CN102549428B - 用于表征和/或测定样品的方法 - Google Patents

Abstract

对样品进行表征和/或测定，使用具有至少两个不同的相互作用表面的阵列，其中的至少一个包括非特异性相互作用材料，其与所述样品、至少一种标记反应物、和/或样品和至少一种标记反应物的组合非特异性地相互作用。引入所述样品和至少一种标记反应物与所述阵列的所述相互作用表面相互作用，其中所述标记反应物改变所述阵列的至少一个相互作用表面的至少一种电磁学可读性质。然后在特定的时间点对所述阵列的所述至少两个不同的相互作用表面中的至少一个的所述电磁学可读性质进行检测，以获得所述样品的指纹图谱；以及通过比较所述样品的所述指纹谱图与下述指纹谱图来表征和/或测定所述样品：i)至少一种相应样品的至少一种指纹图谱，ii)获得的无样品的阵列的至少一种指纹图谱，和/或iii)已知样品的至少一种指纹图谱。

Description

用于表征和/或测定样品的方法

发明领域

本发明涉及用于表征和/或测定样品的方法。本发明尤其涉及用于表征和/或测定样品的非特异性相互作用机构的阵列和该阵列的用途。

发明背景

在此使用用于说明本发明的背景的出版物和其它材料，并且特别是提供的针对实施的额外细节的案例，在此引用作为参考。

已经使用结合物阵列(binder arrays)来检测生物分子液体。这些结合物阵列的基础是表面上组分库的产生或例如离子敏感性/选择性表面的产生。当该阵列能够与样品接触时，来自样品的组分可能会与阵列作用从而产生描述样品含量的指纹图谱。阵列的设计从用于不检测或仅检测少数几种(阵列的维度)的特异性阵列到检测大量种类样品的非特异性阵列。基于化学库和亲和分子的阵列已经总结在例如Journal of Biomedicine and Biotechnology；2003：5(2003)257-266中。在本发明的领域中，已经提出了基于电的相互作用和基于发光/光相互作用的检测方案。而非特异性作用广泛地用于检测气味和挥发性化合物(人工嗅觉)，仅发现几个实例用于检测液相中的化合物。

特异性阵列被广泛用于蛋白质组学和基因组学。在WO/2001/055702中公开了便携式传感器阵列。该阵列使用微粒，在优选的实施方式中描述了该微粒在空穴中。该文献还提示了多种检测方案，包括荧光淬灭和共振能量转移。主要的想法是在这些颗粒上使用特异的“受体”作为结合体，并且在该文献中列出了几种特异受体的实例。该文献还总结了传感器阵列检测的领域。

阵列也可以被视为是颗粒的复合体。在基于流式荧光计(flow fluorometry)的检测方案(Luminex Corporation，www.luminexcorp.com)中，通过其固有的荧光颜色将小(2～3微米)微粒编码为不同的类别。经生物活性包覆的颗粒其表面吸引样品和荧光标志。当在流式荧光装置中读取荧光标志的强度以及固有颜色编码时，在该复合阵列中的每一类别的结合量将变得表观。其它研究也提出了相似的方法(US 5,891,738；WO/2003/042698)。

在Yuri Vlasov发表的文章(IUPAC Technical report，Pure Appl.Chem.，Vol.77，No.11，pp.1965-1983，2005)中，其总结了“非特异性”电位的(电的)传感器阵列以及分析方法的结果。这些传感器的功能基于对离子电流的感应，并且其通常在微摩尔～毫摩尔的离子浓度范围内操作。该文章以对Nikolsky-Eisenman方程的解释开始，该方程描述了传感器的选择性，低选择性似乎是所存在的问题，低选择性可以通过更好地设计传感体系来避免，或者当不能通过数学计算时可使用信号处理和统计分析。清楚的是这些传感器仅可能检测离子的小化合物，例如金属离子。该文献还列出了几种这类检测器接收的典型离子-这些离子包括铁(Fe)、铜(Cu)、氯(Cl)和钠(Na)的离子。该文章还列出(涉及)结合了复杂信号分析的复杂液体(例如，葡萄酒)分析(基本成分分析)。所描述的方法可以对来自意大利不同地区和由不同的葡萄制备的两个不同的红葡萄酒进行区分，以及将白葡萄酒与红葡萄酒区分。

在特异的捕获分子和不是该捕获分子的特异配对物的分子之间还观察到了非特异性相互作用。在WO/2004/048937中列出了基于荧光标记的寡核苷酸来分析气相成分的阵列传感器。该技术的主要想法是观察由于不同的挥发性化合物所导致的经标记的寡核苷酸在荧光性质方面的变化。

在另一方法中，将已深入研究的化学“片段”库Raise-技术(www.graffinity.com)转移到阵列上。这些库元件在药开发研究的先导化合物筛选中作为片段发挥作用。尽管在特异性方面较差，该技术的目的在于寻找样品和阵列之间的特异性相互作用。通过表面等离子共振技术(surface plasmon resonance(SPR))来检测这些相互作用。

You、Miranda等人展示了特殊合成的化学化合物(残基)和蛋白质之间的化学相互作用(Nature Nanotechnology，Vol 2.，2007，pp 318-323)。该技术基于在金属纳米颗粒上合成不同的化学残基。然后使这些颗粒与蛋白质作用。根据蛋白质的结构，这些颗粒通过它们的残基非共价地与蛋白质结合。通过荧光基团来进行检测，在颗粒未与样品蛋白质结合时，该荧光基团的荧光被金属颗粒淬灭，当结合时，淬灭效果消除并且荧光基团的发光得到恢复。该文献报道了：通过结合使用该项技术和线性判别分析(linear discriminant analysis(LDA))，并且使用六种不同的在纳米颗粒上合成的残基可以实现对七种不同的蛋白质的可靠的分离。该技术的检测灵敏度在亚微摩尔范围，其最好的检测值可以达到纳摩尔(4nM的β-半乳糖苷酶)。该原理也要求分离不 同的液体结合物(liquid binder)从而使得反应在单独的孔中进行。

发明目的和简述

本发明的一个目的在于提供用于表征和/或测定样品的方法。

本发明的另外的目的在于提供用于表征和/或测定样品的阵列。

本发明再另外的目的在于提供阵列用于表征和/或测定样品的用途。

本发明涉及根据权利要求1的方法，根据权利要求10的阵列，根据权利要求16的阵列的用途，根据权利要求17的至少一种非特异性标记反应物和有大量不同作用表面的阵列的用途，根据权利要求18的设备(arrangement)，根据权利要求19的便携式装置，以及根据权利要求20的用于表征和/或测定的计算机程序产品以用于表征和/或测定样品。

根据本发明的实施方式，将至少具有两个不同作用表面的阵列用于表征和/或测定样品，其中，至少一个表面包括非特异性相互作用材料。该非特异性相互作用材料有利地非特异性地与样品、至少一种标记反应物、和/或样品与至少一种标记反应物的组合相互作用。在该实施方案中，将所述样品和至少一种标记反应物引入到所述阵列的所述相互作用表面，例如，让它们与所述阵列的所述相互作用表面接触。该标记反应物本身或其与所述样品的组合用来改变所述阵列的至少一个相互作用表面的至少一个电磁学可读性质(electromagnetically readable property)。电磁学可读性质可以是例如光学的或放射的可读性质，例如发光、吸收、发射(emission)、反射、极化(polarization)、散射、拉曼散射、化学发光、放射性辐射(radioactive emission)或电磁场的局部变化(增强)。需要注意的是，如在本文本中其它地方所讨论的一样，可以在获得样品的指纹图谱之前，至少使用另一标记反应物。

