[发明专利]基于溶液的等离子体振子特异性结合配偶体测定和金属纳米结构

说明书

本发明涉及纳米结构‑结合配偶体缀合物，以及反应混合物、分析物检测装置以及制备和使用所述缀合物的方法。特别地，本发明提供了检测样品中的靶标分析物的方法，其包括将所述样品与第一检测缀合物和第二检测缀合物在溶液中混合，其中所述第一检测缀合物和所述第二检测缀合物包含偶联到结合配偶体的金属纳米结构，所述靶标分析物如果存在于所述样品中，则所述结合配偶体能够特异性地结合所述靶标分析物以形成所述第一检测缀合物、所述分析物和所述第二检测缀合物之间的复合物，其中复合物形成时光信号的变化指示所述样品中所述靶标分析物的存在。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月30日提交的美国临时申请号62/451,932的权益，其全部内容特此通过引用以其整体并入。

技术领域

本发明涉及用于检测样品中的靶标分析物的系统和方法。特别地，本发明提供了一种能够检测样品中的微量靶标分析物的基于局域表面等离子体共振的分析物检测系统。

背景技术

目前的免疫测定和生物分子结合测定典型需要多个步骤和复杂的设备来进行测定。缺乏灵敏度和执行此类异质测定所涉及的复杂性源于将标记的特异性结合配偶体与未标记的特异性结合配偶体分离的特定需要。

已尝试开发基于贵金属纳米粒子的局部表面等离子体共振(LSPR)特性的测定(Tokel等人,Chem Rev.,卷114:5728–5752,2014)。LSPR是入射光诱导的纳米尺寸结构中电子的集体振荡。金属纳米粒子对其紧邻处的折射率变化具有强烈的电磁响应，因此可以测量所述纳米粒子的共振频移作为分子结合到纳米粒子表面的指示剂。虽然金属纳米粒子、特别是金纳米粒子已被用于诊断测定以检测结合事件，但是这种测定通常具有低灵敏度并且不能用于定量监测顺序结合事件的动力学。

因此，需要采用同质形式同时提供增加灵敏度的改善的测定方法。还期望利用标准实验室技术(诸如光谱学)的测定。

发明内容

本申请描述了局部表面等离子体共振(LSPR)技术用于进行涉及特异性结合配偶体的测定的用途，所述特异性结合配偶体包括但不限于配体、受体、转录因子、DNA结合元件、抗原和抗体。更具体地，本申请涉及使用纳米结构结合配偶体缀合物在此类测定中实现显著扩增的工艺和材料。在一些方面，本公开文本提供了使用LSPR技术实现分子的灵敏检测并最小化所提供的测定中的非特异性结合(NSB)水平的组合物和方法。

在本文所述的各种实施方案中，本申请涉及纳米结构-结合配偶体缀合物，其中所述纳米结构是包含多个尖峰的金属纳米结构。在一些实施方案中，所述纳米结构是平均直径为至少50nm的金属纳米结构。在进一步的实施方案中，所述纳米结构是平均直径为约50nm至约120nm的金属纳米结构。在一些实施方案中，本公开文本提供了这种金属纳米结构-结合配偶体缀合物在溶液中以定性或定量方式确定特异性结合配偶体的结合的用途。在一些实施方案中，本公开文本提供了用于产生本文所述的缀合物的方法。

在一个方面，本公开文本提供了用于检测样品中的靶标分析物的方法和组合物，所述方法包括将所述样品与第一检测缀合物和第二检测缀合物在溶液中混合，其中所述第一检测缀合物和第二检测缀合物包括偶联到结合配偶体的纳米结构，所述靶标分析物如果存在于样品中，则所述结合配偶体能够特异性地结合所述靶标分析物以形成所述第一检测缀合物、所述分析物和所述第二检测缀合物之间的复合物。在一些实施方案中，所述纳米结构是在球形核上包含多个突起的各向异性纳米结构，并且其中所述纳米结构的平均尖端到尖端直径为至少约50nm。在进一步的实施方案中，所述纳米结构的平均直径为约70nm或约90nm。在一些实施方案中，所述纳米结构是球形纳米结构。在进一步的实施方案中，所述方法还包括将所述复合物暴露于紫外-可见-红外光谱的波长范围内的光源。在更进一步的实施方案中，所述方法包括测量来自所述复合物的光信号，其中所述光信号的变化指示所述样品中所述靶标分析物的存在。