[发明专利]感测装置及应用其的感测系统及感测方法

说明书

本发明的题目是感测装置及应用其的感测系统及感测方法。一种供微感测的装置，用于液体样本的分析物及缓冲液，包括：至少一第一入口、至少一第二入口、微流道以及至少一感测分子固定组件。第一入口供输入液体样本。第二入口供输入缓冲液。微流道连通第一入口及第二入口。感测分子固定组件用以固定供分析物及缓冲液的感测分子于微流道内。本发明还提供一种感测系统及感测方法。

技术领域

本发明关于一种结合荧光显微镜的生物功能化纳米狭缝的感测装置及应用其的感测系统及感测方法，以在简单且低成本的设置条件下，进行无须洗涤、实时且可用于标记分子的高速感测动力学(同时包含结合动力学及解离动力学)研究。

背景技术

蛋白质相互作用(protein interaction)的动力学监控能够洞察这些蛋白质的细胞功能，对于开发潜在的诊断测试以及生物治疗等项目，也是重要的关键。表面等离子体共振效应(Surface Plasmon Resonance, SPR)及石英晶体微天平(Quartz CrystalMicrobalance,QCM)为两种现有用于制药和生命科学领域的标准商业化技术，以提供分子相互作用且无须标记(label)的实时检测。然而，这些检测技术需要高成本的专用传感器表面，以及光学及机械组件的整合，反而增加了整体的检测成本和复杂的仪器设置。

更详细而言，表面等离子体共振需要较高成本的传感器表面以及复杂的设置，表面等离子体共振缺乏空间解析率且昂贵/复杂来实施、又具低灵敏度(约nM)、较大的试剂消耗量(约1000倍)、低连锁反应能力以及高感测芯片成本(约美金$300/个)。而石英晶体微天平无空间解析率且灵敏度低，石英晶体微天平甚至不具有连锁反应能力并且需要较大的试剂用量以及高感测芯片成本。

全内反射荧光显微镜(total internal reflection fluorescence microscopy,TIRFM)需要复杂的设备以及较大的试剂消耗量。整合的生物电子传感器则涉及复杂的制造工艺和电子技术。

上述的典型平台的灵敏度较低(纳摩尔等级)，且不适合用于较小量的样本消耗。

检测样本中的特定生物分子所需的时间，会受到检测器的灵敏度，以及能够被检测到的最低量分子接触传感器所需的时间所影响。虽然目前已有多种具备高灵敏度的检测装置(例如电化学传感器、光学传感器…)，然而当检测的目标是小区域或低浓度的样本时，扩散时间是大多数微流体感测平台的主要限制因素。因此，克服扩散的问题已经成为高速检测不可或缺的必要条件之一。应用于微全分析系统 (micro-total analysis systems,microTAS)以及微数组技术的技术手段包括了利用于微流道或纳米流道内产生对流和往复流，以混合溶液，并且局部地增加生物分子的浓度，例如通过介电泳的方式。然而，即使检测时间能够藉由上述的方式由原本的数小时减少为数分钟，所述这些方法的主要缺点为较难执行，且其制造过程亦较为复杂。

发明内容

为了促进此技术的发展，微米或纳米级的流体设备的研究及开发，其可应用于单分子分析(single molecule analysis)、细胞分选、DNA分离以及快速的多重蛋白质检测(fast multiplexed protein detection)。纳米流流道与先进的生物传感技术的结合为定点照护临床诊断开启新页，起因为其可将此技术整合入实验室芯片(lab-on-a-chip)并将尺寸予以缩小。纳米流流道的生物传感器主要能够藉由缩短固定探针分子与在狭窄的流道流向分析物之间的扩散距离，进而提升分析速度以减少昂贵的生物检测试剂的消耗。

为达上述目的，依据本发明的一种供微感测的装置，用于液体样本的分析物及缓冲液，包括：至少一第一入口、至少一第二入口、微流道以及至少一感测分子固定组件。第一入口供输入液体样本。第二入口供输入缓冲液。微流道连通第一入口及第二入口。感测分子固定组件用以固定供分析物及缓冲液的感测分子于微流道内。

在一实施例中，感测分子能够对液体样本及缓冲液分别产生结合反应及反向的解离反应。