利用微球中回音廊模式的生物传感器制造技术

本发明专利技术公开了用于检测靶分析物存在的生物传感器。该生物传感器由微球颗粒组成，所述微球颗粒具有固定于其表面的靶分析物的结合配偶体。该结合配偶体可以是核苷酸；肽、蛋白质、酶、抗体等等。当分析物结合其配偶体时，微球颗粒回音廊模式（ＷＧＭ）分布型改变而使得该分布型的峰经历红或蓝－移。固定的结合配偶体可包括荧光团等等以使其发射荧光、磷光、白热等等。这些荧光团可采取纳米晶体或量子点的形式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的涉及分析物检测领域。更具体地，本专利技术涉及利用通过分析物结合颗粒上固定的结合配偶体而诱导的微球颗粒的回音廊模式(WGM)分布型的变化来检测分析物的存在。本专利技术进一步涉及复合方案和通过WGM分布型变化检测的分析物。
技术介绍
本说明书中提供的参考文献的书目详述列于说明书的结尾。本说明书中对任何现有技术的参考不是并且不应该视为在对任何国家中该现有技术形成公知常识部分的认可或任何提示的形式。基因组学和蛋白质组学的快速发展已突出了用于检验和检测两种分子之间相互作用的传统劳动密集型方法的不适当。有必要设计用于不同分子之间相互作用的分析和样本中分析物检测的高度敏感的方法。使所述分析不需要标记一种或其他或两种分析物和/或其结合配偶体的方法的开发将是特别理想的。目前，利用固定至载玻片的寡核苷酸阵列的基因-芯片提供了高通量核酸分析的方法。然而，该技术依赖于至少一种分子的标记。尝试开发用于检验分子相互作用的方法和装置(其不依赖标记一种或多种分子)包括生物传感器，其基于光学方法最常用于检验DNA和/或蛋白质。参见例如，Baird和Myszka，J Mol Recognit 14261-268，2001，Rich和Myszka，J Mol Recognit 15352-376，2002，Li等.Science 299840-843，2003以及Lin等.Science 278840-843，1997，其描述了包括干涉量度装置的光学方法。Malmqvist，Nature 361186-187，1993公开了表面胞质团共振传感器(SPR)。SPR检测＜10pg.mm-2质量负荷的极限(Karlsson和Stahlberg，AnalBiochem 228274-280，1995)并且允许生物分子相互作用的实时检测。然而，SPR需要特定的和昂贵的测试设备以及用于多路测量的能力是有限的。本专利技术提供尤其用于分析物和其结合配偶体之间相互作用的检测而无需任何一种分子标记的试剂和方法。
技术实现思路
本专利技术提供尤其用于检测样本中分子的方法和试剂。这些分子在此指分析物。分析物的存在或结构不必已知并且因此本方法可理想地用于检测孤受体至今未知的结合配偶体以及核酸表达或蛋白质包括酶活性、折叠、抗原性或功能的潜在调节剂。本专利技术的方法在某种程度上基于包埋于微球颗粒内或之上的光学可检测标记物显示特有的回音廊模式(WGM)特征的现象。对“光学可检测的”的引用包括对通过光谱测定方法的检测的引用。当靶分析物与固定至微球颗粒的结合配偶体相互作用时，WGM分布型变化能进行即使十分罕见的结合事件很敏感的检测。WGM仅允许确定波长的光从颗粒发射。该现象的结果为例如来自荧光团的常见宽发射(10-100nm宽)波段受限制并且作为有效对应颗粒内光不变模式图形的一系列尖锐峰而出现。根据本专利技术，已确定WGM分布型对微球颗粒表面的变化高度敏感并且当微球颗粒与其环境内的分析物或分子相互作用时WGM分布型改变。因此，本专利技术的一个方面涉及检测分析物的方法，所述方法包括将至少一组微球颗粒与推定包含所述分析物的样本接触，其中一组微球颗粒内的每一颗粒包括光学可检测的标记物以及固定的所述分析物的假定结合配偶体，其中每一颗粒组具有确定的回音廊模式(WGM)特征，其中所述分析物与所述固定结合配偶体的结合引起所述至少一组微球颗粒WGM分布型的变化，其为所述分析物存在的指示。本专利技术的方法可应用于检测微颗粒WGM分布型的调整，其中所述调整由样本中分子与固定至微球颗粒表面的潜在结合颗粒的结合或其他缔合的检测而产生。基于WGM分布型灵敏变化的分析物和其结合配偶体之间结合反应的检测能鉴定和分离分析物。本专利技术的特征为微球颗粒可用各种各样的光源激发，利于许多不同WGM分布型的测量。