[发明专利]用于监控人健康的基于聚集诱导发光性发光物(AIE)的尿蛋白检测装置

说明书

相关申请的交叉引用

根据35 U.S.C.§119(e)，本发明为非临时申请，其要求2012年1月9日提交的美国临时申请61/631，661的权益，所述美国临时申请的公开内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种便携式尿蛋白检测装置，其利用聚集诱导发光性(AIE)发光物检测尿蛋白并且对尿样品中的总尿蛋白进行定量，以便监控人的健康。尤其涉及一种利用水溶性AIE发光物检测一种或多种尿蛋白以便测定受试对象中的靶蛋白和总尿蛋白两者的含量的装置。所述装置可在家庭或临床环境使用，用于定期监控人的健康。

背景技术

许多人类疾病除非到了很晚的时期，否则不容易被诊断出，因为其生理症状不明显。体液组分的轻微变化可意味着体内出现问题，因此，检测体液成份是尤其重要。尿通常被用作诊断学和临床研究中的生物标志，因为其是可以从非侵害性方式容易地获得的体液。

尿液中的蛋白质和肽的复杂混合物可反映血清组成和肾功能。尿液中出现过量的蛋白质警示出现了慢性病，例如糖尿病、高血压和肾脏炎症相关的问题等。如今，不少用于定量溶液中的蛋白质的比色方法如布拉德福德(Brandford)和洛瑞(Lowry)分析等已经开发。然而，这些方法一般缺乏灵敏性和准确性，并且程序繁琐。所综述可用作每日监控尿蛋白的大部分验尿片(urine-testing dipstick)都利用浸有pH敏感性染料。对于尿中的主要蛋白质人血清白蛋白(HSA)，验尿片的检测阈值可达到100-200mg/L，但健康人的正常尿中的蛋白质浓度却小于30mg/L，可见验尿片明显不够灵敏，不足以分析肾病。因此开发对低浓度的尿蛋白进行检测和定量的有效方法具有临床价值。

基于优越的功能性、灵敏性、选择性和快速性，荧光有机物质的蛋白质生物传感器已经吸引了很多关注。常规发光物通常遇到的一个棘手问题是聚集引起的淬灭(aggregation-caused quenching；ACQ)。当它们分散在水性介质中或结合于缓冲溶液中的蛋白质上时，这些分子倾向于聚集，这会淬灭其荧光且因此极大地限制其作为生物探针的有效范围。我们最近已经发现了一种特别的聚集诱导发光(AIE)现象，其与ACQ作用完全相反(美国专利号7,939,613、8,129,111和8,263,018；美国专利申请公开号2012/0172296A1，其公开内容通过引用并入本文)。与淬灭相反，聚集反使某些螺旋桨状分子发光，使得所述分子由弱荧光团变成强发光体。四苯基乙烯(TPE)是这类AIE发光物中的一种，且具有高荧光量子产率、易合成和易官能化的优点。具有磺酸化官能团的TPE产生水溶性衍生物，其可用作HSA的开启荧光探针(turn-on fluorescent probe)。在人造尿中0-100mg/L的HSA浓度范围下，荧光强度线性增加，且检测限可降至低达1mg/L。除了具有优良的灵敏性以外，荧光团在不同的蛋白质和DNA中对HSA显示极佳的选择性。这些激动人心的结果鼓舞我们进一步探索其临床应用。在本发明中，公开了一种低成本、便携式且技术上简单的多路尿蛋白装置，其基于AIE荧光技术，具有高灵敏性。所述装置可在家庭和诊所广泛使用，以便每日监控健康状况。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种使用AIE发光物检测尿样品中的靶蛋白的装置。本发明的装置主要包含壳体、光源、用于容纳尿样品的样品容器、比色皿座、光检测器、信号放大器、输出元件和相关集成电路。光源、比色皿座、光检测器、信号放大器和集成电路被封闭在壳体中，所述壳体被配置成用于在对来自AIE发光物与靶蛋白的复合物的荧光信号进行检测期间，避免来自外部光的背景信号。光源尽可能地亮，而装置中所有元件的尺寸相对较小以便允许装置容易携带。所述装置的工作原理是利用窄带宽光源的激发使尿样品中的靶蛋白与AIE发光物的复合物产生荧光信号，并且将荧光信号与针对人造尿样品预先确定的参比值进行比较，以便测定尿样品中的靶蛋白含量，从而测定总尿蛋白。所述装置可提供对应于靶蛋白含量的定性和定量数据输出。对于尿蛋白的工作范围为0-300mg/L，且检测限值可低达5mg/L。然而，可通过调节AIE发光物的浓度调节工作范围以使得线性范围适合所测试的分子。