[发明专利]用于检测含标记的靶的单分子层和电极以及它们的应用方法

说明书

                与有关申请的关系

本申请是1998年10月27日提交的序号为09/179,665的共同未决的申请的部分继续申请，该申请是1996年6月20日提交的序号为08/667,338的分案申请，即现在的美国专利5,871,918；该专利是1995年6月27日提交的序号为08/495,817的申请(现已废止)的部分继续申请；本申请也是1997年10月14日提交的序号为08/950,503的共同未决的申请的部分继续申请，该申请是1996年6月20日提交的序号为08/667,338的申请，即现在的美国专利5,871,918的部分继续申请；该专利是1995年6月27日提交的序号为08/495,817的申请(现已废止)的部分继续申请，在此引入这些申请的全部公开内容作为参考。

                      发明背景

发明领域

本发明涉及用于分析结合对相互作用的改性电极以及这些电极的应用，特别是在核酸分析和蛋白质-蛋白质相互作用方面的应用。对相关技术的说明

本发明涉及用于检测结合对成员之间相互作用的电极，这些电极是通过生成不导电的自组合单分子层改性的，本发明还涉及利用这些电极检测生物分子的方法，例如检测核酸或其它对象，其中包括受体、配位体、抗原或抗体在内。

已将固体表面核酸杂交的检测应用于临床样品中传染性生物体的鉴定(Spargo，C.A.等人，1993，分子和细胞探子(Molecular andCellular Probes)7，395-404；Martin，W.J.的传染性疾病，1994，聚合酶链反应(The Polymerase Chain Reaction)(K.B.Mullis，F.Ferre和R.A.Gibbs，eds.)，pp.406-417，Berkhauser，波斯顿)，基因表达分析信使核糖核酸(mRNA)的定量测定(Schena，M.，等人，1995，科学(Science)270，467-470)，和关于高密度“碎片”排列的基因组的DNA序列或恢复序列(Chee，M.，等人，1996，科学274，610-613)。在此引入涉及本申请的公报和专利申请的公开内容作为参考。目前，这项检测包括将荧光标记附着到靶核酸上，然后使靶核酸与探子改性的表面杂交，在从固体表面上洗掉未杂交的DNA以后，检测靶核酸。由于检测杂交需要检测光子，所以以这种方法标记的排列的分析需要高分辨率的荧光显微镜。另外，可以采用夹层分析间接地检测杂交，其中使表面结合的杂种随后与带有一个或多个荧光标记或酶的另一种信号探子杂交，将没有荧光的基质转化成发荧光的基质(Spargo，C.A.等人，1993，分子和细胞探子7，395-404)。通过将多种酶附着到探子上，可以获得大的信号放大率(Holodniy，M.等人，1995，病毒学杂志(J.Virology)69，3510-3516)；然而，这些多酶系统的制备是复杂的。

另一些研究人员已经研究出一种基因检测方法，这种检测方法利用固定在载体上的核酸探子，和专门识别双链核酸的物质，但这些方法不能识别单链的对象，因为需要在核酸中插入报导基团(Hashimoto等人，美国专利5,776,672)。

Heller的专利(美国专利5,532,129、5,565,322、5,605,662和5,632,957)公开一种带渗透层电极的应用，渗透层是一层放在电极上的琼胶糖凝胶。对电极施加电位，将探子或靶核酸引导到电极上的反应位置，而不是采用荧光探子所进行的检测步骤的一部分。

可将有机硅烷共价附着在基质例如附着在二氧化硅的羟基化表面的选定位置上，形成如在Chrisey等人的专利(美国专利5,688,642)中所述的有机硅烷单分子层或二分子层薄膜或覆层。所采用的有机硅烷具有至少一个能与基质的羟基化的表面结合的反应位置以及另一个反应性位置，该位置既不能与覆层中其它的有机硅烷分子结合，也不能与基质结合，但它能与与这些不同的分子，例如通过加入硫醇或氨基改性的核酸结合。

一直采用标记的蛋白质和可溶性的试剂来检测蛋白质-蛋白质的相互作用。例如，Weetall的专利(美国专利5,066,372)公开一种在工作电极上的支持层，支持层对试剂是多孔的，可将蛋白质固定在支持层上。还可参见美国专利：Hill的4,945,045、Higgins的4,545,382、和Gratzel的5,378,628。