專利名稱：分子檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分子檢測(cè)系統(tǒng)。具體但不排他地，本發(fā)明涉及分子傳感器， 其利用被稱為二色性的光學(xué)現(xiàn)象識(shí)別特定分子在物質(zhì)中的存在。
背景技術(shù)：
就其本性而言，有機(jī)體含有許多復(fù)雜的分子和分子聚集體。 一些最重 要的分子和聚集體是大的，并且具有高縱橫比(即，與任何其它軸相比，一 個(gè)軸的長(zhǎng)度顯著更大)。利用光學(xué)設(shè)備特定地檢測(cè)這些高縱橫比的分子是已 知的。這種設(shè)備依賴于這些長(zhǎng)的分子與偏振光(即，具有僅在一個(gè)方向上建 立的電場(chǎng)的光)相互作用的方式。
在上述設(shè)備中利用的現(xiàn)象被稱為二色性。可以使入射光線性偏振產(chǎn)生
線性二色性(LD)，或使其圓偏振產(chǎn)生圓二色性(CD)。 LD是一些分子結(jié)構(gòu) 由于沿兩條正交軸有差異地吸收線性偏振光所表現(xiàn)出的性質(zhì)。CD涉及對(duì) 左和右圓偏振光的吸收的差異。能夠選擇性地吸收光的分子被稱為生色 團(tuán)。二色性分子，即表現(xiàn)出二色性性質(zhì)的那些，是一類特別的生色團(tuán)。二 色性材料的實(shí)例是某些天然晶體、拉伸聚合物，以及其它非各向同性分子。 生物分子含有廣泛的生色團(tuán)(包括芳族側(cè)鏈、核苷酸和肽主鏈)。
為了能夠觀察二色性效應(yīng)，生色團(tuán)必須相對(duì)于入射偏振光束排列，或 至少部分排列。此要求的優(yōu)點(diǎn)在于，允許在非排列的分子的環(huán)境中僅從排 列的分子提取數(shù)據(jù)。然而，到目前為止，此要求也使上述技術(shù)的應(yīng)用主要 限于具有高縱橫比的大的分子的研究，因?yàn)檫@些分子易于排列。如果一條 軸顯著長(zhǎng)于另一條軸，則認(rèn)為分子具有高縱橫比。適宜的分子可以具有棒、 盤或十字形的形狀。取決于分子的勁度，100:1的縱橫比可能足以促進(jìn)排 列，但是優(yōu)選大于1000:1的縱橫比。已經(jīng)被成功排列的令人感興趣的部分 的一些實(shí)例包括DNA形式的線型生物分子、纖維狀蛋白和膜(包括膜蛋 白)(Marrington R， Small E， Rodger A， Dafforn TR， Addinall SG， "FtsZ纖維成束是由結(jié)合GTP中的構(gòu)象變化引起的(FtsZ fiber bundling is triggered by a conformational change in bound GTP)，'生物《七學(xué)雜;志(J Biol Chem)2004; 279(47): 48821-48829; DaffomTR， RajendmJ， HalsallDJ， SerpellLC， Rodger A，"用于小體積、低波長(zhǎng)的微量流動(dòng)池中的結(jié)構(gòu)測(cè)定 和動(dòng)力學(xué)的蛋白纖維線性二色性(Protein fiber linear dichroism for structure determination and kinetics in a low-volume, low-wavelength couvette flow cell)"生物物理學(xué)雜志(Biophys J)2004; 86(1Ptl): 404-410; DaffornTR， Rodger A，"生物分子的線性二色性:出路在哪？ (Linear dichroism of biomolecules: which way is up )"結(jié)構(gòu)生物學(xué)新觀點(diǎn)(Curr Opin Struct Biol) 2004; 14(5): 541-546; Halsall DJ， Rodger A， Daffom TR，"用于檢測(cè)單 堿基X寸突變的線性二色性(Linear dichroism for the detection of single base pair mutations)"化學(xué)通訊(Chem Commun) (Camb) 2001(23): 2410-2411)。
