具有多官能配体的量子点珠以及使用其的目标抗原检测方法和生物诊断设备技术

在一个方面中，本公开涉及包含具有第一结合材料的多官能配体以及第二抗体的量子点珠，和用于生物样品中目标抗原的免疫色谱检测方法，该方法包括与具有第二结合材料的量子点形成多个键。此外，本公开在无需单独清洗步骤的情况下，具有显著放大检测强度和显著改善检测灵敏度的效果，并因此使得能够检测和诊断生物样品、甚至实际产品中的生理学物质，并且可以用于提供具有优良价格竞争力的产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多官能配体的量子点珠以及使用其的目标抗原检测方法和生物诊断设备
本公开涉及具有多官能配体的量子点珠和使用其检测目标抗原的方法和生物诊断设备。
技术介绍
近年来，随着医学关注点从治疗转变为诊断并且从集中医院诊断转变为现场和个性化诊断，需要能够以最简单的方式就地直接作出诊断并测量多种类型疾病的诊断设备。为了实现这种设备，三种最必需的因素可以包括诊断设备的高灵敏度、适合的价格以及多种诊断是否可能，并且为了达到这些因素，已研究了多种诊断平台。目前，体外诊断中最普遍的方法是蛋白-基(基于蛋白的)测定，如免疫测定，或者核酸-基(基于核酸的)分子诊断技术，并且这些技术逐渐占据了市场。这是因为这些技术可以放大目标材料，从而导致高灵敏度并且能够通过使用设备进行多种诊断。尽管如此，它们仍具有问题，如昂贵的设备和试剂，长反应时间以及需要专业操作人员以将其应用于就地诊断。因此，为了使它们直接就地应用，这两种技术具有限制，其中作为免疫测定技术之一的侧流免疫测定能够以简单的方式和低价格就地诊断，但是由于其低灵敏度，就可以应用的目标而言具有限制，而作为后一种技术的分子诊断方法是具有高灵敏度，但由于需要复杂的设备和专业人员而仅可以在大型实验室中使用的方法。因此，需要可以使用用于侧流免疫分析的平台，可以将灵敏度提高至分子诊断领域并且可以进行定量评价的诊断平台。侧流免疫测定中常用的荧光物质是与生理学物质形成免疫复合物并且通过独特的等离子体振子现象而显示出红色的金纳米颗粒。由于这些特征，这些荧光物质具有易于通过肉眼从真实产品中检测和鉴别生理学物质的存在或不存在的优势。然而，当使用金纳米颗粒时，由于检测基于目测评价，因此灵敏度不出色并且分析灵敏度较低，并因此金纳米颗粒主要应用于血液中过量存在的生理学物质。因此，由于检测或测量血液中以极低浓度存在的生理学物质的困难，因此对于疾病的早期诊断存在限制。另外，存在其中生理学物质定量分析困难的问题。因此，为了检测低浓度的生理学物质，继续进行了放大在侧流免疫测定中使用的荧光物质的检测强度的工作。作为这些工作之一，国际专利公开第WO2008-071345号公开了使用与胶体金纳米颗粒互补的核苷酸来堆积金纳米颗粒，借此放大它们的荧光强度。然而，根据上述技术，具有互补核苷酸的金纳米颗粒可以在与生理学物质，如抗原缀合前彼此结合，并且当同时添加金纳米颗粒时，它们结块。这种结块现象干扰生物样品在侧流免疫测定中的流动，从而使目标生理学物质的检测困难。为了防止这种现象，在具有不同核苷酸的金纳米颗粒的注射之前，除去通常存在的纳米颗粒的清洗步骤是必需的。因此，为了应用于真实侧流传感器，在将新的金纳米颗粒加入至传感器之前需要清洗步骤，并因此上述技术在对实际传感器的应用中具有限制。出于这些原因，在具有比金纳米颗粒更高的效率并且使得能够进行多种诊断的荧光物质中，量子点作为最强的候选出现并因此已进行了大量研究。最近，在Cheng等人(AnalBioanalChem,409(1):133-141,2016年10月25日)、Savin等人(Talanta.2018年2月1日；178:910-915)和Wu等人(AnalyticaChimicaActa,1008卷,2018年5月30日,1-7页)发表的论文中，为了提高发光效率，通过应用量子点而不是常规金纳米颗粒或另一种荧光物质来提高效率的研究正在进行，并且根据ZEUS提交的韩国专利申请第10-2018-0046848号，通过复合物的形成，而不是使用单一荧光物质来放大信号或者通过堆积荧光物质来放大检测强度以实现高灵敏度的研究正在进行。