[发明专利]用对照计数校准纳米孔捕获速率

说明书

本公开提供了利用固态纳米孔测定分子浓度的方法。所述方法包括测量电流信号并使用所述信号来识别第一电性特征和第二电性特征。第一组用于确定具有未知浓度的目标的第一速率，第二组用于确定具有已知浓度的对照的第二速率。所述第一速率和所述第二速率各自是孔性质因子的函数，所述因子表示所述固态纳米孔的物理性质和操作条件。所述第一速率还是第一性质因子的函数，所述第一性质因子表示所述目标的物理性质和所述未知浓度。所述第二速率还是第二性质因子的函数，所述第二性质因子表示所述对照的物理性质和所述已知浓度。所述第一速率与所述第二速率的比率用于确定所述未知浓度。

技术领域

本公开涉及固态纳米孔和通过固态纳米孔、利用捕获速率测量的实时校准来精确确定分子浓度，所述实时校准包括使用内部校准物和单个分子的对照计数。

背景技术

纳米孔被用作单分子传感器来测量临床相关目标分析物的浓度，所述临床相关目标分析物包括一系列生物分子，其中低丰度生物标记物可以预示许多疾病的早期发作，并能够实现更早、更低成本的治疗。例如，单分子纳米孔传感器能够实时定量临床相关的生物标记物浓度，具有高灵敏度和床旁检测(point-of-care)的形式。然而，由于无法控制的可变性来源，当前基于纳米孔的方法本身在捕获过程中容易具有可变性，所述可变性包括在单个纳米孔内随时间的变化和在具有标称相同尺寸的不同纳米孔之间的变化。因此，期望开发出提高作为定量工具的单分子纳米孔传感器的精密度和准确度的方法。

此外，由于DNA非常适合这种固态纳米孔最佳地发挥作用的条件，因此大多数纳米孔研究都致力于将DNA作为主要的目标分子。然而，许多临床相关的靶标是蛋白质。在这种情况下，必须仔细调整固态纳米孔的操作条件，因为例如，蛋白质通常与高的纳米孔信号所需的高摩尔浓度盐浓度不相容。此外，因为蛋白质具有低且不均匀的电荷分布，以及由于它们的二级和三级结构，因此蛋白质具有复杂的传输性质。在可以在纳米孔中直接检测蛋白质的情况下，对于常规电流放大器可用的极限时间分辨率来说，移位(translocation)事件通常太快了。

相比之下，DNA能够承受较高的盐摩尔浓度，其高而均匀的电荷分布使其传输性质更加简单。因此，最近针对检测蛋白质和其他生物标记物(包括小分子和病毒)的几项研究已使用线性或略微修饰的线性DNA作为替代标记(surrogate label)或载体用于目标分析物。使用DNA替代标记允许更强的纳米孔信号，其代表真实目标分析物的浓度，同时还允许多重检测。因此，用于测量DNA浓度的改进方法将提高针对广泛的临床相关生物标记物的浓度测量的精密度和准确度，所述生物标记物包括特定DNA序列、miRNA、蛋白质和小分子。

该部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

发明内容

本节提供了对本公开的一般概述，并不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。

在各个方面，本公开提供了一种利用具有固态纳米孔的单分子传感器来确定目标分析物的第一浓度的感测方法。该感测方法包括：在预定时间段内测量固态纳米孔的电流信号，并利用已测量的电流信号来识别第一组可区分的电性特征和第二组可区分的电性特征(electrical signature)。第一组可区分的电性特征可以用于确定目标分析物的第一捕获速率。第一捕获速率可以是第一浓度和第一分析物性质因子的函数，所述第一分析物性质因子代表目标分析物的一种或更多种物理性质。第二组可区分的电性特征可以用于确定具有第二浓度的对照分析物的第二捕获速率。第二浓度可以是已知的，并且第二捕获速率可以是第二浓度和第二分析物性质因子的函数，所述第二分析物性质因子代表对照分析物的一种或更多种物理性质。该方法还可以包括：产生第一捕获速率与第二捕获速率的第一比率和第二分析物性质因子与第一分析物性质因子的第二比率，并使用所述第一比率和第二比率来确定第一浓度。第一浓度可以通过将第二浓度乘以第一比率和第二比率而确定。

在一个方面，该方法还可以包括接收第一分析物性质因子和第二分析物性质因子以及第二浓度。