[發明專利]用于利用光學各向異性納米粒中的松弛測量進行分子檢測的光學測量方法

有效

• 申請號: 200880019092.0
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN101743475A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: H·布魯克爾;J·肖特;O·貝思格
• 申請（專利權）人: 奧地利科技研究所有限責任公司
• 主分類號: G01N33/543
• 分類號: G01N33/543;G01N21/17
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 湯春龍;徐予紅

技術領域

本發明涉及在分子檢測方法中的一種新的檢測方法，在該分子檢 測方法中要檢測的目標分子特異性連接(anbinden)在懸浮在適當的 溶液中的以及相應地起作用的納米粒的表面上。通過該連接擴大了粒 子的流體動力學直徑。假如現在通過外部刺激改變粒子取向 (Ausrichtung)，那么流體動力學直徑的擴大就導致納米粒的改變的布 朗松弛特性(Brown’schen?Relaxationsverhalten)。因此這個松弛特性的 測量允許位于溶液中的目標分子的濃度量化。

背景技術

為了確定納米粒分子占據(Molekuelbelegung)，松弛特性的測 量首次由Weitschies?at?al.在文件WO96/23227A1中發表，其中描述了 鐵磁或鐵氧磁的納米粒，該納米粒的磁矩在外部磁場中取向。在此， 粒子是這樣設置，以致粒子磁化的奈爾松弛時間(Néel’sche? Relaxationszeit)比布朗松弛時間更長，其中，后者依賴于粒子的流體 動力學直徑，該直徑在分子附著時擴大。在關閉例如使粒子取向的磁 場之后，借助于適當的傳感器記錄粒子組(Partikelensembles)磁矩的松 弛的隨時間變化過程，由此可能推斷出粒子組的平均分子占據。在此 作為傳感器可以應用SQUID′s，感應線圈，磁通量閘門或磁滯電阻元 件。粒子要么自由地位于溶液中，要么利用或通過捕獲分子 (Faengermolekuele)(h)特異性結合在表面上。

Minchole等人在文件WO03/019188A1中描述了一種相似的方 法，該方法涉及相同的方法原理，可是介紹了備選的測量方法，該測 量方法的基礎在于記錄粒子組的交流磁化率譜，從中同樣可以確定磁 性粒子的平均松弛時間。

可是，涉及利用帶有納米粒的松弛測量的分子檢測的所有迄今發 表的申請和專利文獻以及出版物有共同之處，即應用了至今唯一純磁 性粒子和應用了以磁性為基礎的方法。可是，“磁”測量方法在松弛 測量方面尤其有以下缺點，即應用的粒子組的磁矩很小并且磁散射場 隨著粒子遠離很快下降，由此要么高靈敏性的但昂貴的傳感器是必要 的，如SQUID′s，要么傳感器必須空間上很密集地放置在粒子處，這 樣基本上限制了整個系統的實際可用性以及測量結果的可重復性。

與之相反，正如已發現，光學測量方法提供了出色靈敏性同時高 儀器公差的優點。消失(Extinktion)或消光(Ausloeschung)的被測參數尤 其是遠遠不依賴于距離的，并且因此允許帶有高探針處理量 (Probendurchsatz)和良好可重復性的靈活設備的結構以及測量結果的 靈敏性。對于用于納米粒松弛的光學測量方法至今沒有工作變得為人 熟知。

在經典生物技術中應用了多數光學活性元素。其中，板(Palette) 從有機熒光色素經過半導體納米晶達到來自貴金屬(如Au或Ag)的納 米粒，納米晶也稱為量子點，如CdSe或ZnS納米粒，在該貴金屬中 等離子體共振可以通過入射光激勵，由此產生十分具有特征性的散射 譜和消光譜。在大多數應用中這些光學元素僅僅作為標簽應用，以便 檢測確定的特異性標記的分子的存在。在這些應用中分子標簽復合體 大多數必須特異性結合在表面上，以便可以在后續清洗步驟中移除未 結合的標簽，并且這些標簽不使分析結果失真。

當然分子到表面的結合效力與在自由溶液中的進程比較是降低 的，并且基于必需的要檢測的分子擴散到起作用的表面，分析時間明 顯地比在容積測量的反應下更長。此外，多數應用所需的表面起作用 是昂貴的，在該應用中，僅確定的溶液體積中的很少的目標分子類型 的濃度的快速確定是受關注的。

當然，為了在容積測量的方法中區別結合的和未結合的標簽，就 需要以下方法，在該方法中當目標分子特異性連接在標簽上時，該標 簽本身改變了至少一種可測量的特征。

對此，在光學DNA檢測的領域中，可以應用例如所謂的分子信 標，在該分子信標中FRET效應(熒光共振能量轉移)在標簽的未結合 狀態中抑制了熒光發射。首先，當目標序列(Zeilsequenz)聯接(andockt) 標簽時，打開分子信標，并且施體和受體在空間上相互分離，以致產 生標簽的熒光發射。當然，分子信標的應用限制在相對短的DNA和 RNA鏈的檢測上，也就是說，例如蛋白質不可以用這種方式檢測。