[发明专利]一种光学编码库及其载体的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光学编码库，包括N种尺寸的载体，N≥2；所述载体包括主体部分和与所述主体部分连接的客体部分；所述主体部分和至少一个所述客体部分包括荧光元素；所述主体部分上的荧光元素的中心发射波长和所述客体部分上的荧光元素的中心发射波长不同。本发明还公开了该光学编码库中的载体的制备方法，以及该载体和该光学编码库的应用。该光学编码库具有超高的编码容量，在应用上具有编码精确性好、重复性高的特点。

技术领域

本发明涉及一种用于多指标检测的悬浮阵列，特别是涉及一种光学编码库及其载体的制备方法和应用。

背景技术

随着后基因组学的发展，面对海量生物信息的获取与分析，人们对快速高效的多指标检测技术的需求日益迫切，而悬浮阵列技术是当前最适宜临床应用的多指标检测技术之一。悬浮阵列的核心元素是用于鉴别、捕获与操控待测目标分子的编码微球，能否实现简单、方便、可控地对靶分子进行编码识别与解码是编码微球制备技术关注的核心问题。在不同的编码方法中，光学编码联合基于流式细胞术的解码技术具有非侵入性、高通量、快速的反应动力学以及可根据检测需求灵活组合等优势。传统的光学编码微球的制备多是将具有不同荧光光谱特性的荧光元素装载在微球这一单一的结构单元内，使得微球对荧光元素的装载量低，且不同的荧光元素间存在相互干扰，进而影响编码的精准性。同时，由于多数编码策略都是采用不同发射波长结合不同荧光强度进行两维度编码，编码信息较单一，因而编码库的容量受到限制。

针对不同特性的荧光元素装载于同一结构单元造成编码精准性差的问题，Zhuying等[Chem.Commun.2014,50,14041–14044]制备了一种基于主客体结构的载体颗粒并将其作为编码微球。载体颗粒由主体微球和客体纳米球组成。主体微球为聚苯乙烯磁性微球，表面修饰有丰富的羧基；客体纳米球为异硫氰酸荧光素(FITC)掺杂的氧化硅纳米子球，表面修饰有丰富的氨基。将客体纳米球共价结合到主体微球上，从而得到具有主客体结构的载体微球。通过调节客体纳米球制备过程中FITC的用量，可以制备不同荧光强度的纳米子球；将不同强度的子球按不同的比例混合后再组装到主体微球表面，可对载体颗粒的荧光强度进行调控，从而进行精确可控的编码。在此基础上，中国专利“一种载体颗粒及其制备方法”(申请号：201410247053.3)公开了一种基于主客体结构的编码微球制备方法。其将不同的荧光染料分别装载在主体微球和客体纳米球中，然后将主体微球和客体纳米球通过氨基和羧基的偶联反应结合到一起，得到主客体结构多色编码微球。该方法将两种荧光染料装载在不同的结构单元中，可实现精确可控的编码。然而，该专利中的方法存在以下缺陷：1.其采用溶胀法制得的主体微球的荧光强度变异系数(CV)大，因此可识别与可区分编码的微球荧光强度调节范围窄，导致主体荧光微球可通过流式系统解码识别的编码水平有限。且微球亮度不高。这些直接导致主体微球的编码能力弱，最终所得主客体微球的编码容量低。2.编码信号局限于颜色编码。通过使用不同颜色的荧光染料进行多色编码，然而由于荧光染料间光谱的相互干扰，能够使用的颜色种类有限，因而能够实现的编码容量也有限。3.该专利实施例中提到的可用于制备主体微球(第一部分)和客体微球(子球)的层层组装法是通过静电作用采用水溶性量子点进行的，该方法步骤繁杂，量子点在制备过程中荧光性能易受损，且水溶性量子点成本高，最终会导致编码微球制备成本高。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提升编码容量，提出了一种光学编码库，包括N种尺寸的载体，N≥2；载体包括主体部分和与主体部分连接的客体部分；主体部分和至少一个客体部分包括荧光元素；主体部分上的荧光元素的中心发射波长和客体部分上的荧光元素的中心发射波长不同。

进一步地，主体部分包括第一部分和第二部分，第二部分包覆在第一部分上；第二部分包括荧光元素；主体部分上的荧光元素的中心发射波长和客体部分上的荧光元素的中心发射波长相差30nm以上。

进一步地，荧光元素包括量子点、有机荧光染料中的一种或者两种。量子点包括半导体量子点、聚合物量子点、碳量子点中的一种或者多种。有机荧光染料包括FITC。