[发明专利]用于成像生物分子的装置和方法

说明书

本公开提供了能够分析生物分子的装置和方法。在一些实施方案中，该生物分子可以是DNA、RNA、蛋白质、肽、小分子、催化剂、前体、核苷酸、抗体或其他所感兴趣的生物分子。

优先权声明

本申请要求于2017年1月26日提交的美国临时专利申请序列号第62/450,699号和于2018年1月26日提交的美国专利申请序列号第15/880,531号的优先权，其中每个申请的内容通过引用并入本文并且本文依赖其内容。

背景技术

在基片上以两个维度来空间分辨生物分子是分子生物学中的重要工具。可以在凝胶或印迹上空间分辨生物分子的复杂混合物的组分，并成像或扫描以测量所感兴趣的特定生物分子的水平。同样地，生物分子可以结合到阵列，或者空间隔离在微量滴定板的孔中，并且可以再次通过成像或扫描来测量。标记生物分子的不同方法需要不同的测量技术来读出分析。

一种成像荧光分子的方法是使用光学扫描头，其中物镜通过设计成能够检测某种荧光团或荧光体的一系列分束器和滤光器连接到光源和检测器。这引导特定波长范围的光以激发荧光团或荧光体，并引导发射的光选择性地通过至检测器。该扫描头可以沿着基片的二维轴线移动，以便获得整个基片的高分辨率荧光读出。或者在某些情况中，基片可以面对物镜以二维方式移动。

将荧光和磷光检测结合到单个装置中并不罕见。购得并维护用于每种技术的专用仪器可能很昂贵，并且会占用实验室的宝贵空间。具有多个读出则创建出灵便的仪器，还同时允许多生物分子的查询。然而，能够检测多“色”的荧光和磷光体可能增加扫描头的数量，增加仪器的复杂性和成本，并且，如果用同一光学扫描头测量的2个荧光团的激发波长和发射波长之间存在重叠，则可能导致灵敏度降低。

扫描通常涉及将基片放置于比基片大得多的扫描床上。扫描整个扫描床导致用于扫描基片周围区域的时间和数据存储的浪费。

因此，仍然存在改进的生物基片分析仪和分析生物基片的方法的需求。本公开满足了这种需求。

发明内容

本公开提供了能够分析生物分子的装置和方法。特别地，本文中公开的仪器能够使用多个波长的光(例如，荧光、化学发光、比色和磷光中的两种或更多种)来便捷有效地扫描和成像生物基片。在一些实施方案中，所述生物分子可以是DNA、RNA、蛋白质、肽、小分子、催化剂、前体、核苷酸、抗体或其他所感兴趣的生物分子。

在一些实施方案中，所述生物分子将被包含在基片上或基片中。在一些实施方案中，这些生物分子将被分离并包裹在凝胶中。该凝胶可由任何聚合物制成，诸如，琼脂糖、聚丙烯酰胺、淀粉或可用作筛分基质或作为支撑体的任何其它聚合物，用于分离生物分子。在一些实施方案中，在成像步骤之前，所述生物分子将从凝胶转移至由硝酸纤维素、聚偏二氟乙烯(PVDF)或能够非特异性结合所感兴趣的生物分子的其他材料制成的膜。在一些实施方案中，所述生物分子将在二维阵列中、结合至表面、或在微量滴定板内。

在一些实施方案中，所感兴趣的生物分子将用荧光部分标记。在一些实施方案中，酶将连接至所述生物分子，可以产生化学发光、荧光或产色/比色标记。在一些实施方案中，生物分子将直接用放射性原子标记。在一些实施方案中，将含有放射性标记的生物分子的基片放置于光激发光板或磷光成像屏上，然后可以对其进行扫描。在一些实施方案中，标记的抗体将用于选择性标记所感兴趣的生物分子。

在一些实施方案中，一个以上的扫描或成像技术将能够在单个装置中。在一些实施方案中，单个装置将能够实现扫描荧光染料、磷光体成像、光密度测定、化学发光和比色分析。在一些实施方案中，单个装置将能够实现用2个扫描头同时扫描四种不同的荧光染料、磷光体成像、光密度测定、化学发光和比色分析。