KR20170071597A

KR20170071597A - 형광성 모이어티와 자성 모이어티를 포함하는 구조체를 이용한 시료의 분석 방법

Info

Publication number: KR20170071597A
Application number: KR1020177013718A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 고든 앳우드
Original assignee: 크리스토퍼 고든 앳우드
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-06-23
Also published as: EP3210020A1; US20170336403A1; WO2016064672A1; CN107076738A; AU2015336307A1; JP2017531804A; CA2959741A1; US10352932B2

Abstract

한 가지 관점에 있어서, 시료중의 피분석체의 존재 및/또는 농도는 자기 모이어티 및 형광성 모이어티를 포함하는 구조체의 사용에 의해 결정된다. 한 가지 구체적인 예에 있어서, 구조체은 투명성 표면으로 자기적으로 이동된 다음 표면에 따라 끌린다. 한 가지 관점에 있어서, 소멸장이 적용되고, 소멸장 내외로 이동함에 따른 형광성 모이어티의 분산 또는 회전 특성의 변화는 형광 방출의 변화에 의해 측정되고, 시료중의 구조체 및 요소간의 상호작용의 측정을 제공한다.

Description

형광성 모이어티와 자성 모이어티를 포함하는 구조체를 이용한 시료의 분석 방법 {ANALYZING A SAMPLE WITH A CONSTRUCT COMPRISING A FLUORESCENT MOIETY AND A MAGNETIC MOIETY}

[관련 출원의 교차 참조]

본 출원은 2014년 10월 20일자 미국 특허 출원 제62/066,217호에 대한 우선권을 주장하는 바, 모든 목적상 상기 출원의 내용은 그 전체를 본 명세서에 참조로 합체한다.

본 명세서에 개시된 것은 시료, 예컨대 복잡한 생물학적 시료중의 피분석체의 검출 및 상기 피분석체의 존재 (또는 부재), 농도 및/또는 활성을 결정하기 위한 조성물, 장치 및 방법에 관한 것이다. 특정 관점에 있어서 보면, 상기 방법은 조절 가능한 자기장내에 있는 1개 이상의 구조체를 이용하는데, 여기서 각 구조체는 형광성 모이어티에 연결 또는 결합된 자성 모이어티를 포함한다.

이하의 논의에서는, 특정의 물품들과 방법들이 배경 및 소개의 목적으로 설명된다. 본 명세서에 포함된 어떠한 것도 선행 기술을 "인정"하는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 출원인은, 적절하다면, 본 명세서에 언급된 물품 및 방법은 적용 가능한 법규하에서 선행 기술을 구성하지 않는다는 것을 입증하기 위한 권리를 분명히 유보한다.

혈액 등의 생물학적 매질의 분석 방법들을 이용할 수 있다. 이들 방법은 넓게는 광학 형광 기술, 광학 위상 기술, 전기 화학 기술 및 자기 기술로 분류될 수 있다. 예를 들면, 대표적인 광학 형광법으로서는 효소 결합 면역 흡착 측정법 (ELISA)이 있다. 표면 플라즈몬 공명법 (SPR)은 일반적으로 사용되는 광학 위상법이다. 차등 펄스 전압 전류법과 같은 전기 화학법과, 자기 완화 면역 분석법 (MARIA) 등의 자기법(磁氣法)도 역시 사용될 수 있다.

일반적으로, 상기 방법은 재생 또는 대체를 요하는 감지 요소를 포함한다. 재생은 종종 통제된 실험실 환경 외부에서의 사용을 배제하고, 교정 문제의 신중한 고려를 요하는 일련의 시약에 의한 처리를 포함한다. 더욱이, 지원하는 하드웨어 장치는 부피가 크고 고가일 수 있다. 대체는 비실험실 환경 (주거용 등의 환경)에 보다 더 적합할 수도 있으나, 반복적으로 발생하는 비용을 고려하면 널리 보급하기에는 어려움이 있다.

상기 방법은 역시 피분석체 농도의 정확한 측정을 방해하는 비특이적 결합에 대한 취약성을 나타내는 경우가 있다. 복잡한 생물학적 시료는 대상 피분석체의 분자와 결합하려는 수용체와 약하게라도 상호 작용할 수 있는 과잉의 분자를 포함한다. 이는 피분석체와의 결합을 차단함으로써 피분석체 농도의 측정값을 잘못 과대 평가하거나, 피분석체 농도의 측정값을 잘못 과소 평가할 수 있다.

상기 결점들 때문에, 질병 진단용 혈액 시료 등의 복잡한 생물학적 시료를 분석하기 위하여 휴대 가능하고, 저렴하며, 신뢰성이 있고, 적합한 적용성이 광범위한 새로운 방법, 조성물 및/또는 장치를 필요로 하고 있다.

발명의 개요

본 발명의 요약은 청구된 발명의 범위를 한정하기 위하여 사용하려는 것이 아니다. 기타의 청구된 발명의 특징, 세부 사항, 용도 및 장점들은 첨부된 도면 및 첨부된 청구 범위에 개시된 관점을 비롯한 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

한 가지 관점에 있어서, 본 명세서에 개시된 것은, 자기(磁氣) 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도(自立度)를 나타내도록 하는 결합 (여기서, 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 대상 피분석체에 결속할 수 있다)에 의하여 연결된 상기 두 가지 모이어티를 포함하는 구조체를 제공하는 단계와, 상기 구조체를 시료와 접촉시켜서, 상기 시료중에 존재하는 경우, 형광성 모이어티 및/또는 결합이 대상 피분석체와 상호 작용하도록 하는 단계와, 상기 시료에 축방향 자기장 성분을 포함하는 제1 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면 쪽으로 이동시키는 단계와, 상기 시료에 횡방향 자기장 성분을 포함하는 제2 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면에 따라 이동시키는 단계와, 상기 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 단계와, 상기 시료중의 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성을 나타내는 형광성 모이어티의 형광 방출을 측정하는 단계를 포함하는 시료중의 피분석체의 분석 방법이다.

한 가지 구체적인 예에 있어서, 제2 자기장을 인가하는 단계는 소멸장 내외로 형광성 모이어티의 분산 이동을 교번시키기에 충분한 횡방향 자기장 성분의 강도를 교번하는 단계를 포함한다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 측정하는 단계는 형광성 모이어티의 형광 방출의 크기 및/또는 위상 및/또는 형광 방출의 편광을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 형광 방출의 크기 및/또는 위상은 시료중의 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성의 측정값을 제공한다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 형광성 모이어티 및/또는 결합은 대상 피분석체에 특이적으로 결합할 수 있는 1 이상의 수용체를 포함할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 제1 자기장은 축방향 구배(勾配)를 포함한다. 또 한가지 관점에 있어서, 제2 자기장은 횡방향 구배를 포함한다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 시료는 생물학적 시료를 포함할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 결합은 수지상 (樹枝狀) 분자, 덴드리머 분자, 분자 사슬, 비대칭 분자 사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자 사슬, 폴리뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 다중 방향성 분자, 다중 고리형 분자, 중합 탄소, 다당류, 거대 분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 상기 결합은 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 및/또는 폴리에틸렌옥사이드 (PEO)를 포함할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 상기 결합은 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타낼 수 있도록 한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 결합은 길이가 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 약 1,000 nm 내지 약 5,000 nm, 약 5,000 nm 내지 약 10,000 nm 또는 약 10,000 nm 내지 약 50,000 nm 길이이다. 다른 구체적인 예에 있어서, 결합은 약 50 nm 내지 약 200 nm 이다. 또 다른 구체적인 예에 있어서, 결합은 약 1 nm 내지 약 5 nm, 5 nm 내지 약 10 nm, 50,000 nm 내지 약 100,000 nm, 약 100,000 nm 내지 약 500,000 nm, 또는 약 500,000 nm 내지 약 1,000,000 nm 길이이다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 방법은 구조체의 비특이적 결합으로부터 대상 피분석체와 구조체간의 특이적인 결합을 구별하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 다른 관점에 있어서, 상기 방법은 구조체로부터 대상 피분석체를 분리하는데 필요한 힘을 판단하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 또 다른 관점에 있어서, 상기 방법은 상이한 유체 역학적 직교류 (直交流) 조건하에서 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합의 유체 역학적 거동을 판단하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분은 주기적으로 제거 또는 감소될 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 상기 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분은 제1 자기장의 축방향 자기장 성분을 유지하면서 주기적으로 제거 또는 감소된다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 유체 역학적 직교류가 형광성 모이어티의 단일 방향 회전을 유도하도록 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 비대칭 성분을 포함할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면은 형광 방출이 통과할 수 있도록 한다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면은 투명성일 수 있다.

또 다른 관점에 있어서, 본 명세서에 개시된 것은, 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합 (여기서, 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 대상 피분석체에 결합할 수 있고, 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 유체 역학적 직교류가 형광성 모이어티의 단일 방향 회전을 유도할 수 있도록 비대칭 성분을 포함한다)에 의하여 연결된 상기 두 가지 모이어티를 포함하는 구조체를 제공하는 단계와, 상기 구조체를 시료와 접촉시켜서, 상기 시료중에 존재하는 경우, 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합이 대상 피분석체와 상호 작용하도록 하는 단계와, 상기 시료에 축방향 자기장 성분을 포함하는 제1 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면 쪽으로 이동시키는 단계와, 상기 시료에 횡방향 자기장 성분을 포함하는 제2 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면에 따라 이동 (여기서, 상기 구조체의 횡방향 이동은 형광성 모이어티의 단일 방향 회전을 유도한다.)시키는 단계와, 상기 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 단계와, 상기 시료중의 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성을 나타내는 형광성 모이어티의 형광 방출의 주기의 빈도를 측정하는 단계를 포함하는 시료중의 피분석체의 분석 방법이다.

한 가지 구체적인 예에 있어서, 상기 측정 단계는 형광성 모이어티의 형광 방출의 크기 및/또는 위상 및/또는 형광 방출의 편광을 측정하는 단계를 포함한다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 형광성 모이어티 및/또는 결합은 대상 피분석체에 특이적으로 결합할 수 있는 1 이상의 수용체를 포함할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 제1 자기장은 축방향 자기장 구배를 포함한다. 다른 관점에 있어서, 제2 자기장은 횡방향 자기장 구배를 포함한다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 결합은 수지상 분자, 덴드리머 분자, 분자사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자사슬, 폴리뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 다중 방향성 분자, 다중 고리형 분자, 중합 탄소, 다당류, 거대분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 결합은 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 및/또는 폴리에틸렌옥사이드 (PEO)를 포함할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 결합은 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타낼 수 있도록 한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 결합은 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 약 1,000 nm 내지 약 5,000 nm, 약 5,000 nm 내지 약 10,000 nm 또는 약 10,000 nm 내지 약 50,000 nm 길이이다. 다른 구체적인 예에 있어서, 결합은 약 50 nm 내지 약 200 nm 길이이다. 또 다른 구체적인 예에 있어서, 결합은 약 1 nm 내지 약 5 nm, 약 5 nm 내지 약 10 nm, 약 50,000 nm 내지 약 100,000 nm, 약 100,000 nm 내지 약 500,000 nm 또는 약 500,000 nm 내지 약 1,000,000 nm 길이이다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 분석 방법은 구조체의 비특이적 결합으로부터 대상 피분석체와 구조체 간의 특이적인 결합을 구별하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 다른 관점에 있어서, 상기 방법은 구조체로부터 대상 피분석체를 분리하는데 필요한 힘을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 또 다른 관점에 있어서, 상기 방법은 상이한 유체 역학적 직교류 조건하에서 형광성 모이어티 및/또는 결합의 유체 역학적 거동을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분은 유지될 수 있다. 다른 관점에 있어서, 제1 자기장의 축방향 자기장 성분을 유지하면서 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분은 유지된다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 소멸장은 편광될 수 있다. 앞선 실시예 중 어느 하나에 있어서, 표면은 형광 방출이 통과할 수 있도록 한다. 앞선 실시예 중 어느 하나에 있어서, 표면은 투명성일 수 있다.

