基于SERS的分析物檢測制造技術

本發明專利技術涉及通過表面增強拉曼光譜（SERS）對分析物進行檢測的方法，所述方法包括：使分析物與至少一種分析物結合分子相接觸，所述分析物結合分子通過拉曼活性分子接頭附著至使拉曼散射增強的金屬襯底表面；以及對來自所述復合體的表面增強拉曼信號進行檢測。另一方面，本發明專利技術涉及適用于所發明專利技術的基于SERS的分析物檢測方法的綴合物和生物傳感器。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術歸于光譜學和分子診斷學領域，涉及通過在光譜學上檢測抗原/抗體結合事件(binding events)而由表面增強拉曼光譜(SERS)對分析物進行檢測的方法。具體而言，本專利技術針對使用表面增強拉曼光譜(SERS)對分析物進行檢測的方法，所述方法包括使分析物與至少一種分析物結合分子相接觸，該分析物結合分子通過拉曼活性分子接頭(Raman-active molecular linker)附著至使拉曼散射增強的金屬襯底表面；對來自所述復合體(compound)的表面增強拉曼信號(surface enhanced Raman signal)進行檢測。另一方面，本專利技術涉及適用于所專利技術的基于SERS的分析物檢測方法的綴合物和生物傳感器。
技術介紹
在醫療實踐中，對疾病進行的鑒別不僅需要識別癥狀，而且需要檢測出明確地表明其存在的具體特征。此外，在無癥狀群體中進行的早期檢測具有極度重要性不僅促進了早期治療，而且降低了健康維護成本。通常，只能想到通過對生物流體(如血液、尿和腦脊液)分析其循環的疾病相關生物標志物(circulating disease-related biomarkers),來篩選疾病發展的標記(生物標志物)。很少能夠通過僅對一種單一的生物標志物的檢測而實現精確的診斷，為了可靠的結果必須對一組標志物進行分析，如在多元(mul t ip I exed )分析中進行。此外，對多種生物標志物在疾病各階段的表達模式進行監測不僅能夠有助于預后(prognosis)，而且能夠使得對疾病的發展情況進行跟蹤。現在，大多數的蛋白生物標志物分析均基于免疫分析法。這些方法通常提供了由聚合物或玻璃制成的平臺，該平臺承載著處于不同位置(界限清楚)的數種固定化抗體。這些分析包括將所述平臺暴露于樣品，隨后用一種或兩種另外的抗體進行孵育，在上述兩步之間進行若干個洗滌和封閉步驟(blocking steps)以增強分析結果的特異性。通常通過熒光檢測、發色團吸收或比色讀數來進行檢測。重要的是，傳統的免疫分析法(即ELISA和熒光免疫分析法)在每次分析中能檢測出的蛋白數量方面其可擴展性有限。這歸因于能夠并入單個分析平臺中的感應區(sensing area)的數量有限(原因是由于衍射極限而在讀出系統中可實現的最小激光光斑尺寸)，這對于感應區的有用尺寸強加了值不小于200nm的下限，盡管實際中該尺寸通常在I U m的范圍內。盡管可爭辯有可能對熒光免疫分析法進行改進、從而通過向各感應區中并入多于一種的熒光基團(例如，通過擴展每個感應區所使用的蛋白捕獲熒光信標的數量)來對多種分析物(即蛋白/生物標志物)同時進行檢測，但令人遺憾的是，寬的熒光帶寬(60-90nm)使得每個感應區的可檢測熒光基團的最大數量被限制至約3種。換句話說，在傳統的免疫分析法中，每個感應區可檢測的蛋白的最大數量無法超過3種。盡管近些年來已經開發出了許多免疫傳感器陣列，但是仍然不存在真正快速、精確和可小型化的系統。振動光譜技術即紅外(IR)、正常拉曼和表面增強拉曼(SER)已被考慮用于分析物檢測。由于近IR和中IR技術受到了來自水性介質競爭吸收的限制，拉曼光譜技術逐漸成為首選的方法。拉曼散射的一個重要方面是頻移量和分子振動模式之間的相關性。由于振動模式對分子的化學性質敏感，因此探測分子振動可揭露出與其化學幾何結構(chemicalgeometry)和與其他分子的相互作用有關的信息。