[发明专利]通过使用半抗体生物传感器形成稳态环用于检测和调节血管内皮生长因子（VEGF）的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及化学生物传感器，或者更具体地涉及固定并联板化学生物传感器和电容阵列，以及使用固定的单克隆半抗体制造它们的方法。

背景技术

在正常生理发育中，VEGF是胚胎发生（血管生成（vasculogenesis））和成体血管形成（血管发生（angiogenesis））中血管发育的关键调节物。VEGF和VEGF-受体蛋白家族的成员具有不同、但重叠的配体-受体特异性、细胞类型表达和功能。VEGF-受体活化反过来又可调节身体中促进内皮细胞生长、迁移和存活的信号传递过程网络。VEGF还在发生于多种疾病（包括癌症）的病理性血管发生中起关键作用。VEGF和Flk-1/KDR RTK已被认为是病理性血管发生（包括肿瘤新血管形成）所需的关键的内皮细胞-特异性因子信号传递通路。在肿瘤发展中，激活VEGF通路可促进肿瘤血管形成、加速肿瘤生长和转移。异常VEGF功能还与包括动脉粥样硬化、银屑病、年龄相关性黄斑变性、糖尿病失明、类风湿性关节炎和甲状腺功能亢进的其他疾病相关。

对血管发生的生物学理解的进展已经导致开发了数种治疗形式，用于抑制VEGF酪氨酸激酶信号传递通路。在正在生长的肿瘤中，抑制VEGF酪氨酸激酶信号传递通路可阻断新血管形成，导致肿瘤生长停滞或消退。人肿瘤的生长和转移的发生依赖于血管的从新形成，以实现低氧肿瘤微环境并向其提供养分。新血管形成受到靶向受体酪氨酸激酶（RTK）的特异性生长因子的严格调控。通过使用人源化单克隆抗体贝伐单抗（bevacizumab）（Genentech/Roche）以及靶向VEGF受体（VEGF-R）酪氨酸激酶的两种激酶抑制剂索拉非尼（sorafenib,Nexavar;Bayer）和舒尼替尼（sunitinib,Sutent,Pfizer）阻断VEGF的初步努力开始在人癌症患者中显示出希望，这凸显了优化VEGF阻断对神经系统癌症的重要性。许多的这些形式正在临床研究中被调查以评价它们治疗多种形式的人癌症的可能性，但这类研究的能力受限于这样的事实，即不容易进行VEGF水平和VEGF转导趋向的局部实时体内测量。

已知可连续监测其周围环境以提供背景统计并对不健康状态提出警示的生物传感器被用于医学技术中。在本申请中，寻求微量溶液以使所述生物传感器的成本和影响最小，并使其使用寿命最大。在治疗持续期间由于监控肿瘤生长和消除过程的内在需求，使用一次性使用的生物传感器具有局限性。

现有技术对“生物传感器”主题的讨论是广泛和深远的。有许多生物传感器的实例（例如重量分析生物传感器（gravimetric biosensor））。检测基础是当各种分析物连接至共振元件时发生的共振器共振频率降低。生物分析物的分析物特异性是通过用配体功能化（处理）所述共振器的暴露表面而被赋予的，所述配体可识别并结合所述靶分析物。靶生物分析物的合适结合实体的实例包括抗体、受体、凝集素、适体和寡核苷酸。

现有技术中存在的一种类型的生物传感器是重量分析生物传感器，其中固定的结合基团位于膜表面上的一个或多个区域。所述固定的结合基团的位置、大小、区域和固定密度被设计为，使观察到的由所述靶分析物结合引起的所述膜频率和/或幅度的改变最大化。这继而使通过随后基于特异性和非特异性结合的所有组合的所述膜频率和/或幅度改变而可观察到的区别最大化。该区别可以采取三种形式：（a）所述膜共振频率的变化，（b）较高阶谐振的出现或消失，或者（c）振幅衰变率的变化。在这类生物传感器中，单个的膜可以由多个用于驱动和用于传感目的的可单独寻址元件组成。这使得可特异性激活所选择的较高阶振动模式并且能够同时振动驱动警报电路或类似装置。声波分析——其可用于重量分析传感器——的原理是公知的，其在文献中已经出现十年以上。

分子相互作用可以通过生物大分子的极化率而用电子方法检测，通过使用荧光标签而用光学方法检测，通过使用放射性标记的标签而用放射测量法检测，或者用声学方法检测。最近，基于MEMS的传感器已被纳入生物技术和生物医学领域。声学生物传感器的应用包括细胞检测、葡萄糖生物传感、抗体-抗原识别和蛋白质吸附检测。

20世纪50年代后期以来，压电石英晶体微天平（QCM）已经被用于检测气相和液相分析物。QCM技术在最近被应用于生物分析物。QCM已被用于跟踪蛋白质对未修饰的和修饰的石英晶体表面电极的非特异性吸附。将抗体固定于所述晶体表面可赋予分析物以特异性。

需要一种装置，其具有的结构可用于构建用于无标记检测VEGF杂交的固态生物传感器。

发明内容