또 다른 관점에 있어서, 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합 (여기서 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 대상 피분석체에 결합할 수 있다.)으로 연결된 상기 두 가지 모이어티를 포함하는 구조체를 제공하는 단계와, 상기 구조체를 시료와 접촉시켜서, 상기 시료중에 존재하는 경우, 형광성 모이어티 및/또는 결합이 대상 피분석체와 상호 작용하도록 하는 단계, 상기 시료에 축방향 자기장 성분을 포함하는 제1 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면 쪽으로 이동시키는 단계와, 상기 시료에 횡방향 자기장 성분을 포함하는 제2 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면에 따라 이동시키는 단계와, 상기 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 단계와, 상기 시료중의 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성을 나타내는 형광성 모이어티의 형광 편광각을 측정하는 단계를 포함하는 시료중의 피분석체의 분석 방법이 제공된다.

한 가지 구체적인 예에 있어서, 측정하는 단계는 형광성 모이어티의 형광 방출의 크기 및/또는 위상 및/또는 형광 방출의 편광을 측정하는 단계를 더 포함한다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 시료는 생물학적 시료를 포함할 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 결합은 수지상 분자, 덴드리머 분자, 분자사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자사슬, 폴리뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 다중 방향성 분자, 다중 고리형 분자, 중합 탄소, 다당류, 거대분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 결합은 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 및/또는 폴리에틸렌옥사이드 (PEO)를 포함할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 결합은 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타낼 수 있도록할 수 있다. 일부 구체적인 예에 있어서, 결합은 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 약 1,000 nm 내지 약 5,000 nm, 약 5,000 nm 내지 약 10,000 nm 또는 약 10,000 nm 내지 약 50,000 nm 길이이다. 다른 구체적인 예에 있어서, 결합은 약 50 nm 내지 약 200 nm 길이이다. 또 다른 구체적인 예에 있어서, 결합은 약 1 nm 내지 약 5 nm, 약 5 nm 내지 약 10 nm, 약 50,000 nm 내지 약 100,000 nm, 약 100,000 nm 내지 약 500,000 nm 및 약 500,000 nm 내지 약 1,000,000 nm 이다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분이 유지될 수 있다. 다른 관점에 있어서, 제1 자기장의 축방향 자기장 성분을 유지하면서 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분은 유지된다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 표면은 형광 방출이 통과할 수 있도록 한다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 표면은 투명성일 수 있다.

다른 관점에 있어서, 본 명세서에 개시된 것은, 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합 (여기서 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 대상 피분석체에 결합할 수 있다.)에 의하여 연결된 상기 두 가지 모이어티를 포함하는 구조체와, 표면과, 상기 시료에 축방향 자기장 성분을 포함하는 제1 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면 쪽으로 이동시키는 수단과, 상기 시료에 횡방향 자기장 성분을 포함하는 제2 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면에 따라 이동시키는 수단과, 상기 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 수단과, 상기 시료중의 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성을 나타내는 형광성 모이어티의 형광 방출을 측정하는 수단을 포함하는 시료중의 피분석체의 분석 장치가 제공된다.

한 가지 구체적인 예에 있어서, 유체 역학적 직교류가 형광성 모이어티의 단일 방향 회전을 유도하도록 형광성 모이어티 및/또는 결합은 1 이상의 비대칭 성분을 포함하고, 형광 방출을 측정하는 수단은 형광 방출의 주기을 측정하는 수단을 포함한다. 다른 구체적인 예에 있어서, 소멸장을 인가하는 수단은 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분히 편광된 소멸장을 인가하는 수단을 포함하고, 형광 방출 측정 수단은 형광성 모이어티의 형광 편광각을 측정하는 수단을 포함한다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 제2 자기장을 인가하는 수단은 소멸장 내외로 형광성 모이어티의 분산 이동을 교번(交番)시키기에 충분한 횡방향 자기장 성분의 강도를 교번하는 수단을 포함할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 형광 방출을 측정하는 수단은 형광성 모이어티의 형광 방출의 크기 및/또는 위상을 측정하는 수단을 포함할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 형광 방출의 크기 및/또는 위상은 시료중 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성의 측정을 제공할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 형광성 모이어티 및/또는 결합은 대상 피분석체에 특이적으로 결합할 수 있는 1 이상의 수용체를 포함할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 제1 자기장은 축방향 자기장 구배를 포함할 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 제2 자기장은 횡방향 자기장 구배를 포함할 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 시료는 생물학적 시료일 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 결합은 수지상 분자, 덴드리머 분자, 분자사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자사슬, 폴리뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 다중 방향성 분자, 다중 고리형 분자, 중합 탄소, 다당류, 거대분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 결합은 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 및/또는 폴리에틸렌옥사이드 (PEO)를 포함할 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 결합은 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내도록 한다. 일부 구체적인 예에 있어서 결합은 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 약 1,000 nm 내지 약 5,000 nm, 약 5,000 nm 내지 약 10,000 nm 또는 약 10,000 nm 내지 약 50,000 nm 길이이다. 다른 구체적인 예에 있어서, 결합은 약 50 nm 내지 약 200 nm 길이이다. 또 다른 구체적인 예에 있어서, 결합은 약 1 nm 내지 약 5 nm, 약 5 nm 내지 약 10 nm, 약 50,000 nm 내지 약 100,000 nm, 약 100,000 nm 내지 약 500,000 nm, 또는 약 500,000 nm 내지 약 1,000,000 nm 길이이다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 장치는 구조체의 비특이적 결합으로부터 대상 피분석체와 구조체 간의 특이적인 결합을 구별하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 장치는 구조체로부터 대상 피분석체를 분리하는데 필요한 힘을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 상이한 유체 역학적 직교류 조건하에서 형광성 모이어티 및/또는 결합의 유체 역학적 거동을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 장치는 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분을 주기적으로 제거하거나 감소하는 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 장치는 제1 자기장의 축방향 자기장 성분을 유지하면서 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분을 주기적으로 제거하거나 감소하는 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 장치는 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분을 유지하는 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 장치는 제1 자기장의 축방향 자기장 성분을 유지하면서 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분을 유지하는 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 표면은 형광 방출이 통과하도록 한다. 상기 구체적인 예 중 어느 하나에 있어서, 표면은 투명성일 수 있다.

발명의 상세한 설명

청구 대상의 하나 이상의 구체적인 예의 상세한 설명이 청구 대상의 원리를 설명하는 첨부 도면과 함께 아래에 제공된다. 청구 대상은 그러한 구체적인 예과 관련하여 설명되지만, 임의의 특정 구체적인 예에 한하지 않는다. 청구 대상은 다양한 형태로 구체화될 수 있고, 수많은 대안, 수정 및 균등물을 포함하는 것으로 이해된다. 따라서, 본 발명에 개시된 특정 세부사항은 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 오히려 청구범위의 기초로서 및 업계의 숙련된 기술자가 상세한 장치, 구조 또는 방식의 청구 대상을 사실상 적절하게 사용하도록 교시하는 대표적인 기초로서 해석되어야 한다. 다수의 특정 세부사항들은 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위해 다음의 설명에서 제공된다. 이러한 세부사항들은 예시목적으로 제공되며, 청구 대상은 이러한 특정 세부사항 일부 또는 전부가 없어도 청구범위에 따라 실시될 수 있다. 다른 구체적인 예가 사용될 수 있고 청구 대상의 범위를 벗어나지 않고 구조적인 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 하나 이상의 개별 구체적인 예에 있어서 설명된 다양한 특징 및 기능의 적용가능성은 그들이 설명된 특정 구체적인 예에 의하여 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 대신에, 그러한 구체적인 예가 설명되었는지 여부와 관계없이 또한, 그러한 특징이 설명된 구체적인 예의 일부로서 나타나는지 여부와 관계없이, 본 개시의 하나 이상의 다른 실시예들은 단독 또는 어떤 조합으로서 적용될 수 있다. 명료함을 위해, 청구 대상과 관련된 기술분야에서 공지된 기술 재료는 청구 대상이 불필요하게 불명료하게 되지 않게 하기 위해 상세히 설명되지 않았다.

다른 정의가 없는 한, 기술, 표기법 및 기타 기술 및 과학 용어 또는 여기에 사용된 용어는 청구 대상이 관련된 분야의 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미가 있는 것으로 의도되었다. 몇몇 경우에, 일반적으로 이해되는 의미의 용어는 본 명세서에서 명확성 및/또는 용이한 참조를 위해 정의되며, 이러한 본 명세서의 정의를 포함하는 것은 반드시 당해 기술 분야에서 일반적으로 이해되는 것 이상의 실질적인 차이를 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에 설명되거나 참조된 많은 기술 및 절차는 기술 분야의 숙달된 기술자가 통상적인 방법론을 사용하여 잘 이해되고 일반적으로 사용된다.

본 명세서에 인용된 특허문서, 과학기사 및 데이터베이스를 포함하는 모든 문헌은 모든 목적상 개별 문헌이 개별적으로 참조로 포함된 것과 같은 정도로 전체를 참조로서 포함된다. 본 명세서에 기재된 정의가 본 명세서에 참조로 인용된 특허, 특허출원서, 공개된 출원 또는 기타 공보에 기재된 정의와 상반되거나 다른 한편으로 일치하지 않는 경우, 본 명세서에 기재된 정의는 본 명세서에 참고로 인용된 정의보다 우선한다. 간행물 또는 문서의 인용은 그들 중 어느 하나가 적절한 선행기술과 관련 있다는 것을 인정하는 의도가 아니며, 또한 이들 간행물 또는 문서의 내용이나 날짜에 대해 인정을 구성하지도 않는다.

모든 표제는 독자의 편의를 위한 것이고 표제를 따르는 내용의 의미를 제한하는데 사용되어서는 안 된다..

본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된, 단수형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명확히 달리 지시하지 않는 한 복수대상을 포함한다. 예를 들어, "a" 또는 "an" 은 "적어도 하나" 또는 "1 이상"을 의미한다. 따라서, "피분석체 (an analyte)"에 대한 언급은 1 이상의 피분석체를 지칭하고, "방법 (the method)"에 대한 언급은 본원에 개시된 및/또는 기술분야의 숙련된 기술자에게 공지된 것과 같은 동일한 단계 및 방법에 대한 언급을 포함한다.

본 개시를 통해, 청구 대상의 다양한 관점들이 범위 형식으로 제시된다. 범위 형식의 설명은 편의 및 간략화를 위한 것으로 이해되어야 하고, 청구 대상의 범위에 대한 확고한 제한으로 해석되어서는 안 된다. 따라서, 범위의 설명은 가능한 모든 하위범위뿐만 아니라 범위 내의 개별적인 농도 값들을 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, 값들의 범위가 제공되는 경우, 상한 및 하한 사이의 각각의 중간 값 및 달리 언급되거나 언급된 범위 사이의 값이 청구 대상 내에 포함되는 것으로 이해된다. 이들 작은 범위의 상한 및 하한은 독립적으로 보다 작은 범위에 포함될 수 있고, 또한 기술된 범위 내에서 특별히 배제된 한계에 따라 청구 대상 내에 포함될 수 있다. 언급된 범위가 한도의 하나 또는 둘 다를 포함하는 경우, 포함된 한도의 각각 또는 둘 다를 제외한 범위 또한 청구 대상에 포함된다. 이는 범위의 폭에 관계없이 적용된다.

