CN102788876A - 用于检测靶物质的试剂盒和用该试剂盒检测靶物质的方法 - Google Patents

用于检测靶物质的试剂盒和用该试剂盒检测靶物质的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102788876A
CN102788876A CN2012101532938A CN201210153293A CN102788876A CN 102788876 A CN102788876 A CN 102788876A CN 2012101532938 A CN2012101532938 A CN 2012101532938A CN 201210153293 A CN201210153293 A CN 201210153293A CN 102788876 A CN102788876 A CN 102788876A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target material
molecule
kit
nano particle
test section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012101532938A
Other languages
English (en)
Inventor
林圭铉
朴鲁璟
朴钟辰
许在贤
朴埈赫
金圣智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Pohang University of Science and Technology Foundation POSTECH
Academy Industry Foundation of POSTECH
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Pohang University of Science and Technology Foundation POSTECH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd, Pohang University of Science and Technology Foundation POSTECH filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN102788876A publication Critical patent/CN102788876A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54313—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
    • G01N33/54346—Nanoparticles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6834—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/58—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
    • G01N33/585—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with a particulate label, e.g. coloured latex
    • G01N33/587—Nanoparticles

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

提供用于检测靶物质的试剂盒和通过使用该试剂盒检测靶物质的方法。通过使用该试剂盒和该检测方法有效地检测靶物质。该试剂盒包含：包括第一分子和连接至该第一分子的探针的靶物质结合部分；和包括纳米颗粒的靶物质检测部分，所述纳米颗粒各自具有第二分子和具有两性离子的化合物连接到其的表面，其中所述第一分子特异性结合到所述第二分子而成对。

Description

用于检测靶物质的试剂盒和用该试剂盒检测靶物质的方法
技术领域
本公开内容涉及用于检测靶物质的试剂盒(kit)和使用其检测靶物质的方法。
背景技术
抗生物素蛋白和生物素，像在抗体和抗原之间的反应的情况中一样，经由基于非共价结合的分子间相互作用而彼此非常稳定地结合以形成复合物。最多四个生物素分子可连接到一个抗生物素蛋白分子，并且抗生物素蛋白和生物素之间的相互作用具有在目前已知的存在于天然体系的实体中最强的结合力。然而，当荧光分子筛或酶接触抗生物素蛋白时，与不意图检测的物质或基质的非特异性结合的水平高，且因此，信噪比变低。因此，难以实现高灵敏度的传感器。因而，不能以高再现性和高灵敏度检测靶物质。而且，在荧光分子筛的情况下，当暴露于光时，尤其是紫外区的光时，荧光分子筛的荧光性质降低，并且在酶的情况下，根据包括例如温度或湿度的条件，其活性也可容易地降低。因此，使用荧光分子筛或酶的采用靶物质信号放大方法的检测试剂盒具有差的长期保存性质，而且，在自诊断具有频繁的急性发作的心血管疾病、在家庭中的循环系统疾病、和在现场作业中的医疗中有限制。
而且，高量子点即使当长时间暴露于高能量的光时也几乎不被光漂白。因此，量子点可比荧光分子筛更稳定地更长时间地发射荧光信号。而且，由于量子点的表面被改造以降低非特异性结合的水平，因此信噪比相对地提高。而且，通过将两性离子化合物引入量子点的表面，可最小化量子点和不意图检测的物质或基质之间的非特异性结合，所述两性离子化合物帮助表面电荷具有根据周围条件几乎不改变的这样的电荷特性并且使其表面具有几乎中性。
通过利用这样的特性，提出快速且容易地放大靶物质检测信号的方法。
发明内容
提供用于检测靶物质的试剂盒，其中该试剂盒包含：包括第一分子和连接至该第一分子的探针的靶物质结合部分；和包括纳米颗粒的靶物质检测部分，所述纳米颗粒各自具有第二分子和具有两性离子的化合物连接到其的表面，其中所述第一分子特异性结合到所述第二分子而成对。
提供通过使用该试剂盒检测靶物质的方法。
附图说明
由结合附图考虑的实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，在所述附图中：
