[發明專利]生物傳感器

在審

• 申請號: 201680051377.7
• 申請日: 2016-07-07
• 公開（公告）號: CN108026571A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 邁克爾·P·謝弗;飛利浦·J·W·翰茲;大衛·費里爾
• 申請（專利權）人: 愛丁堡大學董事會
• 主分類號: C12Q1/6825
• 分類號: C12Q1/6825;G01N27/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李平;鄭霞

一種生物傳感器，所述生物傳感器包括可膨脹生物敏感元件和物理電式換能器(physicoelectrical transducer)，所述可膨脹生物敏感元件包含核酸探針，所述物理電式換能器與所述可膨脹生物敏感元件相關聯。物理電式換能器將可膨脹生物敏感元件的膨脹轉化為可檢測的電學特性。在優選的實施方案中，生物傳感器包括安裝在合適的基底上的寡核苷酸交聯聚合物復合材料，所述基底包括適于測量電阻抗的電極。還提供了相關的方法和包括所述生物傳感器的裝置。

本發明涉及生物傳感器和包括生物傳感器的系統。在一些實施方案中，生物傳感器適于檢測樣品中的核酸。

生物傳感器是一組越來越重要的分析工具，用于在多種技術領域，尤其是診斷中使用。在許多情況下，它們組合生物識別(biological recognition)(生物識別(bio-recognition))組分和合適的換能器。在與生物識別組分相互作用的分析物的存在下，它們通常可以將生物化學信號轉化為合適的信號。

用于核酸檢測的生物傳感器是特別重要的。鑒于微小RNA(miRNA)作為生物標志物用于診斷和其他生物研究的用途的持續發展，對于快速且方便地鑒定樣品中的核酸的傳感器的需求已經增加。用于核酸的生物傳感器可以利用兩條互補的核酸鏈之間的相互作用來活化生物傳感器的生物識別組分。將這種相互作用轉換為可測量的電學信號是具有挑戰性的。

雖然存在用于檢測樣品中的核酸(例如，miRNA)的多種已知方法，但對另外的生物傳感器仍然存在迫切需求。

更廣泛地講，對用于其他類型靶的新型生物傳感器還存在需求。

特別地，期望具有比已知的生物傳感器平臺更低的成本、改進的方便性、更快的檢測速度和/或改進的靈敏度的生物傳感器。

根據本發明的第一方面，提供了生物傳感器，所述生物傳感器包括：

-可膨脹生物敏感元件，所述可膨脹生物敏感元件包含核酸探針；和

-物理電式換能器(physicoelectrical transducer)，所述物理電式換能器與所述可膨脹生物敏感元件相關聯。

包含核酸探針的可膨脹生物敏感元件適于識別靶/分析物。

在本發明的某些實施方案中，靶可以是核酸。在這種情況下，靶核酸可以通過核酸探針與靶核酸之間的互補堿基配對(雜交)而被核酸探針合適地識別。

在其他實施方案中，靶可以是非核酸靶，其可以是任何合適的靶實體，例如蛋白/肽、藥物、脂質、多糖、其他小分子、細胞表面等。在這些實施方案中，核酸探針優選地是核酸適配體。適配體是一類充分描述的基于核酸的部分，其可以通常以高特異性和親和力與范圍從大分子和更大結構至小化合物的寬范圍的靶結合。核酸適配體可以是DNA、RNA或非天然核酸，其可以以多種方式被進一步改性。適配體數據庫(http://aptamer.icmb.utexas.edu/)已經被建立，該適配體數據庫大體上登記分類使用適配體的所有公布的實驗。因此，在一些優選的實施方案中，核酸探針包含適配體。

在靶是核酸的情況下，它基本上可以是任何核酸，但在許多情況下，它是寡核苷酸，諸如miRNA。優選地，當暴露于生物傳感器時，靶核酸是單鏈的，因為這便于與核酸探針雜交。在miRNA的情況下，單鏈形式是正常狀態。可選地，可以生成單鏈形式以便于與核酸探針的相互作用。這可以在生物傳感器中原位完成，或者在將樣品應用于生物傳感器之前完成。例如，雙鏈(雙鏈體)DNA可以通過加熱和/或施用合適的化學劑(例如尿素)容易地分開為單鏈(解鏈或變性)；隨后去除過量的熱量和/或化學劑將允許至少一定比例的靶核酸與核酸探針退火。然而，鑒于核酸雜交的動態性質，在暴露于生物傳感器時靶核酸是雙鏈的情況，本發明通常仍然可以起作用。