한 가지 관점에 있어서, 본 명세서에 개시된 것은 예를 들어, 이차, 삼차 또는 그 이상의 상호작용에서 생물학적 시료 내의 분자들이 어떻게 상호작용하는지를 측정하는 기술이 개시하고 있다. 특정 구체적인 예에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물 및 방법은 예를 들어, 혈액과 같은 생물학적 샘플 내에서 피분석체 및 결속 상대 간의 상호작용을 분석하는데 사용된다. 이 방법은 바이오마커 발견, 약물 발견 및 약물 평가에 대해 광범위한 적용가능성을 발견할 수 있다. 다른 관점에 있어서, 본 명세서에 개시된 것은 생물학적 시료 내의 피분석체의 존재, 부재, 농도 및/또는 활성을 발견하는 기술을 개시하고 있다. 이 방법은 혈액과 같은 생물학적 시료의 바이오 마커 측정에 넓은 적용가능성을 발견할 수 있다.

본 발명에서 사용된 "시료"는 대상 피분석체를 포함하는 적절한 물질일 수 있다. 특정 구체적인 예에 있어서, 시료는 생물학적 시료이다. 본 발명에서 사용된 "생물학적 시료"는 살아있거나 바이러스성 (또는 프리온) 공급원 또는 거대분자 및 생체 분자의 다른 공급원으로부터 얻은 임의의 시료를 포함하고, 핵산, 단백질 및/또는 다른 거대분자를 얻을 수 있는 대상의 임의의 세포 유형 또는 조직을 포함한다. 생물학적 시료는 생물학적 공급원으로부터 직접 얻을 수 있는 시료 또는 가공된 시료일 수 있다. 예를 들어, 증폭된 분리된 핵산은 생물학적 시료를 구성한다. 생물학적 시료는 동물 및 식물의 혈액, 혈장, 혈청, 뇌척수액, 활액, 소면 및 땀과 같은 체액, 조직 및 장기 시료 및 그들로부터 유래한 가공된 시료가 포함되나, 이에 한하지 않는다. 일부 구체적인 예에 있어서, 생물학적 시료는 혈액, 혈장, 타액, 뇌척수액, 소변, 세포배양액, 세포현탁액, 세포용해물, 생물학적 기원의 유체 또는 생물학적 사용을 목적으로하는 유체를 포함한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 생물학적 시료는 복잡한 생물학적 매질이다. 생물학적 분자 또는 생물학적으로 관련 있는 분자는 생물학적 샘플에 존재할 수 있고, 본 발명의 장치 또는 방법을 사용하여 검출되거나 분석될 수 있다.

본 발명에서 사용된 시료는 또한 젤라틴, 아가로스, 폴리아크릴아마이드. 폴리아크릴레이트, 투과성 폴리머, 투과성 코폴리머, 전분, 에어로겔, 콜로디온, 투석막, 화학적으로 개질된 형태의 임의의 상기 물질, 대상 피분석체가 묻어있는 임의의 상기 물질을 포함한다.

본 발명에서 사용된 용어 "피분석체"는 상기 물질, 세포, 다세포구조, 세포 내 성분, 바이러스, 프리온, 폴리머 및 콜로이드 중 임의의 것을 포함하는 단백질, 핵산, 지질, 탄수화물, 이온 또는 다성분 복합체와 같은 분자를 포함한다. 대상 세포내 피분석체의 예는 세포기관, 예를 들어 미토콘드리아, 골지체, 소포체, 엽록체, 세포내 소포, 세포 외 소포, 액포, 리소좀 등을 포함한다. 예시적인 핵산 피분석체는 다양한 입체구조의 게놈 DNA (예컨대, A-DNA, B-DNA, Z-DNA), 미토콘드리아 DNA (mtDNA), mRNA, tRNA, rRNA, hRNA, miRNA 및 piRNA를 포함할 수 있다. 피분석체는 시료중에 부유되거나 용해될 수 있다. 피분석체는 그 자체로 생물학적 분자 또는 복합체일 필요는 없지만, 일부 구체적인 예에 있어서, 피분석체는 생물학적 시료 내에 존재하고, 생물학적 시료의 다른 성분과의 상호작용은 생물학적으로 관련될 수 있다. 예를 들어, 상호 작용은 시료에서 생리학적 또는 병리학적 상태를 나타낼 수 있다. 일부 구체적인 예에 있어서, 피분석체는 분석될 입자이다.

본 발명에서 사용된 용어 "결합제", "결합제제", "결속 상대", "결합 모이어티" 및 "결합기"는 대상 피분석체 분자 예를 들어 생물학적 분자 또는 부분 또는 다른 분자들과 그들의 복합체에 특이적으로 결합하는 임의의 제제 또는 임의의 모이어티 또는 그의 작용기를 지칭한다.

본 발명에서 사용된 바와 같이, 용어 "결합"은 분자들이 서로 근접하여 안정한 결합을 일으키는 두 분자 간의 인력 작용을 의미한다. 분자 결합은 비공유, 가역 공유결합 및 비가역 공유결합 유형으로 분류될 수 있다. 분자 결합에 참여할 수 있는 분자에는 단백질, 핵산, 탄수화물, 지질 및 의약 조성물과 같은 작은 분자들을 포함한다. 예를 들어, 다른 분자들과 안정한 복합체를 형성하는 단백질은 종종 수용체라고 불리는 반면, 그 결속 상대는 리간드라고 불린다. 핵산은 또한 예를 들어, DNA-단백질 복합체, DNA-DNA 복합체, DNA-RNA 복합체와 같은 자제 또는 다른 것들과 안정한 복합체를 형성할 수 있다.

본 발명에서 사용된 바와 같이, 용어 "특이적 결합"은 폴리펩타이드 항원과 같은 표적에 우선적으로 결합하는, 예를 들어, 항체와 같은 결합체의 특이성을 지칭한다. 예를 들어, 단백질, 핵산, 항체 또는 다른 친화성 포획제등과 같은 결속 상대를 언급할 때, "특이적 결합"은 지정된 분석조건하에서 선택적인 혼성화를 보장하기 위해 높은 친화성 및/또는 상보성을 가지는 2 이상의 결속 상대의 결합 반응을 포함한다. 일반적으로, 특정 결합은 기준 신호 표준편차의 적어도 3배가 될 것이다. 따라서, 지정된 조건하에서, 결속 상대는 그의 특정 표적 분자에 결합하고 상당한 양으로 시료 중 존재하는 다른 분자에 결합하지 않는다. 다른 잠재적인 방해 물질의 존재하에서 특정 표적의 결합제 또는 항체의 인식은 그러한 결합의 한 특징이다. 좋기로는, 표적에 특이적이거나 표적에 특이적으로 결합하는 결합제, 항체 또는 항체 단편은 다른 비표적 물질에 대한 결합보다 높은 친화성으로 표적에 결합한다. 또한, 좋기로는, 표적에 특이적이거나 표적에 특이적으로 결합하는 결합제, 항체 또는 항체 단편은 예를 들어, 시험 시료에 존재하는 비표적 물질과 같은 상당량의 비표적 물질에 대한 결합을 회피한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 본 발명의 결합제, 항체 또는 항체 단편은 비표적 물질의 약 90% 초과의 결합을 회피하지만, 보다 높은 비율이 명확하게 고려되고 선호된다. 예를 들어, 본 발명의 결합제, 항체 또는 항체 단편은 비표적물질의 약 91%, 약 92%, 약 93%, 약 94%, 약 95%, 약 96%, 약 97%, 약 98%, 약 99% 및 약 99% 또는 이상의 결합을 회피한다. 다른 구체적인 예에 있어서, 본 발명의 결합제, 항체 또는 항체 단편은 비표적 물질의 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% 또는 70% 초과 또는, 약 75% 초과 또는, 약 80% 초과 또는, 약 85% 초과의 결합을 회피한다.

본 발명에서 사용된 용어 "자기 모이어티"는 자화율 및/또는 자기투과율 및/또는 자기화도 및/또는 자성 모멘트를 나타내는 구조를 형성하는 분자, 콜로이드 및 원자 모음을 포함한다. 일부 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 구조체의 자기 모이어티는 자성 입자이다.

자기 모이어티는 자기장의 존재시 자기 모이어티의 응집을 최소화하기에 충분한 껍질로 덮일 수 있다. 이는 입체 장애 또는 정전기적 반발력을 통해 달성될 수 있다.

자기 모이어티는 그에 부착된 2개의 결합을 가질 수 있고, 각각 말단부에 형광단을 가진다. 자기 입자가 표면에 따라 끌리는 경우, 두 개의 형광단이 서로 가까워지게 되고, 포스터 공명 에너지 전달 (FRET)을 허용한다. 끌림이 멈추면, 두 개의 형광단이 서로로부터 떨어져 이동할 수 있고, FRET가 감소한다. 형광단이 감소되는 속도는 형광물질의 분산에 의존하고, 이는 차례로 형광물질 또는 이들의 결합에 대한 피분석체의 결합에 의존한다. 유사하게, 그러한 구조는 하나의 형광단에 리간드 및 다른 형광단에 수용체를 갖거나, 또는 다른 관련 배열을 가질 수 있다.

본 발명에서 설명한 측정은 일련의 온도에서 수행될 수 있어, 분산 특성의 온도 의존성 및 피분석체의 결합에 관한 정보가 얻어질수 있다.

본 발명에서 사용된 용어 "형광성 모이어티"는 형광성을 나타내는 구조를 형성하는 분자, 단백질, 콜로이드, 양자점 및 원자모음을 포함한다. 형광성 모이어티는 수용체 부위를 포함할 수 있다. 일부 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 구조체의 형광성 모이어티는 형광성 입자이다.

본 발명에서 사용된 용어 "결합"은 수지상 분자, 덴드리머 분자, 분자사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자사슬, 폴리뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 다중 방향성 분자, 다중 고리형 분자, 중합 탄소분자, 다당류, 거대분자, 상기 것의 조합 및 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내는 임의의 분자 구조를 포함한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 결합은 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 및/또는 폴리에틸렌옥사이드 (PEO)를 포함한다. 한 가지 관점에 있어서 결합은 수용체 부위를 포함할 수 있다. 다른 관점에 있어서, 결합은 단단한, 유동적인 또는 1 이상의 유연한 연결부를 가지는 단단한 부분의 배열일 수 있다. 일부 구체적인 예에 있어서, 1 이상의 유연한 연결부는 형광성 모이어티의 움직임에 영향을 미치는 수용체 부분을 포함한다.

본 발명에서 사용된 "확산 자립도"는 형광성 모이어티에 연결된 자기 모이어티를 포함하는 구조체의 특성을 포함하고, 여기서 만약 자기 모이어티가 제자리에 고정되면, 형광성 모이어티는 자기 모이어티에의 물리적 결합을 유지하면서 자기 모이어티의 외부 환경에서의 분산 또는 회전 운동을 나타낼 수 있다. 일부 구체적인 예에 있어서, 구조체은 자기 모이어티 및 형광성 모이어티의 이종이량체이다. 다른 구체적인 예에 있어서, 구조체은 1 이상의 자기 모이어티를 포함한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 구조체은 1 이상의 형광성 모이어티를 포함한다.

본 발명에서 사용된 용어 "축방향 자기장 구배"는 투명성 표면에 수직인 자기장 구배를 의미하며, 이는 투명성 표면에 대한 각도로 배향된 자기장 구배의 성분일수 있다.

본 발명에서 사용된 용어 "횡방향 자기장 구배"는 투명성 표면에 평행인 자기장 구배를 의미하며, 이는 투명성 표면에 대한 각도로 배향된 자기장 구배의 성분일수 있다.