另外，已发展了通过经由荧光物质的堆积所制备的珠复合物的光放大来提高灵敏度的多种技术，如Zhang等人所提议的(ChemicalPapers,70(8),1031-1038,2016)或者通过量子点反应的100次循环形成多层结构，如Park等人所提议的(ACSNANO,7卷,No10,9416～9427,2013)。然而，珠复合物的限制在于其增加了珠的表面积并且通过荧光物质堆积的灵敏度提高需要对每个步骤进行单独的清洗程序，并因此它难以将珠复合物应用于就地诊断设备。另一方面，为了显示出通过侧流分析在分子诊断水平上的灵敏度，需要通过堆积荧光物质的信号放大并且该技术的实施将是就地诊断设备成功的重要指示。因此，本公开的专利技术人提供了使用多官能配体和量子点珠的检测方法作为通过侧流免疫测定的稳定且非常显著地放大检测荧光强度的技术，而无需使用堆积量子点和量子点珠的方法的单独清洗程序，其可以提高荧光强度。[参考文献]1.US2010-0068727A12.WO2008-071345A13.Chengetal.,AnalBioanalChem,409(1):133-141,25Oct20164.Savinetal.,Talanta.2018Feb1；178:910-9155.Wuetal.,AnalyticaChimicaActa,Volume1008,30May2018,Pages1-76.Zhangetal.,ChemicalPapers,70(8),1031-1038,20167.Parketal.,ACSNANO,Vol7,No10,9416～9427,2013。
技术实现思路
本公开的多个实施方式提供了对其应用光放大系统的检测材料，其可以通过同时形成多个量子点结合，从而与量子点珠(珠粒，bead)(量子点珠是母体结构)的多官能配体形成互补键，而不是通过顺序堆积，来显示出100次或以上的堆积循环作用，而无需单独的清洗步骤，从而放大荧光信号，借此应用简单免疫色谱，提供廉价诊断平台并且在分子诊断水平显示出灵敏度，并且提供了使用材料的诊断方法或侧流免疫传感器。根据本公开的一个方面的用于生物样品中目标抗原的免疫色谱检测方法可以包括在包含具有大量第一结合材料的多官能配体和第二抗体的量子点珠和具有第二结合材料的量子点之间形成多个键。根据本公开的一个方面中，可以在诊断目标抗原-相关疾病、病症或病况的方法中、在用于检测生理学物质的侧流免疫传感器中和在生物诊断试剂盒中使用免疫色谱检测方法。根据本公开，在一些实施方式中，使用具有多官能配体的量子点珠和可以结合至配体的量子点，免疫色谱检测方法可以通过简单方法非常显著地放大检测强度并且显著改善检测灵敏度而无抗原损失。根据本公开的一个方面的免疫色谱检测方法还可以显示出显著放大检测强度的效果，而无需连续输入用于信号放大的荧光物质和单独的清洗步骤，借此在真实商业化期间快速且简单地检测和鉴别生物样品中的生理学物质，这对于价格竞争力而言是有利的。附图说明图1A和图1B是示出了其中在根据本公开的一个方面的免疫色谱检测方法中通过具有多官能配体的量子点珠与可以结合至配体的量子点的结合来放大检测强度的状态的示意图。图1A是示出了其中抗原-特异性第二抗体存在于量子点珠的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生物样品中目标抗原的免疫色谱检测方法，包括：/n在包括具有第一结合材料的多官能配体和第二抗体的量子点珠与具有第二结合材料的量子点之间形成多个键，/n其中所述第一结合材料与所述第二结合材料反应以彼此结合，并且所述第二抗体对目标抗原是特异的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180530 KR 10-2018-00618791.一种用于生物样品中目标抗原的免疫色谱检测方法，包括：
在包括具有第一结合材料的多官能配体和第二抗体的量子点珠与具有第二结合材料的量子点之间形成多个键，
其中所述第一结合材料与所述第二结合材料反应以彼此结合，并且所述第二抗体对目标抗原是特异的。