使這種分子排列的特別方便的方法是制備包括所述分子的溶液，然后 使該溶液流動(dòng)。歸因于分子的伸長(zhǎng)本性，由流動(dòng)所產(chǎn)生的剪切力導(dǎo)致出現(xiàn) 排列，從而使得該樣品適合于表現(xiàn)出線性二色性的效應(yīng)。
在已知的設(shè)備中， 一旦感興趣的分子己經(jīng)排列，就引導(dǎo)線性偏振光從 基本上垂直于排列的分子的軸的方向通過(guò)溶液。因?yàn)樵谔囟úㄩL(zhǎng)處，輻射 的電場(chǎng)在特定方向上推動(dòng)分子中的電子，所以在分子內(nèi)發(fā)生光的吸收。當(dāng) 數(shù)個(gè)分子被類似地排列時(shí)，每個(gè)分子中的電子的特征都在于相同的優(yōu)選凈 位移方向。LD是入射光的吸光度在兩個(gè)正交偏振化之間的差異的量度。 改變?nèi)肷涔獾牟ㄩL(zhǎng)并且檢測(cè)從樣品出射的光，可以得到示出樣品的吸光度 相對(duì)于波長(zhǎng)的譜圖。
分子的LD譜圖提供存在的生色團(tuán)的信息，包括生色團(tuán)的取向(以及因 而的分子構(gòu)象)和生色團(tuán)相對(duì)于偏振軸的取向。此信息對(duì)于了解分子的結(jié)構(gòu) 是重要的。注意的是，LD是樣品的整體性質(zhì)的量度。吸光度的強(qiáng)度可以 用于量化在樣品中存在的靶分子的數(shù)量。此外，由于LD對(duì)排列的變化極 為敏感，因而可以檢測(cè)分子結(jié)構(gòu)中的異常。例如，LD可以檢測(cè)在DNA的 1300bp(堿基對(duì))片段中由單個(gè)的錯(cuò)配氫鍵導(dǎo)致的變形。
此外，LD對(duì)絡(luò)合物的形成極為敏感，因?yàn)榕帕械姆肿优c第二分子的 結(jié)合具有以下兩種可測(cè)量的效果。1) 排列部分的形狀被改變，而這導(dǎo)致其排列也被改變，這導(dǎo)致觀察到 的LD譜圖的變化。
2) 第二分子由于其附著到排列的分子，所以本身變得被排列。這導(dǎo)致 第二分子的原先未排列的生色團(tuán)產(chǎn)生LD信號(hào)。因而，可以獲得關(guān) 于絡(luò)合物結(jié)構(gòu)的信息。
上述兩種效果導(dǎo)致了可用于檢測(cè)絡(luò)合物形成的可檢測(cè)的現(xiàn)象。不僅可以得 到關(guān)于絡(luò)合物本性的結(jié)構(gòu)信息，還可以確定相互作用的親和力。
不幸的是，大部分分子不具有高縱橫比，而是具有縱橫比小于約5:1 的更接近于球的形狀。為了使這些分子排列，必須將靶分子連接到本身具 有高縱橫比的受體上。這種排列方法已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)并且應(yīng)用于研究結(jié)合到天 然可排列受體(例如DNA)上的配體(例如順式鉑氨)。然而，此方法在其應(yīng) 用上也是有限的，因?yàn)閮H可以研究結(jié)合到天然可排列受體上的那些分子。
因此，本發(fā)明的目的是擴(kuò)展二色性分析的應(yīng)用。
發(fā)明概述
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種分子傳感器，所述分子傳感器包含 流路，所述流路被配置用于使?jié)撛诘睾邪蟹肿拥娜芤毫鲃?dòng)；偏振光的源； 檢測(cè)器，所述檢測(cè)器被布置用于在來(lái)自所述源的光已經(jīng)通過(guò)所述流路以 后，接收所述光；和傳感器元件，所述傳感器元件包含在使用中被安置在 所述流路內(nèi)、具有高縱橫比的支架部分，以及附著到所述支架部分的用于 所述靶分子的受體部分。
在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)"高縱橫比"表示至少75:1，并且優(yōu)選至少100:1 的縱橫比。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于本發(fā)明第一方面的傳感器的傳 感器元件，所述傳感器元件包含具有高縱橫比的支架部分和附著到其上的 受體部分，所述受體部分對(duì)感興趣的靶分子具有選擇性結(jié)合親和力。
