[发明专利]用于检测病原体的装置和试验

说明书

本发明提供了检测病原体的装置和试验。

本申请要求2020年5月15日提交的美国临时申请序列号63/025914的优先权，该临时申请通过引用全文纳入本文。除非另外定义，否则，本文中所使用的所有技术和科学术语都具有本发明所属领域普通技术人员通常所理解的同样含义。虽然在本发明的实施或测试中可以采用类似于或等同于本文所述的那些方法和材料，但下文描述了合适的方法和材料。所述材料、方法和实施例都仅是说明性的，不构成限制。本文中述及的所有出版物、专利和其他文件都通过引用全文纳入本文。

技术领域

本发明的实施方式涉及使用测流装置的生物分子检测。

背景技术

截至2020年5月15日，SARS-CoV-2已经在全球范围内感染了400多万人，导致超过300000人死于COVID-19。由于其灵敏度，基于PCR的核酸测试已经成为检测SARS-CoV-2的主要选项¹。然而，这需要训练有素的技术人员、复杂的设备(花费2万-5万美元)和某些设施。该PCR测试方案复杂，主要适用于大型的集中式诊断实验室。完成测试通常需要4-6个小时，但运送临床样品的物流要求意味着周转时间为24小时，在最好的情况下。²这些因素导致周转时间延长，人员成本，资金，消耗品，以及处理临床样品时携带污染和生物安全的风险增加。此外，单独PCR不能有效确定疾病的传染性。

在COVID-19大流行中，许多侧流试验(LFA)已被应用于快速检测SARS-CoV-2的抗体^3,4、病毒RNA^5,6和抗原⁷。侧流试验是一种用于疾病检测的色谱技术，具有许多优点：成本低、使用方便、迅速当场反应和可视读出。⁸LFA在预期获得快速结果方面特别有用，使其成为护理点(POC)应用的理想选择。然而，与金标准ELISA相比，当前基于LFA的测试所提供的结果并不令人满意，这可能是由于这些产品的表面化学成分不复杂。

LFA通常是在装配在盒中的测试条上实现的。如图1所示，测试条由以下组成：用于装载样品的样品垫、用于储存标记的亲和探针的偶联物垫、发生分子相互作用的反应基材(通常是薄硝酸纤维素膜)和用于吸收废物的吸收垫。在样品垫上加入缓冲液后，毛细管力促使分析物沿着基材向吸收垫移动。目标分子在测试线中被亲和探针捕获，与有信号转导部分附接的第二亲和探针(如金纳米颗粒)形成三明治结构，用于比色读出。注意还在测试条中构建对照线来确保质量测试。LFA的成功在很大程度上取决于亲和试剂如何固定在反应基材和金纳米颗粒上。通常，对于常规LFA，亲和探针如抗体常常被点样在硝酸纤维素表面。其通过物理吸附，通过非共价相互作用，例如范德华力、氢键合和疏水相互作用来附着。这种物理吸附的主要问题是，这些被吸附的分子可能会从表面解离⁹，或者容易被样品溶液中的分子取代(弗罗曼效应(Vroman effect))。¹⁰这些影响会降低检测灵敏度，导致产品的可靠性问题。用于检测病毒RNA，DNA捕获探针通常是生物素化的，并附接至物理吸附在硝酸纤维素(NC)膜表面的链霉亲和素。¹¹因为这种方法仍然依赖于链霉亲和素分子的物理吸附，它受到上述同样的限制。或者，DNA探针可以通过UV交联固定在表面上。¹²然而，这个过程仍然会导致随机探针取向，这可能会阻止探针有效地与目标杂交，导致检测灵敏度降低。由于冠状病毒在世界范围内的持续大流行，迫切需要一种可靠的、具有高灵敏度和高特异性的快速LFA测试产品。

附图简要说明

图1：测流测试的一般构造的示意图。

图2：带有用于固定亲和分子的水凝胶聚合物嵌入线的侧流测试条的示意图。

图3：(A)通过光刻技术在硝酸纤维素膜上制造水凝胶聚合物线的过程；(B)用亲和分子使水凝胶聚合物线功能化的方法。

图4：通过基于挂锁DNA探针的连接-滚环扩增(LRCA)试验检测病毒RNA(LRCA)。(A)样品制备；(B)水凝胶图案化测试条上的RNA的LFA。