표면은 예를 들어, 폴리머, 플라스틱, 수지, 다당류, 실리카 또는 실리카계 물질, 탄소, 금속, 무기 유리, 막 또는 상기 기재된 기질 물질의 임의의 조합과 같은 다양한 물질을 포함할 수 있다. 특정 구체적인 예에 있어서, 표면은 고무, 셸락 (shellac), 피록실린 (pyroxylin) (셀로이드, 피롤린 등의 상품명으로 공지됨), 페놀 포름알데히드 수지, 싸이오우레아 수지, 셀룰로오스 아세테이트, 플라스틱의 비닐 및 스티롤 유형 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 메타크릴산의 메틸 에스터는 유리 섬유 또는 금속이 혼합된 플라스틱의 예이다. 한 가지 관점에 있어서, 표면은 단단하거나 어느 정도 단단하다. 한 가지 관점에 있어서, 표면은 유연하거나 부드럽다. 한 가지 관점에 있어서, 표면은 투명성이다. 표면은 분석 측정을 최척화 하는 패턴으로 텍스쳐화 될 수 있다. 예를 들어, 투명성표면은 격자패턴 또는 홀로그램패턴을 포함할 수 있고, 구조체은 홈(groove)에 위치하고 그 홈을 따라 움직인다. 투명성표면은 샘플로부터 구조체의 추가 또는 제거를 최적화하는 패턴으로 텍스쳐화 될 수 있다. 일부 구체적인 예에 있어서, 표면은 두 개의 불혼합액 사이의 계면을 포함한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 표면은 분자코팅을 가지는 표면을 포함한다.

본 명세서에 개시된 구조체은 다수의 방법으로 합성될 수 있다. 예를 들어,

나노지아 (Nanogea, INC.)가 평평한 표면에 나노콘 (Nanocone) 기술을 사용하는 방식과 유사간 방식으로 또는, Bong Jin Hong et ah, Langmuir 2005, Vol 21, pg. 4257-4261에 기술된 바와 같이, 자기 나노입자는 PAMAM (폴리(아미도아민)) 덴드리머로 처리될 수 있다. 일부 구체적인 예에 있어서, 만약 덴드리머가 충분히 크고, 자성입자가 충분히 작다면, 덴드리머는 단일 외향성 아민그룹으로 전체 자기 입자를 효과적으로 코팅한다. 한 가지 관점에 있어서, 이 단일 외향성 아민그룹은 펩티드 결합 반응으로 카복시기에 결합될 수 있다. 잘 알려진 펩타이드 결합 반응은 카복시기에 아민기를 연결하기 위해 EDC (1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드)를 사용한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 설포-NHS (N-하이드록시설포석신이미드)도 수율을 증가시키는데 사용된다. 만약 상기 카복시기가 PEO (폴리에틸렌 옥사이드) 또는 PEG (폴리에틸렌 글리콜)의 긴 사슬 말단에 있는 경우, 이는 긴 사슬을 단일 외향성 아민 그룹에 부착시켜 단일 긴 사슬이 부착된 자기 입자를 생성한다. 긴 사슬의 일 말단에 비오틴을 가지고, 다른 말단에 카복시산을 가지는, 비오틴-PEG-카복시산 및 비오틴-PEO-카복시산을 포함하는 상업적으로 시판된 시약을 사용할 수 있다. 이러한 시약을 사용하면, 입자에 부착된 단일 긴 사슬 및 말단부에 비오틴이 있는 자기 입자가 생성된다. 스트렙타비딘으로 코팅된 양자점 (또는 다른 형광체)를 첨가하는 것은 양자점이 비오틴에의 결합과 자기 입자에 부착된 긴 사슬 및 말단에 양자점을 가지는 자기 입자 생성을 일으킨다.

일부 구체적인 예에 있어서, 카복시기로 코팅된 자기 나노입자는 물에 현탁되고, DCC (N,N`-디사이클로헥실카보이미드)를 함유하는 불혼합액이 적용된다. DCC는 물에 불용성이지만, 물과 불혼합성인 다양한 저극성 용매에 용해된다. DCC는 액체 경계에 영향을 미치는 카복시기와 반응하여, 중간체 화합물을 형성한다. 영향은 액체 경계에 축방향인 자기장 구배에 의해 도움을 받을 수 있다. 자기 입자는 액체 경계에서 제자리에 고정되고, 현저하게 회전하거나 분산되지 않고, 이는 한쪽은 극성이고 (물에 끌리는 잔존 카복시기) 다른 한쪽은 비극성 (저극성 용매에 끌리는 DCC의 사이클로헥산 고리)를 가지는 중간 화합물에 기인한다. 회전 또는 분산의 제한은 저극성 용매에 앵커(anchor)로 작용하는 DCC의 사이클로헥산 고리에 긴 알칸사슬을 함유하여 향상시킬 수 있다. 이러한 구성은 자기 입자의 표면의 작은 영역만이 DCC와 반응하도록 허용한다. 반응 후, 잔존 DCC는 씻어낸다. 상업적으로 시판되는 시약은 긴 사슬의 한쪽 말단에 비오틴이 있고, 다른 말단에 아민이 있는, 비오틴-PEG-아민과 비오틴-PEO-아민이다. 수성층을 비오틴-PEG-아민 또는 비오틴-PEO-아민으로 처리하고, 아민기는 중간 화합물의 DCC 그룹과 반응하여 그가 부착된 단일 긴 사슬 및 말단부에 비오틴이 있는 자기 입자를 생성한다. 스트렙타비딘으로 코팅된 양자점 (또는 다른 형광단)의 첨가는 양자점의 비오틴에 고정 및 단일 긴 사슬이 부착된 자기 입자와 말단부의 양자점의 생성을 야기한다.

일부 구체적인 예에 있어서, EDC 또는 DCC 시약은 펩타이드 결합을 형성하는 능력이 유지되는 방식으로 화학적으로 표면에 부착될 수 있다. 이러한 표면을 카복실기로 코팅된 자기 나노입자에 처리하는 것은 중간 화합물을 형성하여 표면에 부착을 일으킬 수 있다. 그 다음, 잔존 카복시기는 보호되거나 유도체화될 수 있고, 마지막으로 팹타이드 결합을 형성하고 나노입자를 표면으로부터 해리하기 위해 비오틴-PEG-아민 또는 비오틴-PEO-아민을 가하여, 단일 긴 사슬이 부착된 자기 입자와 말단에 비오틴을 생성한다. 스트렙타비딘으로 코팅된 양자점 (또는 다른 형광단)의 첨가는 비오틴에 양자점의 결합, 단일 긴 사슬이 부탁된 자기 입자 및 말단에 양자점 생성을 야기한다.

상기 합성예에서, 아민 및 카복시기의 역할을 교환하고, 자기 입자와 양자점의 역할을 교환하고, 긴 사슬을 폴리뉴클레오타이드 같은 다른 긴 분자로 대체하는 것과 같은 많은 변형이 가능하다. 결합 화학은 당업계에 일반적으로 공지되어 있고, 적합한 결합 화합 방법이 본 발명에서 사용될 수 있다. 상기의 예들은 결합 화학 및 구조체의 구성에 사용될 수 있는 조건을 철저히 열거한 것이 아니다.

본 발명에서 사용된 용어 "유체 역학적 직교류"는 횡방향 자기장 구배에 의해 구조체가 작용할 때 구조체에 대한 용매 분자의 상대적인 운동을 나타낸 것이고, 여기서 용매 분자의 점도는 구조체과 그를 둘러싸는 물질에 작용하는 인력을 형성한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 용매는 물이다.

자기 입자 및 형광성 입자의 구조체를 알려져있다. 이는 나노복합체, 야누스 입자(Janus particle) 또는 접합된 입자라고도 한다. 이러한 구조체은 서로에 대하여 공간에서 붙어있는 자기 입자 및 형광성 입자를 포함한다. 이러한 기술 구조는 서로로부터 분산 독립성을 나타내지 않는다. 1 이상의 형광 검출 가능한 모이어티를 포함하는 자기 입자는 미국 특허 제7,575,934 B2에 개시되어 있다. 형광 지시 염료를 포함하는 입자 및 입자의 광학 특성을 조절하기 위해 자기장 및/또는 브라운 운동을 사용하는 방법은 미국 특허 제8,697,029 B2에 개시되어 있다. 중심부와 껍질을 포함하는 다기능 나노조성물은, 여기서 중심부와 껍질은 상이한 재료로 이루어지며, 자기 물질로부터 자기 특성을 가질 수 있고, 무기 반도체 재료로부터 광학 특성을 가질 수 있다. 이러한 다기능 나노조성물은 미국 특허 제7,741,120 B2에 개시되어 있다. 3개의 모든 미국 특허의 개시는 그 전체가 참조로서 본 명세서에 통합된다.

한 가지 관점에 있어서, 본 발명에서 기술하는 장치 및 방법은 복잡한 생물학적 매질에서 피분석체의 존재 및/또는 농도를 측정하는데 사용된다. 한 가지 관점에 있어서, 1 이상의 구조체은 제어 가능한 자기장 내에서 사용되고, 여기서 각 구조체은 형광성 모이어티에 연결된 자기 모이어티를 포함하고, 결합은 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내도록 한다. 특정 구체적인 예에 있어서, 형광성 모이어티 또는 결합에는 피분석체와 결합할 수 있는 피분석체 수용체가 제공되고, 형광성 모이어티의 방출 파장 또는 스펙트럼의 한 종류가 분석될 각 피분석체에 제공된다.

한 가지 관점에 있어서, 자기 모이어티 및 형광성 모이어티를 포함하는 구조체은 재상 피분석체를 함유하거나 함유할 것으로 예측되는 생물학적 시료와 혼합된다. 한 가지 관점에 있어서, 구조체 상의 피분석체 수용체는 복잡한 생물학적 매질에 존재할 수 있는 임의의 피분석체와 결합을 할 수 있게 한다. 결합이 발생하기 위한 인큐베이션 기간 후에, 축방향 자기장 구배는 구조체를 투명성표면에 대해 이동시키고, 횡방향 자기장 구배는 구조체를 투명성표면에 따라 끈다. 결과적으로 유체 역학적 직교류는 형광성 모이어티가 자기 모이어티를 따라 이동하여, 투명성표면에 가까워지게 한다. 한 가지 관점에 있어서, 형광성 모이어티 또는 결합상의 수용체에 대한 피분석체의 결합은 형광성 모이어티의 유체 역학적 거동에 영향을 미치고, 이는 소멸장을 발생하는 형광성 여기로 인한 형광 방출에 의해 광학적으로 검출될 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 투명성 표면으로부터 형광성 모이어티의 이동은 측정된 형광성에 수반되는 감소와 함께 소멸장으로부터의 이동에 따른 것이다.

일부 구체적인 예에 있어서, 투명성 표면은 시료의 부피 내에서 감쇠 길이를 가지는 소멸장을 형성하는 광원에 의해 비춰진다. 한 가지 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 장치 또는 장치는 예를 들어, 시료 부피 내의 감쇠 길이를 조정하기 위한 소멸장의 감쇠 길이를 변화시키는 수단을 포함한다. 다른 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 장치 또는 장치는 소멸장의 감쇠 길이의 변화와 검출된 신호를 상관시키기 위한 수단을 더 포함한다. 투명성장의 감쇠 길이를 변경하는 것에는 여러 가지 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 투명성 표면이 비춰지는 입사각은 소멸장의 감쇠 길이를 변경시키기 위해 변경될 수 있다. 소멸장의 감쇠 길이를 변경시키는 다른 방법은 광원의 파장을 변경하는 것을 포함한다.

한 가지 구체적인 예에 있어서, 형광성 모이어티는 양자점이다. 한 가지 관점에 있어서, 양자점의 방출 파장은 그것의 물리적 크기 및 그에 따른 분산 특성에 비례한다. 한 가지 관점에 있어서, 협대역 광학 필터는 형광성 모이어티의 부분집합으로 형광성 측정을 제한하는데 사용된다. 한 가지 관점에 있어서, 임의의 피분석체 결합은 개선된 분석 성능을 위해 균일한 분산 특성으로부터 명확한 편차를 산출할 것이다.

