含有在其表面固定的细胞的质量敏感性传感器及利用所述传感器检测配体结合的方法技术

一种质量敏感型化学传感器，所述化学传感器具有粘附于其敏感表面的失活的细胞，并且适用于通过由于分析物配体与细胞的结合而在传感器表面处引起的质量的变化来检测分析物配体与粘附的失活的细胞之间的相互作用，其中，所述传感器提供有流路池或形成部分流路池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种分析方法和适用于实现所述方法的传感器。特别地但并非排它性地，本专利技术涉及一种制备质量敏感型化学传感器的方法，所述质量敏感型化学传感器能检测分析物种与包括细胞的表面的结合。
技术介绍
质量敏感型化学传感器可以定义为考虑到测量与质量成比例的尺度的性质的任何装置，所述质量与所述装置的敏感表面相关或结合。可以利用一些这种传感器技术，如基于渐逝波的传感器例如表面等离子体共振(SPR，其能够通过表面折射率的相关变化指示质量的变化)、光波导(也是基于与质量结合事件相关的折射率的变化)、光衍射、光干涉、 椭圆偏振和声波装置(例如石英晶体微天平OiCMs))。这些传感器方法在现有技术中是熟知的(例如参见生物分子传感器(Biomolecular Sensors)，Gizeli和Lowe. Taylor和 Francis，伦敦；2002)，并且这些类型的仪器可以用于研究原位化学反应和在试样中检测特定的分子。QCM系统利用石英晶体的压电效应。在这种系统中，如果AC电压的频率接近石英晶体振动模式的共振频率，则位于连接到AC电压的两个电极之间的石英晶体开始振动。石英晶体的共振频率是多个参数的函数，例如温度、压力、晶体的切割角度、晶体的机械应力和厚度。共振频率与晶体的厚度成反比。用在液体应用中的典型的共振频率的范围从IMHz到50MHz。晶体通常是具有圆形或者方形形状的AT切型，并且具有大约5-10mm的直径。电极(驱动电极和对电极)通常在其两个侧面是金的，但其他金属也并不稀奇。相对于石英晶体板而言，电极是非常薄的， 因此可以认为是晶体板的一部分。当在电极的一极上添加材料或者移除材料时，电极将变厚或者变薄，即电极的有关重量改变。作为电极质量的变化的结果，晶体板的共振频率会减小或者增大，从而可以测量共振频率的改变以检测电极质量的改变。QCM系统的质量分辨率可以低到lpg/cm2，对应于不到单层氢原子的1%。典型的QCM压电传感器包括传感元件、试样插入单元、用于确定石英晶体压电性质(包括振动频率)的设备、和信号显示设备以及缓冲剂和废料容器(不同于传感元件，这些部件可以被称为传感器的“相关设备”)。含有任何有关化学物质的试样通过试样插入单元进入传感元件。传感元件包括压电共振器OiCM传感器)、试样室、从试样室流入和流出的流动通道、以及振动电路。试样引起与压电传感器表面的相互作用，这随之可以通过监测晶体板的振动特征被观察到，例如通过测量压电共振器频率的变化。晶体板在其表面提供有用于驱动电极和对电极的电接触区域，该电接触区域可以像连接到测量装置上一样连接到信号源(例如交流电源)。为了测量，压电晶体板的一侧与待检验的流体(例如液体)试样接触。晶体通过改变其共振频率和/或振动振幅响应待检测物质质量的聚集或者试样物理性质的变化。压电传感器可以用于分析液体试样的粘性，且特别适用于研究化学和生物化学相互作用。如果压电传感器用于后者，则暴露于试样的电极具有特殊的表面涂层，该表面涂层将与试样相互作用。Cooper 和 Singleton(J. Mol. Recognit.，2007，20，154)提供了使用 QCM 传感器进行研究的相互作用的类型的综述。无论化学传感器的类型怎样，常用的表面涂层方法包括自装配的单层(例如在金上吸附的烷基硫醇)和/或聚合物基体，其中每一种可携带可用于固定有关的第一化学物质的官能团。通常，已固定的第一化学物质为有机小分子或抗体。随后携带第一化学物质的传感器与第二化学物质或细胞的分散体接触，并且通过在敏感表面上所得到的质量的变化来监测第二化学物质或细胞与第一化学物质的结合。 Fung和Wong (Anal. Chem. 2001，73，5302)描述了使用这种方法来检测液体分散体中的沙门氏菌细胞，并且Cooper和Singleton描述了其他类似的研究(参见上面)。