[发明专利]水分散性二氧化硅纳米颗粒在连接生物分子方面的用途

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求提交于2007年4月19日的美国临时专利申请No. 60/912,711的优先权，该申请的全文以引用的方式并入本文。

背景技术

诸如活组织中的感染或癌前病变之类的临床病症的早期灵敏检测 对疾病的诊断和治疗有着显著的有益效果。影响临床病症检测的因素 包括用于捕获、浓缩和/或纯化与临床病症相关的生物分子的材料和方 法。影响检测和诊断的其它因素包括用于检测极小量(例如皮克量级) 所关注的生物分子的手段。

用于检测临床病症的现有技术通常耗时并且涉及相当多的操作来 获得合适的样品。这些技术还受到生物样品内能使测试结果无效的许 多干扰物质的影响。因此，需要提供用以从这类抑制物质中捕获和纯 化生物分子的材料和方法。

用于检测临床病症的现有技术的灵敏性和特异性受到非特异性物 质的捕获的影响，非特异性物质的捕获通常会妨碍对小量生物分子的 检测。因此，当浓缩和检测所关注的生物分子的存在时，需要用来减 少非特异性物质的捕获的材料和方法。

发明内容

本发明涉及官能化二氧化硅纳米颗粒的用途。这种纳米颗粒是水 分散性的，这使得它们能(例如)用于水性生物样品。

本发明涉及具有官能化表面的固体载体材料的用途，用于连接生 物分子，优选用于捕获靶生物分析物。

在一个实施例中，本发明提供了捕获靶生物分析物的方法。该方 法涉及：提供水分散性纳米颗粒，每个纳米颗粒包括具有通过不可逆 共价键连接至表面的官能团的二氧化硅表面，其中官能团包括：用于 连接生物分子的生物分子结合基团；数量足以为纳米颗粒提供水分散 性的水分散性基团；和不同于水分散性基团的屏蔽基团，其中结合的 屏蔽基团不包括酰胺基团和/或脲基团；在有效使生物分子共价结合(优 选通过不可逆共价键结合)至一个或多个生物分子结合基团的条件下， 使水分散性纳米颗粒与生物分子接触，其中生物分子是靶分析物的捕 获剂；以及使其上共价结合有生物分子捕获剂的水分散性纳米颗粒与 怀疑含有靶分析物的样品接触；前提条件是，生物分子结合基团不包 括碳原子少于6个的脂族胺和/或马来酰亚胺基团，当水分散性基团和/ 或屏蔽基团包括含聚(环氧烷)的基团时，其能够共价结合至生物分子。

对于某些实施例而言，生物分子捕获剂是抗体，其中二氧化硅纳 米颗粒包含多种不同特异性的抗体。对于某些实施例而言，靶生物分 析物是微生物，例如细菌(如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus))。

二氧化硅纳米颗粒包含通过不可逆共价键结合至表面的水分散性 基团。水分散性基团有助于纳米颗粒在水性生物环境中分散。优选的 是，水分散性基团包括羧酸基团、磺酸基团、膦酸基团、它们的盐或 它们的组合。

二氧化硅纳米颗粒还包含通过不可逆共价键结合至表面的屏蔽基 团。对于某些实施例而言，屏蔽基团包括含聚(环氧烷)的基团，优选含 聚(环氧乙烷)的基团。对于某些实施例而言，屏蔽基团包括：含聚(环 氧烷)的基团、含乙二醇醚的基团、含聚(环氧乙烷)醚的基团、含乙二 醇乳酸酯的基团，含糖的基团、含多元醇的基团、含冠醚的基团、含 低聚缩水甘油基的基团、含羟基丙烯酰胺的基团、含有机磺酸根的基 团、含有机羧酸根的基团或它们的组合。

虽然屏蔽基团与水分散性基团可以是相同或相似的化学类别，但 它们是不同的基团，因为纳米颗粒包含这两种类型的基团。

生物分子结合基团可以包括许多种基团，包括选自以下基团的官 能团：胺、肼、羟基、砜、醛、醇、环氧烷、卤素、N-氧琥珀酰亚胺、 丙烯酸酯、丙烯酰胺、具有吸电子基团的α，β-烯属或炔属不饱和基团、 羧酸根、酯、酐、碳酸根、草酸根、氮丙啶、环氧基团、N-取代的马 来酰亚胺、二氢唑酮以及它们的组合。对于某些实施例而言，生物分 子结合基团包括选自以下基团的官能团：乙烯砜、环氧基团、丙烯酸 酯、胺以及它们的组合。

对于某些实施例而言，生物分子结合基团包括α，β-烯属不饱和基 团和吸电子基团，其可以包括羰基、酮基、酯基、酰胺基、-SO₂-、-SO-、 -CO-CO-、-CO-COOR、磺酰胺基、卤素、三氟甲基、磺酰胺基、卤素、 马来酰亚胺基、马来酸基、或它们的组合。在某些实施例中，生物分 子结合基团是丙烯酸酯或α，β不饱和酮。