生物传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种生物传感器，其具有包含能结合来自目的样品的靶分子的生物识别元件的驱动元件，其中，所述驱动元件包含聚合物材料，可以通过驱动装置在第一和第二位置之间被驱动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种生物传感器以及一种用于测定样品中目的靶分子的方法。
技术介绍
生物传感器本质上必须非常敏感，即其必须能检测靶的非常低的表面 覆盖度，优选检测到低于每平方微米一个分子。当目的样品与具有含能结 合目的耙分子的探针的生物识别表面的生物传感器接触时，在适当的温育 条件下靶分子将结合所述探针。如在生物传感器中使用的大部分现有的生物识别表面是不可移动的。这些静态传感器是平的(R. Ekins, J. Clin. Lig Assay, 1996, 19(2)， 146-156， US5432099)、包含突出物(W02005022151, US2005100947)或者是多孔的(Benoit等，—Anal.Chem—73， 2412-2420 (2001); Kessler等，J, Clin. Microbiol, 2004， 42(5)， 2173-2185)。在后一种情况下，待 分析的液体通过基质被吸入。对于试验的最大敏感度，重要的是在给定的温育时间内将尽可能多的 靶分子结合生物识别表面的元件。基质对靶的吸附速率依赖于表面的"反 应性"或亲和力以及靶分子到表面的质量传递性质。可将结合速率描述为 r(on)-k(on)，其中等于靶浓度，表面探针浓度以及k(on)等于结合常数。质量传递性质通过扩散速率确定r(diff)= D*d/dx以及对流速率r(conv)=v*σ*ω* ，其中D为T的扩散系数，σ为耗尽层厚度，v 为流速以及ω为传感器宽度。当结合速率高于质量传递速率，即当不能足 够快速地补充耗尽层以及探针不能与待测定的样品中的靶分子达到充分的 连接时，吸附速率变得为扩散限制性。当靶的表面亲和力高(k(on)大)，或 当在目的样品中存在低的靶浓度(一般在生物学样品或临床样品情况下)时， 靶分子结合表面的速率将变得为扩散限制性。然而，当吸附动力学为反应 限制性时，生物传感器达到最大的性能和速度。尤其是从US 4956149中已知这种器件，在US 4956149中，描述了包 含彼此连接的传感器和压电驱动器的生物传感器。所述传感器为由固定在 膜中并置于场效应晶体管的门极上的葡萄糖氧化酶形成的葡萄糖传感器。 所述传感器被浸渍在样品中以测定待检测的可能物质(在这种情况下为葡 萄糖)。通过驱动该压电元件，所述样品被激动，与非激动样品相比，信号 输出增强。然而，在这个器件中，所述传感器和驱动元件为两个不同的元 件。当操作时，压电驱动器在液体中不移动，仅包含分析物和/或检测体的 液体移动。在其中微型化高速进展的领域这是一种不同的方法和技术缺点， 因此优选例如在US 6068751描述的可以将全部组件整合到微流体性系统 中。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供改进的生物传感器，其中传感器的吸附动力 学极大增强，并且优选超出扩散的限度。本专利技术的又一目的是提供包含能 实际上捕获待检测的靶分子的整合的生物识别元件的驱动器。本专利技术人己 经发现当使用包含(聚合物)驱动元件结合生物识别元件的生物传感器时可 以达到这个目的。因此所述传感器的驱动元件包含可以结合来自目的样品 的靶分子的生物识别元件(的阵列)。一方面，本专利技术涉及一种具有包含能结合来自目的样品的靶分子的生 物识别元件的驱动元件的生物传感器，其中所述包含聚合物材料的驱动元 件可通过驱动装置在第一和第二位置之间被驱动。又一方面，本专利技术涉及一种检测目的样品中的靶分子的方法，所述方法包括使用本专利技术的生物传感器。附图说明由下文描述的实施方式，本专利技术的这些和其他方面将显而易见，并参 照所述实施方式进行描述。在附图中，图1为本专利技术的生物传感器的侧面示意图。