[发明专利]基于溶液的等离子体特异性结合配偶体测定中的信号放大

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月4日提交的美国临时申请号62/201,051的优先权权益，所述申请以引用的方式整体并入本文。

发明领域

本发明涉及用于检测样品中的目标分析物的系统和方法。具体地，本发明提供基于局部化等离子体共振的分析物检测系统，所述分析物检测系统能够检测样品中的极少量目标分析物。

发明背景

当前免疫测定和生物分子结合测定通常需要多个步骤和复杂设备来执行测定。在执行此类非均相测定中所涉及的灵敏度缺乏和复杂性由将标记的特异性结合配偶体与未标记的特异性结合配偶体分离的特定需要所引起。

已经尝试开发基于贵金属纳米颗粒的局部表面等离子体共振(LSPR)性质的测定(Tokel等，Chem Rev.，第114卷5728-5752，2014)。LSPR是由入射光诱发的在纳米大小的结构中的电子集体振荡。金属纳米颗粒对于紧邻它们的折射率变化具有强电磁反应，因此可测量纳米颗粒的共振频率的偏移来作为结合至纳米颗粒表面的分子的指标。虽然金属纳米颗粒，尤其是金纳米颗粒，在诊断测定中用于检测结合事件，但此类测定通常受到低灵敏度的影响并且不能用于定量地监测连续结合事件的动力学。

因此，需要改进的测定方法，所述测定方法在提供增加的灵敏度的同时使用均相格式。利用标准实验室技术(诸如光谱学)的测定将也是合乎需要的。

发明概述

本申请描述了使用局部化表面等离子体共振技术(LSPR)来执行涉及特异性结合配偶体的测定，所述特异性结合配偶体包括但不限于配体、受体、转录因子、结合DNA元素、抗原和抗体。更具体地，本申请涉及用于使用复合金属纳米材料标记的配偶体实现此类测定中的显著放大的过程和材料。

在本文所述的各种实施方案中，本申请涉及使用在溶液中的复合纳米材料标记的配偶体来以定性或定量方式确定特异性结合配偶体的结合。

在第一方面中，本申请提供检测样品中的目标分析物的方法。在一个实施方案中，所述方法包括将样品与第一检测缀合物和第二检测缀合物混合，其中第一和第二检测缀合物包括偶合至结合配偶体的金属纳米结构，所述结合配偶体能够特异性地结合至样品中的目标分析物(如果存在)以便在第一检测缀合物、分析物与第二检测缀合物之间形成复合物；将复合物暴露于在紫外光-可见光-红外光光谱内的波长范围下的光源；以及测量来自复合物的光学信号，其中光学信号的变化指示目标分析物在样品中的存在。在一个示例性实施方案中，第一检测缀合物和/或第二检测缀合物中的金属纳米结构是复合金属纳米结构。在另一个示例性实施方案中，混合步骤在选自聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯丙胺、聚乙烯亚胺、聚赖氨酸、聚丙烯酸、聚乙烯醇和聚天冬氨酸的聚合物材料存在的情况下发生。在优选实施方案中，聚合物材料是PEG。在又一个示例性实施方案中，混合步骤在多糖存在的情况下发生。在一些实施方案中，多糖选自麦芽糖糊精、玉米糖浆和多聚葡萄糖。在优选实施方案中，多糖是麦芽糖糊精。在又一个示例性实施方案中，混合步骤在阻断剂存在的情况下发生。在一些实施方案中，阻断剂选自牛血清白蛋白、酪蛋白、明胶、卵白蛋白和丙种球蛋白。在优选实施方案中，阻断剂是牛血清白蛋白。

在一些实施方案中，检测缀合物包括能够特异性地结合至目标分析物的结合配偶体。在某些实施方案中，结合配偶体是半抗原和其他小分子、药物、激素、生物大分子，所述生物大分子包括但不限于抗体或其片段(例如，Fv、Fab、(Fab)₂、单链、CDR等)、抗原、受体、配体、多核苷酸、适体、多肽、多糖、脂多糖、糖肽、脂蛋白或核蛋白。在某些示例性实施方案中，结合配偶体是抗体。在其他示例性实施方案中，结合配偶体是抗原。在一些实施方案中，检测缀合物(例如，第一检测缀合物和第二检测缀合物)包括是相同类型分子的结合配偶体。

在一些实施方案中，检测缀合物中的金属纳米结构可由贵金属或其复合物组成。在一些实施方案中，检测缀合物中的金属纳米结构可由过渡金属或其复合物组成。在一些实施方案中，检测缀合物中的金属纳米结构可包括与贵金属或过渡金属组合的碱金属或镧系元素。在某些实施方案中，检测缀合物中的金属纳米结构包括选自金、银、铜、铂、钯、钌、铑、锇、铱、钛、铬、镉、锌、铁、钴、镍和其复合物的金属。在示例性实施方案中，金属纳米结构是金纳米结构。在另一个示例性实施方案中，金属纳米结构是银纳米结构。