2.根据权利要求1所述的方法，包括：
(a)使生物样品中的目标抗原与量子点珠结合；和
(b)通过第一结合材料和第二结合材料的键合，在所述量子点珠和量子点之间形成多个键。


3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
在步骤(b)之后，通过UV辐照测量荧光的步骤(c)。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一结合材料和所述多官能配体共价键合。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述多官能配体为聚合物、核苷酸链、或者肽链。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多官能配体具有选自由以下项组成的组中的一种或多种取代基：羟基、胺基、硫醇基、羰基、羧基、环氧基、乙烯基、乙炔基、酰胺基、膦酸酯基、磷酸酯基、磺酸酯基、硫酸酯基、硝酸酯基和铵基。


7.根据权利要求5所述的方法，其中所述多官能配体包括结合至所述量子点珠的第一区域和结合至所述第一结合材料的第三区域，
所述第一区域包括选自由以下项组成的组中的一种或多种取代基：羟基、胺基、硫醇基、羰基、酰胺基、膦酸酯基、磷酸酯基、磺酸酯基和硫酸酯基，并且
所述第三区域包括选自由以下项组成的组中的取代基：羟基、胺基、硫醇基、羰基、磺酸酯基、硝酸酯基、膦酸酯基和铵基。


8.根据权利要求5所述的方法，其中所述多官能配体是聚合物，并且所述聚合物是选自由以下项组成的组中的一种或多种：聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚磷腈、聚乳酸、聚乳酸-共-乙交酯、聚己酸内酯、聚酐、聚苹果酸及其衍生物、聚氰基丙烯酸烷酯、聚羟基丁酸酯、聚碳酸酯、聚原酸酯、聚-L-赖氨酸、聚乙交酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚(乙烯基苄基三烷基铵)、聚(4-乙烯基-N-烷基-吡啶)、聚(丙烯酰基-氧烷基-三烷基铵)、聚(丙烯酰胺基烷基-三烷基铵)、聚(二烯丙基二甲基-铵)、聚(苯乙烯磺酸)、聚(乙烯磺酸)、聚(衣康酸)、马来酸-二烯丙基胺共聚物和超支化聚合物。


9.根据权利要求5所述的方法，其中所述多官能配体是核苷酸链，其由10至500个核苷酸组成。


10.根据权利要求5所述的方法，其中所述多官能配体是肽链，其由10至500个氨基酸组成。


11.根据权利要求1所述的方法，其中所述多官能配体具有100至1,000,000MW(g/mol)的分子量。


12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一结合材料和所述第二结合材料是选自由以下项组成的组中的一种或多种：非目标抗原的抗原与抗体的对、彼此互补的核苷酸链的对、适体与目标材料的对、彼此结合的肽的对和抗生物素蛋白或抗生蛋白链菌素与生物素的对。


13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一结合材料和所述第二结合材料是抗生物素蛋白或抗生蛋白链菌素与生物素的对。


14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一结合材料是生物素，并且所述第二结合材料是抗生物素蛋白或抗生蛋白链菌素。


15.根据权利要求12所述的方法，其中所述肽的对通过氢键、二硫键或范德华力结合在一起。


16.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二抗体存在于所述量子点珠的表面上或所述多官能配体的末端。


17.根据权利要求1所述的方法，其中所述量子点具有核-稳定层-壳-水溶性配体层结构。


18.根据权利要求17所述的方法，其中所述核包括镉(Cd)和硒(Se)中的一种或多种，
所述稳定层包括镉(Cd)、硒(Se)、锌(Zn)和硫(S)中的一种或多种，并且
所述壳包括镉(Cd)、硒(Se)、锌(Zn)和硫(S)中的一种或多种。