为了获得样品的指纹图谱，在特定的时间点对所述阵列的所述至少两个不同的相互作用表面中的至少一个的电磁学可读性质进行检测。通过比较样品的指纹图谱与下述指纹图谱来进行样品的表征和/或测定：

i)至少一种相应样品的至少一种指纹图谱，

ii)获得的无样品的阵列的至少一种指纹图谱，和/或

iii)已知样品的至少一种指纹图谱。

根据一实施方式，在引入到所述阵列的相互作用表面之前，将样品和/或至少一种标记反应物引入到稀释介质中。包含所述样品和/或至少一种标 记反应物的稀释介质有利地引入到所述阵列的相互作用表面，从而使得样品和/或至少一种标记反应物不会直接与相互作用表面接触，而是通过所述稀释介质与相互作用表面接触。

根据一实施方式，在引入到阵列的相互作用表面之前，将样品和/或至少一种标记反应物引入到液体介质中，从而使得样品和/或至少一种标记反应物不直接与相互作用表面接触而是通过所述液体介质与相互作用表面接触。需要注意的是，即使在此公开将液体介质引入到相互作用表面，样品和/或至少一种标记反应物可以以气体形式或液体中的固体颗粒形式存在。

根据一实施方式，可以在引入任何标记反应物之前将样品引入所述阵列的相互作用表面。根据另外的实施方式，可以在引入样品之前将至少一种标记反应物引入所述阵列的相互作用表面，然后样品可以与标记反应物和/或相互作用表面相互作用。另外，根据一实施方式，可以将样品和至少一种标记反应物一起引入所述阵列的相互作用表面。

根据一实施方式，在对所述相互作用表面的所述电磁学可读性质进行检测之前，利用至少一种清洗介质对相互作用表面进行清洗。可以清洗相互作用表面数次，例如，在引入第一标记反应物之后，在引入样品之后和/或引入任何可能的后续标记反应物之后。

在本发明实施方式中使用的标记反应物可以包括下述中的至少一种：发光基团标记、放射标记、和/或如下标记：当引入所述标记反应物与所述相互作用表面相互作用时，该标记至少改变所述阵列的至少一个相互作用表面的发光、吸收、发射、反射、散射、拉曼散射、化学发光、放射性辐射、局部电磁场和/或极化。

根据一实施方式，发光基团可以选自：香豆素；罗丹明；花菁；硼-二吡咯亚甲基类；镧系元素化合物，优选螯合物和穴合物；卟啉；金属卟啉；荧光蛋白；荧光聚合物；微粒标记，优选量子点，发光晶体以及发光聚合物颗粒，以及它们的任何组合。

根据一实施方式在实施方式中使用的阵列的相互作用表面的基本部分，即，相互作用表面的至少10％、优选至少30％、甚至更优选至少50％选自下类相互作用表面：肽(peptides)、蛋白质(proteins)、洗涤剂(detergents)、表面活性剂(surfactants)、碳水化合物(carbohydrates)和/或衍生物(derivatives)、以及聚合物(polymers)。该聚合物利用酸、碱和/或溶剂进行物理处理或化学 处理。例如可以处理相互作用表面的图案使得其相互作用表面面积增加，因此，相互作为表面可以更强烈地与样品和/或标记反应物相互作用，例如结合，从而提高灵敏度。

根据一实施方式，阵列可以包括至少三个相互作用表面，其中的两个包括相似类型的相互作用表面。当阵列包括相似类型的相互作用表面时，可以显著提高阵列的灵敏度，特别是，当样品和/或标记反应物的浓度为微量时，这是因为样品和/或标记反应物的至少一小部分与至少一个相互作用表面相互作用的可能性增加。

根据一实施方式，阵列可以包括大量相同类型的相互作用表面，可以使其相互作用力(例如结合力)在相互作用力数值的最小值和最大值之间逐渐地或连续地变化。其可以通过例如改变相互作用表面的厚度、密度或浓度来实现。根据一实施方式，阵列可以包括大量相互作用表面，其类型可以在一种类型到另一种类型之间逐渐地或连续地变化。含有具有变化的相互作用性质的相互作用表面的阵列可以用于检测更为精细纹理的指纹图谱，这是因为可以检测到不同样品和/或标记反应物的相互作用性质中的更小的差别。

根据一实施方式，相互作用表面的至少1个，优选至少2个，甚至更优选至少3个选自下类相互作用表面的至少2个，优选至少3个中的任一个，上组相互作用表面选自肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物。

根据一实施方式，阵列还可以包括额外的表面，例如胶类表面(gel-like surface)，其基本包围相互作用表面。有利地是使额外表面用于传输至少部分所述样品、至少部分至少一种标记反应物和/或至少部分样品与至少一种标记反应物的组合以通过所述额外表面，从而与被所述额外表面包围的所述阵列的相互作用表面相互作用。根据一实施方式，通过具有额外表面的阵列甚至可以从空气中捕捉样品。

定义

在本公开中，术语阵列是指大量特定的不同的相互作用(例如结合)表面。因此，不是阵列的所有相互作用表面，即阵列的元件均是相同的。但是，在多个优选的实施方式中阵列除了包括大量不同的相互作用表面之外，还可以包括大量相互作用表面的每一种不同类型。

在本申请的上下文中，术语相互作用表面或结合表面应当被理解为是指任何表面(一个或多个)，其通过相互作用能(potential)形成均匀包覆或经修饰的电磁学(例如光学的或放射的)可读以及可识别区域，例如结合待表征和/或测定的分析物。因此每个相互作用表面通常包括直径至少200nm(纳米)的区域～100mm2(平方毫米)的区域。在多个优选的实施方式中，直径为0.01～10mm，在更优选的实施方式中，直径为0.5～3mm。如果每个相互作用表面为颗粒的相互作用表面，则优选的颗粒直径为200nm～20μm(微米)，更优选的直径为1～5μm。需要注意的是，出于某种原因，样品和/或标记反应物有利地与相互作用表面相互作用，例如改变相互作用表面的电磁学可读性质。根据一实施方式，样品和/或标记反应物可以例如与相互作用表面化学结合，从而可以使用术语结合表面。

对于本领域技术人员来说以下是清楚的：在一些实例中表面的面积可以小于或大于上述面积。

在本申请的上下文中，术语分析物(一个或多个)是指，任何待表征和/或测定的样品的任何成分，在本发明的任何具体实施方式中，该成分对于样品的指纹图谱有贡献。

术语大量应当被理解为是指多于1个，优选至少3个，更优选至少10个，甚至更优选至少30个。对于本领域技术人员(PSA)来说下述是清楚的：在一些优选的实施方式中，术语大量甚至可以是指多于100、300或1000。

在本申请的上下文中，术语样品应当被理解为包括待表征和/或测定的任何样品。该样品可以在液体介质中或以液体形式存在，优选例如，或者通过将其溶解在稀释介质中从而可变化为液体形式。该样品通常包括至少100nl但不多于10ml。样品的大小优选为1μl～1ml，更优选为3μl～300μl，以及最优选为10μl～100μl。

在本申请的上下文中，术语稀释介质是指在本发明具体的实施方式中，适合用来稀释样品的任何液体介质。通常稀释介质是含水缓冲液。

术语发光基团标记是指包括发光基团、即无机或有机发光物质的标记。

术语发光基团是指即发光基团标记的原子，基团或微粒，其显示发光，并且标记的检测相应地包括对发光基团发光的测量。发光基团包括例如荧光基团、磷光体，还包括π-共轭体系(conjugated pi system)和过渡金属络合物。本发明实施方式优选的发光基团可以选自：香豆素、罗丹明、花菁、硼-二吡咯亚甲基类、镧系元素化合物(例如螯合物和穴合物)、卟啉、金属卟啉、 荧光蛋白、荧光聚合物、微粒标记(例如量子点、发光晶体和发光聚合物颗粒)。发光基团还可以被理解为是如下复合物：该复合物由上述定义的发光分子(luminescent molecule)或颗粒与非发光分子(non-luminescent molecules)或分子复合物形成。

