[发明专利]用于增强试样中靶分子荧光检测的系统和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及荧光检测领域，更确切地说，涉及用于增强试样中靶分子荧光检测的系统和方法。

背景技术

生物分子检测方法一般会需要一个读出信号来确定实验的成功或失败。通常，例如，在现有的生物分子夹心(sandwich)检测方法中，待检分析物或靶分子可能已经结合于生物识别分子(BRM)和标记分子之间。在过去，通过读出信号(读出信号在某些情况下为荧光信号)的检出已经可以确定阳性结果(并由此检出靶分子的存在)。迄今为止，荧光信号可以通过激发结合于标记分子的荧光团来产生，由此荧光团放射出位于可见光谱中的光子(也即，如荧光信号)。

有代表性的现有生物分子夹心检测方法已经包括了基因组检测方法，其中生物识别分子已经成为固定于底物(例如，微珠)表面的单链DNA。类似地，标记分子已经包括了结合于一个或多个荧光团的单链标记DNA。在操作中，这样的现有基因组检测方法可能已经涉及生物识别分子与靶分子(如果存在的话)之间的第一杂交反应。(靶分子可能已经包括试验中的目的单链靶DNA。)其后，这样的现有基因组检测方法可能已经涉及标记分子与靶分子(如果存在的话)间的第二杂交反应。

其他的现有生物分子夹心检测方法可能已经包括了免疫检测方法，其中到目前为止生物识别分子已经可以是固定于某一底物上的第一抗体分子。类似地，标记分子到目前为止已经可以是结合于一个或多个荧光团的第二抗体分子(或者，“标记抗体”)。在操作中，这样的现有免疫检测方法可能已经涉及生物识别分子与靶分子(如果存在的话)之间的第一反应。(靶分子可能已经包括试验中的目的靶抗原分子或分析物。)其后，这样的现有免疫检测方法可能涉及标记抗体与靶抗原分子(如果存在的话)之间的第二反应。

在过去，通常认为分子荧光团能够在生物分子检测方法中为结合事件的探测提供有用和/或灵敏的方法。这样的分子荧光团(在结合后)目前已经被用于提供荧光读出信号。通常已经认为，适宜的分子荧光团可能包括，例如，荧光素、若丹明染料或系列染料(例如由Molecular Probes，Inc.of Eugene，Oregon生产的那些)。最近，可能已经考虑到将量子点(QD、QDs)作为荧光团的潜在用途。

迄今为止，通常认为检测方法的灵敏度，以及探测荧光读出信号的能力，依赖于从所选的标记荧光团观察到光散发的能力。因此，直到目前许多检测方法灵敏度研究可能主要目标是提高从所选的标记荧光团观察到光散发的能力。因此，迄今为止相关发展可能已经包括高度敏感的光电倍增管、更有效的光子收集光学和/或微流控系统的利用。其中的一或多项发展已经试图将，有可能从微阵列或微珠生物分子检测方法中一个很小的区域放射出来的，很低的光子流量的探测灵敏度最大化。

当前据信(尽管它对本发明的工作来说并非是关键的)，检测荧光读出信号的灵敏度，而且实际上就是整个检测方法的灵敏度，可能还依赖于激发所选标记荧光团的能力。因此，通过提高激发所选标记荧光团的能力或许更能提高检测方法的探测灵敏度。相应地，所需要的可能是提供一种改进的局部激发特定荧光团的方法和系统。

有可能认为，荧光分子或量子点在能够放射一个或多个在可见光谱内可探测的光子之前进入一种电子“激发状态”，尽管这对本发明的工作来说并非关键。亦据信，尽管这对本发明的工作来说不重要，总体中较高百分比的激活分子可产生较高绝对数量的(可探测)放射光子。尽管这对本发明的工作来说并非关键，可以认为，电子激发的荧光团分子总数的提高可直接提高检测方法对分子总体的探测灵敏度。

迄今为止，各种不同的技术已经被用于产生分子激活，包括利用热能(热)、电刺激、和/或光吸收。当荧光信号的放射即为所需效果时，光吸收的利用可能是一种尤其有效的激活分子荧光团的方法。

以前，激光器已经被用于激活荧光团。激光器可以作为相对密集的光源，且由此可有效激活分子染料。然而，激光器只能发射非常窄带宽的可见光，并具有特定单极。如此，激光器不能如所愿地有效激发分子荧光团的随机方位(orientation)。

如今，在生物分子夹心检测方法中，有利的是在测试阳性方案中，微珠和标记分子都放射荧光读出信号。在这样一种假想情况中，需要多个入射光波长来充分激发微珠荧光团和标记荧光团。

因此，需要提高激发荧光团的能力，和/或提供更多数量的被激发的结合荧光团。

还需要提高激发以多个方位结合的荧光团的能力，和/或提供更多数量的以多个方位结合的被激发的结合荧光团。

还需要通过可控的局部激发来提供更强的放射。