因此，本發(fā)明的第一方面提供一種可以用于檢測(cè)溶液中是否存在靶分 子的分子傳感器。有利地，使用可排列的支架部分作為用于受體部分的附 著的基體意味著受體部分本身和靶分子均不需要固有的排列性質(zhì)。類似 地，支架部分本身不需要是發(fā)色的。歸因于傳感器的排列能力，可以評(píng)價(jià)靶分子的二色性性質(zhì)。因此，既可以通過(guò)得到的二色性譜圖識(shí)別排列的分 子，也可以將傳感器用于量化排列的分子并且檢測(cè)分子異常如錯(cuò)配的存 在。還可以使用傳感器研究受體部分和靶分子的結(jié)合性質(zhì)。二色性分子的 固有本性意味著傳感器極為靈敏。
優(yōu)選地，靶分子是二色性的。備選地，或者另外，受體部分可以是二 色性的。在靶分子不是二色性的情況下，關(guān)鍵的是受體部分的二色性信號(hào) 通過(guò)與靶分子結(jié)合而變化。優(yōu)選地，支架部分不是二色性的。
優(yōu)選地，傳感器包含多個(gè)支架部分。
優(yōu)選地，支架部分或每個(gè)支架部分具有多個(gè)附著到其上的受體部分。 優(yōu)選將各個(gè)受體部分布置得與相同的靶分子結(jié)合。備選地，可以將受體部 分布置得與不同的靶分子結(jié)合。
優(yōu)選地，將支架部分或每個(gè)支架部分錨固在流路中，從而在使用中， 支架部分或每個(gè)支架部分能夠在流中排列，但是其位置被固定在流路中。
盡管將支架部分作為單個(gè)的實(shí)體提及，但是將理解的是，支架可以由 起到不同功能(例如，在流路中的錨固、對(duì)受體的附著，或其它物理或化學(xué) 功能)的兩個(gè)以上的組件構(gòu)成。
優(yōu)選地，將流路安置在流動(dòng)池如微量流動(dòng)池(cuvette flow cell)或毛細(xì)管
流動(dòng)池中，使其旋轉(zhuǎn)以在溶液中產(chǎn)生流動(dòng)。備選地，將流路安置在管道中， 并且使溶液經(jīng)過(guò)管道通過(guò)而產(chǎn)生流動(dòng)。在各個(gè)情況下，應(yīng)當(dāng)理解靶分子的 穩(wěn)定排列需要剪切流。
優(yōu)選地，以水相提供溶液，從而使得樣品易于流動(dòng)。備選地，溶液可 以以均可以流動(dòng)的氣體或粉末的形式。
優(yōu)選地，對(duì)光源進(jìn)行配置以發(fā)射線性偏振光束。更優(yōu)選地，對(duì)光源進(jìn) 行配置以發(fā)射線性偏振光的兩個(gè)正交束。
優(yōu)選地，光源是線性二色性分光鏡。
優(yōu)選地，對(duì)檢測(cè)器進(jìn)行配置，以產(chǎn)生示出溶液的吸光度相對(duì)于波長(zhǎng)的 譜圖。
優(yōu)選地，對(duì)光源和檢測(cè)器進(jìn)行布置，以分別發(fā)射和檢測(cè)垂直于流動(dòng)方 向通過(guò)的光。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于感應(yīng)流動(dòng)溶液中的靶分子的方法，所述方法包括在流路中提供支架部分，所述支架部分具有高縱橫比 并且具有附著到其上的用于所述靶分子的受體部分；使?jié)撛诘睾邪蟹肿?的溶液沿所述流路流動(dòng)；使偏振光通過(guò)所述流路；以及在所述偏振光已經(jīng)
通過(guò)所述流路以后，檢測(cè)所述偏振光。應(yīng)當(dāng)理解，溶液流動(dòng)將支架/受體部 分隨流動(dòng)的方向排列。它還允許耙分子與受體部分結(jié)合。這樣一來(lái)，耙分 子也在流內(nèi)排列，從而使得它們可以通過(guò)它們的二色性性質(zhì)被檢測(cè)。
本發(fā)明的第三方面提供一種用于感應(yīng)靶分子的方法，所述靶分子之前 是不可檢測(cè)的，因?yàn)樗鼈兪遣豢膳帕械?。使用可排列的支架部分作為用?受體部分的附著的基體意味著受體部分本身不需要固有的排列性質(zhì)。因 此，上述方法可以用于檢測(cè)耙分子，所述耙分子不是固有可排列的并且不 與固有可排列的受體部分結(jié)合。這樣，本發(fā)明的第三方面具有廣泛的應(yīng)用，
