用于检测呼气样品中的癌症生物标志的传感器阵列。传感器阵列基于被有机涂层包覆的导电纳米颗粒的２维膜或３维组装物，其中纳米颗粒的特点是窄的粒度分布。公开了使用传感器阵列来区分健康个体的和患有不同类型的癌症的患者的挥发性有机化合物模式的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测癌症的包括被有机涂层包覆的导电纳米颗粒的传感器阵列的呼气分析仪。
技术介绍
呼气分析一直被认为是用于通过检测呼出的呼气中的挥发性有机化合物(VOC) 来诊断某些医学病症的可靠技术。诊断通常通过将呼气样品收集至容器，随后使用质谱分析法测量具体的VOC来进行。呼出的呼气中的VOC的组成取决于细胞的代谢过程，并且其包括饱和烃和不饱和烃、含氧化合物、含硫化合物和含氮化合物以及其他的。在健康的个体中，组成提供清楚的化学特征，且在单一个体的样品与不同个体的样品之间存在相对窄的变异性。在癌症患者呼出的呼气中，发现含量升高的某些V0C，包括挥发性C4-C2tl烷烃化合物、特定的一甲基化的烷烃以及苯衍生物(Phillips等人，Cancer Biomark. ,3(2),2007, 95)。因此，癌症患者呼出的呼气中的VOC的组成不同于健康个体呼出的呼气中的VOC的组成，并且因此可以被用于诊断癌症。通过呼气诊断癌症的另外的优点是本技术的无创性，这具有用于大规模筛查的潜力。最近已经应用用于检测癌症患者的呼气样品中的VOC的气体感测装置。这样的装置通过使用交叉反应性传感器的阵列结合模式识别方法进行气味检测。与“锁-匙”模型相反，电子鼻装置中的每个传感器广范地响应于多种气味。在这种架构中，每个分析物从宽交叉反应性传感器的阵列产生清楚的指纹。这种配置可以被用于显著拓宽给定的基质对其敏感的化合物的种类，以增加组分识别的程度以及在特定的情况下，对复杂的多组分(生物) 化学介质中的单个组分进行分析。然后模式识别算法可以被应用于从阵列中的所有传感器同时获得的整个信号集，以搜集关于被暴露于传感器阵列的蒸气的名称和浓度的消息。至今使用的气体感测装置包括多种传感器阵列，包括导电聚合物、不导电聚合物 /炭黑复合材料、金属氧化物半导体、荧光染料/聚合物体系、被金属卟啉包覆的石英微量天平传感器、表面包覆聚合物的声波装置和化学响应染料(Mazzone，J. Thoracic One.， 3(7)，2008，774)。Di Natale 等人(Biosen. Bioelec.，18，2003，1209)公开了使用被不同的金属卟啉包覆的八个石英微量天平气体传感器来分析肺癌患者的呼气的组成。Chen等人(Meas. Sci. Technol. ,16,2005,1535)使用一对表面声波(SAW)传感器来检测作为肺癌标志的V0C，其中一个被薄聚异丁烯(PIB)膜包覆。Machado等人(Am. J. Respir. Crit. Care Med. ,171,2005,1286)验证了使用包括具有32个单独的传感器的碳聚合物传感器系统的气态化学感测装置来诊断肺癌。Mazzone等人(ToraX，62，2007，565)公开了使用主要由被浸渗在一次性软骨上的化学敏感化合物组成的比色传感器阵列来分析患有肺癌的个体和其他肺疾病的个体的呼气样品。然而，在这些公开内容中提出的结果没有提供临床使用所需要的精确性或一致性。基于主要由被有机涂层包覆的纳米颗粒(“NPC0C”)组成的膜的传感器被作为化学电阻器(chemiresistor)、石英晶体微量天平、电化学传感器以及类似的应用。NPCOC用于感测应用的优点来源于增强的感测信号，增强的感测信号可以通过改变纳米颗粒和/或聚结物尺寸、颗粒间距离、组成和周期性被容易地操纵。通过修改包覆膜以及连接分子的结合特性可以进一步获得增强的选择性。NPCOC网络的形态和厚度被示出为引起对传感器响应的显著影响，其中介电常数的变化导致较薄的NPCOC膜的电阻减小(Jos印h等人， J. Phys. Chem. C，112,2008,12507)。NPCOC结构的三维组装物提供另外的用于信号放大的框架。