图1是根据本发明实施方式的靶物质检测部分的示意图，其中两性离子化合物和抗生物素蛋白链菌素连接到量子点的表面；
图2是用于比较量子点的吸收率(吸光度)(A)和发射光谱(C)与两性离子化合物和抗生物素蛋白链菌素(链亲和素，streptavidin)连接的量子点的吸收率(吸光度)(B)和发射光谱(D)的图；
图3显示关于两性离子化合物和抗生物素蛋白链菌素连接的的量子点(A)、生物素连接的量子点(B)、结合前的量子点(C)的通过动态光散射测量的流体动力学尺寸的结果，在所述两性离子化合物和所述抗生物素蛋白链菌素连接的量子点之间的特异性结合由于其间的相互作用而发生。所述图各自的数字是具有最高频率的顶点的测量值；
图4是根据在量子点的表面处的非特异性结合力的肌红蛋白检测信号放大强度的图；
图5是说明通过使用根据本发明实施方式的靶物质检测部分和靶物质结合部分检测肌红蛋白的方法的示意图；
图6A是根据反应时间的关于两性离子化合物和抗生物素蛋白链菌素连接的量子点及生物素连接的量子点之间的特异性相互作用的荧光信号强度的图，且图6B是根据用生物素连接的量子点处理次数的肌红蛋白检测荧光信号强度的图；
图7是由于两性离子化合物和抗生物素蛋白链菌素连接的量子点与生物素连接的量子点之间的特异性相互作用而放大的肌红蛋白的检测信号强度图，其中由关于97.5pg/mL~1.60μg/mL的多种肌红蛋白浓度的检测基质的荧光显微镜图片，以相对荧光强度(分别地，32次(倒三角形)和4次(三角形)放大的检测信号)、和信噪比(分别地，32次(圆形)和4次(正方形)放大的检测信号)量化结果。
具体实施方式
现在将详细介绍实施方式，其实例示于附图中，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。在这方面，本实施方式可具有不同的形式，并且不应解释为限于本文中阐述的描述。因而，以下仅通过参考附图描述实施方式以解释本说明书的各方面。
本发明的一方面提供用于检测靶物质的试剂盒，其中该试剂盒包含：包括第一分子和连接至该第一分子的探针的靶物质结合部分；和包括纳米颗粒的靶物质检测部分，所述纳米颗粒各自具有第二分子和具有两性离子的化合物连接到其的表面，其中所述第一分子特异性结合到所述第二分子而成对。
术语“靶物质”指样品中待检测的物质，并且该靶物质可为例如生物聚合物，如蛋白质、核酸、碳水化合物、或脂质。
该试剂盒包含靶物质结合部分和靶物质检测部分。该试剂盒的靶物质结合部分是直接结合到靶物质的部分，并且该试剂盒的靶物质检测部分可经由与该靶物质结合部分的特异性结合检测该靶物质的存在。
根据本发明的实施方式，该靶物质结合部分可包括第一分子和连接至该第一分子的探针。
根据本发明的实施方式，该第一分子可特异性结合到包含于该靶物质检测部分中的第二分子而成对。术语“特异性结合”指两个或更多个分子之间经由共价键或非共价键的相互作用，且特异性结合的实例是抗原和抗体之间经由特异性结合的免疫反应。根据上述定义，第一分子和第二分子对可例如选自单链核酸分子和具有与其互补的序列的单链核酸分子对、双链DNA和与其特异性结合的蛋白质对、以及抗原和抗体对。详细地，所述对可选自抗生物素蛋白链菌素和生物素对、抗生物素蛋白和辣根过氧化物酶对、抗生物素蛋白链菌素和碱性磷酸酶对、以及抗生物素蛋白和生物素对，但不限于此。由于第一分子和第二分子之间的特异性结合，当检测到靶物质时，该包括第一分子的靶物质结合部分可位于该包括第二分子的靶物质检测部分附近。
术语“探针”指在靶物质的检测期间直接特异性结合到靶物质的分子。因而，根据靶物质，所述探针可变化。例如，如果靶物质为抗原蛋白质，所述探针可为特异性结合到该抗原蛋白质的抗体。根据本发明的实施方式，所述探针可为特异性结合到靶物质的分子。所述探针可例如选自核酸、碳水化合物、抗体、和脂质，但不限于此。
根据本发明的实施方式，靶物质检测部分可包括纳米颗粒，所述纳米颗粒各自具有所述第二分子和具有两性离子的化合物连接到其的表面。
术语“纳米颗粒”指由约1~约1000nm的直径的材料组成的颗粒，并且所述纳米颗粒可为金属纳米颗粒或非金属纳米颗粒。根据本发明的实施方式，所述金属纳米颗粒可选自金、银、铜、铝、镍、钯、钚、磁铁、和其氧化物，但不限于此，并且所述非金属纳米颗粒可选自二氧化硅、聚苯乙烯、胶乳、和基于丙烯酸酯的材料，但不限于此。而且，纳米颗粒可为包括选自周期表中Ⅱ~Ⅵ族化合物半导体、Ⅲ~Ⅴ族化合物半导体、和Ⅳ族化合物半导体的一种或多种量子点复合物。
术语“两性离子”指在相同分子中在不同位置包含正电荷和负电荷的分子，且因而，当具有两性离子的化合物在水溶液中离子化时，该化合物具有正电荷和负电荷。根据本发明的实施方式，具有两性离子的化合物连接到靶物质检测部分的表面以防止与靶物质结合部分非特异性结合。根据本发明的实施方式，具有两性离子的化合物可例如选自氨基酸、N-二(羟乙基)甘氨酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine)、氨基磺酸、生物碱、赛洛西宾(二甲-4-羟色氨磷酸)(psilocybin)、醌型、和甜菜碱，但不限于此。
而且，第二分子可特异性结合到包含于靶物质结合部分中的第一分子而成对。所述第一分子和所述第二分子对已在以上描述，且由于第二分子和第一分子之间的特异性结合，在靶物质的检测期间，包含第一分子的靶物质结合部分可位于包含第二分子的靶物质检测部分附近。
根据本发明的实施方式，第二分子可经由结合到各纳米颗粒的表面的接头连接。接头可为本领域中用作接头的各种化合物的任一种，并可根据第二分子中存在的官能团适当地选择。例如，接头可选自包含羟基、硫醇基、或酚基的有机酸，和包含吡啶、甲基胺、咪唑、苯并咪唑、组氨酸、磷腈碱、或羟基的有机碱，但不限于此。所述接头包含纳米颗粒结合位点和纳米颗粒非结合位点，其中所述纳米颗粒结合位点选自包含羟基、硫醇基、或酚基的有机酸，和包含吡啶、甲基胺、咪唑、苯并咪唑、组氨酸、磷腈碱、或羟基的有机碱，并且所述纳米颗粒非结合位点选自羧酸和叠氮基。
根据本发明的实施方式，靶物质检测部分可进一步包含连接到各纳米颗粒的表面的可检测标记。
术语“可检测标记”可为特异性检测在没有标记的相同种类的分子中的包含标记的分子的原子或分子。可检测标记可包括例如有色珠、抗原晶体、酶、可杂交核酸、着色材料、荧光材料、磷光材料、可电检测的分子、或提供改变的荧光偏振或改变的光漫射的材料。而且，所述标记可包含放射性同位素(如P32和S35)、化学发光的化合物、被标记的结合蛋白质、重金属原子、和光谱标志(如模(die))、或磁性标记材料。