雖然許多技術(如核磁共振(NMR)和X-射線晶體學)也可以提供得知化學結構的方法，但是因為易于制備樣品，通過拉曼散射對振動狀態進行光學測量提供了更方便的途徑。出于這一原因，對于每種分子而言獨一無二的拉曼光譜在未知物質種類(species)的識別中已被用作“指紋”;并且在更感興趣的方面，拉曼散射被用于闡明構象變化。然而，在生物學情況下，這些應用受到限制，主要是由于弱的敏感性和對高激光功率以及復雜儀器的需要。通過表面增強拉曼光譜(SERS)的開發克服了這些缺點中的大多 數，所述SERS中的光譜強度通過SERS活性分析物分子與襯底表面(例如，銅、金或銀的納米顆粒表面)的相互作用得以極大地增強。這些增強因子達到了單分子探測的水平有許多實例(Nicholas & Ricardo，Chem. Soc. Rev.，2008，37，946-954)。然而，對具有此類超乎尋常的敏感性的分子進行檢測仍然依賴于分子納米顆粒集合體(ensemble)的性質，并且目前局限于某些種類的SERS活性分子。
技術實現思路
本專利技術允許將基于SERS的檢測擴展至能夠對每個感應區的多個蛋白進行檢測的高度多元的系統。與免疫分析法相反，該檢測不需要二抗或三抗，因此，使材料損耗減到最少。此外，由于以分子指紋檢測為基礎，本專利技術既不需要有色的底物也不需要外部的標記物(labeler)。在另外的方面，本專利技術的分析設計并不需要多個洗滌步驟。事實上，無洗滌步驟或僅有一個洗滌步驟足以實現檢測。在第一方面，本專利技術由此涉及使用表面增強拉曼光譜(SERS)對一種或多種分析物進行檢測的方法，所述方法包括-使一種或多種分析物與至少一種分析物結合分子相接觸，該分析物結合分子通過拉曼活性分子接頭附著至使拉曼散射增強的金屬襯底表面；以及-對來自所述復合體的表面增強拉曼信號進行檢測。在這一方法的各種實施方式中，復合體的表面增強拉曼信號與分析物的量相關。分析物可被包含于樣品中，并且檢測可在體外進行。在所專利技術的方法的一個實施方式中，在包含所述分析物的體液中對分析物進行檢測。所述體液可選自于由血漿、血清、血液、淋巴液(lymph)、liquor和尿所組成的組。在所請求保護的方法的各種實施方式中，分析物為蛋白、肽、核酸、碳水化合物、月旨質、細胞、病毒、小分子或半抗原。在一個實施方式中，分析物結合分子與分析物特異性地結合。所述分析物結合分子可選自于由抗體、抗體片段或抗體樣分子(antibody like molecules)所組成的組。如果分析物結合分子為抗體，所述抗體可為單克隆抗體或多克隆抗體。該方法還可以是用于對多于一種的分析物進行檢測的多元方法(mu 11 i p I eXmethod),其中,在接觸步驟中使用多于一種的分析物結合分子。在所述方法的各種實施方式中，分析物結合分子共價偶聯至拉曼活性分子接頭，該拉曼活性分子接頭通過共價相互作用附著至襯底表面。拉曼活性分子接頭化合物可選自于由如下物質所組成的組6_巰基嘌呤、8-氮雜-腺嘌呤、N-苯甲酰基腺嘌呤、2-巰基-苯并咪唑、4-氨基-吡唑嘧啶、玉米素、亞甲基藍、9-氨基-吖啶、溴化乙錠、俾斯麥棕Y、N-芐基-氨基嘌呤、硫堇醋酸鹽、3，6- 二氨基吖啶、6-氰基嘌呤、4-氨基-5-咪唑-甲酰胺鹽酸鹽、1，3-二亞氨基異吲哚啉、羅丹明6G、結晶紫、堿性品紅、苯胺藍二銨鹽、N-苯胺單鹽酸鹽、0-(7-氮雜苯并三唑-I-基)-N，N，N’，N’-四甲基脲鎗六氟磷酸鹽、9-氨基芴鹽酸鹽、堿性藍、1，8_ 二氨基-4，5- 二羥基蒽醌、原黃素半硫酸鹽水合物、2-氨基-1，I, 3-三氰基丙烯、變胺藍RT鹽、4，5，6-三氨基嘧啶硫酸鹽、2-氨基-苯并噻唑、三聚氰胺、3-(3-吡啶基甲基氨基)丙腈、磺胺嘧啶銀(I)、吖啶黃素本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許健威，奧利沃·馬利尼，
申請(專利權)人：新加坡科技研究局，
類型：發明
國別省市：