本发明专利技术提供了适用于多种应用的谐振器网络。所述网络包括通过主干保持在相对于彼此的位置中的荧光团、量子点、染料、等离子纳米棒或其它光学谐振器。所述网络可以根据指定的时间衰减曲线呈现光学吸收和再发射，例如，以提供用于成像或流式细胞术的时间复用标记。所述网络可以包括呈现暗态的谐振器，使得可以通过在一个或多个谐振器中引起暗态来修改网络的行为。这样的网络可以被配置为逻辑门或其他逻辑元件，例如，以通过单个网络提供对分析物的多路复用检测，以允许调整网络的时间衰减曲线，或者提供其他益处。本发明专利技术还提供了一种通过光照，基于从样品中发射的多个光子的时间，确定所述样品中所包含的标记的标识的方法。所述样品中所包含的标记的标识的方法。所述样品中所包含的标记的标识的方法。
【技术实现步骤摘要】
用于改善标记检测、计算、分析物感应和可调随机数生成的谐振器网络和方法
[0001]本申请是申请日为2018年6月12日、申请人为杜克大学、专利技术名称为“用于改善标记检测、计算、分析物感应和可调随机数生成的谐振器网络”的中国专利申请201880047719.7的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2017年6月16日提交的美国临时专利申请第62/521,192号，于2017年6月30日提交的美国临时专利申请第62/527,451号和于2017年8月29日提交的美国临时专利申请第62/551,616号的优先权，所述临时申请的内容以援引加入的方式并入本文。
[0004]本专利技术总体上涉及检测领域，更具体而言，涉及通过光照样品，确定样品中所包含的标记的标识的方法。
技术介绍
[0005]可以将各种荧光团，量子点，拉曼染料和其他光学活性物质掺入标记中。此类标记可用于确定样品中所述标记和/或配置为与所述标记结合的分析物的存在、位置、量或其他性质。这可以包括以一或多种光波长照射样品，以及检测被所述标记响应地反射的光、被所述标记吸收和荧光再发射的光或从所述标记发射的光。响应于对样品的光照而从样品中检测到的光的时间、光谱含量、强度、偏振度或一些其他性质可以用于检测所述样品中所述标记的标识。例如，可以将在激发光谱、发射光谱、对光漂白的敏感性或某些其他光学性质方面有所不同的标记文库应用于样品，以检测样品中相应的多种分析物的存在、位置或其他性质。
[0006]在一些示例中，标记可以包括足够接近的多个荧光团，以使能量可以从该标记的吸收供体荧光团传递到该标记的发射受体荧光团。在这样的示例中，与靶分析物结合的状态或这种标记物的某些其他状态可以与供体和受体之间的距离相关。即，结合到分析物实例的标记可能导致标记构象的变化，使得供体和受体之间的距离增加(或减少)到能量从供体转移到受体的可能性降低(或增加)的程度。在这样的示例中，可以检测标记的整体荧光程度或标记的某些其他光学性质，并将其用于确定样品中所述分析物的存在、位置、量、同种型或某些其他性质。
技术实现思路
[0007]本公开的一个方面提供了一种标记，其包括：(i)两个或更多个输入谐振器，每个输入谐振器包括荧光团、量子点或染料中的至少一种；(ii)输出谐振器，其包括荧光团或量子点中的至少一种；(iii)有机主干(organic backbone)。所述两个或更多输入谐振器和所述输出谐振器连接于所述主干，并且所述主干保持输入谐振器和输出谐振器的相对位置，使得能量可以从每个输入谐振器传输到输出谐振器。
[0008]本公开的另一方面提供了一种标记，包括：(i)输入谐振器；(ii)一或多个介质谐振器，其中所述一或多个介质谐振器中的第一个靠近输入谐振器布置，使得所述第一介质谐振器可以从输入谐振器接收能量；(iii)输出谐振器，其中至少一个所述一或多个介质谐振器靠近所述输出谐振器设置在所述标记内，使得所述输出谐振器可以从至少一个所述一或多个介质谐振器接收能量；(iv)主干。所述输入谐振器、输出谐振器和一或多个介质谐振器连接于主干，并且所述主干使得所述输入谐振器、输出谐振器和一或多个介质谐振器的相对位置得以保持，使得能量可以从所述输入谐振器经由一或多个介质谐振器传输到所述输出谐振器。
[0009]本公开的另一方面提供一种系统，该系统包括：(i)样品容器；(ii)光源；(iii)光检测器；(iv)控制器。对控制器进行编程以执行以下操作：(a)使用光源照射所述样品容器；(b)使用所述光检测器，在检测波长范围内检测相对于该样品容器的光照从该样品容器发射多个光子的时间；和(c)基于检测到的多个光子发射的时间，确定标记的标识。确定标记的标识包括从一组已知标记中选择所述标记的标识。所述的标记包括：(1)输入谐振器；(2)输出谐振器，其中输出谐振器的特征在于发射波长并且检测波长的范围包括输出谐振器的发射波长；和(3)一或多个介质谐振器的网络，其中所述的输入谐振器、输出谐振器以及一或多个介质谐振器在标记内的相对位置使得响应于被光照激发，能量可以从所述输入谐振器经由所述一或多个介质谐振器传输到所述输出谐振器。
[0010]本公开的另一方面提供了一种非暂时性计算机可读介质，其上存储有可由至少一个处理器执行指令以执行下述功能的指令：(i)光照包含标记的样品；(ii)在检测波长的范围内检测相对于样品的光照从所述样品发射多个光子的时间，其中所述检测波长的范围包括所述标记的输出谐振器的发射波长；(iii)基于检测到的多个光子的发射时间，确定所述标记的标识。所述标记包括：(a)输入谐振器；(b)输出谐振器，其中该输出谐振器的特征在于发射波长；(c)一或多个介质谐振器的网络，其中所述输入谐振器、输出谐振器以及一或多个介质谐振器在标记内的相对位置使得响应于输入谐振器被光照激发，能量可以从该输入谐振器通过一或多个介质谐振器的网络传输到该输出谐振器。确定标记的标识包括从一组已知标记中选择所述标记的标识。
