[發明專利]局域表面等離子體共振納米傳感器及其蛋白質定量方法

在審

• 申請號: 201910587420.7
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110286104A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 胡文君;劉鋼
• 申請（專利權）人: 量準（上海）醫療器械有限公司
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552;G01N33/68;B82Y40/00;B82Y15/00;B82Y5/00
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 趙敏

本發明提供了一種局域表面等離子體共振納米傳感器及其蛋白質定量方法。根據本發明的局域表面等離子體共振納米傳感器包括：兩頭開口的多孔板100以及粘在所述孔板底部上的Au－TiO₂－Au納米杯陣列芯片；其中Au－TiO₂－Au納米杯陣列芯片包括多個Au－TiO₂－Au納米杯組成的陣列，其中每個Au－TiO₂－Au納米杯包括錐形納米柱以及依次布置在錐形納米柱上的第一Au層、中間TiO₂層和第二Au層。

技術領域

本發明涉及一種局域表面等離子體共振納米傳感器及其蛋白質定量方法。

背景技術

分子相互作用動力學的測量在藥物發現、遺傳篩查和臨床診斷學中越來越重要，因為動態結合信息可提高對疾病的認識并為治療提供新思路。表面等離子體共振(SPR)傳感器，如商業Biacore SPR生物傳感器系統，能夠實時監測動力學生物分子相互作用，無需標記且不受整體背景影響，同時采集表面生物分子和藥物結合事件的高質量延時數據。傳統SPR傳感器通常是沉積到玻璃或其他介質基板上的金或銀薄膜。值得注意的是，作為表面分子結合事件的結果，小等離子體共振角或共振波長由于SPR傳感器芯片表面附近的折射率變化而偏移。傳統SPR儀器(如Biacore系統) 中的高精度光學和光機械元件，可在表面蛋白質相互作用過程中實時檢測金薄膜傳感器上的小共振角或波長偏移，但Biacore系統上可靠的SPR靈敏度仍然受限于μg/ml濃度水平。中等分子靈敏度和卓越的儀器要求會阻礙傳統SPR傳感在應用和基礎生物醫學研究以及臨床診斷學中更廣泛的分析應用。

另一方面，還可將金屬周期性納米結構和納米粒子用作等離子體生物傳感器9，稱為局域表面等離子體共振(LSPR)傳感器。LSPR是由介電材料所包圍金屬納米結構中的電子氣體集體振蕩產生的光學現象。與傳統 SPR相比，LSPR不需要棱鏡或其他光學耦合器件激發且具有更高的表面積與體積比。LSPR傳感器的這些功能使得在常見實驗室設備中進行檢測成為可能。

測量生物流體中各種蛋白質生物標志物的結合動力學和定量，除了藥物開發和篩查，還對有效診斷、靶向治療和預后至關重要。例如，C-反應蛋白(CRP)是鈣依賴性五聚體環狀分子，其由五個相同的非糖基化多肽亞單位組成。它是一種針對許多心血管疾病、呼吸道疾病、代謝紊亂的生物標志物，經證明對治療效果有用。健康人血液中CRP水平的截止值為5μg/ml。在炎癥的急性期反應期間，血液中CRP濃度會突然升高至600-1000 μg/ml并在大約48小時后達到峰值。

在許多研究實驗室中，幾乎沒有針對通用酶標儀的分析檢定方法(比色法或熒光法)能夠動態測量蛋白質-蛋白質結合或定量蛋白質相互作用的動力學結合和解離速率常數。另一方面，在昂貴的特殊表面等離子體共振 (SPR)傳感器系統設備上可以獨特地完成蛋白質結合動力學定量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種使得能夠使用許多化學和生物醫學研究實驗室中的通用酶標儀實現蛋白質結合動力學的SPR測量的局域表面等離子體共振納米傳感器及其蛋白質定量方法。

根據本發明，提供了一種局域表面等離子體共振納米傳感器，包括：兩頭開口的多孔板100以及粘在所述孔板底部上的Au－TiO₂－Au納米杯陣列芯片；其中Au－TiO₂－Au納米杯陣列芯片包括多個Au－TiO₂－Au納米杯組成的陣列，其中每個Au－TiO₂－Au納米杯包括錐形納米柱以及依次布置在錐形納米柱上的第一Au層、中間TiO₂層和第二Au層。

優選地，所述多孔板是標準96孔板格式。

優選地，第一Au層、中間TiO₂層和第二Au層的厚度分別為90nm、80nm 和90nm。

優選地，所述局域表面等離子體共振納米傳感器用于執行蛋白質定量測量。