[发明专利]用于光学地检测生物标志物的方法

说明书

本申请涉及用于光学地检测生物传感器中的生物标志物的方法，包括：从生物传感器的至少一个样本同时获取(1100)空间和光谱分辨的图像并与图像获取并行执行图像分析(1000)；图像分析包括：读取(2100)获取的图像数据；校正(2200)数据以降低图像的不均匀性和噪声；用校正的数据在图像中定位(2300)粒子；单独表征(2400)每个粒子以至少获得其位置和表征参数；基于它们的表征参数对粒子分类(2500)以获得粒子类别；针对每个类别和获取的图像对粒子计数(2600)；针对每个样本中的每个生物标志物计算总体分析结果(2800)，包括：通过用从同一样本获取的所有图像的每类别粒子的数量来计算至少一个统计值，每样本的统计值与生物标志物在样本中的存在相关。

发明领域

本发明在光学传感器和生物传感器的领域内有它的应用，更具体地，基于暗场微量分光光度法。

更特别地，本发明涉及一种用于多种蛋白质生物标志物的超灵敏且超快速同时光学检测的方法。

发明背景

生物传感器对结合到固体感测器的生物识别层在它与包含分子靶(moleculartargets)的样本相互作用时所经历的物理变化进行测量。

在EP3153844中公开了生物传感检测平台的示例，并提供被沉积到表面上的蛋白质生物标志物的超灵敏检测。下面列出该生物传感检测平台的关键特征：

1)用特定类型的等离子体纳米粒子(纳米球、纳米棒、纳米立方体、纳米棱柱等)对每个生物标志物进行标记。

2)将等离子体纳米粒子沉积到功能化悬浮多电介质基板(substrate)上，该功能化悬浮多电介质基板同时允许：

i.大大地增强来自等离子体纳米粒子的弱散射信号(光等离子体效应(optoplasmonic effect))，

ii.对纳米粒子的质量进行称重。

3)生物传感检测平台呈现双重转导机制(dual transduction mechanism)：

a)光学检测：等离子体纳米粒子用标准暗场显微镜被光学地检测。

b)机械检测，等离子体纳米粒子的质量通过在纳米粒子的沉积之后测量悬浮机械基板的共振频率的变化来被检测。

然而，在EP3153844中公开的该生物传感检测平台的主要缺点是不可能：i)区分不同类型的纳米粒子，因为光信号在所有表面区域上被求平均，以及ii)提取在表面上的纳米粒子的基本光谱特性，因为光学识别用标准暗场显微镜被执行。以同样的方式，机械转导不能产生关于单独纳米粒子的任何信息，因为在该模式中只有传感器的整体机械特性被测量。

因此，提供具有稳健且快速的方法以检测在生物传感器中的生物标志物并且不依赖于在测量过程期间观察到的实验可变性(样本照明的不均匀性、生物传感器基板的变化和纳米粒子的变化)的光学扫描仪是高度合乎需要的。

发明概述

本发明通过提供光学地检测生物标志物的方法来解决上面提到的问题并克服前面解释的现有技术操作限制，其中光学检测从在生物传感器上的样本获得空间和光谱分辨的光信号，并且其中，这些空间和光谱分辨的光信号中的一个或更多个可以与图像获取并行地被分析。光信号的分析提供在每个样本中的生物标志物的信息(例如，生物标志物的存在和/或浓度水平)，该信息包含比“典型”显微镜图像多得多和/或不同的光谱信息。分析的主要部分与图像获取并行地运行，并且多个图像可以并行地被分析，高度有效的图像分析被实现，这允许对于大多数分析，图像被独立地处理，并且最小化在图像获取和结果的获得之间的时间。