其他优点来源于纳米结构与固态基材的耦合，这使容易的阵列集成、迅速的响应以及由低功率驱动的便携式装置成为可能。某些关于NPCOC用于感测应用的用途的实例在美国专利第5，571，401号、第 5，698，089 号、第 6，010，616 号、第 6，537，498 号、第 6，746，960 号、第 6，773，926 号中；专利申请第 WO 00/00808 号、第 FR 2，783，051 号、第 US 2007/0114138 号中；以及 Wohlt jen 等人(Anal. Chem.，70，1998，2856)和 Evans 等人(J. Mater. Chem.，8，2000，183)中公开。国际专利申请公开号WO 99/27357公开了一种适合于用于确定化学物质是否存在于目标环境中或以何量存在于目标环境中的制品，该物品包括多个紧密堆积取向的颗粒，所述颗粒具有导电金属或导电金属合金的核，在每个所述颗粒中这样的核具有0. Snm 至40. Onm的最大尺寸，并且在所述核上具有0. 4nm至4. Onm的厚度的配体壳，其能够与所述物质互相作用使得所述多个颗粒的性质被改变。美国专利第7，052, 854号公开了用于使用包括纳米颗粒、用于检测目标分析物/ 生物标志的工具和代用品标志的基于纳米结构的组装物进行体外诊断分析的系统和方法。 传感器技术基于对指示体液样品中存在目标分析物/生物标志的代用品标志进行检测。EP 1，215，485公开了包括在基材上形成的纳米颗粒膜的化学传感器，纳米颗粒膜包括通过具有至少两个连接单元的连接分子互相连接的纳米颗粒网络。连接单元能够结合于纳米颗粒的表面以及具有用于可逆地结合分析物分子的结合部位的至少一个选择性增强单元。通过检测工具来检测纳米颗粒膜的物理性能的变化。本专利技术的专利技术人之一的WO 2009/066293公开了用于检测挥发性化合物和非挥发性化合物的感测装置，装置包括被有机涂层包覆的立方体纳米颗粒的传感器。还公开了使用该感测装置检测某些生物标志来诊断包括癌症在内的多种疾病和疾患的方法。存在对基于提供改进的灵敏度以及改进的对指示癌症的特定VOC的选择性的多种传感器的迅速响应的传感器阵列的尚未得到满足的需求。专利技术概述本专利技术提供用于检测指示不同类型的癌症的挥发性有机化合物(VOC)的传感器阵列。传感器阵列包含被有机涂层包覆的导电纳米颗粒，其中纳米颗粒的特点是窄的粒度分布并且其中有机涂层的厚度被设计成提供增加的灵敏度。本专利技术还提供包括结合了学习和模式识别分析仪的传感器阵列的系统，以及使用所述系统通过呼气来诊断不同类型的癌症的方法。本专利技术部分地基于以下意想不到的发现，即包括被有机涂层包覆的导电纳米颗粒的传感器阵列提供检测VOC的增强的灵敏度，其中纳米颗粒的特点是窄的粒度分布。过去并未认识到，使用具有明确界定的且窄的粒度分布的纳米颗粒会增强电子传递的效力以提供改进的信噪比。精细地调节有机涂层的厚度会进一步导致增加的灵敏度。根据一个方面，本专利技术提供用于检测指示癌症的VOC的传感器阵列，传感器阵列包含被有机涂层包覆的导电纳米颗粒，其中纳米颗粒具有窄的粒度分布并且具有约5nm的平均粒度和在约I-IOnm范围内的粒度，并且其中有机涂层的厚度在约0. 2-4nm的范围内。根据另一个方面，本专利技术提供用于检测指示癌症的VOC模式的系统，系统包括传感器阵列，传感器阵列包括被有机涂层包覆的导电纳米颗粒，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于检测指示癌症的挥发性有机化合物的传感器阵列，所述传感器阵列包括被有机涂层包覆的导电纳米颗粒，其中所述纳米颗粒具有窄的粒度分布并且具有约５ｎｍ的平均粒度和在约１－１０ｎｍ的范围内的粒度，并且其中所述有机涂层的厚度在约０．２－４ｎｍ的范围内。
【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：霍萨姆·海克，
申请(专利权)人：技术研究及发展基金有限公司，
类型：发明
国别省市：IL
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