本发明的另一方面提供检测靶物质的方法，该方法包括：a)使该试剂盒的靶物质结合部分与待检测的靶物质接触；b)使操作a)的结果(result)与该试剂盒的靶物质检测部分接触；和c)检测靶物质。
现将详细描述靶物质检测方法的各操作。
首先，所述方法可包括使该试剂盒的靶物质结合部分与待检测的靶物质接触。
根据本发明的实施方式，靶物质可固定在固体载体上。例如，固体载体可选自载玻片、圆片(晶片，wafer)、珠、膜、和板，但不限于此。根据本发明的实施方式，靶物质可根据待检测的靶物质而不同，并且其非限制性实例为核酸如DNA、RNA、肽核酸(PNA)、或锁核酸(LNA)，蛋白质，肽，碳水化合物，和其组合。
接触可在本发明的领域中广泛已知的缓冲溶液中进行。也就是说，接触可在靶物质中存在的分子与靶物质结合部分以稳定状态相互作用的条件下进行。而且，接触可通过例如将包含靶物质结合部分的缓冲溶液直接加到固定在固体载体上的靶物质而进行。
通过所述接触，结合到靶物质结合部分的表面的探针可特异性结合到靶物质，且因而，在第一分子暴露时靶物质结合部分结合到靶物质。
根据本发明的实施方式，所述方法可进一步包括，在操作a)之后，a-1)除去未结合的靶物质结合部分。在a-1)的操作中，靶物质结合部分可通过加入过量的本领域中广泛已知的洗涤溶液例如蒸馏水、醇等而除去。
然后，所述方法包括使操作a)的结果与试剂盒的靶物质检测部分接触。
如在操作a)中一样，所述接触可在本领域中广泛已知的缓冲溶液中进行。也就是说，接触可在靶物质中存在的分子、靶物质结合部分、和靶物质检测部分以稳定状态相互作用的条件下进行。而且，接触可通过例如将包含靶物质检测部分的缓冲溶液直接加到操作a)的结果而进行。
作为操作a)的结果，靶物质特异性结合到靶物质结合部分的探针，并且连接到探针的第一分子暴露。因而，当使靶物质检测部分与其接触时，连接到靶物质检测部分的表面的第二分子特异性结合到该第一分子，并且在这种情况下，存在于靶物质检测部分的表面处的两性离子化合物帮助表面电荷具有几乎不根据周围条件改变的这样的电荷特性且具有几乎中性，因此，可防止固体载体和靶物质检测部分之间的非特异性结合。
根据本发明的实施方式，所述方法进一步包括，在操作b)之后，b-1)除去未结合的靶物质检测部分。
在操作b-1)中，靶物质检测部分可通过加入过量的本领域中广泛已知的洗涤溶液例如蒸馏水、醇等而除去。
根据本发明的实施方式，所述方法进一步包括，在操作b-1)之后，b-2)使试剂盒的靶物质检测部分和操作b-1)的结果接触。所述方法可进一步包括重复包括操作b)、b-1)、和b-2)的循环1~24次。
该循环是指将在操作b)中已与操作a)的结果接触的结果与靶物质检测部分重复接触。根据分子，包含于靶物质结合部分中的第一分子可特异性结合到多个第二分子。因而，如果包括第二分子的靶物质检测部分的接触重复进行直到可与第一分子连接的第二分子的数量饱和，则靶物质检测部分可特异性结合到靶物质结合部分。如果多个靶物质结合部分和靶物质检测部分由于特异性结合而彼此相邻存在，则通过靶物质检测部分可检测的信号可被放大。
最后，所述方法包括c)检测靶物质。
根据本发明的实施方式，在操作c)中，可检测选自磁信号、电信号、发射信号、散射信号、和放射性信号的信号。所述信号可例如选自由可检测标记产生的磁信号、电信号、发射信号(如荧光或拉曼信号)、散射信号、和放射性信号。检测信号的详细实例与关于可检测标记给出的相同。
现将参考以下实施例进一步详细地描述一个或多个实施方式。这些实施例仅用于说明的目的并且不意图限制所述一个或多个实施方式的范围。
实施例1：合成其非特异性结合最小化的靶物质检测部分
将纳米颗粒分散在氯仿中，所述纳米颗粒各自具有CdSe/CdZnS的芯/壳结构，通过使用其中镉(Cd)、硒(Se)、锌(Zn)、和硫(S)前体快速加入高温且氮气(N2)饱和的包括十八碳烯和油胺的溶剂中的高温热分解工艺合成。所述纳米颗粒用作量子点。而且，将其中预先合成的下式I表示的两性离子化合物和下式Ⅱ表示的包含羧基的化合物已过量溶解于其中的水溶液与包含纯化量子点的氯仿溶液混合，并将混合物在室温下搅拌。
式I
在这方面，存在于各量子点表面的有机分子配体如三辛基膦、三辛基膦氧化物、油胺、油酸等同时被所述两性离子化合物和所述包含羧基的化合物取代，使得量子点移动到水溶液层并分散于其中。然后，分离氯仿层，且仅将水溶液层透析以除去残余配体。然后，以用于帮助共价键的基于碳二亚胺的结合试剂处理被羧酸和两性离子化合物同时表面取代的量子点，并将125μL的抗生物素蛋白链菌素溶液以2.5mg/mL抗生物素蛋白链菌素溶液对应于1nmol量子点的方式加入其中，从而将抗生物素蛋白链菌素结合到羧基。由此，得到具有两性离子化合物和抗生物素蛋白链菌素连接到其的表面的量子点(构成靶物质检测部分)。图1是根据本发明实施方式的靶物质检测部分的示意图。参考图1，靶物质检测部分包括量子点100，其具有两性离子化合物110和作为第二分子实例的抗生物素蛋白链菌素120经由有机分子配体130连接到其的表面。此外，如图2中所示，证实虽然两性离子化合物和抗生物素蛋白链菌素连接到靶物质检测部分，但是构成靶物质检测部分的量子点的吸收和发射特性与两性离子化合物和抗生物素蛋白链菌素未连接到其的对照组相比良好地保持。
实施例2：证实由于靶物质检测部分的抗生物素蛋白链菌素和生物素之间的特异性结合引起的自组装
在以用于帮助共价键的基于碳二亚胺的结合试剂处理被羧基和两性离子化合物同时表面取代的量子点后，将伯胺连接到其的生物素加到其中，从而制备生物素连接的量子点。在这方面，将36μL生物素溶液以1mg/mL生物素溶液对应于1nmol量子点的方式使用。然后，将生物素连接的量子点与根据实施例1制备的靶物质检测部分混合，然后静置30分钟，且然后通过动态光散射测量其流体动力学尺寸。其结果示于图3中。与实施例1中不同的仅被两性离子化合物和包含羧基的化合物表面取代而没有加入抗生物素蛋白链菌素的量子点的流体动力学尺寸(图3的A)比靶物质检测部分或生物素连接到其的量子点的尺寸(图3的B或C)小约1~约1.5nm。该结果可由于如下事实：具有由于抗生物素蛋白链菌素和生物素在量子点的表面处彼此特异性结合而提高的颗粒尺寸的组合物(组分)比在当没有引入抗生物素蛋白链菌素的情况中移动得慢。而且，其中靶物质检测部分与生物素连接的量子点混合的样品的流体动力学尺寸(图3的D)为约1000nm。该结果可由于如下事实：当多个靶物质检测部分与多个生物素连接的量子点接触时，它们连续为彼此提供特异性结合位点，从而使复合物聚集。
