、硅、二氧化硅(silicondioxide)、聚合物、氧化铁和塑料。所述基底可包含平坦表面、弯曲表面、球形表面或三维多孔膜。在一些情况下，所述基底为珠子，如直径为0.05微米至200微米的珠子。所述珠子可具有或可不具有磁芯或顺磁芯。所述珠子可在容器，如多孔板(例如，96孔或384孔板)的孔中。在一些情况下，所述基底本身为孔板的内部，如多孔板(例如，96孔或384孔板)中的孔。本公开内容的薄膜可进一步包含在所述薄膜上的结合元件阵列，其中所述结合元件与分析物结合。所述阵列可包含多个不同的结合元件，其每一个结合不同的分析物。在一些实施方案中，所述结合元件选自：蛋白质、抗体、抗原结合抗体片段、细胞、适体、肽、多核苷酸、外来体和组织切片。所述结合元件可为用于检测样品中的抗体的抗原。被所述抗原结合的抗体可以是选自下组的一种或多种：总人IgG、IgM、IgA和IgE；抗HLA(人白细胞抗原)抗体；抗dsDNA抗体；抗Smith抗体；系统性红斑狼疮(SLE)的诊断抗体，如抗核小体、抗U1RNP和抗P0抗体；心血管疾病(例如，扩张性心肌病)、弓形体病、风疹、狂犬病、疟疾、莱姆病、非洲锥虫病、霍乱、隐孢子虫病、登革热、流感、日本脑炎、利什曼病、麻疹、脑膜炎、盘尾丝虫病、肺炎、结核病、伤寒或黄热病的诊断抗体；CMV、HSV-1/2、HBA、HBV、HCV、HDV、HIV、HPV、埃博拉病毒、轮状病毒、人白细胞抗原、甲状腺刺激激素受体(TSHR)、甲状腺过氧化物、甲状腺球蛋白、组织转谷氨酰胺酶(tTG)、肌内膜、脱酰胺麦醇溶蛋白肽的特异性抗体；以及选自p53、NY-ESO-1、MAGEA4、HuD、CAGE、GBU4-5和SOX2的肿瘤相关抗原的特异性抗体。所述分析物可为蛋白质、抗体、肽、核酸、酶、细胞、外来体、无细胞DNA或组织。所述分析物可为受试者状况的生物标志物。分析物的实例包括炎性细胞因子、心血管疾病的生物标志物(例如，肌钙蛋白I(cTnI)、c反应蛋白(CRP)、NT-ProBNP，或针对膜联蛋白A5、SDHA、ATP1A3、肌联蛋白、肌球蛋白、ADBRK、EDNRA、EDNRB、AGTR1、CHRM2或HSPD的抗体)、传染病的生物标志物(例如，乙型肝炎病毒(HBV)核心抗原、HBV表面抗原、登革热NS1抗原，或针对鼠弓形体(Toxoplasmosisgondii)、风疹、HCV、HIV、梅毒或HSV的抗体)、炎性肠病的生物标志物，或癌症的生物标志物(例如，前列腺特异性抗原(PSA)、癌胚抗原(CEA)、癌抗原-125(CA125)、AFP、SCC、CA19-9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在基底上包含凸起的纳米结构的薄膜，其中：/n所述薄膜的纳米结构包含金并且被安设在金纳米颗粒上；/n所述纳米结构彼此被间隙隔开，所述间隙具有5nm至50nm的宽度和5nm至1000nm的长度；并且/n所述薄膜具有1000nm

【技术特征摘要】
20141105 US 62/075,785;20150715 US 62/192,6721.一种在基底上包含凸起的纳米结构的薄膜，其中：
所述薄膜的纳米结构包含金并且被安设在金纳米颗粒上；
所述纳米结构彼此被间隙隔开，所述间隙具有5nm至50nm的宽度和5nm至1000nm的长度；并且
所述薄膜具有1000nm2至250,000nm2的纳米片大小。


2.如权利要求1所述的薄膜，其中所述基底包含磁芯或顺磁芯，所述磁芯或顺磁芯缀合至：
一个或更多个结合元件，所述一个或更多个结合元件配置成结合至靶标；和
荧光团，所述荧光团具有响应于结合至靶标的所述一个或更多个结合元件的荧光信号。


3.如权利要求1所述的薄膜，其中所述纳米结构包括具有100nm2至250,000nm2的横截面积的纳米颗粒。

【专利技术属性】
技术研发人员：约书亚·T·罗宾逊，唐梅杰，赵苏，戴宏杰，
申请(专利权)人：纳迈达斯生物科技中心，
类型：发明
国别省市：美国;US