[發(fā)明專利]基于超聲輔助金屬增強(qiáng)熒光(SAMEF)的生物分析有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200980144339.6 | 申請日： | 2009-09-11 |
| 公開（公告）號： | CN102308211A | 公開（公告）日： | 2012-01-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 克里斯·D·戈德斯 | 申請（專利權(quán)）人： | 馬里蘭大學(xué);巴爾的摩縣 |
| 主分類號： | G01N33/483 | 分類號： | G01N33/483;G01N29/00;G01N21/64;G01N21/76;C12Q1/68 |
| 代理公司： | 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219 | 代理人： | 張穎;樊衛(wèi)民 |
| 地址： | 美國馬*** | 國省代碼： | 美國;US |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 超聲 輔助 金屬 增強(qiáng) 熒光 samef 生物 分析 | ||
與相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求2008年9月11日提交的美國臨時(shí)申請No.61/096,181的優(yōu)先權(quán)，所述臨時(shí)申請的內(nèi)容在此為所有目的引為參考。
發(fā)明背景
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及金屬增強(qiáng)檢測系統(tǒng)以及用于增加所述檢測系統(tǒng)的靈敏度和快速性的方法，更具體來說，涉及組合使用超聲與金屬增強(qiáng)的熒光或化學(xué)發(fā)光檢測分析，以增加檢測系統(tǒng)的速度和靈敏度。
相關(guān)技術(shù)背景
使用生物分析法鑒定和定量蛋白質(zhì)和其他生物分子，在生物醫(yī)學(xué)和生物化學(xué)應(yīng)用中是極為重要的1-3。熒光在大多數(shù)這樣的應(yīng)用中是主流技術(shù)，其中目標(biāo)生物分子通過其熒光團(tuán)標(biāo)記的結(jié)合配偶體的熒光發(fā)射進(jìn)行檢測4，5。在平面表面上執(zhí)行的基于熒光的生物分析一般靈敏度欠缺并需要昂貴的光學(xué)儀器6，7。此外，在這些分析中的生物識別事件固有地緩慢(幾分鐘至數(shù)小時(shí))6，7。通過在這些分析中引入等離子體激元(plasmon)共振粒子(PSP)，不使用尖端光學(xué)儀器即可改進(jìn)基于熒光的分析的靈敏度8，9。靈敏度的提高可能是由熒光特征的增加和與PSP緊鄰放置的熒光團(tuán)的壽命降低所造成的，這種現(xiàn)象被稱為金屬增強(qiáng)熒光(MEF)8，10。在基于MEF的生物分析中，將PSP(一般為銀納粒)沉積在平面表面上，并在PSP上建立生物分析8。因?yàn)榇蠖鄶?shù)生物分子的尺寸小于PSP(20-100nm)，因此熒光團(tuán)位于其發(fā)射將由于它們與PSP的表面等離子體激元的相互作用而增加的距離內(nèi)10。
盡管基于熒光的生物分析的靈敏度通過MEF來解決，但生物分析的速度仍然是有待克服的巨大挑戰(zhàn)。就此而言，一種將低功率微波加熱與MEF相結(jié)合的被稱為微波加速金屬增強(qiáng)熒光(MAMEF)11的新技術(shù)，顯示出將完成生物分析的時(shí)間減少到不到1分鐘。在MAMEF中，分析組分的低功率加熱在主體(存在靶生物分子和熒光探針)與分析表面處的銀納粒(存在捕獲探針)之間產(chǎn)生溫度梯度，其驅(qū)動靶生物分子和熒光探針朝向表面，并建立起生物分析11。微波加熱步驟可以對每種分析組分分別進(jìn)行，或者對于三組分DNA雜交分析(3-piece?DNA?hybridization?assay)來說在一步中進(jìn)行12。然而，幾個(gè)因素影響MAMEF技術(shù)的效率：1)分析表面必須被改性以消除過度加熱(特別是在使用小體積液體進(jìn)行的分析中)11，2)具有多個(gè)銳角的大型分析平臺13(例如高通量篩選孔)的加熱需要較長加熱時(shí)間，這隨后導(dǎo)致樣品蒸發(fā)。
在其中化學(xué)誘導(dǎo)的電子激發(fā)態(tài)的發(fā)光與金屬化粒子或表面中的表面等離子體激元耦合的表面等離子體激元耦合化學(xué)發(fā)光(SPCC)中，系統(tǒng)的動力學(xué)取決于沒有外部激發(fā)源即可出現(xiàn)的化學(xué)誘導(dǎo)電子激發(fā)態(tài)。但是，在化學(xué)發(fā)光系統(tǒng)中，檢測受到化學(xué)發(fā)光反應(yīng)或探針的量子效率以及反應(yīng)物耗盡前的時(shí)間的限制。因此，增加反應(yīng)物的運(yùn)動對于增加化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的速度將是有利的。
就此而言，對于適用于所有可商購分析平臺而不犧牲樣品的更通用的技術(shù)，仍存在需求。
發(fā)明概述
本發(fā)明提供了超聲輔助金屬增強(qiáng)熒光、發(fā)光和/或化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用低強(qiáng)度超聲波，通過增加系統(tǒng)內(nèi)分子的動力學(xué)運(yùn)動，顯著減少了分析時(shí)間。
一方面，本發(fā)明涉及一種分析檢測方法，所述方法包含：
提供導(dǎo)電金屬材料；其中所述金屬材料被成形為剛好連續(xù)的薄膜或粒子，包括納米結(jié)構(gòu)、島狀物或膠體；
導(dǎo)入至少一種用于布置在導(dǎo)電金屬材料附近的分子和/或熒光團(tuán)，其中所述分子和/或熒光團(tuán)能夠發(fā)光，并通過接近到距金屬材料約5nm到50nm范圍內(nèi)而增強(qiáng)；
施加超聲能量以引起包含分子的化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)增加；以及
測量從系統(tǒng)發(fā)出的光。
上述方法可用于多種檢測系統(tǒng)，包括但不限于免疫分析、雜交分析、共振能量轉(zhuǎn)移分析、基于偏振/各向異性的分析、基于化學(xué)發(fā)光的分析、基于發(fā)光的分析和酶聯(lián)免疫吸附分析。
另一方面，本發(fā)明提供一種檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含：
位于容器內(nèi)的導(dǎo)電金屬材料，其中所述金屬材料被造型成剛好連續(xù)的薄膜、粒子、納米結(jié)構(gòu)、島狀物或膠體；
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