并且可以用于例如檢測(cè)到現(xiàn)在為止不可檢測(cè)的DNA、蛋白和有機(jī)化合物。 除上述之外，本發(fā)明的第三方面提供一種用于感應(yīng)靶分子的簡(jiǎn)單方
法。因?yàn)樯婕跋鄬?duì)少的組件，所以該方法使用起來(lái)相對(duì)便宜并且堅(jiān)固。 本發(fā)明的上述三個(gè)方面的可能應(yīng)用包括在流動(dòng)的液體中例如管道或
毛細(xì)管中的化學(xué)或生物分子的排列和檢測(cè)。因此，允許在流動(dòng)注射裝置或
在水分配管道中對(duì)這種分子進(jìn)行檢測(cè)或化驗(yàn)。
附圖簡(jiǎn)述


圖1A示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的分子傳感器；
圖1B顯示圖1A的分子傳感器的一部分的放大視圖，示出了本發(fā)明 的方法；
圖2A示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的支架； 圖2B示意性地示出具有用于受體的附著點(diǎn)的圖2A的支架； 圖2C示意性地示出具有附著到附著點(diǎn)的受體的圖2B的支架； 圖2D示意性地示出具有附著的靶分子的圖2C的支架。
某些實(shí)施方案的詳細(xì)描述
參照?qǐng)D1A，示出了根據(jù)本發(fā)明的分子傳感器10。傳感器IO包括主要 由塑料制成并且不透明的以伸長(zhǎng)的管道12形式的流路。管道12的中心部分被配置為觀察窗14，并且由對(duì)所使用的光的波長(zhǎng)透明的材料制成。在此 具體實(shí)施例中，觀察窗14由對(duì)可見(jiàn)光透明的玻璃石英制成。因此，在此
實(shí)施例中，對(duì)觀察窗14進(jìn)行配置，以允許在約400 nm至700 nm的波長(zhǎng) 范圍內(nèi)的光通過(guò)其穿過(guò)。觀察窗14的相鄰一側(cè)是光源16。將光源16配置 得發(fā)射兩個(gè)正交線性偏振光束，所述兩個(gè)正交線性偏振光束通過(guò)觀察窗 14，并且因而通過(guò)流路。與光源16相反、在觀察窗14和流路的另一側(cè)配 置的是檢測(cè)器18。對(duì)檢測(cè)器18進(jìn)行配置，從而一旦由光源16發(fā)射的光束 通過(guò)觀察窗14和流路，就檢測(cè)它們。
如圖1B中所示，在觀察窗14的區(qū)域內(nèi)安置多個(gè)傳感器元件19。每 個(gè)傳感器元件19包括支架部分20和受體部分24。每個(gè)支架部分20具有 縱橫比為約1000:1的伸長(zhǎng)的分子結(jié)構(gòu)，并且可以被認(rèn)作是剛性連接體。將 每個(gè)支架部分20的一個(gè)末端經(jīng)由錨固區(qū)22附著到觀察窗14的內(nèi)部，所 述錨固區(qū)22將每個(gè)分別的支架部分20的末端保持在觀察窗14內(nèi)的固定 位置上。將每個(gè)支架部分20的自由端與受體部分24連接。將受體部分24 以這樣的方式附著到支架部分20，使得受體部分24與其締合的耙分子26 自由結(jié)合。因此，受體部分24可被認(rèn)作是耙分子26的"誘餌"。
在使用中，包含靶分子26的液體溶液28在由圖1A和1B中的箭頭 30表示的方向上流經(jīng)管道12。此流30導(dǎo)致支架部分20以規(guī)則方式沿觀 察窗14的長(zhǎng)度排列。當(dāng)耙分子26充分接近受體部分24流動(dòng)時(shí)，它們將 結(jié)合到受體部分24上。由于支架部分20全部規(guī)則排列，所以全部受體部 分24也規(guī)則排列。因此，當(dāng)靶分子26與受體部分24結(jié)合時(shí)，它們也被 排列。 ，