특정 구체적인 예에 있어서, 본 발명에 개시된 장치 또는 방법은 질병 진단을 위한 혈액시료와 같은 복잡한 생물학적 매질의 휴대가능하고, 저렴하고, 신뢰성있고, 적용가능한 분석에 대한 광범위한 적용가능성을 발견한다.

특정 구체적인 예에 있어서, 본 발명에 개시된 장치 빛 방법은 종래 방법에 사용되던 것보다 더 간단하고 더 작은 하드웨어를 지원할 것이 요구되고, 따라서 이동성 및 비용에 있어 기존 방법보다 장점이 존재한다. 한 가지 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 장치 및 방법은 최소한의 전자장치로 손바닥크기의 장치 내 장착될 수 있다.

특정 구체적인 예에 있어서, 본 개시 내의 감지 요소는 저장, 품질조절 및 교정을 위해 쉽게 관리되는 구조체의 집단으로, 신뢰성을 위한 기존 방법에 비해 장점이 존재한다.

특정 구체적인 예에 있어서, 구조체의 집단은 쉽게 제거되고 조절되어, 한 세트의 분석이 수행된 뒤에, 초기 구조체의 집단에 의해 지시된 추가 분석을 위해 동일 시료 내에 또 다른 구조체의 집단이 첨가될 수 있다. 이는 적응성을 위한 기존 방법에 비해 장점이 존재한다.

한 가지 관점에 있어서, 구조체를 투명성 표면에 따라 끄는 횡방향 자기장 구배는 (투명성 표면에 대해 구조체를 붙드는 축방향 자기장 구배를 유지하면서) 주기적으로 감소한다. 이는 형광성 모이어티의 유체 역학적 끌림을 감소시키므로, 투명성 표면으로부터 분산하는 것이 자유롭다. 한 가지 관점에 있어서, 이 분산 속도는 결합된 피분석체의 존재에 의존한다. 한 가지 관점에 있어서, 투명성 표면을 통해 연장되는 소멸장의 여기는 초기의 높은 형광방출을 생성하고, 형광성 모이어티가 소멸장 밖으로 분산함에 따른 강도 감소에 따른다. 한 가지 관점에 있어서, 이 강도 감소는 구조체에 결합한 피분석체가 없으면 빠르고, 결합한 피분석체가 있으면 느리다. 특정 구체적인 예에 있어서, 다수 피분석체는 각각의 형광 방출 파장 또는 스펙트럼을 관찰함으로써 동시에 검출된다. 예를 들어, 각각 피분석체는 형광성 모이어티상의 결속 상대에 의해 인식되고 특이적으로 결합하고, 형광성 모이어티의 형광은 다른 피분석체로부터 그 피분석체를 고유하게 식별한다.

다른 구체적인 예에 있어서, 구조체를 투명성 표면에 따라 끄는 횡방향 자기장 구배는 (구조체를 투명성 표면에 대해 붙드는 축방향 자기장 구배를 유지하면서) 유지된다. 한 가지 관점에 있어서, 결합 또는 형광성 모이어티는 비대칭 요소를 함유하고, 이는 유체 역학적 직교류가 결합 및 형광성 모이어티의 단일방향 회전 운동을 생성하고, 그러한 형광성 모이어티는 투명성 표면을 향하고 투명성 표면으로부터 멀어지도록 회전한다. 한 가지 관점에 있어서, 상기 회전의 빈도 및 크기는 결합한 피분석체의 존재에 의존한다. 한 가지 관점에 있어서, 투명성 표면을 통해 연장되는 소멸장의 여기는 형광성 모이어티가 소멸장 내외로 회전함에 따라 회전 형광 방출을 생성한다. 한 가지 관점에 있어서, 회전은 피분석체 결합이 없으면 빠르고, 피분석체 결합이 있으면 느리다. 특정 구체적인 예에 있어서, 다수 피분석체는 대상 피분석체를 각각 식별하는 형광 방출 파장 또는 스펙트럼을 관찰하여 동시에 검출된다.

한 가지 관점에 있어서, 자기장 구배는 시간에 따라 변하고, 상기 회전의 빈도 및 크기에 수반되는 변화를 생성한다. 이는 비특이적 결합으로부터 피분석체의 결합을 구별하는 것과 같은 분석적 가치의 추가적 데이터를 제공한다.

다른 관점에 있어서, 피분석체를 투명성 표면에 따라 끄는 횡방향 자기장 구배는 (투명성 표면에 대해 피분석체를 붙드는 축방향 자기장 구배를 유지하면서) 유지된다. 한 가지 관점에 있어서, 결합은 형광성 모이어티가 투명성 표면 근처이지만 자유롭게 회전할 수 있는 것과 같은 형광성 모이어티의 회전 분산 운동을 가능하게 한다. 한 가지 관점에 있어서, 이 회전의 속도는 결합된 피분석체의 존재에 따른다. 한 가지 관점에 있어서, 투명성 표면에 따라 연장되는 편광된 소멸장의 여기는 형광성 모이어티의 회전 분산 이동에 대한 의존도에 따라 회전된 편광된 형광 방출을 생성한다. 한 가지 관점에 있어서, 편광은 피분석체의 결합이 없으면 분산되고, 피분석체의 결합이 있으면 분명하다. 한 가지 관점에 있어서, 다수 피분석체는 각각의 형광 방출의 파장 또는 스펙트럼을 관찰함으로써 동시에 검출된다.

특정 구체에에서, 본 발명에 개시된 방법은 일반적으로 "랩온어칩 (lab-on-a-chip)" 기술로 불리는, 종래의 반도체 마이크로채널 어레이 기술과 결합한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 본 장치 및 방법은 특히 작은 반응 부피를 포함하는 분석에 대해, 분석 정밀도, 재현성 및/또는 민감성을 향상하는 적절한 분석에 사용된다. 예를 들어, 다양한 분자들 또는 복합체간의 상호작용 즉, 핵산 간의 상호작용, 단백질을 포함하는 면역반응, 단백질과 핵산 간의 상호작용, 리간드-수용체 상호작용 및 소분자 및 단백질 또는 핵산 상호작용 등이 분석될 수 있다.

일부 구체적인 예에 있어서, 본 장치 및 방법은 다중 분석에 사용된다. 예를 들어, 다중 표적 즉, 다중 핵산 서열의 존재 및/또는 양이 1 초과의 결속 상대 (예를 들어, 각각 자기 모이어티 및 형광성 모이어티를 포함하는 구조체가 포함됨)를 사용함으로써 동시에 분석될 수 있고, 각각은 1 이상의 다른 검출 특성 즉, 형광성 특성 (예를 들어, 여기 파장, 방출 파장, 방출 강도, FWHM (최대 피크 높이 반에서 전체 폭) 또는 형광 수명) 또는 특이한 핵산 또는 단백질 서열 특성을 가진다.

일부 구체적인 예에 있어서, 본 장치 및 방법은 피분석체와 다수의 구조체 간의 상호작용을 검출하는데 사용된다. 한 가지 관점에 있어서, 본 방법은, 고 처리량 모드 즉, 다수의 대상 피분석체 및/또는 다수 피분석체간 또는 다수 피분석체 사이의 상호작용을 검출하는데 사용된다. 다수 피분석체와 다수 구조체간 상호작용은 동시 또는 순차로 검출될 수 있다.

본 특허 출원 전반에 걸쳐, 유사한 참조번호는 유사한 부분을 나타내는데 사용된다.

도 1, 2, 3, 4, 5 및 6에 따라, 본 명세서에 개시된 것은 구조체의 조절된 자기장 구배 내의 구조체의 집단을 사용하고, 여기서 각 구조는 자기 모이어티 1, 형광성 모이어티 2가 서로 확산 자립도를 나타내는 것을 가능하게 하는 결합 3에 의해 형광성 모이어티 2에 연결된 자기 모이어티 1을 포함한다. 결합 3은 단단하거나, 유연하거나, 유연한 연결부의 일련의 단단한 부분일 수 있다. 형광성 모이어티 2 또는 결합 3은 피분석체 5에 결합 가능한 피분석체 수용체 4, 형광성 모이어티 2의 각각 방출 파장 또는 스펙트럼에 의해 제공될 수 있다.

도 7에 따르면, 구조체은 복잡한 생물학적 매질 및 복잡한 생물학적 매질에 존재할 수 있는 피분석체 5에 결합하게 되는 피분석체 수용체 4와 혼합된다. 결합이 일어나는 배양 기간 후에, 축방향 자기장 구배 6은 구조체를 투명성 표면 8에 대해 이동시키고, 횡방향 자기장 구배 7은 구조체를 투명성 표면 8을 따라 끈다. 결과적으로 유체학적 직교류는 투명성 표면 가까이에서 자기 모이어티 1을 따르는 형광성 모이어티 2를 초래한다. 형광성 모이어티 2 또는 결합 3 상의 수용체 4에 대한 피분석체 5의 결합은 형광성 모이어티 2의 유체 역학적 거동에 영향을 미치고, 이는 소멸장을 생성하는 형광 여기 9로 인한 형광 방출에 의해 광학적으로 검출될 수 있다. 투명성 표면 8로부터 떨어진 형광성 모이어티 2의 운동 11은 수반되는 측정된 형광의 감소와 함께 소멸장 밖으로의 운동에 따른다.

도 7에 따르면, 상기 형광 여기 9는 광학 분야에서 일반적으로 이해되는 방식으로 상기 소멸장을 생성한다. 일 예에서, 레이저 광은 투명성 표면 8과 복잡한 생물학 매질 사이의 경계로부터 반사되고, 그러한 반사각은 스넬의 법칙 (Snell's Law)에 따라 정의된 임계각보다 더 크고, 전체 내부 반사를 일으킨다. 이러한 조건하에서, 레이저 광의 파동 벡터는 레이저 광 파장의 약 1/3의 거리에 대해 복잡한 생물학적 매질 내로 연장된다.

한 가지 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 방법은 검출을 위한 광학 형광 방법과 결합할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 소멸장은 투명성 표면 (일반적으로 수용체-유도체화된 광섬유)에서 생성되고, 형광의 변화는 피분석체의 존재, 농도 또는 활성과 상관되어 있다. 형광 물질은 표면에 부착될 수 있고 피분석체의 결합에 의해 꺼지거나 꺼지지 않을 수 있고, 또는 피분석체에 표시되고, 피분석체의 결합시 여기될 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 상기 형광 물질은 피분석체의 구조체에 대한 결합에 기인하는 형광 변화와 피분석체의 수용체-유도체화된 투명성 표면에 대한 결합에 기인하는 형광 변화를 구별하기 위해 구성하는 구조체의 형광 물질과 다르다.

한 가지 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 방법은 검출을 위한 광학 방법과 결합할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 소멸장은 수용체-유도체화된 부분적-금속화된 투명성표면 (일반적으로 평평한 유리판)에서 생성되고, 표면 근처에서 굴절률의 변화는 피분석체의 존재, 농도 또는 활성과 상관관계가 있다. 굴절률은 피분석체의 결합에 따라 변화된다.

또 다른 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 방법은 검출의 전기화학적 방법과 결합할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 수용체-유도체화된 금속 전극은 전기적으로 상대 전극 및 기준 전극과 결합되고 전위 및 전류는 피분석체의 존재, 농도 또는 활성과 상관 관계가 있다. 피분석체 결합은 전하 이동 경로에 따라 직접적으로 또는 스트리핑 전압전류과정 (stripping voltammetry process)과 같이 간접적으로 산화환원 반응을 유도한다.

다른 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 방법은 자기 방법과 결합할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 수용체-유도체화된 자기 입자는 외부 인가된 자기장, 방출된 자장에 의해 자화 및 배향되고, 입자로부터 잔류장의 감쇠는 피분석체의 존재, 농도 또는 활성과 상관관계가 있다. 자기 입자의 표면에 결합한 피분석체는 그것의 브라운 회전 운동을 감소시켜 잔류장의 감쇠를 늦춘다.