“光学可检测标记物”可以是任何分子、原子或离子，其发射荧光、磷光和/或白热。在本专利技术的一个优选实施方案中，光学可检测标记物为荧光团，其可包括许多光学可检测的标记物如化学荧光团和染料以及量子点。本专利技术还提供如此处所述固定至固相支持物的微球颗粒，例如固相支持物可包括显微镜载玻片。在一具体的实施方案中，本专利技术提供包含乳胶或二氧化硅颗粒的微球颗粒，其为1μm至100μm直径，用光学可检测标记物，如荧光团或量子点标记，该颗粒进一步包括所检测分析物假定的结合配偶体。光学可检测标记物在可见波长处为可检测的并且微球颗粒呈现一种或多种WGM分布型。当分析物与颗粒上固定的结合配偶体相互作用时可检测地调整了微球颗粒的一种或多种WGM分布型。WGM分布型的任何所述变化为已结合其结合配偶体的分析物存在的指示。分析物和结合配偶体的实例包括化学分子、核酸分子、蛋白质、脂类、脂肪酸和碳水化合物。本专利技术的主题方法不需要分析物存在、出现或结构的任何认识。例如，如果想发现与酶或酶的催化部位相互作用或位于或靠近酶或蛋白质抗原表位的分子(即分析物)，则本方法不需要知道所述分析物是否存在。在那种情况下，微球颗粒将携带在其表面上或附近的靶结合配偶体并且WGM分布型的变化用于检测与靶结合配偶体相互作用的样本如组合文库、化学文库或天然产物来源(例如环境样本、血清、血浆或生物提取物)中的分析物。本专利技术通过引入多组微球颗粒而能多路进行，其中每组包括不同尺寸和/或用不同荧光染料标记和/或不同靶结合配偶体的颗粒。本专利技术进一步提供通过本方法和可用于实践本方法的试剂盒鉴定的分析物。贯穿本说明书，除非上下文另外需要，单词“包含”或变体如“包括”或“含有”将理解为包括所述的要素或整体或要素组或整体组而不排除任何其他的要素或整体或要素组或整体组。表1中提供此处所用的简写表。表1-简写 附图说明图1为显示用于产生量子点标记的微球颗粒方法简图的图示。图2为显示呈现二氧化硅微球颗粒半径极小的变化引起计算的微球颗粒WGM分布型清晰变化的计算曲线的图示。图3为显示包含量子点(QD)光学可检测标记物的微球颗粒的图示，其呈现清晰的特有荧光和确定的WGM分布型。图4为显示当生物聚合物单层被吸附至微球颗粒时呈现观察到的微球颗粒WGM分布型转变的实验光谱的图示。QD＝无涂层微球颗粒的量子点对照；PSS＝具有吸附的聚苯乙烯磺酸盐(PSS)单层的微球颗粒；PVP＝具有吸附的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)单层的微球颗粒。图5为WGM分布型的图示(a)DNA作为48-聚体偶联至Q-Sand颗粒；(b)Q-Sand珠杂交Transprobe DNA，Transprobe的反向补体；和(c)Q-Sand珠杂交PCR产物。优选实施方案的详述本专利技术提供尤其用于检测此处称为能参加与称为其结合配偶体的另一个分子结合作用的分析物的分子的方法，该结合配偶体固定至用光学可检测标记物(其提供颗粒确定的WGM分布型)标记的微球颗粒表面。对“光学可检测的”的引用包括对通过光谱测定方法的检测的引用。分析物和结合配偶体之间的相互作用产生WGM分布型的变化。此处所述的方法可用于检测样本中的分析物和分析物之间的相互作用。重要的是，分析物和其结合配偶体均不需要标记物。该相互作用诱导微球颗粒的WGM分布型变化。本专利技术的方法在某种程度上以包埋在微球颗粒内或其上的荧光发射体产生确定的WGM分布型的现象为基础。微球颗粒可由各种各样的光源激发。本文档来自技高网...

【技术保护点】
检测分析物的方法，所述方法包括将至少一组微球颗粒与假定包含所述分析物的样本接触，其中一组微球颗粒内的每一颗粒包括光学可检测的标记物以及固定的所述分析物的假定结合配偶体，其中每一颗粒组具有确定的回音廊模式（ＷＧＭ）分布型，其中所述分析物结合所述固定的结合配偶体引起所述至少一组微球颗粒ＷＧＭ分布型的变化，其为所述分析物存在的指示。

【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：卡尔珀特，布兰丹图希，保罗马尔瓦尼，
申请(专利权)人：杰纳罗生物系统有限公司，保罗马尔瓦尼，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]