[发明专利]生物传感器

说明书

一种生物传感器，所述生物传感器包括可膨胀生物敏感元件和物理电式换能器(physicoelectrical transducer)，所述可膨胀生物敏感元件包含核酸探针，所述物理电式换能器与所述可膨胀生物敏感元件相关联。物理电式换能器将可膨胀生物敏感元件的膨胀转化为可检测的电学特性。在优选的实施方案中，生物传感器包括安装在合适的基底上的寡核苷酸交联聚合物复合材料，所述基底包括适于测量电阻抗的电极。还提供了相关的方法和包括所述生物传感器的装置。

本发明涉及生物传感器和包括生物传感器的系统。在一些实施方案中，生物传感器适于检测样品中的核酸。

生物传感器是一组越来越重要的分析工具，用于在多种技术领域，尤其是诊断中使用。在许多情况下，它们组合生物识别(biological recognition)(生物识别(bio-recognition))组分和合适的换能器。在与生物识别组分相互作用的分析物的存在下，它们通常可以将生物化学信号转化为合适的信号。

用于核酸检测的生物传感器是特别重要的。鉴于微小RNA(miRNA)作为生物标志物用于诊断和其他生物研究的用途的持续发展，对于快速且方便地鉴定样品中的核酸的传感器的需求已经增加。用于核酸的生物传感器可以利用两条互补的核酸链之间的相互作用来活化生物传感器的生物识别组分。将这种相互作用转换为可测量的电学信号是具有挑战性的。

虽然存在用于检测样品中的核酸(例如，miRNA)的多种已知方法，但对另外的生物传感器仍然存在迫切需求。

更广泛地讲，对用于其他类型靶的新型生物传感器还存在需求。

特别地，期望具有比已知的生物传感器平台更低的成本、改进的方便性、更快的检测速度和/或改进的灵敏度的生物传感器。

根据本发明的第一方面，提供了生物传感器，所述生物传感器包括：

-可膨胀生物敏感元件，所述可膨胀生物敏感元件包含核酸探针；和

-物理电式换能器(physicoelectrical transducer)，所述物理电式换能器与所述可膨胀生物敏感元件相关联。

包含核酸探针的可膨胀生物敏感元件适于识别靶/分析物。

在本发明的某些实施方案中，靶可以是核酸。在这种情况下，靶核酸可以通过核酸探针与靶核酸之间的互补碱基配对(杂交)而被核酸探针合适地识别。

在其他实施方案中，靶可以是非核酸靶，其可以是任何合适的靶实体，例如蛋白/肽、药物、脂质、多糖、其他小分子、细胞表面等。在这些实施方案中，核酸探针优选地是核酸适配体。适配体是一类充分描述的基于核酸的部分，其可以通常以高特异性和亲和力与范围从大分子和更大结构至小化合物的宽范围的靶结合。核酸适配体可以是DNA、RNA或非天然核酸，其可以以多种方式被进一步改性。适配体数据库(http://aptamer.icmb.utexas.edu/)已经被建立，该适配体数据库大体上登记分类使用适配体的所有公布的实验。因此，在一些优选的实施方案中，核酸探针包含适配体。

在靶是核酸的情况下，它基本上可以是任何核酸，但在许多情况下，它是寡核苷酸，诸如miRNA。优选地，当暴露于生物传感器时，靶核酸是单链的，因为这便于与核酸探针杂交。在miRNA的情况下，单链形式是正常状态。可选地，可以生成单链形式以便于与核酸探针的相互作用。这可以在生物传感器中原位完成，或者在将样品应用于生物传感器之前完成。例如，双链(双链体)DNA可以通过加热和/或施用合适的化学剂(例如尿素)容易地分开为单链(解链或变性)；随后去除过量的热量和/或化学剂将允许至少一定比例的靶核酸与核酸探针退火。然而，鉴于核酸杂交的动态性质，在暴露于生物传感器时靶核酸是双链的情况，本发明通常仍然可以起作用。