用标准计算机光学驱动器评估基于盘的生物测定的结果的方法技术

本发明专利技术描述了使用常规光盘驱动器来评估探针生物分子和目标生物分子之间的生物测定的结果的方法和系统。具体方法涉及：将探针生物分子键合到光盘的聚碳酸酯（ＰＣ）表面，该光盘上记录有包括检错冗余的数字数据；将目标生物分子引入到键合的探针生物分子附近的光盘的ＰＣ表面；对生物测定进行处理，以改变来自光盘驱动器的读取光与阳性生物测定结果附近的光盘发生光学相互作用的方式，在阳性生物测定结果中目标生物分子已经键合到探针生物分子；使用光学驱动器从光盘读取数字数据，并且，使用检错冗余来检测由光学驱动器读取的数字数据中的错误；将检测到的错误映射到光盘上的相应位置；以及确定在检测到的错误的位置处已经出现阳性生物测定结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及分子诊断学的领域。各具体实施例提供用标准计算机光学驱动器评估 基于盘的生物测定的结果的方法和系统。
技术介绍
(例如，使用微阵列技术的)生物分子筛选技术是用于对生物大分子(例如，DNA、 蛋白质、碳水化合物等)之间的特异性相互作用的高通量分析的可用技术。然而，当前，对 于各种应用(例如，基因谱、临床诊断、免疫测定、药物发现等)使用微阵列技术的能力通常 限于配备有相对较昂贵的设备(例如，机器人侦察员(roboticspotter)、激光荧光扫描仪 等)的已经巨额投资的生物医学实验室或医院机构(hospital setting)。因此，通常需要 实现生物分子筛选过程的成本有效的技术。近来已经提出了包含聚碳酸酯(PC)的光盘(例如，压缩盘(⑶)、数字视频盘 (DVD)等)作为对用于制备微阵列的载玻片/硅晶片的可替换的基板(例如，参见Yu，H. Ζ.， New chemistry on οIdCDs (对旧 CD 的新化学研究)，Chem. Commun. 2633-2636 (2004)； Kido,H. et al,Disc-based immunoassay microarrays (基于盘的免疫测定微阵列)，Anal. Chim. Acta. 411,1-11(2000) ；McCarley, R. L. etal. ,Resist-free patterning of surface architectures in polymer-basedmicroanalytical devices ( ST-IK^iItl Wil^^iiT^B 中的表面结构的无抗蚀剂构图)，J Am. Chem. Soc. 127，842-843 (2005) ；Morais, S. etal.， DNA microarraying on compact disc surfaces (在压缩盘上的 DNA 微阵歹Ij技术))。对单 核苷酸多态性的分析的应用在下述文献中=Plum pox virus (李痘病毒)，Chem. Commun. 22， 2368-2370(2006)；以及 Li，Y. C. et al. DNA detection on plastic =Surfaceactivation protocol to convert polycarbonate substrates to biochipplatforms(对 塑 料 的DNA检测将聚碳酸酯基板转化到生物芯片平台的表面活化协议)，Anal. Chem. 79，426-433 (2007) ο已经提出了微流体技术(microf luidic technique)，用于与PC光盘基 板一起用来通过盘旋转控制流体到光盘表面的传送(例如，参见Madou，Μ. J. etal. Design and fabrication of CD-like microfluidic platforms fordiagnostics :Microfluidic functions (用于诊断的⑶状微流体平台的设计和制造微流体功能)，Biomedical Microdevices 3，245-254 (2001)；以及 Madou，Μ. et al. Lab on a CD (对 CD 的实验研究)， Annu. Rev. Biomed. Eng. 8，601-628 (2006))。近来研究尝试了对用作基于微阵列的生物芯片的光学读出装置的计算机光 学驱动器(例如，CD驱动器、DVD驱动器等)进行改编或修改。然而，大部分的这样研 究需要对市售的光学驱动器进行全面的硬件修改(例如，参见Alexandre，I.et al., Compact disc with bothnumeric and genomic information as DNA microarray platform(作为DNA微阵列平台的具有数字和基因信息的压缩盘)，BioTechniques 33， 435-439(2002) ；Barathur, R. et al. , New disc-based technologies for diagnostic and research applications (用于诊断和研究应用的基于新盘的技术)，Psychiatric Genetics 12,193-206(2002) ；Lange, S.A. et al., Measuring biomolecular binding eventswith a compact disc player device (用压缩盘播放器装置测量生物分子结 合事件)，Angew. Chem. Int. Ed. 45, 270-273 (2006) ；Potyrailo, R. A. et al. , Analog signal acquisition from computer optical diskdrives for quantitative chemical sensing(从计算机光盘驱动器获取模拟信号以便量化化学感测)，Anal. Chem. 78， 5893-5899(2006) ；Manorais, S. et al. , PMMA isocyanate-modified digital discs as asupport for oligonucleotide—based assays (作为用于基于低核苷酸的测定的支 撑体的PMMA异氰酸酯改性的数字盘)，BioconjugateChem. 