19.根据权利要求1所述的方法，其中所述量子点包括12至16族元素基化合物、13至15族元素基化合物和14至16族元素基化合物中的一种或多种。


20.根据权利要求19所述的方法，其中所述12至16族元素基化合物包括以下中的一种或多种：硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碲化锌(ZnTe)、硫化汞(HgS)、硒化汞(HgSe)、碲化汞(HgTe)、氧化锌(ZnO)、氧化镉(CdO)、氧化汞(HgO)、硒硫化镉(CdSeS)、硒碲化镉(CdSeTe)、硫碲化镉(CdSTe)、硫化镉锌(CdZnS)、硒化镉锌(CdZnSe)、硫硒化镉(CdSSe)、碲化镉锌(CdZnTe)、硫化镉汞(CdHgS)、硒化镉汞(CdHgSe)、碲化镉汞(CdHgTe)、硒硫化锌(ZnSeS)、硒碲化锌(ZnSeTe)、硫碲化锌(ZnSTe)、硒硫化汞(HgSeS)、硒碲化汞(HgSeTe)、硫碲化汞(HgSTe)、硫化汞锌(HgZnS)、硒化汞锌(HgZnSe)、氧化镉锌(CdZnO)、氧化镉汞(CdHgO)、氧化锌汞(ZnHgO)、氧化锌硒(ZnSeO)、氧化锌碲(ZnTeO)、硫氧化锌(ZnSO)、硒氧化镉(CdSeO)、氧化镉碲(CdTeO)、硫氧化镉(CdSO)、氧化汞硒(HgSeO)、氧化汞碲(HgTeO)、硫氧化汞(HgSO)、硫化镉锌硒(CdZnSeS)、碲化镉锌硒(CdZnSeTe)、硫碲化镉锌(CdZnSTe)、硫化镉汞硒(CdHgSeS)、碲化镉汞硒(CdHgSeTe)、硫碲化镉汞(CdHgSTe)、硫化汞锌硒(HgZnSeS)、碲化汞锌硒(HgZnSeTe)、硫碲化汞锌(HgZnSTe)、氧化镉锌硒(CdZnSeO)、氧化镉锌碲(CdZnTeO)、硫氧化镉锌(CdZnSO)、氧化镉汞硒(CdHgSeO)、氧化镉汞碲(CdHgTeO)、硫氧化镉汞(CdHgSO)、氧化锌汞硒(ZnHgSeO)、氧化锌汞碲(ZnHgTeO)和硫氧化锌汞(ZnHgSO)。


21.根据权利要求19所述的方法，其中所述13至15族元素基化合物包括以下中的一种或多种：磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、锑化镓(GaSb)、氮化镓(GaN)、磷化铝(AlP)、砷化铝(AlAs)、锑化铝(AlSb)、氮化铝(AlN)、磷化铟(InP)、砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)、氮化铟(InN)、磷砷化镓(GaPAs)、磷锑化镓(GaPSb)、磷氮化镓(GaPN)、砷氮化镓(GaAsN)、锑氮化镓(GaSbN)、磷砷化铝(AlPAs)、磷锑化铝(AlPSb)、磷氮化铝(AlPN)、砷氮化铝(AlAsN)、锑氮化铝(AlSbN)、磷砷化铟(InPAs)、磷锑化铟(InPSb)、磷氮化铟(InPN)、砷氮化铟(InAsN)、锑氮化铟(InSbN)、磷化铝镓(AlGaP)、砷化铝镓(AlGaAs)、锑化铝镓(AlGaSb)、氮化铝镓(AlGaN)、砷氮化铝(AlAsN)、锑氮化铝(AlSbN)、磷化铟镓(InGaP)、砷化铟镓(InGaAs)、锑化铟镓(InGaSb)、氮化铟镓(InGaN)、砷氮化铟(InAsN)、锑氮化铟(InSbN)、磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁兴琇，申圣荣，金贤洙，朴相绚，李智英，
申请(专利权)人：杰宜斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR