JPWO2021211756A5

JPWO2021211756A5 -

Info

Publication number: JPWO2021211756A5
Application number: JP2022562591A
Authority: JP
Publication date: 2024-04-10

Claims

標的細胞外小胞（ＥＶ）を検出するためのナノプラズモンアレイであって、
基板と、
前記基板上にナノ構造体の周期的アレイを形成するように配置された複数のナノ構造体であって、前記ナノ構造体の周期的アレイは、前記ナノ構造体に結合したＥＶおよび／または前記ナノ構造体の近くの前記基板に結合したＥＶによって放射、散乱、もしくは反射された電磁放射線の１つまたは複数の光学信号を増幅するように、または前記ＥＶに結合したレポーター基によって放射、散乱、もしくは反射された電磁放射線の１つまたは複数の光学信号を増幅するように、配置および寸法決めされる、複数のナノ構造体と、
前記ナノ構造体上または前記ナノ構造体に隣接して固定された１つまたは複数のアフィニティーリガンドであって、標的ＥＶに選択的に結合して、前記標的ＥＶを前記ナノ構造体または前記ナノ構造体に隣接する前記基板に結合する、１つまたは複数のアフィニティーリガンドと、を含む、ナノプラズモンアレイ。
前記光学信号は、蛍光信号、ラマン信号、または暗視野散乱を含む、請求項１に記載のナノプラズモンアレイ。
前記ナノ構造体は、アレイ状に配置され、かつ前記基板内または前記基板上に配置された金属膜内に形成された複数のナノホールを含む、請求項１または請求項２に記載のナノプラズモンアレイ。
前記ナノ構造体は、前記基板の上面にアレイ状に配置された複数のナノロッド、ナノディスク、またはナノグルーブを含む、請求項１または請求項２に記載のナノプラズモンアレイ。
前記ナノ構造体の各々は、最大サイズ、例えば直径、幅、または長さが約３０～４００ｎｍである、請求項１または請求項２に記載のナノプラズモンアレイ。
前記ナノ構造体は、ナノロッドまたはナノスクエアであり、長さが約５０～約３００ｎｍ、幅が約２０～約３００ｎｍ、高さが約２０～約３００ｎｍの寸法を有するか、または前記ナノ構造体は、ナノディスクであり、直径が約５０～約２００ｎｍ、高さが約２０～約３００ｎｍの寸法を有する、請求項４に記載のナノプラズモンアレイ。
前記アフィニティーリガンドは捕捉剤に結合し、前記捕捉剤は前記標的ＥＶ上の少なくとも１つの表面マーカーに結合するように構成される、請求項１または請求項２に記載のナノプラズモンアレイ。
前記アフィニティーリガンドは、前記標的ＥＶ上の少なくとも１つの表面マーカーおよび／または前記標的ＥＶ内の少なくとも１つの小胞内マーカーに結合するように構成される、請求項１または請求項２に記載のナノプラズモンアレイ。
前記ナノ構造体の周期的アレイは、ナノ構造体間に約４００から８００ｎｍの周期性を有する、請求項１または請求項２に記載のナノプラズモンアレイ。
前記基板の上面に配置された金属膜をさらに含み、
前記金属膜は、電磁放射線の１つまたは複数の特定の波長を増幅するように選択された周期性で前記金属膜を貫通する複数のナノホールを含み、前記周期性は、ナノホール間で約４００～８００ｎｍであり、
前記金属膜は、前記ナノホール上に、または前記ナノホールに隣接して固定された複数のアフィニティーリガンドを含み、
前記複数のアフィニティーリガンドは、前記標的ＥＶの表面上のマーカーに選択的に結合する、請求項１または請求項２に記載のナノプラズモンアレイ。
前記金属膜は、貴金属、遷移金属、アルカリ金属、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１０に記載のナノプラズモンアレイ。
前記ナノ構造体および前記金属膜のいずれかまたは両方は、金、銀、アルミニウム、または白金を含む、請求項１または請求項２に記載のナノプラズモンアレイ。
液体試料中の標的細胞外小胞（ＥＶ）を検出する方法であって、
基板と、
前記基板上にナノ構造体の周期的アレイを形成するように配置された複数のナノ構造体であって、前記ナノ構造体の周期的アレイは、前記ナノ構造体に結合した個々のＥＶおよび／または前記ナノ構造体の近くの前記基板に結合したＥＶによって放射、散乱、もしくは反射された電磁放射線の１つまたは複数の光学信号を増幅するように、または前記個々のＥＶに結合したレポーター基によって放射、散乱、もしくは反射された電磁放射線の１つまたは複数の光学信号を増幅するように、配置および寸法決めされる、複数のナノ構造体と、
前記ナノ構造体上または前記ナノ構造体に隣接して固定された１つまたは複数のアフィニティーリガンドであって、標的ＥＶに選択的に結合して、前記標的ＥＶを前記ナノ構造体または前記ナノ構造体に隣接する前記基板に結合する、１つまたは複数のアフィニティーリガンドと、を含む、ナノプラズモンアレイを得るステップと、
前記液体試料中に前記ＥＶが存在する場合、前記アフィニティーリガンドに結合することを可能にする流量で前記ナノプラズモンアレイ上に液体試料を流すことによって、前記ナノプラズモンアレイ上の前記ＥＶを捕捉するステップと、
前記ナノプラズモンアレイ上に捕捉された標的ＥＶを１つまたは複数のレポーター基で標識するステップと、