实施例3：证实通过抗生物素蛋白链菌素和生物素之间的相互作用的生物素连接的量子点的荧光信号的放大
在生物素连接的量子点的量逐渐增加的同时，使根据实施例1制备的靶物质检测部分与生物素连接的量子点接触。结果，靶物质检测部分中存在的抗生物素蛋白链菌素和生物素连接的量子点之间的特异性结合活跃地进行。由于4个生物素可连接到一个抗生物素蛋白链菌素，因此生物素连接的量子点的量越大，则量子点具有的荧光信号的强度越大。
如图4的A中所示，如果非特异性结合没有最小化，即量子点没有被两性离子化合物表面处理，当生物素连接的量子点的量增加时，非特异性结合显著增加，且因此，噪声信号也增加(图4的B)。然而，在被两性离子化合物表面处理的量子点的情况下，即使当生物素连接的量子点被处理时，噪声信号也相对地非常低，并且生物素连接的量子点的量越大，则荧光信号的强度越大。因此，当生物素连接的量子点的量达到一定水平时，荧光信号的强度具有最大值(图4的A)。
实施例4：证实关于由于抗生物素蛋白链菌素和生物素之间的特异性结合引起的靶物质检测部分和靶物质结合部分的自组装的反应速度，和靶物质检测信号放大测试
如实施例3中所述，证实通过将两性离子化合物连接到纳米颗粒的表面以降低非特异性结合而有效地增强荧光信号。该结果通过检测作为靶物质的肌红蛋白而实际地证实。图5是说明通过使用根据本发明实施方式的靶物质检测部分和靶物质结合部分检测肌红蛋白的方法的示意图。将肌红蛋白抗体150固定在基质140上，并使肌红蛋白160与该基质上的肌红蛋白抗体150接触，然后在其上处理生物素连接的肌红蛋白抗体靶物质结合部分200，从而使生物素暴露于基质140的表面。然后，在其上重复处理具有抗生物素蛋白链菌素和两性离子化合物连接到其的表面的纳米颗粒靶物质检测部分300以及具有生物素和两性离子化合物连接到其的表面的纳米颗粒靶物质检测部分310。结果，如图5中所示，根据靶物质检测部分的处理次数，多个靶物质检测部分以枝状形式接到一个靶物质结合部分。因而，荧光信号由量子点放大。
在这种情况下，证实抗生物素蛋白链菌素和两性离子化合物连接的量子点与生物素连接的量子点如何快速地彼此特异性结合。如图5中所示，在生物素在基质140上暴露的同时，不同地控制在抗生物素蛋白链菌素和两性离子化合物连接的量子点与生物素连接的量子点之间的接触时间，以获得图6A的结果。参考图6A，在用抗生物素蛋白链菌素和两性离子化合物连接的量子点和生物素连接的量子点处理后小于3分钟时，荧光信号显著增加。处理后4分钟，荧光信号的强度会聚到其最大值。由该结果，证实在抗生物素蛋白链菌素和两性离子化合物连接的量子点与生物素连接的量子点之间的结合非常快速地发生，并且在一定时间后，可获得非常稳定的状态。
而且，对于多种肌红蛋白浓度，评价当重复处理抗生物素蛋白链菌素和两性离子化合物连接的量子点与生物素连接的量子点时的最大信号放大的次数。如图6B中所示，在32次处理期间测量荧光检测信号，且在这方面，抗生物素蛋白链菌素和两性离子化合物连接的量子点与生物素连接的量子点的处理时间各自为4分钟。结果，处理次数越多，荧光信号具有的强度越大。因此，荧光信号总体提高，但在第24次处理后，即24次的信号放大后，荧光信号会聚至其最大值。
实施例5：根据用靶物质检测部分和靶物质结合部分的重复处理的高灵敏度的靶物质检测方法
基于由实施例2~4获得的结果，证实抗生物素蛋白链菌素和两性离子化合物连接的量子点与生物素连接的量子点对用于靶物质(例如，肌红蛋白)的检测信号的放大。这体现为与常规已知的信号放大方法相比具有非常高的灵敏度的检测方法。参考图7，基于其荧光信号放大的基质的荧光显微镜照片，证实肌红蛋白浓度越高，相对荧光强度和信噪比越大。由该结果，主要地，证实肌红蛋白浓度越高，荧光信号的强度越大。然而，当肌红蛋白的浓度达到1000ng/mL或更高时，涂覆有抗体的基质达到其自身检测极限，且因此，荧光信号会聚到最大值。而且，关于其中信噪比为3或更高的样品浓度，该体系的检测极限为约390pg/mL。该检测极限比典型的基于酶的肌红蛋白检测方法低约13倍。而且，考虑到典型地基于酶的肌红蛋白检测方法需要约180分钟的检测时间，根据本发明实施方式的靶物质检测方法可用于以高灵敏度检测肌红蛋白，同时其检测时间为约120分钟或更小，远短于180分钟。而且，根据本发明实施方式的靶物质检测方法用于检测靶物质，而不使用酶。
如上所述，通过使用根据本发明的以上实施方式的一个或多个的用于检测靶物质的试剂盒和使用该试剂盒检测靶物质的方法有效地检测靶物质。
应理解，本文中描述的示例性实施方式应仅在描述的意义上考虑并且不是为了限制的目的。各实施方式中的特征或方面的描述应典型地被认为可用于其它实施方式中的其它类似特征或方面。

Claims (19)

1.用于检测靶物质的试剂盒，该试剂盒包含：
包括第一分子和连接至该第一分子的探针的靶物质结合部分；和
包括纳米颗粒的靶物质检测部分，所述纳米颗粒各自具有第二分子和具有两性离子的化合物连接到其的表面，
其中所述第一分子特异性结合到所述第二分子而成对。
2.权利要求1的试剂盒，其中所述具有两性离子的化合物选自氨基酸、N-二(羟乙基)甘氨酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸、氨基磺酸、生物碱、赛洛西宾、醌型、和甜菜碱。
3.权利要求1的试剂盒，其中所述第二分子经由结合到各纳米颗粒表面的接头连接到各纳米颗粒的表面。
4.权利要求3的试剂盒，其中所述接头包含纳米颗粒结合位点和纳米颗粒非结合位点，其中所述纳米颗粒结合位点选自包含羟基、硫醇基、或酚基的有机酸，和包含吡啶、甲基胺、咪唑、苯并咪唑、组氨酸、磷腈碱、或羟基的有机碱，并且所述纳米颗粒非结合位点选自羧酸和叠氮基。
5.权利要求1的试剂盒，其中所述纳米颗粒各自包含量子点，所述量子点包括选自周期表中Ⅱ~Ⅵ族化合物半导体、Ⅲ~Ⅴ族化合物半导体、和Ⅳ族化合物半导体中的一种或多种、或金、银、或铁氧化物。
6.权利要求1的试剂盒，其中所述第一分子和所述第二分子对选自单链核酸分子和具有与其互补的序列的单链核苷分子对、双链DNA和与其特异性结合的蛋白质对、以及抗原和抗体对。
