[发明专利]纳米结构的微电极以及集成所述微电极的生物传感器件

说明书

本申请为分案申请，原申请的申请日为2009年9月1日，申请号为200980143689.0(PCT/CA2009/001212)，发明名称为“纳米结构的微电极以及集成所述微电极的生物传感器件”。

相关申请

本申请要求保护于2008年9月5日提交的美国临时申请号61/093,667(名称：纳米结构微电极以及集成所述微电极的生物传感器件(NanostructuredMicroelectrodesandBiosensingDevicesIncorporatingtheSame))的优先权，该申请通过引用以其整体结合到本文中。

发明背景

基因组分析彻底革新了早期疾病诊断并显著增强了对患者的护理(McGuire等.Science317:1687,Srinivas等,LancetOncol.2:698)。微阵列(Drmanac等,Science260:1649,Hacia等,Nat.Genet.14:441)和基于聚合酶链式反应(PCR)的技术(Saiki等,Science230:1350)作为工具，有助于引领这场革新，使得能够发现并初步开发用于患者测试的测定法(Morris等,Curr.Opin.Oncol.19:547)。然而，将基因组学革新的范围扩展到患者床边需要用于个体生物标志概况分析的成本有效的工具，所述个体生物标志概况分析相对于假定疾病状态进行评价。具体地讲，优选能够常规患者护理的工具会比基于PCR的方法更简单、更轻便和更便宜，但应保持高度的选择性和灵敏度。

基于电子读出(electronicreadout)的生物标志分析早已作为有希望的方法提及，该方法能使基于芯片的器件的新家族以合适成本和灵敏度用于医学测试(Drummond等,Nat.Biotechnol.21:1192,Katz等,Electroanalysis15:913)。电子读出的灵敏度在原则上足以允许用简单仪器装置就可直接检测少量分析物分子。然而，尽管在该领域和涉及新诊断学的相关领域都取得了巨大进展(Clack等,Nat.Biotechnol.26:825,Geiss等,Nat.Biotechnol.26:317,Hahm等,NanoLett.4:51,Munge等,Anal.Chem.77:4662,Nicewarner-Pena等,Science294:137,Park等,Science295:1503,Sinensky等,Nat.Nano.2:653,Steemers等,Nat.Biotechnol.18:91,Xiao等,J.Am.Chem.Soc.129:11896,Zhang等,Nat.Nano.1:214,Zhang等,Anal.Chem.76:4093,Yi等,Biosens.Bioelectron.20:1320,Ke等,Science319:180,Armani等,Science317:783)，但是目前多路复用芯片(multiplexedchip)仍然必须实现对细胞样品和临床样品的生物标志进行直接电子检测。限制这类器件实施的挑战主要来自在当测定复杂生物样品时存在的高背景噪声水平存在下获取非常低的检测限的困难，以及产生具有高度灵敏性和特异性的多路复用系统的挑战。

电化学系统的小型化一直是分析化学和生物分析化学中的主要焦点(Matysik,MiniaturizationofElectroanalyticalSystems(Springer-Verlag,2002))，因为用具有微米级至纳米级尺寸的系统可能能够达到提高灵敏度(Szamocki等,A.Anal.Chem.2007,79,533-539)。已用微米级或亚微米级尺寸的电极进行了大量工作。这些系统具有许多超出常规大电极的优势，例如双层充电更快、欧姆损耗降低、传质速率高和电流密度高(Bond等Anal.Chimi.Acta1989m216,177-230,Heinze,Angew.Chem.Int.Ed.2003,32,1268-1288)。实际上，这样的电极已经成为各种分析应用中的充分确立工具(Bard,ElectrochemicalMethods:FundamentalsandApplications(Wiley,NewYork,2001),Reimers,Chem.Rev.2007,107,590-600,Zosic,Handbookofelectrochemistry(Elsevier,2007))。然而，采用纳米级电极的工作明显更具挑战性，因为制作通常是劳动密集型的、重现性差，而且由这类结构产生的电流通常难以进行精确测量。