18，1408-1414(2007)；以及 Morais, S. et al.，Microimmunoanalysis on standard compact discs to determine lowabundant compounds (对标准光盘的微免疫分析以确定低丰度化合物)，Anal. Chem. 79， 7628-7635(2007))。为了评估基于盘的生物测定的结果，需要对市售的光学驱动器进行修 改，这是不方便的、费时且昂贵的。其他研究者已经开发了利用光学驱动器评估基于盘的生物测定的结果的“软 件”技术。这些技术通常涉及分析从光学驱动器接收的数字信号(例如，参见La Clair, J. J. et al. Molecular screening on acompact disc (在Bi缩盘上白勺分子ff 选)，Org· Biomol. Chem. 1,3244-3249(2003)；以及 Jones, C. L.，Cryptographic hash functions andCD-based optical biosensors (密码散列函数和基于CD的光学生物传感器)， Problem. Nonlinear Anal. Eng. Syst. 11，17-36 (2005))。LaClair 技术涉及对 CD-R 表面进 行活化以便在乙腈中通过磷酸化作用附着配体分子，这实际上是困难的，因为PC与有机溶 剂不相容。此外，提出的La Clair读出协议通常是困难的，因为被测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用常规光盘驱动器来评估探针生物分子和目标生物分子之间的生物测定的结果的方法，该方法包括：　　将探针生物分子键合到光盘的聚碳酸酯（ＰＣ）表面，该光盘上记录有包括检错冗余的数字数据；　　将目标生物分子引入到键合的探针生物分子附近的光盘的ＰＣ表面；　　对生物测定进行处理，以改变来自光盘驱动器的读取光与阳性生物测定结果附近的光盘发生光学相互作用的方式，在阳性生物测定结果中目标生物分子已经键合到探针生物分子；　　使用光学驱动器从光盘读取数字数据，并且，使用检错冗余来检测由光学驱动器读取的数字数据中的错误；　　将检测到的错误映射到光盘上的相应位置；以及　　确定在检测到的错误的位置处已经出现阳性生物测定结果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-2-29 61/032,7871.一种使用常规光盘驱动器来评估探针生物分子和目标生物分子之间的生物测定的 结果的方法，该方法包括将探针生物分子键合到光盘的聚碳酸酯(PC)表面，该光盘上记录有包括检错冗余的 数字数据；将目标生物分子引入到键合的探针生物分子附近的光盘的PC表面； 对生物测定进行处理，以改变来自光盘驱动器的读取光与阳性生物测定结果附近的光 盘发生光学相互作用的方式，在阳性生物测定结果中目标生物分子已经键合到探针生物分 子；使用光学驱动器从光盘读取数字数据，并且，使用检错冗余来检测由光学驱动器读取 的数字数据中的错误；将检测到的错误映射到光盘上的相应位置；以及 确定在检测到的错误的位置处已经出现阳性生物测定结果。2.根据权利要求1所述的方法，其中，光盘驱动器包括标准的未改性的光盘驱动器硬件。3.根据权利要求1和2中的任一项所述的方法，其中，对生物测定进行处理包括增大 阳性生物测定结果的尺寸，从而基本上改变被阳性生物测定结果散射的来自光盘驱动器的 读取光的量。4.根据权利要求3所述的方法，其中，增大阳性生物测定结果的尺寸包括自动金相学处理。5.根据权利要求3至4中的任一项所述的方法，其中，增大阳性生物测定结果的尺寸包括将标记物质键合到目标生物分子；将键合物质引入到PC表面，该键合物质包括可键合到标记物质的第一材料和种子的 共轭物；以及将增大尺寸的物质引入到PC表面，该增大尺寸的物质可键合到种子， 其中，键合物质的第一材料在阳性生物测定结果的位点处键合到标记物质，并且，增大 尺寸的物质键合到键合物质的种子，以增大阳性生物测定结果的尺寸。6.根据权利要求5所述的方法，其中，标记物质包括生物素。7.根据权利要求6所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之前，将 标记物质键合到目标生物分子。8.根据权利要求5至7中的任一项所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括抗-生 物素抗体。9.根据权利要求5至8中的任一项所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括链霉抗 生物素蛋白。10.根据权利要求5所述的方法，其中，目标生物分子均包括蛋白质，并且，标记物质包 括该蛋白质的抗体。11.根据权利要求10所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之后， 将标记物质键合到目标生物分子。