术语清洗介质或液体，为第一或第二清洗液体，是指根据一实施方式在本发明方法的任何期望的步骤中可用于清洗阵列的任何液体。在本发明多个优选的实施方式中使用清洗介质或液体以使得能够和/或提高表征和/或测定。通常，清洗液体是含水缓冲液。

在本发明的上下文中，术语检测应当被理解为是指对于阵列的相互作用表面的发光的任何可适用的测量。可以通过使用例如发光酶标仪(luminescence plate reader)、专门的发光阵列读取器(luminescence array reader)、流式发光检测装置(flow luminometric device)和/或自动成像装置来完成。

在本发明的上下文中，术语指纹图谱是指结果的矩阵，其是在本发明的任何实施方式中，通过检测(即测量)大量不同的阵列的相互作用表面来获得的。如果本发明的实施方式还涉及大量相同的相互作用表面以及对其中的多于一种进行检测，该指纹图谱可以包括相同的相互作用表面的所有结果，或任选地仅为有代表性的数值，例如，平均值、中值，相同的相互作用表面的测量方式或它们的任何组合[Bartz A.E.(1999)，Basic Statistical Concepts.4^th ed.，Upper Saddle River，NJ：Prentice Hall.]。指纹图谱进一步可以指利用合适的算法的进行数字处理的测量的发光强度的概貌，以及在多个优选的方式中，在与无样品的相应阵列和/或已知样品的指纹图谱进行比较之前，利用合适的算法对阵列的相互作用表面的已测量的发光强度进行数字处理。

术语相应的样品(一个或多个)是指被认为与表征和/或测定的那些物质实质上相同、高度相似或至少相当地相似的样品。该相似的确信可以在于例如起源，即涉及相同或相应的过程或产品，或分类。

术语已知样品是指其组成的细节已知或被完全表征的任何样品。

术语非特异性相互作用机构(means)或非特异性结合物(binder)是指例如，在本发明的一具体的实施方式的上下文中，该结合物不是特异的：结合的选择性不是特定的。因此，结合物在一些其它上下文中可能是特异性结合物，在本发明的上下文中，由于在本发明的上下文中的结合是非特异的因此 结合物是非特异性结合物。优选本发明的非特异性结合物在任何上下文中是非特异性的结合物。

术语特异性相互作用机构或特异性结合物是指例如特异的结合物。特异的结合物包括与结合的分析物的表位结合的分子识别元件。在本发明的上下文中，特异性结合物仅与相似的表位(即，它们是化学上以及结构上相似)结合。特异性结合物与不超过10个，优选不超过3个化学的和构象的非相同的不同表位结合。最优选特异性结合物仅与一个特异的表位结合。

在本发明的上下文中，术语结合是指其中结合常数至少为10³M^-1，优选至少10⁵M^-1，更优选至少10⁷M^-1和最优选至少10⁹M^-1的结合。

在本文本中列出的本发明的示例性实施方式不应被解释成对所附权利要求的适用施加限制。在本文中使用的动词“包括”是开放的限制，其也不排除未描述的特征的存在。除非有明确说明，在从属权利要求中描述的特征可以相互地自由地组合。

附图说明

下面将结合下述附图参考示例性实施方式对本发明进行更为详细地描述：

图1示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的示例性方法的原理。

图2A示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的示例性(一维)阵列。

图2B示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的另一示例性阵列。

图2C示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的示例性(二维)阵列。

图2D示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的另一示例性(二维)阵列。

图2E示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的示例性多维阵列。

图2F示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的具有额外的表面的另一示例性阵列。

图3A示出了使用根据本发明有利的实施方式的具有至少两个不同的相互作用表面的阵列用于表征和/或测定样品的示例性的设备。

图3B示出了利用根据本发明有利的实施方式的设备测量的触发(triggering)和发射(emission)曲线的示例性强度。

图4示出了根据本发明有利的实施方式测定的瓶装水的最显著即基本成分的示例性测量曲线。

发明详述

本发明优选的实施方式

本发明用于表征和/或测定样品的方法示例性实施方式使用具有大量不同的结合表面的阵列，其包括例如如下步骤：

a)准备液体形式的样品，样品可以本身是液体形式，或者适当地在稀释介质中稀释，其任选包括具有发光基团标记的至少一种标记反应物，与所述阵列接触；

b)使所述样品与所述阵列的所述结合表面反应；

c)任选利用第一清洗液体清洗所述结合表面；

d)i)如果在步骤a)中未使用包括具有所述发光基团标记的所述标记反应物的所述稀释介质，准备与所述阵列的所述结合表面接触的具有发光基团标记的至少一种标记反应物；或者

ii)如果在步骤a)中使用了包括具有所述发光基团标记的所述标记反应物的所述稀释介质，任选准备与所述阵列的所述结合表面接触的具有发光基团标记的至少一种另外的标记反应物；

e)任选利用第二清洗液体清洗所述阵列的所述结合表面；

f)在特定的时间点(一个或多个)，对所述阵列的所述大量不同的结合表面的基本部分(即所述阵列的所述大量不同的结合表面的至少10％，优选至少30％，更优选至少50％，甚至更优选至少70％以及最优选至少90％)上的所述发光基团(一个或多个)进行检测，以得到所述样品的指纹图谱；以及

g)表征和/或测定所述样品，其通过直接比较和/或通过使用用于将所述样品的指纹图谱与下述样品的指纹图谱进行比较的适合的算法(一种或多种)来进行比较实现：

i)相应样品的指纹图谱(一种或多种)

ii)获得的无样品的阵列的指纹图谱(一种或多种)，和/或

iii)已知样品的指纹图谱(一种或多种)；

其中基本部分是指，即，包含非特异性结合物的所述大量的不同结合表面的至少10％，优选至少30％，更优选至少50％，甚至更优选至少70％以及最优选至少90％。

在本发明的一些示例性实施方式中，使用了至少一种标记反应物，例如具有发光基团标记的标记反应物，并且在本方法主条件下(in the conditions prevailing in the method)，所述标记反应物与基本部分非特异性地结合，其中基本部分是指，即，在不存在样品时阵列的大量的不同结合表面的至少10％，优选至少30％，更优选至少50％，甚至更优选至少70％以及最优选至少90％。在这些示例性的实施方式的一些中，还可以使用至少一种另外的标记反应物，例如具有发光基团标记的另外的标记反应物，并且在本方法主条件下，所述反应标记物特异性地结合阵列的大量不同的结合表面的至少一个结合表面。

在本发明一些优选的实施方式中，在阵列中包括至少3个，优选至少5个，最优选至少10个不同的结合表面。

根据本发明通常的阵列包括阵列的不同的结合表面的大量至少一种类型的结合表面。通常阵列包括在阵列中的至少1个，优选3个，甚至更优选10个以及最优选的全部不同的结合表面中的至少3个，优选至少5个，以及最优选至少10个。

在本发明的示例性实施方式中，结合表面的基本部分(即结合表面的至少10％，优选至少30％，甚至更优选至少50％)选自下组结合表面，上组结合表面选自肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂和聚合物。优选至少一个结合表面是聚合物，任选经酸、碱和/或溶剂处理的聚合物。

