[发明专利]采用集成光干涉测量的具有声学检测器的多模式生物传感器

说明书

多模式生物传感器系统，其包含沿平面定向的振动板。驱动件与所述振动板接合并且可被操作以使所述振动板沿所述平面振动。所述驱动件包含刚性固定至所述振动板的两个电极。光学支撑结构刚性地固定至所述振动板，并提供面向外的表面以接收测量样品。光源配置成将光投射到所述光学支撑结构的所述面向外的表面上。光检测器配置成捕获从所述光学支撑结构的所述面向外的表面反射的光。控制器与所述两个电极和所述光检测器接合。所述控制器的作用是检测所述振动板的振动运动的变化，同时检测由所述光检测器捕获的光的变化。

政府条款

本发明是在由国家科学基金会(National Science Foundation)授予的基金号CBET1158638和CMMI1265164的政府支持下完成的。政府在本发明中享有某些权利。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月19日提交的美国临时申请No.62/396,534的权益。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及能够以迅速且多重(multiplexed)的方式提供一致且互补的生物相互作用信息的多模式生物传感器(multi-modal biosensor)。

背景技术

生物分子相互作用(或生物相互作用)(例如蛋白质-蛋白质相互作用)是活细胞中几乎每个过程的核心。生物相互作用是复杂的过程，其涉及多种弱力(例如，非共价键、氢键和疏水相互作用)、结构互补性和构象变化。为了理解生物相互作用的机理，需要工具来定量地评估结合反应以便可获得生物相互作用的热力学、动力学和结构互补性。通常使用两种类型的测定来定量地分析生物相互作用：直接监测溶液中生物相互作用的测定，例如等温滴定量热法(isothermal titration calorimetry，ITC)；以及其中将生物分子固定在固体基质上的测定，例如表面等离子体共振(surface plasmon resonance，SPR)。尽管每种测定都可提供关于结合反应的定量信息，但几乎所有现有的方法仅提供复杂生物相互作用过程的某些方面。通常需要多重技术来获得结合反应的不同信息，以便可使用来自不同实验的数据将机理细节拼合在一起。这种类型的方法不仅缓慢且复杂，而且可容易导致从不同的实验结果得出不准确或错误的结论。因此，对于基础和应用生物医学研究来说，能够以迅速且多重的方式提供生物相互作用的一致且互补的信息的集成多模式生物传感器(integrated multi-modal biosensor)是高度可期望的。

无标记生物传感器被独特定位为允许实时监测其天然状态中的生物相互作用。然而，几乎所有现有的无标记生物传感器(例如光学、声学、机械、电化学和电子传感器)依赖于仅反映复杂生物相互作用过程的一个方面的单一转导原理。这可导致关于从实验结果得出的生物相互作用的不准确或错误的结论。对于基础和应用生物医学研究来说，能够以迅速且多重的方式提供关于生物相互作用的一致且互补的信息的集成多模式无标记生物传感器将是高度可期望的。

本部分提供与本公开内容相关的背景信息，其不一定是现有技术。

发明概述

本部分提供本公开内容的总体概述，并不是其全部范围或其所有特征的全面公开内容。

多模式生物传感器系统包含沿平面(plane)定向的振动板(vibrating plate)。驱动件(actuator)与振动板接合并且可被操作以使振动板沿着所述平面振动。所述驱动件包含刚性固定至(rigidly affixed to)振动板上的两个电极。光学支撑结构(opticalsupport structure)刚性地固定至振动板，并提供面向外的表面(outwardly facingsurface)以接收测量样品。光源配置成将光投射到光学支撑结构的面向外的表面上。光检测器配置成捕获从光学支撑结构的面向外的表面反射的光。控制器与所述两个电极和所述光检测器接合(interface)。控制器的作用是检测振动板的振动运动的变化，同时检测由光检测器捕获的光的变化。