[发明专利]用于生物分子的传感器及其制备和使用方法

说明书

本发明涉及一种用于进行快速高特异性的微阵列检测的方法，其中含 有靶分子的生物样品一次或多次流经多孔有机聚合物膜。具体而言，本发 明涉及一种用于进行微阵列检测的改进、廉价而有效的方法。所述微阵列 检测在人医学和兽医学等领域是有效的分析方法。具体而言，所述方法可 用于分子诊断测试，用来测定传染病病原体和抗性基因的存在。

含有一种或多种其它分子的生物样品中的特异靶分子(例如但不限于蛋 白质、DNA或RNA分子)的存在和浓度可以通过使用这些靶分子与探针的 复合(complex binding)来测定。就传统的蛋白质/DNA/RNA印迹而言，靶分 子被固定在印迹表面并随后被可溶探针检测。对于ELISA(酶联免疫吸附测 定)或基于微阵列的检测而言，探针却是固定的。在微阵列技术中，特异的 探针被固定在固相表面的特定位置，其中选择的每一个特异探针是为了与 某个特定靶分子特异地相互作用。另一方面，靶分子由可检测的标记物分 子(例如荧光团或磁珠)标记。通过使生物样品与所述表面接触，靶分子被固 定在对应于其特异探针的位点。然后通过定位和测量由结合到靶分子上的 可检测标记物所产生的信号强度，分别进行靶分子的检测和它们在生物样 品中浓度的测定。由于标准微阵列的平面表面，生物样品内的分子运输大 都遵循扩散定律。由于这些阵列具有相当大的表面积，可能需要几个小时 的杂交时间来获得充分结合。搅拌或表面声波可一定程度上减少扩散限制 效应。但是，由于需要使用越来越小的生物样品体积和由此在膜顶部形成 的液相薄层，这种搅拌的效率低，而且不允许在表面上直接进行湍流混合。 此外，标准的微阵列需要一个洗涤步骤以在测量前从阵列顶部除去该残留 的流体层。这有效地限制或排除了使用这些阵列用于动力学测定的可能性， 其中在不同时间点(以提高测量的动态范围)和/或温度(通过减少非特异性结 合的影响以提高特异性)进行的一系列连续测量提供了宝贵的附加信息。

WO/03004162公开了上述方法的改进，其中一块FTC(流控芯片，Flow Through Chip)即含有第一和第二侧或表面的膜排列有不同的寡核苷酸DNA 探针并与不同的互补DNA靶的生物样品库杂交。该FTC具有多个从膜的 第一侧延伸贯穿到膜的第二侧的分离的通道。靶以异硫氰酸荧光素报告基 团修饰以允许在芯片上直接检测。由于生物样品流经表面，特异靶被探针 从溶液中俘获到表面并以落射荧光显微镜检测。FTC的使用给上述方法带 来了数个改进之处，例如使用多孔膜，以允许生物样品通过流经表面(任选 地使用抽吸系统重复该操作)来接触探针。该方法具有显著加固杂交的优点。 但是，该现有技术方法需要昂贵和脆弱的无机膜(晶片)，例如微制作玻璃或 多孔二氧化硅。而且该无机膜需要以环氧硅烷来衍生化玻璃表面以用于将 有机核苷酸探针连接到所述玻璃表面，事先已通过在该探针的一端在探针 和玻璃表面之间引入伯胺、任选地一个或多个三甘醇单元作为间隔区单元。 这些限制因素导致进行微阵列检测的成本显著增加。

另一方面，需要多孔有机聚合物膜活化或功能化的技术涉及材料制备 和质量管理方面的额外成本。

因此，本领域需要一种改进、更简单和更便宜的方法来进行微阵列技 术。

正如本说明书所使用，除非另有说明，术语“类型”在应用于靶生物化合 物时系指一组分子结构相关的化合物。本发明涉及的靶生物化合物的例示 性类型包括但不限于DNA生物化合物、RNA生物化合物、多肽、酶、蛋 白质和抗体等。

正如本说明书所使用，除非另有说明，术语“微阵列”系指一种阵列，其 中一种包含靶生物化合物的样品、优选为生物流体样品(任选地含有悬浮于 其中的少量固体或胶体颗粒)与一种在其表面上包括多个离散且隔离区域的 膜(例如膜)接触(例如通过)，每个所述区域具有一种施加于其上的探针(例如 通过点样)，而且之所以选择所述每一种探针是因为其与每一类型生物化合 物中最多一种靶生物化合物结合时具有一些特异性、优选地为在严格性条 件下的特异性、优选地为在高度严格性条件下的特异性。正如技术人员所 熟知，结合条件的严格性涉及一系列参数，例如温度、离子浓度和pH。