在本发明示例性的实施方式中，结合表面中的至少1个，优选至少2个，甚至更优选至少3个选自下组结合表面的至少2个，优选至少3个中的任一个，上组结合表面选自肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂和聚合物。

本发明中是使用的优选的发光基团(一个或多个)选自：香豆素；罗丹明；花菁；硼-二吡咯亚甲基类；镧系元素化合物(优选螯合物和穴合物)；卟啉；金属卟啉；荧光蛋白；荧光聚合物；微粒标记(优选量子点、发光晶体和发光聚合物颗粒)；以及它们的任意组合。

在根据本发明的大量不同结合表面的示例性阵列中，所述大量不同结合表面的基本部分(即所述大量不同结合表面的至少10％，优选至少30％，更优选至少50％，甚至更优选至少70％以及最优选至少90％)由非特异性结合物构成。

在示例性实施方式中，阵列中包括至少3个，优选至少5个，更优选至少10个以及最优选至少30个不同的结合表面。

在本发明的示例性阵列中，结合表面的基本部分(即结合表面的至少10％，优选至少30％，甚至更优选至少50％)选自下组结合表面，上组结合表面选自肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂和聚合物。优选至少一种结合表面是聚合物，任选经酸、碱和/或溶剂处理。

在阵列的示例性实施方式中，结合表面中的至少1个，优选至少2个，甚至更优选至少3个中选自下组结合表面中的至少2个，优选至少3个中的任一个，上组结合表面选自肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂以及聚合物。

本发明的阵列通常用于表征和/或测定样品。

根据一示例性实施方式，使用至少一种非特异性标记和大量不同结合表面的阵列以用于表征和/或测定所述样品，其中，

a)使用包括例如发光基团(一个或多个)的所述非特异性标记(一个或多个)；

b)所述大量不同的结合表面的基本部分(即所述大量不同的结合表面的至少10％，优选至少30％，更优选至少50％，甚至更优选至少70％，以及最优选至少90％)由非特异性结合物构成；

c)非特异性标记(一个或多个)与所述阵列非特异性结合；

d)待表征和/或测定的样品与所述阵列的所述非特异性标记的结合相互作用；以及

e)进行如下操作得到指纹图谱，所述操作为：在特定的时间点(一个或多个)，对所述阵列的所述大量不同的结合表面的基本部分(即所述阵列的所述大量不同的结合表面的至少10％，优选至少30％，更优选至少50％，甚至更优选至少70％以及最优选至少90％)上的所述发光基团(一个或多个)进行检测，以得到所述样品的指纹图谱。

测量生物分子结合反应的基本范例中的一个是结合物分子的特异性。特异性越高，分析越好。无一例外，非特异性结合被视为是负担，该负担通过 引入通常不知道量纲和来源的背景成分来限制测量的灵敏度。本发明的至少一些实施方式是基于该传统的特异性检测方案的相反的方法，并且其公开了如何将非特异性相互作用(例如结合)用于例如复合物流体(complex fluid)或其它样品的测量和分析。

示例性方法基于非特异性结合物的简单阵列的使用，非特异性反应发光标记，以及在阵列上的样品的特异指纹图谱的分析。使用非特异性反应成分的优点在于如下事实，即单独的相互作用手段例如结合物可以与几个不同的种类相互作用或结合。来自不同的非特异性相互作用手段或结合物的结果的结合创造了样品的特异指纹图谱。利用较好设计的阵列，指纹图谱本身或经数字处理的指纹图谱可以是非常特异的，因此可以使用仅几个结合物的相对小的阵列来检测几种样品种类，尽管阵列的维度会限制特异性阵列。该方法另外的优点是利用电磁学可读性质的直接观察，例如发光强度本身。通过文献可以知道，利用特异性结合物和优选的条件，直接发光检测(时间判定的(time-resolved))可以显示出低至数埃摩尔/升(attomoles/liter)的浓度。即使利用结合降低的亲和性，基于直接发光的方法的灵敏度是非常优异的。当将本发明的示例性方法与传统的色谱或质谱测量相比较时，本发明的方法是简单和直接的。当与不同的电传感器或已知的发光传感器相比较时，由于更多数量的表面包覆和修改选择本方法提供更高的灵敏度和选择性，提供了与已知的阵列筛选方法相比更大的应用范围。当与基于发光和特异性相互作用的已知的阵列传感器相比时，本发明提供了简化的产品并且提供了针对单个阵列的更宽的应用领域。

在本上下文中特异性结合应当理解为结合物分子与单独或有限组的目标分子之间的强的、特定的以及选择性的结合力。这样的特异性结合可以是例如抗体和其特异性抗原之间的结合。相反，非特异性结合应当理解为通常是不确定来源的结合力，其可以从非常弱直到非常强，但是针对目标分子几乎没有选择性。这样的结合可以是例如样品分子与分析室(assay vessel)(检测管)的壁的结合。因此，与特异性结合物相比，非特异性结合物显示出针对更多分子类别的亲和性，通常10或更多不类似的以及不同的目标与非特异性结合物结合，而特异性结合物通常仅与单一种类以及它的结构类似物结合。

通常对于特异性结合机制已经充分表征了，但非特异性结合可以通过巨 大数量的原因产生，这些原因从简单的静电吸引到复杂的结合(包括结合伴侣的构象变化)。针对非特异性阵列的结合物包括但不限于蛋白质，例如白蛋白；氨基酸；肽；洗涤剂；表面活性剂；糖，例如葡萄糖；甘氨酸；聚合物，例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯以及它们的变体；接枝聚合物，经功能化的聚合物；聚电解质；小分子；核酸；细胞；生物；组织；有机和无机材料；金属；晶体或无定形材料；离子和非离子化合物。在本上下文中，小分子是指分子量(MW)小于10000的分子，优选小于1000的分子。细胞的例子可以涉及野生型细胞或经基因修饰的细胞。细胞可以是动物细胞(包括人细胞)、细菌或病毒。结合物可以在表面上引入手性。这些结合物可以以混合物以及它们的衍生物的形式使用。非特异性结合物也可以是化学地或结构地经修饰的表面，疏水或亲水表面或可以含有卤化物、硫酸盐(酯)、羧基、胺、硫羟、羟基、酮、醚、环氧化物、醛和有机金属基团的表面。该表面也可以经例如酸、碱或溶剂处理。

相对于非特异性结合反应，特异性结合反应已经被表征了，例如或者是受体-配体或配体-片段相互作用或核酸杂交反应。在本上下文中，特异性结合反应通常也是指可以触发或催化如下活动的所有反应，所述活动例如蛋白质相互作用例如RNA DNA转录、聚合、细胞发信号和蛋白伴侣辅助蛋白质折叠(chaperon assisted protein folding)。

由于巨大数量的不同非特异性相互作用，制造不同的非特异性结合表面是容易的。在本上下文中“表面”可以是微孔板的孔、点样载玻片、颗粒的表面或任何如下其它表面，该表面形成直径为200纳米～100mm²的均匀包覆或任选经修饰的光学(optically)可读可识别区域，但通常是直径0.01mm～10mm以及优选直径为0.5mm～3mm。在形成颗粒的表面，优选颗粒的直径为200nm～10微米。在本发明的一些实施方式中，颗粒或表面的直径也可以是小于200nm。表面例如可以通过带电和纳米结构修饰，或者被不同分子种类和它们的混合物的层包覆。

可以通过几种能够在文献中找到的方法来获得颗粒阵列。在非特异性颗粒阵列的优选的实施方式中，通过流式荧光装置来读取阵列(参考例如www.luminexcorp.com，在上文中详细涉及)。读取这样的阵列的几种其它选择也可以在现有技术中找到(例如WO/2001/055702)。