형광성 모이어티 2가 양자점인 경우, 한 가지 관점에 있어서, 양자점의 방출 파장은 그것의 물리적 크기 및 그에 따른 분산 특성에 비례한다, 한 가지 관점에 있어서, 협대역 광 필터는 매우 균일한 분산 특성이 있는 형광성 모이어티의 부분 집합으로 형광 특성을 제한하는데 사용된다. 특정 구체적인 예에 있어서, 임의의 피분석체 결합은 개선된 분석 수행을 위해 균일한 분산 특성으로부터 명백한 편차를 산출할 것이다.

특정 구체적인 예에 있어서, 형광성 모이어티 2는 플루오레세인 (fluorescein) 또는 녹색 형광 단백질과 같은 형광 분자이다.

특정 구체적인 예에 있어서, 결합 3은 폴리핵산이다. 한 가지 관점에 있어서, 피분석체 검출은 형광성 모이어티 2의 운동을 제한하는 상보적인 폴리핵산을 사용하는 것을 포함한다.

특정 구체적인 예에 있어서, 축방향 자기장 구배 6과 횡방향 자기장 구배 7은 투명성 표면 8에 대해 구조체를 이동시키고, 투명성 표면 8을 따라 구조체를 끄는 단일 기울어진 자기장 구배에 결합할 수 있다.

구조체의 자기적 특성은 시료에 구조체를 첨가하고 분석 완료 후 제거할 수 있는 다양한 옵션을 제공한다. 구조체은 구조체 현탁액을 첨가하여 희석할 필요 없이 자기적으로 시료 내로 끌어당겨질 수 있다. 마찬가지로, 구조체은 분석이 완료되면 유사하게 시료에서 제거될 수 있다. 일단 제거되면, 추가 조사를 위해서 시료에 다른 구조체 집단이 첨가될 수 있다.

특정 구체적인 예에 있어서, 투명성 표면 8을 따라 구조체를 끄는 것은 유체 환경의 점성에 의해 형광성 모이어티 2 또는 결합 3에 결합하는 물질에 응력을 생성하는 유체 역학적 직교류를 생성한다. 한 가지 관점에 있어서, 끌어당기는 속도는 횡방향 자기장 구배 7의 강도를 증가시킴으로써 증가하고, 결합한 물질 (대상 피분석체와 비특이적으로 결합한 물질을 포함함)은 특정 끌림 속도에서 전단(剪斷)되어, 피분석체 5의 결합 세기를 알 수 있게 한다. 한 가지 관점에 있어서, 비특이적으로 결합된 물질은 비특이적으로 결합된 피분석체 5 보다 더 쉽게 절단된다. 다른 관점에 있어서, 약하게 또는 비특이적으로 흡착된 물질은 끌림에 의해 감소되고, 그렇게 함으로써 피분석체 5의 측정에 대한 간섭을 감소한다.

도 3에 따르면, 한 가지 관점에 있어서, 결합은 자기 모이어티1 또는 형광성 모이어티 2에 연결되는 수지상 구조 또는 덴드리머 구조 24를 포함할 수 있다.

도 6에 따르면, 한 가지 관점에 있어서, 결합 3은 수용체 4와 피분석체 5사이의 결합을 포함하는 연결부를 포함할 수 있다. 한 가지 관점에 있어서, 끄는 속도는 횡방향 자기장 구배 7의 강도를 증가시킴으로써 증가되고, 수용체 4와 피분석체 5사이의 결합은 유체 역학적 직교류에 기인한 특정 끌림 속도에서 끊어져, 피분석체 5의 결합 세기를 알 수 있게 한다. 한 가지 관점에 있어서, 결합이 끊기기 전에, 형광성 모이어티 2는 투명성 표면 8에 가깝고, 강한 형광성을 나타낸다; 결합이 끊어진 후에, 형광성 모이어티 2는 형광 표면 8로부터 자유롭게 분산되고 따라서 형광성을 나타내지 않거나 감소한 형광성을 나타낸다.

한 가지 관점에 있어서, 투명성 표면은 형광성 모이어티 2 또는 결합 3을 향한 정전기적 거동을 나타내도록 처리된다. 예를 들어, 한 가지 구체적인 예에 있어서, 투명성 표면 8은 형광성 모이어티 2와 동일한 극성인 표면 전하를 갖도록 유도되고, 형광성 모이어티 2의 이동이 분산력에 의한 것보다 정전기력에 의해 더 많이 향하게 된다.

다른 관점에 있어서, 자기 모이어티 1은 두꺼운 비자기성 층 또는 정전기적 전하로 코팅되어 자기장 내 유착을 최소화한다.

일부 구체적인 예에 있어서, 형광성 모이어티 2의 유체 역학적 거동은 본 발명에 개시된 방법에 의해 분석된다.

한 가지 관점에 있어서, 도 7에 따르면, 형광성 모이어티 2의 끌림은 형광성 모이어티 2의 유체 역학적 특성 측정을 하기 위해 주기적으로 정지된다. 이 측정은 피분석체 5의 존재에 비례한다.

한 가지 관점에 있어서, 도 8에 따르면, 구조체를 투명성 표면 8을 따라 끄는 횡방향 자기장 구배 7은 (구조체를 투명성 표면 8에 대해 붙드는 축방향 자기장 구배 6을 유지하며) 주기(17)적으로 감소(16)되고 복원된다(15). 이는 형광성 모이어티 2의 유체 역학적 끌림을 감소시켜, 투명성 표면 8로부터 자유롭게 분산되게 한다. 한 가지 구체적인 예에 있어서, 분산의 속도는 결합한 피분석체 5의 존재에 의존한다. 투명성 표면 8을 통해 연장된 여기 소멸장은 형광성 모이어티 2가 소멸장 밖으로 분산됨에 따른 강도의 감소에 따른 초기의 높은 형광 방출을 생성한다. 한 가지 관점에 있어서, 이 강도 감소는 피분석체의 결합이 없으면(13) 빠르고(18), 피분석체의 결합이 있으면(14) 느리다(19). 다수의 피분석체는 각각의 형광 방출의 파장 또는 스펙트럼을 관찰함으로써 동시에 검출될 수 있다.

다른 구체적인 예에 있어서, 도 7에 따르면, 형광성 모이어티 2를 끄는 것은 형광성 모이어티 2의 유체 역학적 특성을 측정할 수 있게 하는 형광성 모이어티2의 단일 방향 회전을 유발한다. 한 가지 관점에 있어서, 이 특정은 형광성 모이어티 또는 결합에 결합하는 피분석체의 양 및/또는 친화력에 비례한다.

일부 구체적인 예에 있어서, 도 9에 따르면, 구조체를 투명성 표면 8을 따라 끄는 횡방향 자기장 구배 7은 (구조체를 투명성 표면 8에 대해 붙드는 축방향 자기장 구배 6을 유지하면서) 유지된다. 결합 3 또는 형광성 모이어티 2는 비대칭적 요소를 포함하여 유체 역학적 직교류가 결합 3 및 형광성 모이어티 2의 단일방향 회전 운동을 생성하고, 형광성 모이어티 2가 투명성 표면 8을 향하면서 멀리 회전한다. 일부 구체적인 예에 있어서, 상기 회전의 빈도 21, 23과 크기 20, 22는 결합한 피분석체 5의 존재에 의존한다. 한 가지 관점에 있어서, 투명성 표면 8을 통해 연장되는 여기 소멸장은 형광성 모이어티 2가 소면장 내외로 회전함에 따른 주기 형광 방출을 생성한다. 일부 관점에 있어서, 이 주기은 피분석체 결합(13)이 없는 경우 빠르고, 피분석체 결합(14)가 있는 경우 느리다. 각각의 형광 방출 파장 또는 스펙트럼을 관찰함으로써 여러 피분석체를 동시에 검출할 수 있다.

한 가지 관점에 있어서, 횡방향 자기장 구배 7은 시간에 따라 변하고, 상기 회전의 빈도 21,23 및 크기 20, 22에서 수반되는 변화를 생성한다. 이는 비특이적 결합으로부터 피분석체 결합을 구별하는 것과 같은 분석적 가치의 추가적인 데이터를 제공할 수 있다.

한 가지 관점에 있어서, 도 7에 따르면, 형광성 모이어티 2는 형광성 모이어티 2의 유체 역학적 특성의 측정을 허용하는 무작위 회전을 나타낸다. 한 가지 관점에 있어서, 이 특정은 형광성 모이어티 또는 결합에 결합한 피분석체의 양 및/또는 친화력에 비례한다.

일부 구체적인 예에 있어서, 도 10에 따르면, 피분석체를 투명성 표면 8을 따라 끄는 횡방향 자기장 구배 7은 (피분석체를 투명성 표면 8에 대해 붙드는 축방향 자기장 구배 6을 유지하면서) 유지된다. 결합 3은 형광서 모이어티 2가 투명성 표면 8 근처임에도 자유롭게 회전하는 것과 같은 형광성 모이어티 2의 회전성 분산 운동을 허용한다. 한 가지 관점에 있어서, 이 회전의 속도는 결합한 피분석체 5의 존재에 의존한다. 한 가지 구체적인 예에 있어서, 투명성 표면 8을 통해 연장된 편광된 여기 소멸장은 형광성 모이어티 2의 회전성 분산 운동에 의존하는 정도에 따라 회전된 편광된 형광 방출을 생성한다. 한 가지 관점에 있어서, 편광각은 피분석체 결합이 없으면 (영에 가깝게) 분산되고(13), 피분석체 결합이 있으면 분명하다(14).

다수의 피분석체는 각각의 형광 방출의 파장 또는 스펙트럼을 관찰함으로써 동시에 검출될 수 있다.

일부 구체적인 예에 있어서, 본 발명에 개시된 방법은 복잡한 생물학적 매질내의 피분석체의 검출 및 정량화에 사용된다. 이러한 작업을 수행하기 위한 당업계의 방법은 일반적으로 크고 비싼 지원 하드웨어를 요구하고, 복잡한 감지요소를 주기적으로 청소 또는 대체하며, 운영 인력을 광범위하게 훈련시키는 것과 같은 다양한 결함이 있다. 일반적으로, 주어진 시료에 대해 단 하나의 측정 세트만 수행될 수 있고, 초기 시험 세트에 의해 제안된 추가 시험에는 추가적인 시료가 필요하다. 또한, 감지요소의 저장, 품질 관리, 교정 및 신뢰성 문제가 있다. 이 결함들은 본 발명에 설명된 방법에 따라 줄어든다.

한 가지 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 장치 또는 방법은 예를 들어, 약물 용량 변화 또는 글루코오스 또는 콜레스테롤과 같은 대세 인자의 변화를 감시하거나, 바이러스 도는 박테리아와 같은 감염성 인자의 검출 및 정량화와 같은 혈액 분석에 사용된다. 혈액에는 현재 질병의 검출 및 약물 요법의 효과 감시를 위해 사용되는 다양한 질병 마커가 포함되어 있다. 일부 관점에 있어서, 본 발명에 개시된 장치 및 방법은 반복되거나 심지어 연속적인 혈액 감시를 위해 사용된다.