[0011]本公开的另一方面提供了一种造影剂，其包括：(i)第一标记；(ii)第二标记。所述第一标记包括：(a)与感兴趣的第一分析物选择性相互作用的第一受体；(b)至少两个第一输入谐振器；(c)至少一个第一输出谐振器，其中所述第一标记中的第一输入谐振器的数量与该第一标记中的第一输出谐振器的数量之比具有第一值；(d)第一主干，其中所述第一受体、至少两个第一输入谐振器和至少一个第一输出谐振器连接到该第一主干，并且该第一主干保持所述至少两个第一输入谐振器和至少一个第一输出谐振器的相对位置，使得能量可以从每个所述的第一输入谐振器传输到所述至少一个第一输出谐振器。所述第二标记包括：(a)第二受体，其与感兴趣的第二分析物选择性地相互作用；(b)至少两个第二输入谐振器；(c)至少一个第二输出谐振器，其中该第二标记中的第二输入谐振器的数量与该第二标记中的第二输出谐振器的数量之比具有第二值；(d)第二主干，其中所述第二受体、至少两个第二输入谐振器和至少一个第二输出谐振器连接到所述第二主干，并且该第二主干保持所述至少两个第二输入谐振器和所述至少一个第二输出谐振器的相对位置，使得能量可以从每个所述的第二输入谐振器传输到所述至少一个第二输出谐振器。此外，所述的第一值
和所述的第二值不同。
[0012]本公开的另一方面提供了一种方法，包括：(i)光照包含标记的样品；(ii)相对于对样品的光照，在检测波长范围内检测从样品发射多个光子的时间，其中所述的检测波长范围包括所述标记的输出谐振器的发射波长；和(iii)基于检测到的多个光子的发射时间，确定所述标记的标识。所述标记包括：(a)输入谐振器；(b)以发射波长为特征的输出谐振器；和(c)一或多个介质谐振器的网络，其中所述输入谐振器、输出谐振器以及一或多个介质谐振器在所述标记内的相对位置使得响应于输入谐振器被光照激发，能量可以从该输入谐振器经由一或多个介质谐振器的网络传输到该输出谐振器。确定标记的标识包括从一组已知标记中选择该标记的标识。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：光照样品，其中所述样品包含标记，其中所述标记包括：输入谐振器；输出谐振器，其中所述输出谐振器的特征在于发射波长；和一或多个介质谐振器的网络，其中所述输入谐振器、所述输出谐振器以及所述一或多个介质谐振器在所述标记内的相对位置使得响应于所述输入谐振器被光照激发，能量可以从所述输入谐振器经由所述一或多个介质谐振器的网络传输到所述输出谐振器；在检测波长范围内，检测相对于所述样品的光照，从所述样品中发射多个光子的时间，其中所述检测波长的范围包括所述输出谐振器的发射波长；和基于检测到的多个光子的发射时间，确定所述标记的标识，其中确定所述标记的标识包括从一组已知标记中选择所述标记的标识。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品是生物样品。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述样品包括一或多种细胞、蛋白质、颗粒或物质，所述方法还包括：基于所确定的标记的标识将所述一或多种细胞、蛋白质、颗粒或物质分选到一或多个位置。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述标记的标识包括：基于检测到的多个光子的发射时间，确定响应于所述样品的光照从所述样品发射光子的时间的概率密度函数；和将确定的概率密度函数与一组已知的时间衰减曲线进行比较，其中该组已知标记中的每个标记分别对应于该组已知的时间衰减曲线中的一种时间衰减曲线。5.根据权利要求4所述的方法，其中将所确定的概率密度函数与一组已知的时间衰减曲线进行比较包括确定所确定的概率密度函数与所述已知时间衰减曲线的组中的每个时间衰减曲线之间的统计差异的度量。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述介质谐振器网络中的第一介质谐振器的特征在于另外的发射波长，并且其中所述方法还包括：在另外的检测波长范围内，检测相对于所述样品的光照从所述样品中发射另外的多个光子的时间，其中所述另外的检测波长范围包括第一介质谐振器的另外的发射波长，其中确定所述标记的标识包括基于所检测的另外的多个光子的发射时间来确定所述标记的标识。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述输入谐振器是第一输入谐振器，其中所述标记还包括第二输入谐振器，并且其中所述第二输入谐振器、所述输出谐振器以及所述一或多个介质谐振器在标记内的相对位置使得响应于所述第二输入谐振器被光照激发，能量可以从所述第二输入谐振器经由所述一或多个介质谐振器传输到所述输出谐振器。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一输入谐振器的特征在于第一激发波长，其中所述第二输入谐振器的特征在于与所述第一激发波长不同的第二激发波长，并且其中光照所述样品包括：在第一时间段期间向所述样品提供第一光照，其中所述第一光照包括在第一激发波长的光；和
在第二时间段期间向所述样品提供第二光照，其中所述第二光照包括在第二激发波长的光。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述输出谐振器是第一输出谐振器，其中所述标记还包括第二输出谐振器，并且其中所述输入谐振器、所述第二输出谐振器以及所述一或多个介质谐振器在所述标记内的相对位置使得响应于所述输入谐振器被光照激发，能量可以从所述输入谐振器经由所述一或多个介质谐振器传输到所述第二输出谐振器。10.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：杜克大学，
类型：发明
国别省市：
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