一旦受體/耙分子絡(luò)合物被排列，它們將開(kāi)始吸收由光源l'6發(fā)射的線 性偏振光的一些。因此，當(dāng)存在靶分子26時(shí)，較少的光將到達(dá)檢測(cè)器18。 這使得檢測(cè)器18可以確定在溶液28中是否存在靶分子26。檢測(cè)器18能 夠產(chǎn)生示出溶液28的吸光度相對(duì)于波長(zhǎng)的譜圖。此信息可以用于監(jiān)測(cè)耙 分子26的本性、排列、數(shù)量和結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@些因素中每一個(gè)的變化將導(dǎo) 致觀察到的譜圖的變化。隨時(shí)間監(jiān)測(cè)流30還可以收集關(guān)于受體部分24和 靶分子26之間相互作用的親和力的信息。因此，本發(fā)明的分子傳感器IO 可以作為在線連續(xù)流動(dòng)測(cè)量裝置。存在可以作為合適的可排列支架部分20的各種結(jié)構(gòu)。具體而言，已 顯示，盡管膜蛋白在流體流動(dòng)中不是固有可排列的，但是囊泡形式的膜是 可排列的。在圖2A中示意性地示出了這樣的膜囊泡40。在這種情況下，
由箭頭42表示的流誘導(dǎo)膜囊泡40的變形成隨流42排列的伸長(zhǎng)的橢圓體。 包含在膜囊泡40中的任何的膜蛋白(未示出)也類似地隨流42排列。
通過(guò)本發(fā)明已將膜囊泡40的上述用途擴(kuò)展，以促進(jìn)以配體48形式的 任何靶分子的排列，如圖2D中所示。在這種情況下，使用擠出制備圖2B、 2C和2D中所示的脂質(zhì)囊泡40，。優(yōu)選地，囊泡40，是長(zhǎng)度約100 nm的磷 脂囊泡。這種囊泡40'不是二色性的，因此它們產(chǎn)生非常小的干擾信號(hào)。 平均長(zhǎng)度在100 nm至140 nm之間的類似囊泡40'也是合適的。除了用于 制備已知囊泡40的標(biāo)準(zhǔn)脂質(zhì)以外，這些囊泡40'包括被設(shè)計(jì)得與受體的互 補(bǔ)區(qū)域形成緊密絡(luò)合物的以衍生脂質(zhì)46形式的附著點(diǎn)，在這種情況下， 所述受體為蛋白44。適宜的衍生脂質(zhì)46的一個(gè)實(shí)例是1,2-二油?；?511-甘油基-3-UN(5-氨基-l-羧基戊基)亞氨基二乙酸]琥珀?！档逆圎} (DOGS-NTA-Ni)。作為囊泡40'結(jié)構(gòu)的一部分的這種特別的脂質(zhì)衍生物46 能夠與蛋白44中的組氨酸簇(histidine cluster乂未顯示)形成緊密絡(luò)合物。六 -組氨酸簇形成用于固定蛋白的最普遍方法的基礎(chǔ)(經(jīng)由蛋白上的六個(gè)組氨 酸標(biāo)記)，并且這樣提供了用于附著到囊泡40，上的蛋白44的理想部分。 因此，在此實(shí)施方案中，囊泡40'構(gòu)成支架部分，而蛋白44構(gòu)成受體部分。 應(yīng)當(dāng)指出，每個(gè)囊泡40'包含多個(gè)受體部分。如圖2D中所示，蛋白44的 以配體48形式的靶分子能夠與受體部分(蛋白44)的結(jié)合域結(jié)合。由于囊 泡40'在流42中的排列，配體48當(dāng)附著到蛋白44時(shí)也被排列，因而它們 可以被圖1A中所示的分子傳感器檢測(cè)。
上述實(shí)施例中的支架部分20可以在自由流中使用，或可以直接附著 或錨固到觀察窗14上。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以將支架部分20(例如囊泡 40，)作為薄膜應(yīng)用到觀察窗14的內(nèi)表面上。備選地，可以將觀察窗14的 內(nèi)表面化學(xué)衍生，以允許支架部分20的附著。
用于將受體部分連接到脂質(zhì)囊泡上的備選附著體系可以使用能夠被 添加到脂質(zhì)中然后結(jié)合到囊泡中的任何共價(jià)或非共價(jià)鍵合。這種體系可以 包括硫醇和氨反應(yīng)性基團(tuán)或生物素的使用。這些設(shè)計(jì)者-囊泡(designer-vesicle)的重要特征在于，它們僅與選擇的蛋白(或其它受體)(例 如，含有被指定用于附著的分子部分例如六-組氨酸標(biāo)記的那些)形成絡(luò)合 物。這是重要的，因?yàn)槿绻膳帕械闹Ъ芎褪荏w之間的相互作用沒(méi)有選擇 性，則被研究的流體(這些可以是例如血液或血清的復(fù)雜混合物)中的其它 組分可能附著到支架上，并且產(chǎn)生將干擾真正信號(hào)的LD信號(hào)，從而導(dǎo)致 誤測(cè)。在所述的實(shí)施方案中，選擇將六-組氨酸標(biāo)記用在選擇性純化中，從 而消除任何不適宜的結(jié)合。可以使用能夠提供必須的選擇性的其它體系， 比如生物素-抗生物素蛋白鍵合。