7.权利要求1的试剂盒，其中所述第一分子和所述第二分子对包含抗生物素蛋白链菌素和生物素对、或抗生物素蛋白和生物素对。
8.权利要求1的试剂盒，其中所述探针特异性结合到所述靶物质。
9.权利要求1的试剂盒，其中所述探针选自核酸、碳水化合物、抗体、和脂质。
10.权利要求1的试剂盒，其中所述靶物质检测部分进一步包含连接到各纳米颗粒的表面的可检测标记。
11.权利要求10的试剂盒，其中所述可检测标记选自有色珠、着色材料、荧光材料、磷光材料、电可检测的分子、和提供改变的荧光偏振或改变的光漫射的材料。
12.检测靶物质的方法，所述方法包括：
a)使权利要求1的试剂盒的靶物质结合部分与待检测的靶物质接触；
b)使操作a)的结果与权利要求1的试剂盒的靶物质检测部分接触；和
c)检测所述靶物质。
13.权利要求12的方法，其中所述靶物质固定在固体载体上。
14.权利要求12的方法，其中所述固体载体选自载玻片、圆片、珠、膜、和板。
15.权利要求12的方法，其中所述靶物质选自DNA、RNA、肽核酸(PNA)、锁核酸(LNA)、蛋白质、肽、碳水化合物、和其组合。
16.权利要求12的方法，其中所述方法进一步包括，在操作a)之后，a-1)除去未结合的靶物质结合部分。
17.权利要求12的方法，其中所述方法进一步包括，在操作b)之后，b-1)除去未结合的靶物质检测部分。
18.权利要求17的方法，其中所述方法进一步包括，在操作b-1)之后，b-2)使权利要求1的试剂盒的靶物质检测部分与操作b-1)的结果接触。
19.权利要求12的方法，其中在操作c)中，检测选自磁信号、电信号、发射信号、散射信号、和放射性信号的信号。
CN2012101532938A 2011-05-17 2012-05-17 用于检测靶物质的试剂盒和用该试剂盒检测靶物质的方法 Pending CN102788876A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2011-0046389 2011-05-17
KR1020110046389A KR20120128440A (ko) 2011-05-17 2011-05-17 표적 물질 검출용 키트 및 이를 이용한 표적 물질 검출 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102788876A true CN102788876A (zh) 2012-11-21

Family

ID=46208302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012101532938A Pending CN102788876A (zh) 2011-05-17 2012-05-17 用于检测靶物质的试剂盒和用该试剂盒检测靶物质的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20120295368A1 (zh)
EP (1) EP2525226A1 (zh)
JP (1) JP2012242394A (zh)
KR (1) KR20120128440A (zh)
CN (1) CN102788876A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105063225A (zh) * 2015-09-07 2015-11-18 苏州纳诺康生物技术有限公司 纳米荧光微粒在单联或者多联核酸扩增检测中的应用
CN105592860A (zh) * 2013-05-31 2016-05-18 创新生物科学有限公司 抗体组合物和用于其的缓冲体系
CN115141624A (zh) * 2022-06-24 2022-10-04 南京贝迪新材料科技股份有限公司 一种表面具有网状封装层的量子点及其制备方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8859297B2 (en) * 2011-05-23 2014-10-14 Board Of Trustees Of Michigan State University Detection of conductive polymer-labeled analytes
JP6441567B2 (ja) * 2012-12-18 2018-12-19 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 小胞内のポリヌクレオチドを含む乳がん診断用組成物及びキット、並びにそれを利用した乳がん診断方法
JPWO2018199179A1 (ja) * 2017-04-28 2020-06-25 国立大学法人 東京医科歯科大学 修飾ナノ粒子、該修飾ナノ粒子を含む分散液、抵抗パルスセンシング用セット、ウイルス又は細菌の検出用セット及び試薬、並びにウイルス又は細菌の検出方法
GB2571696B (en) 2017-10-09 2020-05-27 Compass Pathways Ltd Large scale method for the preparation of Psilocybin and formulations of Psilocybin so produced
CN107941768B (zh) * 2017-11-29 2020-05-22 温州医科大学 一种葡萄糖衍生物rg在制备组氨酸荧光检测试剂上的应用
GB2577292A (en) * 2018-09-20 2020-03-25 Sumitomo Chemical Co Light-emitting marker particles
CN109856076B (zh) * 2019-02-19 2021-08-20 章毅 检测细胞的组合物及检测方法
CN113993523A (zh) 2019-04-17 2022-01-28 指南针探路者有限公司 用赛洛西宾治疗抑郁症和其他各种病症
CN111474336B (zh) * 2020-03-21 2023-07-28 南昌大学 一种铁氰化镍纳米粒化学发光适体传感器的制备方法及基于其检测8-OhdG的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101294903A (zh) * 2008-06-03 2008-10-29 武汉大学 在同一标本上检测同一抗原表达的方法
CN101339188A (zh) * 2008-08-08 2009-01-07 武汉大学 一种检测乳腺癌石蜡包埋组织抗原的量子点免疫荧光试剂盒及应用
CN101519695A (zh) * 2009-02-19 2009-09-02 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 多靶标量子点标记核酸芯片及其制备方法和检测方法
WO2010061992A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 Infopia Co., Ltd. Method for amplification of signal in immunochromatographic assay and immunochromatographic kit using the method
CN101848704A (zh) * 2007-07-24 2010-09-29 耐百生物制药有限公司 用于制备微粒的技术
CN101988898A (zh) * 2009-08-07 2011-03-23 中国科学院广州生物医药与健康研究院 量子点编码微球的液相芯片

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6322901B1 (en) * 1997-11-13 2001-11-27 Massachusetts Institute Of Technology Highly luminescent color-selective nano-crystalline materials
US6699723B1 (en) * 1997-11-25 2004-03-02 The Regents Of The University Of California Organo luminescent semiconductor nanocrystal probes for biological applications and process for making and using such probes
EP0990903B1 (en) * 1998-09-18 2003-03-12 Massachusetts Institute Of Technology Biological applications of semiconductor nanocrystals
JP2009084576A (ja) * 2002-03-05 2009-04-23 Dainippon Printing Co Ltd 希土類元素含有微粒子およびそれを用いた蛍光プローブ
GB2393729A (en) * 2002-10-04 2004-04-07 Nanomagnetics Ltd Semiconductor nanoparticles
WO2005029539A2 (en) * 2003-07-21 2005-03-31 Dendritic Nanotechnologies, Inc. Stabilized and chemically functionalized nanoparticles
US20060246524A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Christina Bauer Nanoparticle conjugates
ATE496297T1 (de) * 2005-05-02 2011-02-15 Anp Technologies Inc Polymerkonjugat-verbesserte bioassays
EP1913392A4 (en) * 2005-08-02 2010-03-10 Univ Utah Res Found BIOSENSORS WITH METALLIC NANOCONITIES
EP1931943A2 (en) * 2005-09-16 2008-06-18 The Regents of the University of California A colorimetric bio-barcode amplification assay for analyte detection
JP4654414B2 (ja) * 2005-12-01 2011-03-23 独立行政法人産業技術総合研究所 免疫化学的検出方法、及びその検出用試薬キット
US8741813B2 (en) * 2005-12-15 2014-06-03 General Electric Company Composition, device and associated method
US10087082B2 (en) * 2006-06-06 2018-10-02 Florida State University Research Foundation, Inc. Stabilized silica colloid
US20080138842A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-12 Hans Boehringer Indirect lateral flow sandwich assay
US7993525B2 (en) * 2006-12-29 2011-08-09 Intel Corporation Device and method for particle complex handling
DE102007020302B4 (de) * 2007-04-20 2012-03-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verbesserte dreidimensionale biokompatible Gerüststruktur, die Nanopartikel beinhaltet
EP3561513A1 (en) * 2007-05-23 2019-10-30 Ventana Medical Systems, Inc. Polymeric carriers for immunohistochemistry and in situ hybridization