本发明的方法提供针对表面实际上是不限制的非特异性化学多样性。相 反，特异性结合物难以生产，例如制备新的抗体是一个复杂的过程，并且需要或者a)使用动物，或者b)搜索大量人工结合物库。小分子结合物种类的其它生产例如，药物研发需要复杂的化学合成以及不同的分子组或残基的结合性质的先验知识。

当结合伴侣在无特异的靶向相互作用与特异性结合物结合时，特异性结合物也可以用作非特异性结合物。本发明优选的实施方式中，结合阵列还可以含有作为非特异性结合物和特异性结合物的特异性结合物，但通常含有少于所有结合物的50％和优选少于阵列的结合物的10％。

根据本发明的示例性实施方式，通过使用小心地选自包括下述表面修饰的基体来进行样品的检测，所述表面修饰包括对载体表面纳米结构的修饰，带电，以及在表面上沉积分子层。在本发明优选的实施方式中，使阵列与样品接触，并且阵列和样品的非特异性相互作用是通过发光基团与阵列的非特异性地相互作用而体现的，具体来说，当与对照阵列(例如相应样品的阵列，无样品得到的阵列和/或已知样品的阵列)相比时，通过发光基团的强度的变化(调节)来体现的。在本发明的一些实施方式中，也可以通过发光寿命、发光极化或发光能量转移来观察该调节。发光的调节也可以看作是时间的函数。相应地，本发明也可以用来动态地表征和/或测定样品。在这样的情况下，在不同时间点对样品或平行样品的检测可以通过相同的阵列或平行的阵列分别进行。

发光基团或发光基团混合物的成分可以选自：香豆素；罗丹明；花菁；硼-二吡咯亚甲基类(boron-dipyrromethenes)；镧系元素化合物，例如螯合物和穴合物；卟啉；金属卟啉；荧光蛋白；纳米标记，例如量子点和其它发光纳米颗粒；发光纳米晶体和发光聚合物。

在本发明的一些实施方式中，发光基团可以由供体和接纳体发光基团构成或者由供体和淬灭剂构成，使接纳体或淬灭剂分子与供体发光基团接触或者通过本发明的非特异性反应与供体发光基团分离。

在本发明的一些实施方式中，发光基团可以被与阵列相互作用的样品分子或颗粒所取代，在这些实施方式中，这些分子或颗粒在下述方面是可区分的，所述方面例如是它们吸收、散射、拉曼散射、化学发光、放射性辐射和电磁场的局部增强或通过其它电磁学可读性质，例如在本文中所讨论的。

在本发明很多优选的实施方式中，非特异性阵列还可以含有对照发光基 团，该对照发光基团或者a)不参与非特异性结合反应或b)以已知的方式参与反应。来自对照发光基团的信号可以例如用于结果的归一化(normalization)。

非特异性(例如结合)相互作用的机理是多样的，并经常是不确定的并且具有低特异性和选择性。阵列的选择性和特异性取决于对几个点的指纹图谱的解释。在很好设计的阵列中针对每个样品指纹图谱是唯一的。在本发明优选的实施方式中，将该指纹图谱与对照指纹图谱(一个或多个)进行比较。可以通过例如也是非特异性结合物的发光基团或发光基团的混合物来进行检测。在本发明的一些实施方式中，发光基团还可以是特异性结合物或特异性和非特异性结合物的混合物。通过比较在样品存在或不存在时的发光基团的指纹图谱，该发光基团可以用于显示未知样品的指纹图谱。在比较研究中，在存在样品A、B、C等时比较阵列的指纹图谱。根据来自生物信息学和数据挖掘(data mining)的已知方法来进行获得的指纹图谱与库或比较组的比较。在本发明的多个实施方式中，对使用适当的算法处理的指纹图谱进行比较，而不是对样品观察到指纹图谱本身进行比较。样品的指纹图谱和样品的使用适当的算法处理了的指纹图谱可以分别与下述指纹图谱或下述的使用适当的算法处理了的指纹图谱进行比较：

1)在较早的时间点获得的来自相同过程的样品，

2)在向所研究的过程中加入物质之前获得的样品，

3)不存在样品的阵列的指纹图谱，

4)来自已知样品的指纹图谱库，

5)与在库样品的时间点观察的已知异常(anomalities)相关的指纹谱图库，

6)利用已知样品的指纹图谱训练(train)的算法

7)利用来自下述样品的指纹图谱训练的算法，所述样品涉及在取样的时间点观察到的已知异常，和/或

8)以时间的函数记录的指纹图谱或指纹谱图组。

这些算法[参考例如www.dtreg.com和Romesburg C，Cluster Analysis for Researchers，Lulu Press 2004]可以例如基于：

1)神经网络，

2)独立/基本成分分析，

3)判别分析，

4)其它聚类算法(clustering algorithm)，以及

5)基因表达式程序设计(generic expression programming)。

在本发明的示例性实施方式中，非特异性发光基团可以直接与非特异性阵列表面结合。在这种情况下，样品可以增加或减少发光基团在表面上的结合。在另外的实施方式中，发光基团也可以与溶液中的样品分子结合，并且由此被阻止与非特异性表面结合或通过样品分子与表面连接。由于这些特异性结合表面的发光的不同的可选择的调节，可以使得发光增加或降低，但是不必须根本影响阵列的每个特定的结合表面的发光。

在本发明一些优选的实施方式中，在样品与阵列接触之前首先用缓冲液稀释样品。该缓冲液可能含有调高非特异性结合的成分。这些成分可能与样品非特异性或特异性地作用。该成分可能含有指纹图谱的标准特征，其可以用于结果的归一化以及解释。这些成分还可以与阵列表面作用增强发光基团被样品结合或取代的可能性。该缓冲液还可以含有用于对照目的的发光基团。该缓冲液还可以含有用于检测样品和阵列的相互作用的发光基团(一个或多个)。该缓冲液还可以是完全无活性的且仅作为样品的稀释剂。在本发明优选的实施方式中，缓冲液的pH通常＜7，优选＜5以及典型地为3～4，以增加非特异性结合的可能性。缓冲液电解质浓度通常＜100mM并且优选＜10mM。

在本发明的示例性实施方式中，如下所述进行所述分析：

1)得到样品并且优选但不必须用标准的缓冲溶液稀释该样品。

a.标准的缓冲溶液可以用来稳定样品或调高与阵列结合的发光基团的发光。溶液还可以含有如下物质，该物质获得标准的特征以确定阵列的结果从而帮助进行指纹图谱的归一化和解释。

2)使样品以及任选标准的缓冲溶液与非特异性阵列反应。如果使用标准的缓冲溶液，其可以在加入样品之前与阵列接触。

3)任选清洗阵列。如果进行清洗，清洗溶液可以选自那些增强指纹图谱的调节的溶液。抗氧化剂、尿素、酸、碱和/或洗涤剂可以用作清洗溶液的成分来增强调节。

4)加入发光基团或发光基团混合物并且使其与阵列表面反应。发光基团(一种或多种)可以选择性地或附加地为1)标准的缓冲溶液的部分，在使用标准缓冲溶液时，并且可以在加入样品之前使其与阵列接触。

