[发明专利]采用液晶的分析物检测

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2009年4月22日提交的美国临时专利申请第61/171,699号和2010年4月15日提交的美国临时专利申请第61/324,650号的优先权，其通过引用全部纳入本文。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明在美国政府支持下进行，由下列机构资助：国家科学基金会，授予号0520527和0602570。美国政府享有本发明的某些权利。

发明领域

本发明一般涉及采用液晶的分析物检测方法。本发明具体涉及采用微米级液晶结构域以检测水溶液中的分析物如内毒素脂多糖(LPS)的系统和方法。

发明背景

内毒素(脂多糖，LPS)的检测和定量在广泛范围的健康相关情况中具有临床重要性，包括人体保健、临床和基础医学研究、药物生产、职业和公众健康及食物和水纯度测试。目前，大部分内毒素检测或定量方法是基于鲎变形细胞裂解物相关胶凝反应或显色反应，根据1960年代首先报道的原始鲎变形细胞裂解物测试(LAL测试)修改而来。

鲎变形细胞是美洲鲎(Limulus polyphemus)、马蹄蟹血液中发现的唯一循环细胞。当马蹄蟹感染革兰氏阴性菌时，鲎变形细胞裂解物酶与生成的LPS的脂质A部分相互作用并激发胞外凝固。此反应是许多用于检测和定量水样本中内毒素的测试方法的基础(例如动态比浊法LAL测试、动态显色法LAL测试、凝胶法LAL和终点LAL)，使用这些测试的内毒素检测限度可以是低至pg/mL范围。

然而，目前基于LAL的测试有许多劣势。例如，分离自不同细菌种类的LPS不能同样激活LAL。此外，某些物质干扰LAL与内毒素反应的能力。另外，由于裂解物是天然和可变的混合物，而非单一的纯化酶，需要用复杂且昂贵的方法对每批提取的LAL进行酶活性标准化。LAL测试的试剂也源自动物，所述试剂需要在受控条件下保存，如受控温度。通常，测试的复杂性要求采用熟练的技术人员。目前LPS测试的限制证明持续性需要简单、花费较低且迅速、敏感和选择性的测试来报道和定量含水样品中的LPS。

先前已描述了使用液晶的测试装置作为检测和定量不同分析物的方式。例如，报道了使用混合的自组装单层膜(SAM)的液晶测试装置，该膜含在斜沉积于玻璃的各向异性金膜上支撑的辛硫醇和生物素。Gupta，V.K.；Skaife，J.J.；Dubrovsky，T.B.，Abbott N.L.Science，279，(1998)，第2077-2079页。另外，1999年12月9日出版的PCT公开WO 99/63329描述的测试装置使用附于基底的SAM和由SAM锚定的液晶层。Abbott等发布的美国专利第6,288,392号公开了使用原子力显微镜定量鉴定斜沉积的金基底并描述了基底形貌对液晶锚定的影响。Abbott等发布的美国专利第6,284,197号描述了使用液晶来光放大分子相互作用。

过去的研究也报道了当表面活性剂吸附在乳液中水相和向温性液晶界面时，表面活性剂对液晶取向的影响(Drzaic，“液晶分散体.液晶系列”(Liquid Crystal Dispersions.Series on Liquid Crystals)；世界科学：新加坡(World Scientific：Singapore)，1995；Poulin等.Science 1997，275，1770；Mondain-Monval等.Eur.Phys.J B 1999，12，167)。近期，向温性液晶和水溶液之间的平界面用于研究带有表面活性剂(Brake等.Langmuir 2002，16，6101；Brake等.Langmuir 2003，16，6436；Brake等.Langmuir 2003，21，8629)、脂类(Brake等.Science 2003，302，2094；Brake等.Langmuir 2005，21，2218)、蛋白质(Brake等.Science 2003，302，2094)的液晶取向。最近，讨论了使用由多个充满液晶的栅格制成的传感器以检测测试样品中的不同LPS浓度，尽管作为本研究对象的论文所示分子结构既不是LPS也不是其脂质A(McCamley等.Proc.SPIE 2007，6441，64411Y)。

本领域仍然持续需要能检测和定量低限度的LPS、对LPS有特异性且快于先前所述方法的新测试。

发明内容