更具有挑战性的方法是采用细胞作为化学传感器中的固定的第一物质。少数的研究已实现这一点，但是所报道的方法采用活的细胞并且未分析结合的相互作用本身；更确切地说，这些方法使用生物传感器技术来监测结合后的细胞中的形态学或其他的改变(参见Marx等人，Anal. Biochem.，2007，361，77)。由于在结合事件之后来自细胞变化的已检测的信号的干扰，这些方法很少或不用于准确监测结合的相互作用。现有技术未描述或提出一种制备具有已固定的细胞，并且适用于准确检测和监测细胞与分析物配体之间的结合的相互作用的质量敏感型化学传感器的方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种质量敏感型化学传感器，所述化学传感器具有粘附于其敏感表面的失活的细胞，并且适用于通过由于分析物配体与细胞的结合而在传感器表面处的质量的变化来检测分析物配体与粘附的失活的细胞之间的相互作用，其中， 所述传感器提供有流路池或形成部分流路池。在一种优选的实施方式中，所述细胞被固定。在第一方面的某些实施方式中，通过以下方法来制备质量敏感型化学传感器，所述方法包括以下步骤使含有细胞的悬浮液与传感元件的敏感表面接触；使得细胞粘附于敏感表面并可能在所述敏感表面上生长；以及，在适当的时间之后，处理所述粘附的细胞， 以便使得它们失活。本专利技术的质量敏感型化学传感器能潜在地实时准确检测和监测分析物配体与细胞表面上的结构之间的结合事件本身。与通过现有技术方法制备的传感器不同，由于细胞生长和/或形态学变化的影响最小，通过本专利技术的传感器产生的信号与在敏感表面上结合的材料的质量更直接相关。此外，通过使用固定的细胞(其中可通过化学手段或物理手段来实现固定，如以下更详细描述的)，在使用过程中细胞对在流路池中出现的任何剪切力更具有抗性，否则会面临细胞被破坏或细胞从传感器表面剥离的风险。本文使用的关于细胞的术语“失活的”是指细胞的正常的生物化学基本上停止，使得细胞基本上不再能生长、分裂、运动和/或形态学变化。根据第二方面，本专利技术还提供了一种制备质量敏感型化学传感器的方法，所述质量敏感型化学传感器能检测分析物配体与固定的细胞之间的相互作用，所述方法包括以下步骤使含有细胞的悬浮液与传感元件的敏感表面接触；使得细胞粘附于敏感表面并可能在所述敏感表面上生长；以及，在适当的时间之后，处理所述粘附的细胞，以便使得它们失活。第二方面的方法能制备质量敏感型化学传感器，该质量敏感型化学传感器能潜在地实时准确检测和监测分析物配体与细胞表面上的结构之间的结合事件本身，与第一方面的传感器一样。与通过现有技术方法制备的传感器不同，由通过该方法制备的传感器所产生的信号与在敏感表面上结合的材料的质量更直接相关，如上所解释。在一种优选的实施方式中，所述方法包括将所述传感器整合到流路池中的另外的步骤，使得所述传感器提供有流路池或形成部分流路池。将传感器整合到流路池中可发生在所述方法的任何阶段，即，在传感器与细胞接触之前；在细胞已粘附于敏感表面并可能在敏感表面上生长之前、期间或之后；或在处理细胞以使得它们失活之前、期间或之后。根据本专利技术使用或形成的流路池应优选为适于确定所研究的相互作用的动态速率参数的流路池。流路池应由生物学相容的材料制成，所述材料优选选自，但不限于，聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和诸如聚苯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的可注塑的热本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种质量敏感型化学传感器，所述化学传感器具有粘附于其敏感表面的失活的细胞，并且适用于通过由于分析物配体与细胞的结合而在传感器表面处引起的质量的变化来检测分析物配体与粘附的失活的细胞之间的相互作用，其中，所述传感器提供有流路池或形成部分流路池。

【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：C·谢克，J·圣圭龙斯，B·英厄马松，K·伦德尔，
申请(专利权)人：安塔纳公司，
类型：发明
国别省市：SE