可以對(duì)本發(fā)明的分子傳感器10施加控制以消除由非定向結(jié)合導(dǎo)致的 吸收數(shù)據(jù)。例如，可以使用包括負(fù)荷不同的受體部分24(即蛋白44)的一系 列支架部分20(即囊泡40')，并且可以使一系列普遍可得的、不含用于附 著的分子部分的分子在溶液中流經(jīng)支架部分20，并且使用LD測(cè)定任何結(jié) 合。然后可以將得到的信號(hào)作為背景噪聲的指標(biāo)，并且在將設(shè)備用于僅檢 測(cè)靶分子26時(shí)，此信息可以用于產(chǎn)生更大的信噪比。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)備選體系涉及長(zhǎng)鏈有機(jī)聚合物的使用，所述長(zhǎng)鏈 有機(jī)聚合物在含有可以用受體部分衍生的官能性化學(xué)基團(tuán)的同時(shí)，具有對(duì) 于形成可排列支架部分而言正確的流體力學(xué)性質(zhì)。這種有機(jī)聚合物應(yīng)當(dāng)具 有高縱橫比，并且可以是盤形、十字形或棒形。適宜的支架部分的具體實(shí) 例包括甲殼質(zhì)和聚乙二醇。
本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案使用噬菌體。絲狀噬菌體如M13是由圍繞 DNA片段的蛋白的長(zhǎng)管(大約長(zhǎng)度500nm且直徑5nm)形成的。因此，噬
菌體可以作為能夠在剪切流中排列的支架部分。 一旦排列，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn) 噬菌體內(nèi)的蛋白就產(chǎn)生可以被測(cè)量的大的LD信號(hào)。他們還指出，配體向 噬菌體表面上受體的結(jié)合改變其LD信號(hào)。盡管此LD信號(hào)的改變可以是 噬菌體的流體力學(xué)性質(zhì)的總體變化或來(lái)自現(xiàn)已排列的配體的光譜特征的 外觀的結(jié)果，但是本申請(qǐng)人已指出這可以被用于測(cè)量配體與噬菌體的親和 力。
有利地，可以作為受體的噬菌體表面上的免疫球蛋白或其它蛋白對(duì)特 定靶分子具有親和力。因此，不僅可以將特定的噬菌體菌株用于檢測(cè)特定 細(xì)菌如大腸桿菌、難辨梭菌、MSRA或VRSA的存在，還可以制備轉(zhuǎn)基因的噬菌體以檢測(cè)配體如SARS、結(jié)核、HIV和肝炎的存在。因此，本發(fā)明 的實(shí)施方案可以在大量的應(yīng)用中使用。
在圖1A和1B的實(shí)施方案中，伸長(zhǎng)的管道12不需要是塑料的，而可 以由其它生物相容性材料制成。觀察窗14可以由允許可見(jiàn)光透射的藍(lán)寶 石或由對(duì)紫外線波長(zhǎng)透明的石英或CaF制成。通常，約180nm至800nm 的波長(zhǎng)范圍對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用是合適的。然而，可以使用其它合適的材料形 成具有所需透射性質(zhì)的觀察窗14。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可 以對(duì)上述實(shí)施方案進(jìn)行各種改變。例如，盡管以上討論主要涉及生物分子 的排列和檢測(cè)，但是本發(fā)明相等地可應(yīng)用于其它分子。
權(quán)利要求