5)如3)一样，任选清洗阵列。

6)读取阵列。读取可以包括加入提高、降低和/或稳定发光基团的发光的增强溶液。

a.可以通过例如如下来进行结果的读取：

i.发光酶标仪，

ii.专门的发光阵列读取器，

iii.流式发光检测装置，和/或

iv.自动成像装置。

7)通过合适的方法来解释结果，

a.该方法可以涉及例如：

i.与在较早的时间点获得来自相同过程的样品进行比较，

ii.与在向所研究的过程中加入特定物质之前获得的样品进行比较，

iii.与不存在样品的阵列的指纹图谱进行比较，

iv.与来自已知样品的指纹图谱库进行比较，和/或

v.和与在库样品的时间点观察的已知异常(anomalities)相关的指纹谱图库进行比较。

b.该方法可以使用例如：

i.对于多位(multidimensional)信号的区分敏感的算法，

ii.利用已知库样品的指纹图谱训练的算法，

iii.利用来自与在取样的时间点观察的已知异常相关的已知库样品的指纹谱图训练的算法，和/或

iv.在加入反应成分之后，与作为时间的函数的来自相同样品的结果进行比较。

c.方法的算法可以基于例如：神经网络、独立/基本成分分析、判别分析、其它聚类算法、以及基因表达式程序设计。

对于本领域技术人员来说以下是清楚的：所列出的步骤和反应成分加入的顺序可以根据例如施用、样品、所使用的反应、清洗缓冲液和所使用的分析方法而变化。此外，应当理解的是，尽管在上述公开了发光基团标记，其它标记例如在本文中公开的标记也可以用于与阵列的相互作用表面相互作用，从而改变电磁学可读性质。

在本发明的一些实施方式中，针对基于水的流体的检测，阵列优选选自含有非特异性表面的阵列，其被选自下组的至少一个表面所包覆：蛋白质、洗涤剂、聚合物，以及至少一个表面经酸、碱或溶剂处理。在这样的阵列中，发光基团选自如下发光基团，其优选是疏水的并且是荧光的，或者在适当的波长的光激发时，其显示延迟荧光或者磷光。发光基团也可以是荧光物质和在适当的波长的光激发时显示延迟荧光的物质的组合或混合物。

本发明与使用非特异性和阵列检测的已知方法相比的优点在于：

1)本方法不受待检测的分子的大小是小或大分子化合物的限制，而是阵列可以在相同的时间检测小分子物质和大分子、分子复合物以及甚至检测生物体。

2)阵列可以以含有特异的相互作用和非特异的相互作用表面的方式构建。在本发明优选的实施方式中，相互作用表面中的大部分是非特异性的。

3)可以使用根据每种具体的用途的需求选择的标记来实施本发明的方法。相应地，可以使用标记例如放射标记，散射标记。标记也可以作为混合物使用。

4)根据本发明的方法能够清洗阵列表面，由此在需要时可以避免单一步骤分析方式(single step assay formats)的问题。

5)尤其是针对较大分子，本方法使得灵敏度可以与任何免疫测定方法相比，且因此与任何已知的应用非特异性的化学或电阵列相比，高3～6个数量级。

实施例

实施例1

图1示出了使用根据本发明有利的实施方式的具有至少两个不同的相互作用表面的阵列的用于表征和/或测定样品的示例性方法的原理。标注有A、B、C、D的表面位点表示被不同包覆或修饰的表面，每个表面均形成行为不同的非特异性相互作用表面。样品分子(2、3)以不同的方式与阵列位点相互作用。在A中，样品分子不与阵列位点反应，并且仅标记(1)会与表面结合。在B中，样品分子与表面结合。在这种情况下标记(1)不与非特异性阵列成分B结合。在C中，样品分子(2)阻止标记(1)与表面的结合。在D中，样品分子(2、3)和标记两者与表面结合。在E中，样品分子(2)与标记分子(1)结合抑制分子与任何表面位点相互作用(A、B、C、D)。

在这个实施例中，由于与样品和/或标记的不同的相互作用，每个表面具有不同的类型的电磁学可读性质，由此针对每种情况可以确定特异的指纹图谱。

图2A示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的示例性一维阵列200。示例性阵列200包括7个不同的相互作用表面A-G，有利地是其包括不同的相互作用表面材料，其中至少部分是非特异性表面材料，而相互作用表面材料中的一些可以是特异性表面材料，如在本文其它地方所讨论的一样。也可以通过物理地和/或化学地处理来获得实施方式的具有不同的相互作用性质的表面A-G，例如，使得相互作用能力例如图案(pattern)、表面面积或每个表面的结合性质彼此不同。

图2B示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的另一示例性阵列210，其中，不同的相互作用表面的相互作用材料可以是相同的，例如为非特异性相互作用材料，但是针对不同表面，相互作用能力，例如结合力可以是不同的。在阵列210中，可以通过物理地和/或化学地处理表面来实现表面结合力的变化。例如，可以处理相互作用表面的图案从而使得其相互作用表面面积增加，如图2B所示，其中，沿着箭头方向相互作用力增加。相互作用力的变化也可以通过例如改变在阵列中使用的相互作用材料的浓度或密度来实现。例如，可以对最左侧的相互作用表面(A₁₀)进行处理从而使得非特异性表面材料的浓度(或者任选的其表面面积或其它影响相互作用能力(例如结合力)的性质)仅为最大值(A₁₀₀)的10％，第二个表面(A₂₀)具有最大值(A₁₀₀)的20％，第三个表面(A₃₀)具有最大值(A₁₀₀)的30％，第四个表面(A₅₀)具有最大值(A₁₀₀)的40％，第五个表面(A₈₀)具有最大值(A₁₀₀)的80％，第六个表面(A₉₀)具有最大值(A₁₀₀)的90％，并且第七个表面(A₁₀₀)具有最大的浓度和/或表面面积。通过图2B的实施方式，可以得到更为特异的阵列210，这是因为样品和/或标记反应物可以例如与具有例如不同的结合力的相互作用表面进行不同的相互作用。

图2C示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的示例性(二维)阵列220，其中，阵列包括大量不同种类的相互作用表面A-G，相互作用表面A-G具有不同的相互作用材料种类，以及由此具有不同的相互作用能力。除此之外，阵列220包括多个具有相似或相同相互作用能力的相同类型的相互作用表面，例如相同的相互作用材料。例如，阵列220包括5个不同类型A-G的相互作用表面(A1、A2、A3...)。这对于当例如待确定的 样品的浓度或数量非常少时，这是有利的，这样使得样品和/或标记反应物的至少小部分与至少一个相互作用表面相互作用的可能性显著增加。例如，如果样品理论上与A相互作用表面类型相互作用，由于样品的低浓度，可以出现其与表面A1、A2及A5没有相互作用，但仅与表面A2和A4相互作用。

图2D示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的另一示例性(二维)阵列230，其是图2A和2B中公开的阵列200、210的组合，由此，阵列230包括大量不同的相互作用表面类型A-G，并且还包括大量相同的相互作用表面类型，例如A，这些相同的相互作用表面类型具有不同的相互作用力，例如A₁₀～A₁₀₀。通过图2D的实施方式，可以得到更为特异的阵列230，这是因为样品和/或标记反应物可以例如与相互作用表面进行不同的相互作用，具有例如不同的结合力(A₁₀、A₂₅、A₅₀、...)，并且同时与不同的相互作用表面类型(A、B、C、...)进行不同的相互作用。

图2E示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的示例性多维阵列240，其中，每种相互作用表面类型A-E具有至少一个相互作用表面，该表面基本上包括仅这种类型表征的相互作用表面材料，例如相互作用表面A₁₀₀，其基本上包括100％的相互作用表面材料A，相互作用表面B₁₀₀，其基本上包括100％的相互作用表面材料B等。然而，除此之外，该阵列240还有利地包括大量如下相互作用表面，该表面的相互作用表面材料至少与另一种相互作用表面材料混合，例如相互作用表面A₇₅B₂₅包括75％的相互作用表面材料A和25％的相互作用表面材料B。

