[发明专利]时间分辨激光诱导荧光光谱系统及其用途

说明书

政府权利

本发明在由国立神经疾病和中风研究所授予的NS060685号资助下由政府支持获得。政府对本发明享有某些权利。

技术领域

本发明通常涉及通过分析来自标记或未标记生物分子的激光诱导光发射来表征生物材料的技术。

背景技术

本文所引用的所有参考仿佛完全阐述一般以整体方式并入。除非另外定义，否则本文所使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所了解的意义相同的意义。下述文献为本领域中技术人员提供用于本申请的许多术语的通用指导：Allen等人,《Remington:The Science and Practice of Pharmacy》第22版.,英国医药出版社(Pharmaceutical Press)(2012年9月15日)；Hornyak等人,《Introduction to Nanoscience and Nanotechnology》,CRC出版社(2008)；Singleton和Sainsbury,《Dictionary of Microbiology and Molecular Biology》第3版.,修订版.,约翰.威利出版社(J.Wiley&Sons)(纽约,NY 2006)；Smith,《March’s Advanced Organic Chemistry Reactions,Mechanisms and Structure》第7版.,约翰.威利出版社(纽约,NY 2013)；Singleton,《Dictionary of DNA and Genome Technology》第3版.,威立布莱克维尔出版社(Wiley-Blackwell)(2012年11月28日)；以及Green和Sambrook,《Molecular Cloning:A Laboratory Manual》第4版.,冷泉港出版社(Cold Spring Harbor Laboratory Press)(冷泉港,纽约2012)。关于如何制备抗体的参考，参见如下文献：Greenfield,《Antibodies A Laboratory Manual》第2版.,冷泉港出版社(冷泉港,纽约2013)(Cold Spring Harbor NY,2013)；和Milstein,《Derivation of specific antibody-producing tissue culture and tumor lines by cell fusion》,欧洲免疫学杂志(Eur.J.Immunol.)1976年7月,6(7):511-9；Queen和Selick,《Humanized immunoglobulins》,美国专利号5,585,089(1996年12月)；以及Riechmann等人,《Reshaping human antibodies for therapy》,自然(Nature)1988年3月24日,332(6162):323-7。

激光诱导荧光光谱(LIFS)已被广泛地应用于复杂的生物系统以诊断疾病，例如肿瘤或动脉粥样硬化斑块，以及分析有机物的化学或生物化学成分。LIFS的益处包括其在活体内获取定性和定量的生物系统信息的无创性途径(noninvasive approach)。LIFS的其他优势包括波长可调谐性、窄带激发、指向性和短脉冲激发。另外，LIFS能够选择性并有效地激发有机物中的荧光团并极大地提升荧光选择性和可检测性。

时间分辨技术使得激光诱导的发射的实时演化被直接地记录，短(纳秒)和极短(皮秒)脉冲激光的可用性以及高速电子设备的进展使得此直接记录过程成为可能。由于光发射过程发生在刺激事件后非常短的时间间隔内(例如，荧光衰减时间大约为几纳秒)，时间分辨测量可提供关于样本的分子种类和蛋白质结构的信息。例如，时间分辨技术允许将测量数据中的“早期”过程(典型地为短期状态的直接激发或非常快速的后续反应)和“后期”过程(典型地为长期状态，由持续电子布居或由初始电子过程后的反应所导致的延迟激发)“分离”。

时间分辨测量仅从宽范围的波长中获取整体效应，并且可由激光诱导发射中的光谱信息补充，以揭示样本的额外特征。为了将激光诱导发射分解成组分波长，同时仍然能够执行时间分辨测量，一些现有的LIFS技术使用扫描单色仪从宽频发射中选择波长，每次一个波长，并且将选择的波长组分导向光电探测器。然而，当调谐单色仪以选择新波长的时候，为了从发射光谱中分解另一个波长，样本需要再次激发以产生另一个再发射。