도 1은 본 발명의 하나의 관점에 따른, 형광성 입자에 수용체 부위가 있는 분자결합을 가지는 구조체의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 관점에 따른, 결합에 수용체 부위가 있는 분자결합을 가지는 구조체의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 관점에 따른, 자기 입자에 수지상 부착 및 형광성 입자의 분자 결합에 단일지점 연결을 가지는 구조체의 개략도이다..
도 4는 본 발명의 하나의 관점에 따른, 비대칭 결합을 가지는 구조체의 개략도이다..
도 5는 본 발명의 하나의 관점에 따른, 폴리뉴클레오타이드 결합을 가지는 구조체의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 하나의 관점에 따른, 수용체와 피분석체 사이 결합으로 이루어진 접합을 포함하는 결합을 가지는 구조체의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 하나의 관점에 따른, 한 쌍의 자기장 구배 및 소멸장 내의 구조체의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 하나의 관점에 따른, 피분석체의 존재(또는 부재), 농도 및/또는 활성의 측정으로서 형광 강도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 하나의 관점에 따른, 피분석체의 존재(또는 부재), 농도 및/또는 활성의 측정으로서 형광 강도의 주기을 도시한다.
도 10은 본 발명의 하나의 관점에 따른, 피분석체의 존재(또는 부재), 농도 및/또는 활성의 측정으로서 형광 편광각을 도시한다.

본 개시는 다음의 예시적인 실시예에 의해 더 설명된다:

실시예 1: 자기 입자와 형광성 입자가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합으로 연결된 두 가지 입자를 포함하는 구조체를 제공하는 단계와, 상기 형광성 입자 또는 결합에 피분석체 수용체를 제공하는 단계와, 피분석체를 포함하는 시료중의 구조체를 가라앉히는 단계와, 상기 시료에 축방향 자기장 구배를 인가하여 상기 구조체를 투명성 표면 쪽으로 이동시키는 단계와, 상기 시료에 횡방향 자기장 구배를 인가하여 상기 구조체가 표면에 끌리게 하는 단계와, 상기 투명성 표면에 형광성 입자의 형광을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 단계와, 소멸장 내외로 형광성 입자의 분산 운동을 교번하는데 충분한 횡방향 자기장 구배의 강도를 교번하는 단계와, 형광성 입자의 형광 방출의 결과적인 크기 및 위상 (여기서 형광 방출의 크기 및 위상은 피분석체의 존재 및/또는 농도의 측정을 제공한다.)을 측정하는 단계를 포함하는 복잡한 생물학적 시료중의 피분석체의 존재 및/또는 농도를 검출하는 방법이다.

실시예 2: 실시예 1의 방법으로서, 여기서 상기 형광성 입자는 수용체 부위를 포함한다.

실시예 3: 실시예 1 또는 실시예 2의 방법으로서, 상기 결합은 수지상 분자, 덴드리머 분자, 분자 사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자사슬, 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 폴리에틸렌옥사이드 (PEO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, 상기 자기 입자와 상기 형광성 입자가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하며 함께 연결되게 하는 임의의 분자구조를 포함한다.

실시예 4: 실시예 1 내지 3 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 결합은 수용체 부위를 포함한다.

실시예 5: 실시예 1 내지 4 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 결합은 수용체와 피분석체 사이의 결합을 포함하는 연결부를 포함한다.

실시예 6: 실시예 1 내지 5 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 구조체상에 비특이적으로 흡착된 물질로부터 피분석체를 구별하는 단계, 수용체와 피분석체 사이의 결합을 절단하는데 필요한 힘을 결정하는 단계 및 상이한 유체 역학적 직교류 조건하에서 형광성 입자의 유체 역학적 거동을 결정하는 단계로 이루어진 군 중에서 선택된 목적을 위해 상기 횡방향 자기장 구배는 변화한다.

실시예 7: 자기 입자와 형광성 입자가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합으로 연결된 두 자기 입자를 포함하는 구조체를 제공하는 단계와, 유체 역학적 직교류가 형광입자의 단일방향 회전을 유도하도록 하고 비대칭 성분을 갖도록 하는 결합 또는 형광성 입자를 구조화하는 단계와, 상기 형광입자 또는 결합상에 피분석체 수용체를 제공하는 단계와, 피분석체를 함유하는 시료중의 구조체를 가라앉히는 단계와, 상기 시료에 축방향 자기장 구배를 인가하여 상기 구조체를 투명성 표면 쪽으로 이동시키는 단계와, 상기 시료에 횡방향 자기장 구배를 인가하여 상기 구조체를 투명성 표면에 끌리게 하는 단계와, 상기 투명성 표면에 형광성 입자의 형광을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 단계 및 형광성 입자의 형광 방출의 크기 및 위상(여기서 형광 방출의 크기 및 위상은 피분석체의 존재 및/또는 농도의 측정을 제공한다.)을 측정하는 단계를 포함하는 복잡한 생물학적 시료중의 피분석체의 존재 및/또는 농도를 검출하는 방법이다.

실시예 8: 실시예 7의 방법으로서, 상기 형광성 입자는 수용체 부위를 포함한다.

실시예 9: 실시예 7 또는 실시예 8의 방법으로서, 상기 결합은 수지상 분자, 덴드리머 분자, 분자 사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자사슬, 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 폴리에틸렌옥사이드 (PEO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, 상기 자기 입자와 상기 형광성 입자가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하면서 함께 연결하는 임의의 분자구조를 포함한다.

실시예 10: 실시예 7 내지 9 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 결합은 수용체 부위를 포함한다.

실시예 11: 실시예 7 내지 10 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 결합은 수용체와 피분석체 사이의 결합을 포함하는 연결부를 포함한다.

실시예 12: 실시예 7 내지 11 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 구조체상에 비특이적으로 흡착된 물질로부터 피분석체를 구별하는 단계, 수용체 및 피분석체 사이의 결합을 절단하는데 필요한 힘을 결정하는 단계 및 상이한 유체 역학적 직교류 조건하에서 형광성 입자의 유체 역학적 거동을 결정하는 단계로 이루어진 군 중에서 선택된 목적을 위해 상기 횡방향 자기장 구배는 변화한다.

실시예 13: 자기 입자와 형광성 입자가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합으로 연결된 두 자기 입자를 포함하는 구조체를 제공하는 단계와, 형광성 입자 또는 결합 상의 피분석체 수용체를 제공하는 단계와, 피분석체를 포함하는 시료중의 구조체를 가라앉히는 단계와, 상기 시료에 축방향 자기장 구배를 인가하여 상기 구조체를 투명성 표면 쪽으로 이동시키는 단계와, 상기 시료에 횡방향 자기장 구배를 인가하여 상기 구조체를 투명성 표면에 끌리게 하는 단계와, 상기 투명성 표면에 형광성 입자의 형광을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 단계 및 형광성 입자의 형광 방출의 결과적인 편광 (여기서 형광 방출의 크기 및 위상은 피분석체의 존재 및/또는 농도의 측정을 제공한다.)을 측정하는 단계를 포함하는 복잡한 생물학적 시료중의 피분석체의 존재 및/또는 농도를 검출하는 방법이다.

실시예 14: 실시예 13의 방법으로서, 상기 형광성 입자는 수용체 부위를 포함한다.

실시예 15: 실시예 13 또는 14의 방법으로서, 상기 결합은 수지상 분자, 덴드리머 분자, 분자 사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자사슬, 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 폴리에틸렌옥사이드 (PEO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, 상기 자기 입자와 상기 형광성 입자가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하며 함께 연결되게 하는 임의의 분자구조를 포함한다.

실시예 16: 실시예 13 내지 15 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 결합은 수용체 부위를 포함한다.

실시예 17: 실시예 13 내지 16 중 어느 하나의 방법으로서, 상기 결합은 수용체와 피분석체 사이의 결합을 포함하는 연결부를 포함한다.

실시예 18: 상기 구조체 상에 비특이적으로 흡착된 물질로부터 피분석체를 구별하는 단계, 수용체 및 피분석체 사이의 결합을 절단하는데 필요한 힘을 결정하는 단계 및 상이한 유체 역학적 직교류 조건하에서 형광성 입자의 유체 역학적 거동을 결정하는 단계로 이루어진 군 중에서 선택된 목적을 위해 상기 횡방향 자기장 구배는 변화한다.

