[发明专利]使用量子点检测炎症的设备和方法

说明书

背景技术

炎症性肠病(IBD)包括两种慢性的、相关的炎性症状：溃疡性结肠 炎(UC)和克罗恩病(CD)。此外，非肠道的器官可能涉及IBD的隐伏炎 症(underlying inflammation)，因此使得IBD成为多器官疾病。全世界多 达四百万人(包括一百万美国人)遭受IBD形式。仅仅在美国，IBD每年 占大约152,000次住院治疗。在美国，用于照顾IBD患者的每年医疗 费用估计超过二十亿美元。当评定生产力损失时，总经济负担估计为 接近30亿美元。

炎症性肠病是复杂的多因素的后遗症，其特征为局部组织结构的 结构和功能严重紊乱以及嗜中性粒细胞和淋巴细胞及其它促炎细胞的 存在增加。此外，作为炎症过程的结果，上皮、内皮、间充质、脂肪 组织和神经细胞都可以显露出宽范围的损害。效应器、调整和免疫类 功能与淋巴样细胞异常地相互作用，进一步助长炎性疾病的发病。心 脏病、关节炎、哮喘、过敏症、感染和糖尿病都具有慢性炎症的要素。 炎性疾病的实例也包括但不限于中风(stroke)、心血管疾病、急性冠状 综合征、急性心肌梗塞、心包炎、牙周病、癌症、阿尔茨海默病和炎 症性肠病。炎性疾病也可以影响多个器官系统，如在自身免疫性疾病 中。

炎症显著助长IBD急性期和慢性期的发病。IBD的诊断很少是直 接的，其涉及宽泛过程的检查和侵入性测试，包括内窥镜检查期间的 活组织检查。甚至使用这些专门研究，常常仍难以断定人患有何种类 型的IBD，这导致“未确定型结肠炎(indeterminate colitis)”的诊断和使 疾病处理更加困难。UC具有很大的发展为结肠直肠癌的风险，但仍难 以与CD区分开来。由于与一般人群相比，UC特别与高35％的发展为 结肠直肠癌的风险相关，所以使得合适的诊断是必须的，以良好地照 顾患者。

虽然对于IBD没有医学治愈，但其可得到有效的医学治疗，该治 疗可以平息炎症并缓解腹泻、腹痛和直肠出血的症状。因为疾病本身 往往表现出多次发作和缓解，所以连续监测患者是必须的，以提供必 要的医学治疗，减少炎症并防止临床后遗症的发展。

当前临床上应用的区分UC与CD的非侵入性测试基于血清中抗体 如核周抗嗜中性细胞质抗体(p-ANCA)和抗酿酒酵母抗体(ASCA)的存 在，并具有小于70％的特异性。大部分侵入性活组织检查被用于确定 特定疾病的存在。

因此，对于快速、成本有效且高度灵敏地量化炎性标志的技术存 在未满足的需求。这样的量化可以不仅导致不同的诊断，而且导致评 估对炎性疾病中治疗的响应。更具体地，对于能够区分非IBD症状与 IBD症状、精确地区分UC与CD和监控疾病演变、缓解或复发的非侵 入性诊断工具存在长期的需求。尤其是，对于这样的技术存在需求： 其测定低水平的炎性标志并利用该能力检测作为炎性疾病、炎性疾病 的治疗响应和向癌症演变的预示物的这些标志。

另外，需要提高量子点储存或诊断成像期间从量子点发出的荧光 强度随时间的稳定性，以避免有价值信息的损失。

发明内容

本发明包括用于检测指示炎性病症的生物标志的设备。该设备具 有毛细管、光源和检测系统，所述毛细管适合于一个或多个生物标志 附着至其内表面，所述光源用于给与所述毛细管内生物标志缀合 (conjugate)的量子点充能，所述检测系统用于检测和量化由量子点发出 的在一个或多个预先确定的波长范围内的荧光能量，每个波长范围都 与一个且有一个生物标志相关联。

在所述设备的一个实施方式中，所述毛细管包括至少一种选自以 下的材料：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙酸乙烯酯和聚苯乙烯管。 皮下针可以连接至毛细管的末端，以将样本供应给毛细管。所述毛细 管可由玻璃毛细管外部支撑。

在另一实施方式中，所述设备也包括流体操纵单元和机械定位系 统，所述流体操纵单元适于支承多个毛细管，所述机械定位系统连续 定位每个毛细管以使包含在其中的样本暴露于光源并且对所述检测系 统可见。

在另一实施方式中，所述毛细管的体积在大约100纳升至大约1 微升的范围内。

在所述设备的另一实施方式中，所述光源包括LED、激光二极管 或者具有多个LED或激光二极管的阵列。LED的一个或多个可以是紫 外LED。所述光源可以进一步包括用于将所述一个或多个LED聚焦到 毛细管上的透镜。