图2F示出了根据本发明有利的实施方式的用于表征和/或测定样品的另一示例性阵列250，该阵列包括额外的表面252，例如胶类表面，其基本包围相互作用表面。有利地是使额外表面用于传输至少部分所述样品、至少部分至少一种标记反应物和/或至少部分样品与至少一种标记反应物的组合以通过所述额外表面252，从而与被所述额外表面包围的所述阵列250的相互作用表面相互作用。

应当注意的是，相互作用表面的位置可以与图2A～2F所公开的示例性阵列200～250的位置不同。

图3A示出了使用根据本发明有利的实施方式的具有至少两个不同的相互作用表面的阵列200～240用于表征和/或测定样品的示例性的设备300，以 及图3B示出了利用设备300测量的触发和发射曲线的示例性强度。该设备有利地包括用于检测阵列的至少一个相互作用表面的至少一种电磁学可读性质的至少一个检测机构301。检测结构301可以为例如发光照射(luminescence radiation)敏感，该发光照射是由与阵列的相互作用表面结合的发光基团标记而照射出的，从而可以通过检测引入有待检测和/或待表征的样品的阵列的每个相互作用表面的发光的强度来确定样品的指纹图谱。

根据一实施方式，可以使检测结构301适于检测由相互作用表面发射的放射性辐射，特别是如果使用放射性标记。但是，应当注意的是，也可以使用可以检测其它类型放射的检测机构301。

根据一实施方式，设备300还可以包括发射机构302，其用于发射某种电磁辐射，例如，检测机构301有利地检测该电磁辐射反射、吸收、极化或散射。

除此之外，根据一实施方式，可以使发射机构302适于发射触发脉冲(triggering pulse)310，以触发例如与阵列的表面相互作用的发光基团标记的发光结果311。该设备有利地包括计时机构303，以在合适的时间点(t₁、t₂、...、t_n)不但用于启动发射机构302发射辐射，而且用于启动检测机构301以检测电磁学可读性质，例如发光，从而使得触发脉冲310不会影响对发光照射311的检测。

该设备还可以包括控制机构304，以控制发射机构302和检测机构301。例如，根据一实施方式，通过检测机构，每个单独的相互作用表面的电磁学可读性质可以分别地和独立于其它表面地被检测，和/或针对每个单独的相互作用表面，可以使发射机构单独地发射例如电磁辐射或触发脉冲。可以使控制机构304和计时机构303用来控制发射机构和检测结构，从而使得与其它表面分别地和独立地对每个相互作用表面的电磁学可读性质进行读取。

设备300还可以确定发射的动力学，例如发光寿命，这可以是测定样品的指纹图谱时的额外参数，这是因为，针对不同的标记反应物或样品，寿命可能不同。

除此之外，该设备还有利地包括机构305，该机构305用于对所述样品的所述指纹图谱与下述信息的至少一种进行比较，其有利地储存在存储机构306中，以对所述样品进行表征和/或检测，所述信息为：

i)至少一种相应样品的至少一种指纹图谱，

ii)获得的无样品的阵列的至少一种指纹图谱，和/或

iii)已知样品的至少一种指纹图谱。

另外，该设备还可以包括用于接受阵列200～240的接受机构307和清洗机构308，该清洗机构用于在检测所述相互作用表面的所述电磁学可读性质之前，用至少一种清洗介质清洗所述阵列的相互作用表面。此外，该设备还可以包括用户界面机构309，例如键盘、显示器或其它用于输入要求和输出结果的控制机构。

实施例2

挑选来自两种不同葡萄的4种葡萄酒(标注了‘A’、‘B’、‘C’、‘D’)。葡萄酒1和2具有相同的葡萄种类但是来自不同的地区。相似地，葡萄酒3和4具有相同的葡萄种类但是来自不同的地区。将葡萄酒分成两组。练习组含有来自每种葡萄酒的4个样品(总共16个样品)。测试组含有来自每种葡萄酒的5个样品(总共20个样品)。练习组用于训练在本测试中所使用的算法。测试组用于检验在区分每种葡萄酒中阵列的功能。与该测试平行的，随即地给由10个人组成的非专家人类小组来自测试组和练习组的2个葡萄酒(每种类型1个)。人通过将提供的葡萄酒与给定的葡萄酒A、B、C和D进行比较，利用它们所有的感官(气味、测试、观察)来识别2个葡萄酒。

根据本发明优选的实施方式的阵列由9个不同的经选择的非特异性结合位点组成，并且使用了本发明优选的实施方式的步骤。用水稀释用于训练和检测阵列的葡萄酒样品。单个发光基团用于检测并且没有额外的对照或没有进行归一化。

方法(左)和人类小组(右)的检测矩阵(混淆矩阵)显示经选择的葡萄酒不同于实际葡萄酒的数量。

在高达10重(fold)的不同的葡萄酒和表面之间的信号变量(variance)方面，测试的矩阵显示出良好的重现性。指纹图谱的形状和绝对的测定强度两者均可以用于识别和定量目的。考虑实验变量(＜10％的变化系数)以及由不同 的葡萄酒产生的强度调节(10重)。变量高达对于每个阵列位点的结合的5个不同水平时可以可靠地进行识别。因此，9个位点阵列的理论区分能力为5⁹＝1.9百万个不同的样品。

实施例3

图4示出了根据本发明有利的实施方式测定的瓶装水的最显著即基本成分的示例性测量曲线，其中根据本发明的方法比较了4个不同的瓶装水，2个不同的自来水和蒸馏水。根据本发明优选的实施方式的阵列由8个不同的经选择的非特异性结合位点组成，并且使用了本发明优选的实施方式的步骤。使用水样品例如使用单个发光基团用于检测并且没有额外的对照或未进行归一化。针对每个水样品检测重复6次。通过基本成分分析来分析指纹图谱。在图2中画出了两个最显著的基本成分(PC1和PC2)。在图中通过字母a～f标记水样品。用cntrl标记蒸馏水。重叠的水样品(c、d)是使用相同原水来源的瓶装水，但是其标记为不同的商标。样品a)和e)是来自不同原水来源的自来水(a＝河流水，e＝地下井水)。

尽管如上所述，测定并且表征了不同的瓶装水和葡萄酒的样品，但应当理解的是，通过本发明的方法，其它类型的样品也可以被测定或表征，例如可以测定和表征来自血液、唾液或尿样品的特定成分。除此之外，要注意的是也可以通过本发明方法对微生物进行测定和表征。根据一示例性实施方式，首先将微生物破碎使得其内部结构可以，例如通过本文其它地方所述的稀释或液体介质被有利地引入到相互作用表面。通过该方法，例如可以准确和快速地进行药物测试。本发明也可以进行原位测试。

其它优选的实施方式

应当理解的是，本发明的方法可以与大量实施方式的形式合并，在此仅仅公开了其中的一些。对于本领域的技术人员来说，存在其它实施方式并且不脱离本发明的实质是明显的。因此，上述实施方式是说明性的不应当被认为具有限制性。

除此之外，应当理解，尽管在上述多个实施例中说明了发光基团标记和发光，它们仅为例子，还可以使用其它类型的标记，例如放射性标记，和/或如下标记，该标记在当将所述标记反应物与所述相互作用表面相互作用(接触)时，所述阵列的至少一个相互作用表面至少在发光、吸收、发射、反射、散射、拉曼散射、化学发光、放射性辐射、局部电磁场和/或极化方面 发生变化。因此，可以被检测的通过相互作用表面检测的其它类型的辐射不仅是发光，例如可以是反射、吸收、极化变化或放射性辐射。

Claims (17)