US20090258355A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Brookhaven Science Associates, Llc Nanoscale Clusters and Methods of Making Same
WO2010006604A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Radiometer Medical Aps High capacity solid phase
US20120269721A1 (en) * 2009-10-12 2012-10-25 The Regents Of The University Of California Targeted nanoclusters and methods of their use
US8877505B2 (en) * 2010-02-02 2014-11-04 Ventana Medical Systems, Inc. Composition and method for stabilizing fluorescent particles
US8841104B2 (en) * 2010-04-21 2014-09-23 Nanomr, Inc. Methods for isolating a target analyte from a heterogeneous sample

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101848704A (zh) * 2007-07-24 2010-09-29 耐百生物制药有限公司 用于制备微粒的技术
CN101294903A (zh) * 2008-06-03 2008-10-29 武汉大学 在同一标本上检测同一抗原表达的方法
CN101339188A (zh) * 2008-08-08 2009-01-07 武汉大学 一种检测乳腺癌石蜡包埋组织抗原的量子点免疫荧光试剂盒及应用
WO2010061992A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 Infopia Co., Ltd. Method for amplification of signal in immunochromatographic assay and immunochromatographic kit using the method
CN101519695A (zh) * 2009-02-19 2009-09-02 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 多靶标量子点标记核酸芯片及其制备方法和检测方法
CN101988898A (zh) * 2009-08-07 2011-03-23 中国科学院广州生物医药与健康研究院 量子点编码微球的液相芯片

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ELEONORA MURO，ET AL.: "Small and Stable Sulfobetaine Zwitterionic Quantum Dots for Functional Live-Cell Imaging", 《JOURNAL OF AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》, vol. 132, no. 10, 17 March 2010 (2010-03-17) *
SAKANDAR RAUF，ET AL.: "Layer-by-Layer Quantum Dot Constructs Using Self-Assembly Methods", 《LANGMUIR》, vol. 26, no. 22, 16 November 2010 (2010-11-16), pages 16934 - 1, XP055032464, DOI: doi:10.1021/la103385s *
YI-JU LIU，ET AL.: "Magnetic bead-based DNA detection with multi-layers quantum dots labeling for rapid detection of Escherichia coli O157:H7", 《BIOSENSORS AND BIOELECTRONICS》, vol. 24, no. 4, 20 June 2008 (2008-06-20) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105592860A (zh) * 2013-05-31 2016-05-18 创新生物科学有限公司 抗体组合物和用于其的缓冲体系
US11046753B2 (en) 2013-05-31 2021-06-29 Innova Biosciences Ltd. Antibody composition and buffer system therefor
CN105063225A (zh) * 2015-09-07 2015-11-18 苏州纳诺康生物技术有限公司 纳米荧光微粒在单联或者多联核酸扩增检测中的应用
CN115141624A (zh) * 2022-06-24 2022-10-04 南京贝迪新材料科技股份有限公司 一种表面具有网状封装层的量子点及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2525226A1 (en) 2012-11-21
US20120295368A1 (en) 2012-11-22
JP2012242394A (ja) 2012-12-10
KR20120128440A (ko) 2012-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102788876A (zh) 用于检测靶物质的试剂盒和用该试剂盒检测靶物质的方法
