[发明专利]采用比色分析的官能化与磁分离快速诊断传感器

说明书

技术领域

本发明应用领域涉及聚二乙炔、超顺磁性氧化铁纳米颗粒、比色传感器、生物传感器、快速诊断、现场护理测试。 

背景技术

本发明介绍一种基于比色法的官能化磁分离传感器，凭借聚二乙炔（PDA）的比色特性和超顺磁氧化铁纳米颗粒（SPION）的磁性可用于快速诊断和分子检测等用途。 

根据第6,183,772号专利和第20110059867项专利用途说明，聚二乙炔囊泡可用作分子传感器。通过将二乙炔单体与多种磷脂混合合成囊泡，从而形成脂质体结构。囊泡官能化后，可通过受体-配体的相互作用选择特定的分析物（从捕获生物分子到微生物）。囊泡通常保存在溶液中，或者固定在固体基质（通常是玻璃）上，并且通常会与微阵列格式中的样本混合。借助明显的颜色变化和量化的吸收偏移与荧光光谱偏移进行检测；因此可用于快速检测分析物。 

聚二乙炔是由-ene/-yne键以不同的组合方式构成的共轭聚合物。该结构使其拥有三等非线性光学特性，可以吸收多种光子(Abe等人1992年,Carter等人1985年)。因此，许多文献都对PDA进行了广泛研究，发现PDA可作为各种外界刺激的传感器，包括pH值变化、温度变化、添加乙醇和受体-配体相互作用等((Jonas等1999年,Mino,Tamura和Ogawa 1991年,Charych等1993年,Charoenthai等2011年))。受体-配体相互作用的检测对快速诊断应用十分有帮助，可用于食品科学到临床医学等多个领域。最新资料表明，PDA脂质体已被用于检测食源性细菌((dos Santos Pires等2011年))、神经毒素((Charych等1996年))、抗体((Kim,Park和Sim 2011年,Kolusheva等2001年))和其他生物分子((Kolusheva等2006年))。 

PDA可用作传感器的潜力促进了其他PDA形态的开发，包括固体有机基质和薄膜。可将PDA封装进多孔溶胶-凝胶玻璃器皿中(专利号6,395,561)并可用于制造双层膜，用以检测挥发性有机化合物、病毒颗粒和其他有机分子。此外，还有专利将PDA融入到琼脂状固体有机基质中，可用于检测体液中的细菌(专利号7,794,968)。 

本发明提供了一项易于合成、经济节约且功能性更强大的解决方案，能改善传感器与分析物的直接关系，而且可以通过磁分离法从溶液中分离。 

发明内容

本发明旨在介绍比色传感器，在检测分析物浓度时观察易于识别的直观颜色变化。作为传感器，它能利用特定受体选择性地捕获分析物，将颜色变化作为分析物检测的标准。该传感器旨在直接与含分析物的溶液混合，使其与分析物直接作用，从而缩短捕获分析物所需的时间。如果检测到一定浓度的分析物，那么传感器会表现出颜色的变化，从而降低得出假阳性结果的可能性。此外，还可通过磁分离法从溶液中分离出来，从而防止在确定颜色变化的过程中溶液带来干扰作用。 

将聚二乙炔（PDA）用作比色传感器，将超顺磁氧化铁纳米颗粒（SPION）用作磁性内核可实现上述目的。当聚合物主链受到外部刺激时，PDA会吸收不同波长的光，所谓外部刺激包括由聚合物表面分析物分子间的空间位阻引起的物理扰动。此外，使用SPION可以相对加快溶液中传感器的磁分离速度。 

本发明介绍了利用各种方法以适当的比例将疏水性SPION表面的二乙炔单体进行聚合，可通过SPION内核得到亲水性聚二乙炔颗粒。随后，这些颗粒经过紫外灯照射恢复到原来的蓝色，之后借助抗体或者蛋白质等不同的分子结构进行官能化，可用于检测不同的分析物。由于颗粒表面的受体-配体相互作用，这些颗粒还具有变色的特征，可以从深蓝色变成不同程度的粉色或不同程度的红色。不论在分析物检测之前还是之后，颗粒始终都具备从溶液中进行磁分离的特 性，只需将磁源用于含有该种颗粒的溶液中。利用不同的受体可对生物分子到微生物等不同分析物进行检测。如果检测到相应浓度的分析物，那么颗粒会表现出颜色变化。 

附图说明

图1为含有疏水性SPION内核的PDA传感器。合成后颗粒呈蓝色，通过磁分离法从本体溶液中分离出来。大部分颗粒仍悬浮在水溶液中。向颗粒容器内添加无水乙醇使得PDA表层溶胀，从而导致颜色变为亮红色。变色后仍可进行磁分离。