1.用于表征和/或测定样品的方法，该方法使用具有至少两个不同的相互作用表面的阵列，其中的至少一个包括非特异性相互作用材料，其与所述样品、至少一种标记反应物、和/或样品和至少一种标记反应物的组合非特异性地相互作用，其中，所述方法包括下述步骤：

a)引入所述样品和至少一种标记反应物与所述阵列的所述相互作用表面相互作用，其中所述标记反应物改变所述阵列的至少一个相互作用表面的至少一种电磁学可读性质；

b)在特定的时间点对所述阵列的所述至少两个不同的相互作用表面中的至少一个的所述电磁学可读性质进行检测，以获得所述样品的指纹图谱；以及

c)通过比较所述样品的所述指纹谱图与下述指纹谱图来表征和/或测定所述样品：

i)至少一种相应样品的至少一种指纹图谱，

ii)获得的无样品的阵列的至少一种指纹图谱，和/或

iii)已知样品的至少一种指纹图谱，

其中所述相互作用表面的基本部分，即相互作用表面的至少10％、优选至少30％、甚至更优选至少50％选自下类相互作用表面：肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物，该聚合物任选利用酸、碱和/或溶剂进行物理处理或化学处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在引入到所述阵列的相互作用表面之前，将样品和/或至少一种标记反应物引入到稀释介质中。

3.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在与所述阵列的相互作用表面相互作用之前，将样品和/或至少一种标记反应物引入到液体介质中。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在对所述相互作用表面的所述电磁学可读性质进行检测之前，利用至少一种清洗介质对所述相互作用表面进行清洗。

5.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，使用至少一种另外的标记反应物，在本方法主条件下，所述标记反应物与阵列不同的相互作用表面的至少一个相互作用表面特异地相互作用。

6.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中：

a)在任何标记反应物之前，将样品引入到所述阵列的相互作用表面，或

b)之前将至少一种标记反应物引入到所述阵列的相互作用表面，或

c)将样品和至少一种标记反应物一起引入到所示阵列的相互作用表面。

7.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，

所述标记反应物包括下述中的至少一种：发光基团标记、放射标记、和/或如下标记：当引入所述标记反应物与所述相互作用表面相互作用时，该标记至少改变所述阵列的至少一个相互作用表面的发光、吸收、发射、反射、散射、拉曼散射、化学发光、放射性辐射、局部电磁场和/或极化。

8.根据权利要求7的方法，其中，发光基团选自：香豆素；罗丹明；花菁；硼-二吡咯亚甲基类；镧系元素化合物，优选螯合物和穴合物；卟啉；金属卟啉；荧光蛋白；荧光聚合物；微粒标记，优选量子点，发光晶体以及发光聚合物颗粒，以及它们的任何组合。

9.阵列，其用于上述权利要求的任一方法中，其中，所述阵列包括至少两个不同的相互作用表面的阵列，其中的至少一个包括非特异性相互作用材料，其与样品、至少一种标记反应物、和/或样品和至少一种标记反应物的组合非特异性地相互作用，其中，所述相互作用表面的基本部分，即相互作用表面的至少10％、优选至少30％、甚至更优选至少50％选自下类相互作用表面：肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物，该聚合物任选利用酸、碱和/或溶剂进行物理处理或化学处理。

10.根据权利要求9所述的阵列，其中，所述阵列包括至少三个相互作用表面，其中的两个包括相似类型的相互作用表面。

11.根据权利要求9～10中的任一项所述的阵列，其中，所述相互作用表面的至少1个，优选至少2个，甚至更优选至少3个选自下类相互作用表面的至少2个，优选至少3个中的任一个，上组相互作用表面选自肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物。

12.根据权利要求9～11中的任一项所述的阵列，其中，所述阵列包括大量相同类型的相互作用表面，使其相互作用力，例如结合力在相互作用力数值的最小值和最大值之间逐渐地或连续地变化，和/或其中所述阵列包括大量相互作用表面，其类型在一种类型到另一种类型之间逐渐地或连续地变化。

13.根据权利要求9～12中任一项所述的阵列，其中，所述阵列包括额外的表面，其基本包围所述相互作用表面，其中使所述额外表面用于传输至少部分所述样品、至少部分至少一种标记反应物和/或至少部分样品与至少一种标记反应物的组合以通过所述额外表面，从而与被所述额外表面包围的所述阵列的所述相互作用表面相互作用。

14.根据权利要求9～13中任一项所述的阵列用于表征和/或测定样品的用途。

15.至少一种非特异性标记反应物和有大量不同相互作用表面的阵列的用途，所述不同相互作用表面中的至少一个包括非特异性相互作用材料，其与样品、至少一种标记反应物、和/或样品和至少一种标记反应物的组合非特异性地相互作用，其中，通过下述来表征和/或测定所述样品：

a)所述标记反应物本身或与所述样品的组合改变所述阵列的至少一个相互作用表面的至少一种电磁学可读性质，其中所述相互作用表面的基本部分，即相互作用表面的至少10％、优选至少30％、甚至更优选至少50％选自下类相互作用表面：肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物，该聚合物任选利用酸、碱和/或溶剂进行物理处理或化学处理；

b)进行如下操作得到指纹谱图：在特定的时间点对所述阵列的所述至少一个相互作用表面的所述电磁学可读性质进行检测，以获得所述样品的指纹图谱。

16.用于表征和/或测定样品的设备，其使用具有至少两个不同的相互作用表面的阵列，其中的至少一个包括非特异性相互作用材料，其与所述样品和/或至少一种标记反应物非特异性地相互作用，其中，将所述样品和至少一种标记反应物引入到所述阵列的所述相互作用表面，并且所述标记反应物改变所述阵列的至少一个相互作用表面的至少一种电磁学可读性质，其中，设备进行：

a)在特定的时间点对所述阵列的所述至少两个不同的相互作用表面中的至少一个的所述电磁学可读性质进行检测，以获得所述样品的指纹图谱；以及

b)通过比较所述样品的所述指纹谱图与下述指纹谱图来表征和/或测定所述样品：

i)至少一种相应样品的至少一种指纹图谱，

ii)获得的无样品的阵列的至少一种指纹图谱，和/或

iii)已知样品的至少一种指纹图谱，

其中所述相互作用表面的基本部分，即相互作用表面的至少10％、优选至少30％、甚至更优选至少50％选自下类相互作用表面：肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物，该聚合物任选利用酸、碱和/或溶剂进行物理处理或化学处理。

17.用于表征和/或测定样品的便携式装置，其使用具有至少两个不同的相互作用表面的阵列，其中的至少一个包括非特异性相互作用材料，其与所述样品和/或至少一种标记反应物非特异性地相互作用，其中，将所述样品和至少一种标记反应物引入到所述阵列的所述相互作用表面，并且所述标记反应物改变所述阵列的至少一个相互作用表面的至少一种电磁学可读性质，其中，便携式装置进行：

c)在特定的时间点对所述阵列的所述至少两个不同的相互作用表面中的至少一个的所述电磁学可读性质进行检测，以获得所述样品的指纹图谱；以及

d)通过比较所述样品的所述指纹谱图与下述指纹谱图来表征和/或测定所述样品：

i)至少一种相应样品的至少一种指纹图谱，

ii)获得的无样品的阵列的至少一种指纹图谱，和/或

iii)已知样品的至少一种指纹图谱，

其中所述相互作用表面的基本部分，即相互作用表面的至少10％、优选至少30％、甚至更优选至少50％选自下类相互作用表面：肽、蛋白质、洗涤剂、表面活性剂、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物，该聚合物任选利用酸、碱和/或溶剂进行物理处理或化学处理。