12.根据权利要求10至11中的任一项所述的方法，其中，将标记物质键合到目标生物分子包括将抗体在与目标分子键合到探针生物分子的键合位点不同的键合位点处键合到 蛋白质。13.根据权利要求10至12中的任一项所述的方法，其中，标记物质包括生物素。14.根据权利要求13所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括抗-生物素抗体。15.根据权利要求13所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括链霉抗生物素蛋白。16.根据权利要求5至15中的任一项所述的方法，其中，键合物质的种子包括稳定金属 纳米颗粒。17.根据权利要求5至16中的任一项所述的方法，其中，键合物质的种子包括金纳米颗粒。18.根据权利要求5至17中的任一项所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括稳定金属 纳米颗粒。19.根据权利要求5至18中的任一项所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括银纳米颗粒。20.根据权利要求3至4中的任一项所述的方法，其中，增大阳性生物测定结果的尺寸 包括将标记物质键合到目标生物分子；将键合物质引入到PC表面，该键合物质包括可键合到标记物质的种子；以及 将增大尺寸的物质引入到PC表面，该增大尺寸的物质可键合到种子， 其中，键合物质的种子在阳性生物测定结果的位点处键合到标记物质，并且，增大尺寸 的物质键合到键合物质的种子，以增大阳性生物测定结果的尺寸。21.根据权利要求20所述的方法，其中，标记物质包括硫醇(-SH)基团。22.根据权利要求20所述的方法，其中，目标生物分子均包括蛋白质，并且，标记物质 包括该蛋白质的抗体。23.根据权利要求22所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之后， 将标记物质键合到目标生物分子。24.根据权利要求22至23中的任一项所述的方法，其中，将标记物质键合到目标生物 分子包括将抗体在与目标分子键合到探针生物分子的键合位点不同的键合位点处键合到 蛋白质。25.根据权利要求20至M中的任一项所述的方法，其中，键合物质的种子包括稳定金 属纳米颗粒。26.根据权利要求20至25中的任一项所述的方法，其中，键合物质的种子包括金纳米颗粒。27.根据权利要求20至沈中的任一项所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括稳定金 属纳米颗粒。28.根据权利要求20至27中的任一项所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括银纳米颗粒。29.根据权利要求3至4中的任一项所述的方法，其中，增大阳性生物测定结果的尺寸 包括将标记物质键合到目标生物分子，该标记物质包括种子；以及将增大尺寸的物质引入到PC表面，该增大尺寸的物质可键合到种子， 其中，增大尺寸的物质键合到种子，以增大阳性生物测定结果的尺寸。30.根据权利要求四所述的方法，其中，标记物质包括硫醇(-SH)基团。31.根据权利要求四所述的方法，其中，目标生物分子均包括蛋白质，并且，标记物质 包括该蛋白质的抗体。32.根据权利要求31所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之后， 将标记物质键合到目标生物分子。33.根据权利要求31至32中的任一项所述的方法，其中，将标记物质键合到目标生物 分子包括将抗体在与目标分子键合到探针生物分子的键合位点不同的键合位点处键合到 蛋白质。34.根据权利要求四至33中的任一项所述的方法，其中，键合物质的种子包括稳定金 属纳米颗粒。35.根据权利要求四至34中的任一项所述的方法，其中，键合物质的种子包括金纳米颗粒。36.根据权利要求四至35中的任一项所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括稳定金 属纳米颗粒。37.根据权利要求四至36中的任一项所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括银纳米颗粒。38.根据权利要求1和2中的任一项所述的方法，其中，对生物测定进行处理包括将 着色的材料选择性地定位在阳性生物测定结果的附近，从而基本上改变在阳性生物测定结 果的附近被吸收的来自光盘驱动器的读取光的量。39.根据权利要求38所述的方法，其中，将着色的材料选择性地定位在阳性生物测定 结果的附近包括将颜色变化材料引入到PC表面；以及在阳性生物测定结果的附近选择性 地实现颜色变化反应。40.根据权利要求39所述的方法，其中，在阳性生物测定结果的附近实现颜色变化反 应包括实现酶反应诱导的颜色变化。41.根据权利要求39至40中的任一项所述的方法，其中，在阳性生物测定结果的附近 实现颜色变化反应包括将标记物质键合到目标生物分子；将键合物质引入到PC表面，该键合物质包括可键合到标记物质的第一材料和酶的共 轭物；以及将一种或多种颜色变化反应物引入到PC表面，其中，键合物质的第一材料在阳性生物测定结果的位点处键合到标记物质，并且，颜色 变化反应物进行由酶催化的颜色变化反应，以在阳性生物测定结...

【专利技术属性】
技术研发人员：于化忠，李运超，欧妙怜莉丽，
申请(专利权)人：西蒙弗雷泽大学，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]