Babamiri et al. Highly sensitive bioaffinity electrochemiluminescence sensors: Recent advances and future directions
Mahmoudi et al. Lateral flow assays towards point-of-care cancer detection: A review of current progress and future trends
Ding et al. Recent advances in quantum dots-based biosensors for antibiotics detection
Wang et al. Immunoassay of goat antihuman immunoglobulin G antibody based on luminescence resonance energy transfer between near-infrared responsive NaYF4: Yb, Er upconversion fluorescent nanoparticles and gold nanoparticles
Cheng et al. Cascade signal amplification strategy for subattomolar protein detection by rolling circle amplification and quantum dots tagging
Zhang et al. Ultrasensitive assays for proteins
Xiong et al. Dual-readout fluorescence quenching immunochromatographic test strips for highly sensitive simultaneous detection of chloramphenicol and amantadine based on gold nanoparticle-triggered photoluminescent nanoswitch control
Wang et al. Selective single molecule nanopore sensing of microRNA using PNA functionalized magnetic core–shell Fe3O4–Au nanoparticles
Miao Electrogenerated chemiluminescence and its biorelated applications
Eastman et al. Qdot nanobarcodes for multiplexed gene expression analysis
Xu et al. Label-free fluorescent detection of protein kinase activity based on the aggregation behavior of unmodified quantum dots
Tan et al. Nanoscaled lanthanide/nucleotide coordination polymer for detection of an anthrax biomarker
Su et al. Graphene and graphene oxides: recent advances in chemiluminescence and electrochemiluminescence
Shanehsaz et al. Detection of Helicobacter pylori with a nanobiosensor based on fluorescence resonance energy transfer using CdTe quantum dots
Wang et al. Functionalized persistent luminescence nanoparticle-based aptasensor for autofluorescence-free determination of kanamycin in food samples
JP2010112957A (ja) 蛍光ナノシリカ粒子、ナノ蛍光材料、それを用いたバイオチップ及びそのアッセイ法
Liu et al. Label-free dsDNA-Cu NPs-based fluorescent probe for highly sensitive detection of L-histidine
Sameiyan et al. DNA origami-based aptasensors
Tu et al. Time-gated imaging on live cancer cells using silicon quantum dot nanoparticles with long-lived fluorescence
Zhang et al. Biotoxin sensing in food and environment via microchip
Lv et al. Silica-encapsulated quantum dots for highly efficient and stable fluorescence immunoassay of C-reactive protein
Liu et al. Probing and quantifying the food-borne pathogens and toxins: from in vitro to in vivo
He et al. Aptamer based fluorometric sulfamethazine assay based on the use of graphene oxide quantum dots
WO2015055708A1 (en) Sensitive qualitative bioassay using graphene oxide as analyte revealing agent

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121121