图l(a)为静止位 置，在正常操作下，可能为开始位置以及其中发生捕获靶分子检测的位置 的传感器的模式图。图l(b)为处于垂直于样品液体流动的驱动位置并积极捕获靶分子的传感器的模式图。观察到在这种情况下仍可进行检测。例如当 装置的焦点深度大于驱动元件的净位移时的光学检测。具体实施例方式图1示出了本专利技术的生物传感器的侧面示意图。图l(a)公开了在第一(非 驱动)位置具有生物识别表面元件(3)的具有驱动(聚合物)传感器元件(2)的 生物传感器(l)的实施方式。当与包含多种靶分子(4)的样品流(5)接触时，所 述驱动元件2可从第一位置(a)移动到第二(驱动)位置(b)，从而通过改善的 吸附动力学，g卩，反应限制性而不是扩散限制性获得改善的传感器敏感性 以及获得更好的洗液效率。所述驱动元件可以由具有其上粘附生物识别表面的柔性材料的薄片 (flap)或柱(beam)组成。所述材料优选为柔性聚合物。在静止状态下，所述 薄片为水平位置。可通过如温度、光、电场或(电)磁场的特定刺激物将所述 薄片设定为移动。优选使用磁场，最优选使用电磁场。当所述传感器被驱 动时，所述薄片被移动到第二位置以与液体样品改善接触，并且所述表面 可探入所述液体探测靶分子。通过将薄片移动到第二位置，随着到达表面 的扩散距离的降低，与液体样品活性接触的面积大大增加，以及吸附动力 学通过驱动移动而增加。在一次测定中可重复移动以进一步改善与样品液 体的接触。因此在本专利技术的一方面，提供了一种具有包含能结合来自目的样品的 耙分子的生物识别元件的驱动元件的生物传感器，其中所述驱动元件可以 通过驱动装置在第一和第二位置之间被驱动。所述活化元件可以优选为可 逆连接。在特定实施方式中，所述驱动元件包含和优选由聚合物驱动元件 组成。所述材料是本领域已知的，如橡胶和弹性体(例如聚硅氧烷)、热塑性 弹性体(如聚酯和聚醚酯或聚醚聚氨酯)、交联聚合物和(水)凝胶、光聚合物， 如有或无介观有序元件的聚(甲基)丙烯酸酯。其他实例为由堆叠导电 (stacked conductive)和聚合物膜结合组合物具有分散磁性(纳米)颗粒的聚合 物材料(如Fe304纳米颗粒)组成的复合材料结构。(参见例如D丄Broer 等，Smart Materials. Chapter 4 in True Visions: Tales on the Realization of Ambient Intelligence, Emile Aarts禾口 Jose Encamacao编著,Springer Verlag,2005，或G.N.Mol等，Adv,Funct.Mat—15, 1155-1159(2005))。申请人共同 未决的专禾U申请"Microfluidic system based on actuator elements"中也描述 了聚合物驱动微元件。这些材料已知能在特定刺激物下显著变形，因此可 以作为优选的驱动聚合物材料。通过使用聚合物驱动元件，可以得到很大 的形状变化，其允许更柔性的设计。在驱动元件中生物识别元件的整合消 除了如压电元件的外部驱动器的需要。所述生物识别元件的表面层可以为具有其上设置有结合剂(也称为探 针)的单层或多层。所述生物识别元件也可以例如通过将珠移植到驱动元 件，包含粘附在驱动元件的微珠。所述珠优选为聚合物珠。可选择地，所述生物识别元件可以粘附在驱动元件的片或板的形式，其用结合剂(或探针)点的阵列进行点样。可以将探针设计成可逆或不可逆地结合靶分子。在一个优选的实施方式中，所述生物识别元本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物传感器（１），具有包含能结合来自目的样品中的靶分子（４）的生物识别元件（３）的驱动元件（２），其中所述驱动元件（２），其包含聚合物材料，可以通过驱动装置在第一和第二位置之间被驱动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JMJ登东德，HR施塔伯特，RJM施罗德斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]