[发明专利]分子纳米标签

说明书

分子纳米标签被公开，其包括直径小于约100nm的芯纳米粒子、任选的包围所述芯的壳、和与所述芯纳米粒子的表面结合或与所述壳(如果存在的话)的表面结合的装甲。所述分子纳米标签还包括具有固定数目结合位点的官能化末端，其可以选择性地结合于分子靶向配体。所述芯、壳和装甲中的任一者或任何组合对可通过显微术检测或可在测量荧光和光散射强度或功率的装置中检测的分子标签的荧光、光散射和/或配体结合性能有贡献。所述组装结构的光散射强度或功率在检测光散射强度或功率的装置的基准噪声的特定水平以上是可检测的，其荧光强度或功率对该设备检出限以上的检测而言具有足够的亮度，且由配体结合组分赋予配体特异性。还公开了使用该分子标签的生物标志物和生物印记检测的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年10月21日提交的美国临时申请号62/411,324的权益，所述申请通过引用结合入本文。

对政府支持的致谢

本发明是由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)、美国国家癌症研究所 (National Cancer Institute)在项目编号为Z01BC011502的政府支持下做出的。美国政府在本发明中享有某些权益。

技术领域

本公开涉及纳米级分子标签及它们在例如流式细胞仪中用于检测靶的用途。

背景技术

用于单个纳米粒子检测、分辨(resolution)和/或分选(sorting)的改进方法和装置对于临床目的和研究目的两者而言都是有利的。例如，它们可用于鉴定和分析细胞外囊泡(EV)和由细胞释放的其它纳米级粒子，所述细胞外囊泡和由细胞释放的其它纳米级粒子具有重要的生物学功能且在用作治疗剂、靶或生物标志物方面具有显著生物医学潜能。普遍接受的是， EV的组成组分和生物学功能根据产生这些EV的细胞类型以及这些EV的生产条件的不同而不同(Raposo和Stoorvogel，J Cell Biol 200(4):373-383,2013)。然而，以前不能够以定义细胞谱系和细胞亚群(subset)的方式表征这些粒子的亚群。类似地，以前也难以检测、分选和计数其它纳米级粒子以及这些纳米级粒子的各分子组分。这一技术的障碍在于缺少可利用的工具和试剂以基于特定的属性来分析、分选和从功能上研究各纳米级粒子。

荧光活化细胞分选(FACS)自从由Herzenberg及其同事于1972年引进以来已经被用于鉴定和分选经标记的细胞亚群(Julius等人，Proc Natl Acad Sci USA 69(7):1934-1938,1972； Bonner等人，Rev Sci Instrum 43:404-409,1972)，但是认为分选亚微米亚种群(subpopulation) 对小于约500nm的粒子而言是不可行的。流式细胞术的常规观点认为，来自小于1微米的粒子的信号会被来自样品碎片和电噪声的信号淹没，因此仍然是不可检测的。某些现代的高分辨率仪器将能检测EV的灵敏度范围扩展到约200nm EV尺寸和约10个荧光分子的检出限，但是目前没有仪器能够基于单个表位的检测来检测、分析和分选小于200nm的EV。因此，需要在试剂和方法(例如，流式细胞术)方面加强，以允许单分子如EV表面上的单个受体的检测和量化。

发明内容

尽管具有分选能力的流式细胞仪可用于分选和研究单个细胞，但尚未开发出可以以单表位灵敏度检测和分选小于200纳米的纳米材料的流式细胞仪或类似设备。为了填补这一空白，发明人开发了可通过现代高分辨率流式细胞仪分别检测的多参数标记(在本文中称为分子纳米标签)，由此使得对于用标准方法检测而言太小或具有太少表位的小EV或其它纳米生物材料(如荧光标记的抗体)的检测和分选成为可能。