[发明专利]用于提高灵敏度的诱导聚集测定

说明书

本文提供了用于快速和准确地测量分析物颗粒结合诱导的报告颗粒聚集的系统、设备和方法。在存在感兴趣的分析物颗粒的情况下，报告颗粒形成聚集体，其平均颗粒大小随着分析物浓度的增加而增加。根据对从样品帧中确定的平均颗粒大小的分析，可以确定分析物的存在和/或浓度。

本申请要求2020年4月9日提交的美国临时申请号63/007,701的优先权权益，其披露内容特此通过引用并入，就像完整地写在本文中一样。

定点照护诊断和可在实地执行的其他测定是一项迫切的需要。如果可以消除将测定(如诊断测试、特别是血液测试)送到专用实验室以进行分析所带来的延迟和费用，则可以更高效且有效地做出响应。临床实验室通过在精密台式仪器上执行生化测定来提供诊断测试。用于使这些仪器小型化或在移动电子设备上复现其功能的工作是充满困难的。在许多情况下，结果是无法使用的。

例如，需要的是为医生及其患者提供迅速且准确的结果的廉价但准确的定点照护测定，如诊断测试。

发明内容

本文提供了用于通过测定结合事件来快速和准确地测量分析物颗粒的系统、设备和方法。传感器设备包含一种或多种报告颗粒，这些颗粒包括大分子或纳米级成分，如纳米颗粒。报告颗粒(或可替代地“报告基因”)产生足够大的光学信号，因此可以对单个报告颗粒进行成像，并作为可单独检测的对象出现在样品帧中。在存在感兴趣的分析物(例如分子、病毒颗粒或细菌)的情况下，报告颗粒形成包含多个报告颗粒的聚集体，因此在样品帧中显示为较大的对象。随着分析物浓度的增加，聚集程度和聚集体的大小都会增加。根据图像中可辨别的特征，比如从样品图像帧确定的平均对象大小、周长、形状、颜色等，可以确定分析物的存在和/或浓度。这种检测策略的关键是应用图像处理和滤波过程，这旨在去除图像中的错误和噪声，并选择可行的对象进行分析，然后对结果求和以确定分析物的浓度。

本文提供了一种用于确定样品中分析物颗粒的存在或浓度的方法，该方法包括以下步骤：

将该样品与一定数量的一种或多种类型的报告颗粒组合在检测器体积中；

记录该检测器体积的一个或多个帧；

在该一个或多个帧中，识别与报告颗粒的聚集体相对应、以及可选地与单个未聚集的报告颗粒相对应的对象的图像；

确定一个或多个对象特性；以及

根据该对象特性，确定该分析物的存在和/或浓度；

其中：

该分析物的存在诱导聚集体的形成，每个聚集体包含至少两个报告颗粒和至少一个分析物颗粒。

附图说明

图1示出了具有2个结合位点的报告颗粒的设计原理。

图2示出了具有4个结合位点的报告颗粒的设计原理。

图3示出了使用与C2抗体和C6抗体缀合的金纳米颗粒的抗原检测。

图4示出了柠檬酸盐封端的金纳米颗粒与抗体缀合的过程。

图5示出了与(a)C2抗体和(b)C6抗体缀合的金纳米颗粒的吸收光谱。(i)裸GNP(金纳米颗粒)；(ii)GNP-抗体缀合物；(iii)GNP-抗体缀合物+CRP(C反应蛋白)。

图6示出了GNP的暗场帧。(a)对照，不存在CRP；(b)添加CRP，示出聚集体形成。

图7示出了单个簇的放大视图。

图8示出了帧处理的实例。(a)原始帧；(b)去除了伪影后；(c)对象分割后；(d)簇大小的量化。

图9示出了帧清除过程的实例。(a)原始帧；(b)背景；(c)清除后的灰度。

图10示出了边界形成过程的实例。(a)清除后的灰度帧；(b)边界帧；(c)B/W帧。

图11示出了特征识别过程的实例。(a)清除后的灰度帧；(b)去噪前的B/W帧；(c)去噪后的B/W帧。