Claims

자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합 (여기서, 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 대상 피분석체에 결합할 수 있다)에 의하여 연결된 상기 두 가지 모이어티를 포함하는 구조체를 제공하는 단계와,
상기 구조체를 시료와 접촉시켜서, 상기 시료중에 존재하는 경우, 형광성 모이어티 및/또는 결합이 대상 피분석체와 상호 작용하도록 하는 단계와,
상기 시료에 축방향 자기장 성분을 포함하는 제1 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면 쪽으로 이동시키는 단계와,
상기 시료에 횡방향 자기장 성분을 포함하는 제2 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면에 따라 이동시키는 단계와,
상기 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 단계와,
상기 시료중의 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성을 나타내는 형광성 모이어티의 형광 방출을 측정하는 단계
를 포함하는 시료중의 피분석체의 분석 방법.
제1항에 있어서, 제2 자기장을 인가하는 단계는 소멸장 내외로 형광성 모이어티의 분산 이동을 교번시키기에 충분한 횡방향 자기장 성분의 강도를 교번하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 측정하는 단계는 형광성 모이어티의 형광 방출의 크기 및/또는 위상 및/또는 형광 방출의 편광을 측정하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제3항에 있어서, 형광 방출의 크기 및/또는 위상은 시료중의 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성의 측정을 제공하는 것인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 형광성 모이어티 및/또는 결합은 대상 피분석체에 특이적으로 결합할 수 있는 한개 이상의 수용체를 포함하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제1 자기장은 축방향 자기장 구배를 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장은 횡방향 자기장 구배를 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 시료는 생물학적 시료인 것인 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 수지상 (樹枝狀)분자, 덴드리머 분자, 분자사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자사슬, 폴리뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 다중 방향성 분자, 다중 고리형 분자, 중합 탄소, 다당류, 거대분자, 폴리에틸렌글리콜 (PEG). 폴리에틸렌옥사이드 (PEO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타낼 수 있도록 하는 것인 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 길이가 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 약 1,000 nm 내지 약 5,000 nm, 약 5,000 nm 내지 약 10,000 nm 또는 약 10,000 nm 내지 약 50,000 nm인 것인 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 구조체의 비특이적 결합으로부터 대상 피분석체와 구조체 간의 특이적인 결합을 구별하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 구조체로부터 대상 피분석체를 분리하는데 필요한 힘을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상이한 유체 역학적 직교류 (直交流) 조건하에서 형광성 모이어티 및/또는 결합의 유체 역학적 거동을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분은 주기적으로 제거되거나 감소되는 것인 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분은 제1 자기장의 축방향 자기장 성분을 유지하면서 주기적으로 제거되거나 감소되는 것인 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 유체 역학적 직교류가 형광성 모이어티의 단일 방향 회전을 유도하도록 형광성 모이어티 및/또는 결합은 비대칭 성분을 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표면은 형광 방출이 통과할 수 있도록 하는 것인 방법.
제1항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표면은 투명성인 것인 방법.
자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로로부터 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합 (여기서, 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 대상 피분석체에 결합할 수 있고, 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 유체 역학적 직교류가 형광성 모이어티의 단일 방향 회전을 유도할 수 있도록 비대칭 성분을 포함한다.)에 의하여 연결된 상기 두 가지 모이어티를 포함하는 구조체를 제공하는 단계와,
상기 구조체를 시료와 접촉시켜서, 상기 시료중에 존재하는 경우, 형광성 모이어티 및/또는 결합이 대상 피분석체와 상호 작용하도록 하는 단계와,
상기 시료에 축방향 자기장 성분을 포함하는 제1 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면 쪽으로 이동시키는 단계와,
상기 시료에 횡방향 자기장 성분을 포함하는 제2 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면에 따라 이동 (여기서, 상기 구조체의 횡방향 이동은 형광성 모이어티의 단일 방향 회전을 유도한다)시키는 단계와,
상기 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 단계와,
상기 시료내의 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성을 나타내는 형광성 모이어티의 형광 방출의 주기의 빈도를 측정하는 단계
를 포함하는 시료중의 피분석체의 분석 방법.
제20항에 있어서, 측정하는 단계는 형광성 모이어티의 형광 방출의 크기 및/또는 위상 및/또는 형광 방출의 편광을 측정하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제20항 또는 제21항에 있어서, 형광성 모이어티 및/또는 결합은 대상 피분석체에 특이적으로 결합할 수 있는 한개 이상의 수용체를 포함하는 것인 방법.
제20항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제1 자기장은 축방향 자기장 구배를 포함하는 것인 방법.
제20항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장은 횡방향 자기장 구배를 포함하는 것인 방법.
제20항 내지 제24항 중 어느 하나의 항에 있어서, 시료는 생물학적 시료인 것인 방법.
제20항 내지 제25항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 수지상 분자, 덴드리머 분자, 분자사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자 사슬, 폴리뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 다중 방향성 분자, 다중 고리형 분자, 중합 탄소, 다당류, 거대분자, 폴리에틸렌글리콜 (PEG). 폴리에틸렌옥사이드 (PEO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
제20항 내지 제26항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타낼 수 있도록 하는 것인 방법.
제20항 내지 제27항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 길이가 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 약 1,000 nm 내지 약 5,000 nm, 약 5,000 nm 내지 약 10,000 nm 또는 약 10,000 nm 내지 약 50,000 nm인 것인 방법.
제20항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 있어서, 구조체의 비특이적 결합으로부터 대상 피분석체와 구조체 간의 특이적인 결합을 구별하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제20항 내지 제29항 중 어느 하나의 항에 있어서, 구조체로부터 대상 피분석체를 분리하는데 필요한 힘을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제20항 내지 제30항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상이한 유체 역학적 직교류 조건하에서 형광성 모이어티 및/또는 결합의 유체 역학적 거동을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제20항 내지 제31항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분은 유지되는 것인 방법.
제20항 내지 제32항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분은 제1 자기장의 축방향 자기장 성분을 유지하면서 유지되는 것인 방법.
제20항 내지 제33항 중 어느 하나의 항에 있어서, 소멸장이 편광되는 것인 방법.
제20항 내지 제34항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표면은 형광 방출이 통과할 수 있도록 하는 것인 방법.
제20항 내지 제35항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표면은 투명성인 것인 방법.
자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합 (여기서, 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 대상 피분석체에 결합할 수 있다)으로 연결된 상기 두 가지 모이어티를 포함하는 구조체를 제공하는 단계와,
상기 구조체를 시료와 접촉시켜서, 상기 시료중에 존재하는 경우, 형광성 모이어티 및/또는 결합이 대상 피분석체와 상호 작용하도록 하는 단계,
상기 시료에 축방향 자기장 성분을 포함하는 제1 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면 쪽으로 이동시키는 단계와,
상기 시료에 횡방향 자기장 성분을 포함하는 제2 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면에 따라 이동시키는 단계와,
상기 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 단계와,
상기 시료중의 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성을 나타내는 형광성 모이어티의 형광 편광각을 측정하는 단계
를 포함하는 시료중의 피분석체의 분석 방법.
제37항에 있어서, 측정하는 단계는 형광성 모이어티의 형광 방출의 크기 및/또는 위상 및/또는 형광 방출의 편광을 측정하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제37항 또는 제38항에 있어서, 형광성 모이어티 및/또는 결합은 대상 피분석체에 특이적으로 결합할 수 있는 1 이상의 수용체를 포함하는 것인 방법.
제37항 내지 제39항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제1 자기장은 축방향 자기장 구배를 포함하는 것인 방법.
제37항 내지 제40항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장은 횡방향 자기장 구배를 포함하는 것인 방법.
제37항 내지 제41항 중 어느 하나의 항에 있어서, 시료는 생물학적 시료인 것인 방법.
제37항 내지 제42항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 수지상 분자, 덴드리머 분자, 분자사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자사슬, 폴리뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 다중 방향성 분자, 다중 고리형 분자, 중합 탄소, 다당류, 거대분자, 폴리에틸렌글리콜 (PEG). 폴리에틸렌옥사이드 (PEO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
제37항 내지 제43항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타낼 수 있도록 하는 것인 방법.
제37항 내지 제44항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 길이가 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 약 1,000 nm 내지 약 5,000 nm, 약 5,000 nm 내지 약 10,000 nm 또는 약 10,000 nm 내지 약 50,000 nm인 것인 방법.
제37항 내지 제45항 중 어느 하나의 항에 있어서, 구조체의 비특이적 결합으로부터 대상 피분석체와 구조체 간의 특이적인 결합을 구별하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제37항 내지 제46항 중 어느 하나의 항에 있어서, 구조체로부터 대상 피분석체를 분리하는데 필요한 힘을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제37항 내지 제47항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상이한 유체 역학적 직교류 조건하에서 형광성 모이어티 및/또는 결합의 유체 역학적 거동을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제37항 내지 제48항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분이 유지되는 것인 방법.
제37항 내지 제49항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분은 제1 자기장의 축방향 자기장 성분을 유지하면서 유지되는 것인 방법.
제37항 내지 제50항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표면은 형광 방출이 통과할 수 있도록 하는 것인 방법.
제37항 내지 제51항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표면은 투명성인 것인 방법.
자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합 (여기서 상기 형광성 모이어티 및/또는 상기 결합은 대상 피분석체에 결합할 수 있다.)에 의하여 연결된 상기 두 가지 모이어티를 포함하는 구조체와,
표면과,
상기 시료에 축방향 자기장 성분을 포함하는 제1 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면 쪽으로 이동시키는 수단과,
상기 시료에 횡방향 자기장 성분을 포함하는 제2 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면에 따라 이동시키는 수단과,
상기 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 수단과,
상기 시료중의 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성을 나타내는 형광성 모이어티의 형광 방출을 측정하는 수단
을 포함하는 시료중의 피분석체의 분석 장치.
제53항에 있어서, 형광성 모이어티 및/또는 결합은 유체 역학적 직교류가 형광성 모이어티의 단일 방향 회전을 유도하도록 비대칭 성분을 포함하고, 형광 방출을 측정하는 수단은 형광 방출의 주기을 측정하는 수단을 포함하는 것인 장치.
제53항 또는 제54항에 있어서, 소멸장을 인가하는 수단은 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 편광된 소멸장을 표면에 인가하는 수단을 포함하는 것인 장치, 여기서 형광 방출 측정 수단은 형광성 모이어티의 형광 편광각을 측정하는 수단을 포함하는 것인 장치.
제53항 내지 제55항에 있어서, 제2 자기장을 인가하는 수단은 소멸장 내외로 형광성 모이어티의 분산 이동을 교번시키기에 충분한 횡방향 자기장 성분의 강도를 교번하는 수단을 포함하는 것인 장치.
제53항 내지 제56항에 있어서, 형광 방출을 측정하는 수단은 형광성 모이어티의 형광 방출의 크기 및/또는 위상을 측정하는 수단을 포함하는 것인 장치.
제53항 내지 제57항에 있어서, 형광 방출의 크기 및/또는 위상은 시료중 대상 피분석체의 존재, 농도 및/또는 활성의 측정을 제공하는 것인 장치.
제53항 내지 제58항에 있어서, 형광성 모이어티 및/또는 결합은 대상 피분석체에 특이적으로 결합할 수 있는 1 이상의 수용체를 포함하는 것인 장치.
제53항 내지 제59항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제1 자기장은 축방향 자기장 구배를 포함하는 것인 장치.
제53항 내지 제60항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장은 횡방향 자기장 구배를 포함하는 것인 장치.
제53항 내지 제61항 중 어느 하나의 항에 있어서, 시료는 생물학적 시료인 것인 장치.
제53항 내지 제62항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 수지상 분자, 덴드리머 분자, 분자사슬, 비대칭 분자사슬, 그래핀 나노튜브, 그래핀 나노 막대, 다중 핵산, 고분자사슬, 폴리뉴클레오타이드, 폴리펩타이드, 다중 방향성 분자, 다중 고리형 분자, 중합 탄소, 다당류, 거대분자, 폴리에틸렌글리콜 (PEG). 폴리에틸렌옥사이드 (PEO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 장치.
제53항 내지 제63항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타낼 수 있도록 하는 것인 장치.
제53항 내지 제64항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합은 길이가 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 약 1,000 nm 내지 약 5,000 nm, 약 5,000 nm 내지 약 10,000 nm 또는 약 10,000 nm 내지 약 50,000 nm인 것인 장치.
제53항 내지 제65항 중 어느 하나의 항에 있어서, 구조체의 비특이적 결합으로부터 대상 피분석체와 구조체간의 특이적인 결합을 구별하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 수단을 더 포함하는 장치.
제53항 내지 제66항 중 어느 하나의 항에 있어서, 구조체로부터 대상 피분석체를 분리하는데 필요한 힘을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 수단을 더 포함하는 장치.
제53항 내지 제67항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상이한 유체 역학적 직교류 조건하에서 형광성 모이어티 및/또는 결합의 유체 역학적 거동을 결정하기 위하여 횡방향 자기장 성분을 변화시키는 수단을 더 포함하는 장치.
제53항 내지 제68항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분을 주기적으로 제거하거나 감소하는 수단을 더 포함하는 장치.
제53항 내지 제69항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제1 자기장의 축방향 자기장 성분을 유지하면서 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분을 주기적으로 제거하거나 감소하는 수단을 더 포함하는 장치.
제53항 내지 제68항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분을 유지하는 수단을 더 포함하는 장치.
제71항에 있어서, 제1 자기장의 축방향 자기장 성분을 유지하면서 제2 자기장의 횡방향 자기장 성분을 유지하는 수단을 더 포함하는 장치.
제53항 내지 제72항에 있어서, 표면은 형광 방출이 통과할 수 있도록 하는 것인 장치.
제53항 내지 제73항에 있어서, 표면은 투명성인 것인 장치.
자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합 (여기서, 상기 결합은 결속 상대에 결속된 대상 피분석체를 포함하고, 상기 피 분석체는 상기 결속 상대가 자기 모이어티에 연결되어 있는 동안에 형광성 모이어티에 연결 또는 그 반대)에 의하여 연결된 상기 두 가지 모이어티를 포함하는 구조체를 제공하는 단계와,
상기 시료에 축방향 자기장 성분을 포함하는 제1 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면 쪽으로 이동시키는 단계와,
상기 시료에 횡방향 자기장 성분을 포함하는 제2 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면에 따라 이동시키는 단계와,
상기 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 단계와
피분석체의 성질을 나타내는 형광성 모이어티의 형광 방출을 측정하는 단계
를 포함하는 피분석체의 분석 방법.
제75항에 있어서, 표면은 형광 방출이 통과할 수 있도록 하는 것인 방법.
제75항 또는 제76항에 있어서, 상기 표면은 투명성인 것인 방법.
자기 모이어티와 형광성 모이어티가 서로 확산 자립도를 나타내도록 하는 결합 (여기서, 상기 결합은 결속 상대에 결속된 대상 피분석체를 포함하고, 상기 피 분석체는 상기 결속 상대가 자기 모이어티에 연결되어 있는 동안에 형광성 모이어티에 연결 또는 그 반대)에 의하여 연결된 상기 두 가지 모이어티를 포함하는 구조체와,
표면과,
상기 시료에 축방향 자기장 성분을 포함하는 제1 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면 쪽으로 이동시키는 수단과,
상기 시료에 횡방향 자기장 성분을 포함하는 제2 자기장을 인가하여 상기 구조체를 표면에 따라 이동시키는 수단과,
상기 표면에 형광성 모이어티의 형광성을 여기시키기에 충분한 소멸장을 인가하는 수단과
피분석체의 성질을 나타내는 형광성 모이어티의 형광 방출을 측정하는 수단
을 포함하는 피분석체의 분석 장치.
제78항에 있어서, 표면은 형광 방출을 통과시키도록 하는 것인 장치.
제78항 또는 제79항에 있어서, 표면은 투명성인 것인 장치.