1.一種分子傳感器，所述分子傳感器包含流路，所述流路被配置用于使?jié)撛诘睾邪蟹肿拥娜芤毫鲃?dòng)；偏振光的源；檢測(cè)器，所述檢測(cè)器被布置用于在來(lái)自所述源的光已經(jīng)通過(guò)所述流路以后，接收所述光；以及傳感器元件，所述傳感器元件包含在使用中被安置在所述流路內(nèi)、具有高縱橫比的支架部分，以及附著到所述支架部分的用于所述靶分子的受體部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子傳感器，其中所述受體部分是二色性的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分子傳感器，其中所述支架部分不是二 色性的。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的分子傳感器，所述分子傳感器 包含多個(gè)支架部分。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的分子傳感器，其中所述支架部 分或每個(gè)支架部分具有多個(gè)附著到其上的受體部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的分子傳感器，其中每個(gè)受體部分對(duì)于特定靶 分子具有相同的結(jié)合親和力。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的分子傳感器，其中將所述支架 部分或每個(gè)支架部分錨固在所述流路中，使得在使用中所述支架部分或每 個(gè)支架部分能夠在流中排列，但是它的位置被固定在所述流路中。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的分子傳感器，所述分子傳感器 還包含流動(dòng)池，所述流動(dòng)池在使用中可旋轉(zhuǎn)以在所述溶液中產(chǎn)生流動(dòng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的分子傳感器，所述分子傳感 器還包含管道，從而在使用中使所述溶液通過(guò)所述管道而產(chǎn)生流動(dòng)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的分子傳感器，其中所述光源 是線性偏振光束的源。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的分子傳感器，其中所述光源是線性二色性分光鏡。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的分子傳感器，其中所述檢測(cè) 器是產(chǎn)生示出所述溶液的吸光度相對(duì)于波長(zhǎng)的譜圖的檢測(cè)器。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的分子傳感器，其中對(duì)所述光 源和檢測(cè)器進(jìn)行布置，以分別發(fā)射和檢測(cè)垂直于所述流動(dòng)方向通過(guò)的光。
14. 一種用于根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的分子傳感器的傳 感器元件，所述傳感器元件包含具有高縱橫比的支架部分和附著到其上的 至少一個(gè)受體部分，所述至少一個(gè)受體部分對(duì)感興趣的靶分子具有選擇性 結(jié)合親和力。
15. —種用于感應(yīng)流動(dòng)溶液中的靶分子的方法，所述方法包括 在流路中提供支架部分，所述支架部分具有高縱橫比并且具有附著到其上的用于所述靶分子的受體部分；使?jié)撛诘睾邪蟹肿拥娜芤貉厮隽髀妨鲃?dòng)； 使偏振光通過(guò)所述流路；和在所述偏振光己經(jīng)通過(guò)所述流路以后，檢測(cè)所述偏振光。
全文摘要
一種分子傳感器(10)，其包含被配置用于使?jié)撛诘睾邪蟹肿?26)的溶液(28)流動(dòng)的流路(12)。提供偏振光的源(16)，并且布置檢測(cè)器(18)，以在來(lái)自所述源的光已經(jīng)通過(guò)所述流路以后，接收所述光。提供傳感器元件(19)，其包含在使用中被安置在所述流路內(nèi)、具有高縱橫比的支架部分(20)，以及附著到所述支架部分的用于所述靶分子的受體部分(24)。還描述了一種用于感應(yīng)流動(dòng)溶液中的靶分子的方法。
文檔編號(hào)G01N21/19GK101553722SQ200780042414
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者蒂莫西·理查德·達(dá)福隆, 馬修·?？怂?申請(qǐng)人:伯明翰大學(xué)