[发明专利]生物标志物检测系统

说明书

公开了一种局部表面等离子体共振(LSPR)纳米柱组件。LSPR组件用于在生物标志物附着到量子点时感测生物标志物的存在。LSPR组件包括基板和阵列。该阵列包括LSPR纳米柱和附着到纳米柱的聚合物间隔物。LSPR组件还包括附着到至少一个聚合物间隔物的抗体。在LSPR组件中，通过改变聚合物间隔物的单体单元的数量来选择聚合物间隔物和抗体的组合高度，使得当与生物标志物和量子点一起使用时，量子点处于纳米柱的预定距离处。

技术领域

本公开涉及一种生物标志物检测系统及其部件，其用途以及检测生物标志物的方法。特别地，本公开涉及一种纳米柱组件，包括这种组件的芯片，以及在检测生物标志物中采用该芯片的系统。

背景技术

败血症(脓毒症)是由人类免疫系统对感染的过度反应引起的，并且可能由组织低灌注、器官功能障碍或低血压而引起死亡。在美国每两分钟就有一次由败血症引起的死亡，其每年共有258000例死亡，高于前列腺癌、乳腺癌和获得性免疫缺陷综合症(AIDS)的总和。在新加坡，全部死亡的17％是由于败血症。在全球范围内，其每年导致超过8百万例死亡。然而，通过按时诊断可以防止由于败血症的死亡率的约80％，并且在治疗上每小时的延迟将使死亡率增加8％。目前，用于诊断败血症的“金标准”是血液培养。然而，运行血液培养以检测败血症的问题是，运行测试需要大约2-3天并且需要大量血液样品。此外，该测试的准确性不高：假阳性率约为30％，并且假阴性率约为50％。

正在研究生物标志物作为用于败血症诊断的替代方案。降钙素原(PCT)被鉴定为响应细菌感染的早期和高度特异性的生物标志物。PCT是作为激素降钙素的前体的116氨基酸的肽。在健康个体的血流中，PCT水平低于0.05ng/ml。它在细菌感染发作后2-4小时内上升，并在感染解决后迅速下降。PCT升高的幅度和持续时间与感染严重程度和预后诊断相关。在败血症的早期阶段，PCT水平通常大于0.5-2ng/ml。随着败血症的发展，PCT值可以达到10和100ng/ml之间，或者在个别情况中相当地更高。这使得能够在这些各种临床状况和严重的细菌感染(败血症)之间进行诊断区分。值得注意的是，1ng/mL和1mg/mL的PCT值对应于10-12％和96％的可能性的败血症患者。

用于PCT检测的当前技术是有限的。只有基于化学发光免疫测定(CLIA)的免疫系统SIEMENS(西门子)ADVIA Centaur XP和ADVIA Centaur CP以及基于两步双位点夹心式电化学发光免疫测定(ECLIA)的Roche Diagnostics cobas e601、e602和e411免疫系统可以运行PCT测定。这样的免疫系统的缺点是其体积庞大、成本高，并且需要经训练的专业操作者。这些系统的庞大意味着它们不是便携式的和方便使用的，特别是在需求最大的农村地区和初级护理应用中。运行这些测定也是高度劳动密集的过程，具有长的温育(潜伏)期(约2h)且昂贵。

例如，Tan Tock Seng医院多年来一直使用自动化的Roche Diagnostics cobas e601。因为测试是基于实验室的，除了测定时间之外，从样品到结果的实际周转时间可能是几小时到几天。目前，测试机器庞大且昂贵，并且需要专业技术知识才能在集中测试中心中操作。

因此，需要临近的医师，按时检测PCT。

通常希望开发一种用于在诊所、急诊室和病房中的PCT检测的高度灵敏和选择性的系统，以使医生能够以临床相关的及时方式做出关键决定。

通常希望克服或缓解上述困难中的一个或多个，或至少提供有用的替代方案。

发明内容

本发明人鉴定了在生物标志物的检测中基于局部表面等离子体共振(LSPR)的生物传感器的可能性。LSPR生物传感器提供了快速检测，并且操作简单。在光的照射下在金属纳米结构上生成LSPR，光的能量可被纳米结构吸收并在其表面上引起集体电子电荷振动。