１つまたは複数の特定の波長の第１の電磁放射線を、前記ナノプラズモンアレイ上に捕捉された標識された前記標的ＥＶに投射するステップであって、前記１つまたは複数の特定の波長の前記電磁放射線は、前記レポーター基に前記第１の電磁放射線または第２の電磁放射線を放射、散乱または反射させるように選択される、ステップと
前記レポーター基によって放射、散乱または反射された前記第１または第２の電磁放射線の前記光学信号を受け取るステップであって、前記ナノ構造体のナノプラズモンアレイは、前記レポーター基によって放射、散乱または反射された前記第１または第２の電磁放射線の前記光学信号を増幅するように配置および寸法決めされる、ステップと、
前記レポーター基によって放射、散乱、または反射された増幅された前記第１または第２の電磁放射線の前記光学信号の画像を捕捉するステップと、を含む、方法。
前記液体試料中の前記標的ＥＶの数は１，０００未満である、請求項１３に記載の方法。
前記ナノ構造体は、前記基板または前記基板上に配置された金属膜を貫通する複数のナノホールを含む、請求項１３または１４に記載の方法。
前記ナノ構造体は、前記基板の上面に配置された複数のナノロッド、ナノディスク、またはナノグルーブを含む、請求項１３または１４に記載の方法。
サイズによってＥＶを識別し、例えば１ミクロンより大きい大きな成分を廃棄するステップと、
標的ＥＶマーカーに対する陽性に基づいて、識別された前記ＥＶから標的ＥＶを選択するステップと、
特定の標的ＥＶを生成するために、器官または組織特異的マーカーに対する陽性によって特定の器官または組織に由来するものとして標的ＥＶを選択するステップと、
前記特定の標的ＥＶの前記表面上の小胞外バイオマーカーに基づいて、および／または前記特定の標的ＥＶ内の小胞内バイオマーカーに基づいて、個々の特定の標的ＥＶを解析するステップと、をさらに含む、
請求項１３または請求項１４に記載の方法。
液体試料中の標的細胞外小胞（ＥＶ）を検出するためのシステムであって、
基板と、
前記基板上にナノ構造体の周期的アレイを形成するように配置された複数のナノ構造体であって、前記ナノ構造体の周期的アレイは、前記ナノ構造体に結合した個々のＥＶおよび／または前記ナノ構造体の近くの前記基板に結合したＥＶによって放射、散乱、もしくは反射された電磁放射線の１つまたは複数の光学信号を増幅するように、または前記個々のＥＶに結合したレポーター基によって放射、散乱、もしくは反射された電磁放射線の１つまたは複数の光学信号を増幅するように、配置および寸法決めされる、複数のナノ構造体と、
前記ナノ構造体上または前記ナノ構造体に隣接して固定された１つまたは複数のアフィニティーリガンドであって、標的ＥＶに選択的に結合して、前記標的ＥＶを前記ナノ構造体または前記ナノ構造体に隣接する前記基板に結合する、１つまたは複数のアフィニティーリガンドと、を含む、ナノプラズモンアレイと、
試料制御ユニットであって、
ポンプと、
前記液体試料中にＥＶが存在する場合、前記アフィニティーリガンドに結合することを可能にする、前記ポンプによって制御された流量で前記ナノプラズモンアレイ上に前記液体試料を流すことによって、前記ナノプラズモンアレイ上の前記ＥＶを捕捉するように構成される少なくとも１つの流体チャネルと、
前記ナノプラズモンアレイ上に捕捉された標的ＥＶを１つまたは複数のレポーター基で標識するための少なくとも１つのアフィニティーリガンド、例えば抗体と、を含む、試料制御ユニットと、
撮像ユニットであって、
前記ナノプラズモンアレイ上に捕捉された標識された前記標的ＥＶに電磁放射線を投射するように構成される光源と、
前記ナノプラズモンアレイ上に捕捉された標識された前記標的ＥＶ上の前記標的ＥＶまたはレポーター基によって放射、散乱、または反射された電磁放射線を受け取り、標識された前記標的ＥＶの画像を捕捉するように構成される電磁放射線検出器、例えばカメラまたはＣＣＤであって、前記レポーター基から反射された散乱光によって放射、散乱、または反射された前記電磁放射線は、前記ナノ構造体の周期的アレイによって増幅された１つまたは複数の波長を有する、電磁放射線検出器と、を含む、撮像ユニットと、を含む、システム。
前記ナノ構造体は、アレイ状に配置され、かつ前記基板内または前記基板上に配置された金属膜内に形成された複数のナノホールを含む、請求項１８に記載のシステム。
前記ナノ構造体は、前記基板の上面にアレイ状に配置された複数のナノロッド、ナノディスク、またはナノグルーブを含む、請求項１８または１９に記載のシステム。
前記ナノ構造体の各々は、最大サイズ、例えば直径、幅、または長さが約３０～４００ｎｍである、請求項１８または請求項１９に記載のシステム。
前記ナノ構造体は、ナノロッドまたはナノスクエアであり、長さが約５０～約３００ｎｍ、幅が約２０～約３００ｎｍ、高さが約２０～約３００ｎｍの寸法を有するか、または前記ナノ構造体は、ナノディスクであり、直径が約５０～約２００ｎｍ、高さが約２０～約３００ｎｍの寸法を有する、請求項２１に記載のシステム。
前記アフィニティーリガンドは捕捉剤に結合し、前記捕捉剤は前記標的ＥＶ上の少なくとも１つの表面マーカーに結合するように構成される、請求項１８または請求項１９に記載のシステム。
前記アフィニティーリガンドは、前記標的ＥＶ上の少なくとも１つの表面マーカーおよび／または前記標的ＥＶ内の少なくとも１つの小胞内マーカーに結合するように構成される、請求項１８または請求項１９に記載のシステム。
前記ナノ構造体の周期的アレイは、ナノ構造体間に約４００～８００ｎｍの周期性を有する、請求項１８または請求項１９に記載のシステム。