+離子或OH離子的擴散或者抑制H +離子或OH離子與緩沖鹽之間的相 互作用。
[0039] 在再一個實施方案中，本發(fā)明提供了一種用于檢測生物分子分析物的生物傳感 器，其包含檢測位點的多位點陣列，檢測位點中與生物分子分析物相互作用的條件可以獨 立地變化，每個檢測位點包含：
[0040] a)在水性溶液環(huán)境中的支持物；
[0041] b) -或多個電極；及
[0042] c)具有一或多個固定化探針及一或多個固定化酶的生物分子界面層。
[0043] 在另一個實施方案中，本發(fā)明提供了一種檢測生物學樣品中生物分子分析物的方 法，所述方法包括：
[0044] a)提供包含檢測位點的多位點陣列的生物傳感器，檢測位點中與生物分子分析物 相互作用的條件可以獨立地變化，每個檢測位點包含在水性溶液中的支持物，所述水性溶 液包含水可混溶的有機共溶劑如乙腈、二甲亞砜（DMSO)、二甲基甲酰胺（DMF)以及N，N-二 甲基乙酰胺（DMc)，以促進電化學活性劑的溶解，所述支持物包含一或多個電極或者包含 電磁鐵、及其上具有一或多個固定化探針的生物分子界面層；
[0045] b)在每個檢測位點向水性溶液中加入電化學活性劑、酶、酶底物、緩沖抑制劑或者 其組合；
[0046] c)使所述電化學活性劑、酶、酶底物或者其組合在水性溶液中反應以產(chǎn)生H+離子 或OH離子，或者用緩沖抑制劑增加 H+離子或OH離子的擴散，或者用緩沖抑制劑抑制H+離 子或OH離子與緩沖鹽之間的相互作用；
[0047] d)在每個檢測位點加入生物學樣品；及
[0048] e)檢測每個檢測位點中的生物分子分析物，
[0049] 其中在步驟b)中加入的量及在步驟c)中的反應在檢測位點的亞陣列中的檢測位 點之間是變化的，以獲得其中在檢測位點中在電極表面附近的PH或離子濃度是變化的檢 測位點組。
[0050] 附圖簡述
[0051] 圖1 :例證了典型和熟知的ELISA測定的步驟：a)將樣品導入封閉的表面 (blocked surface)上的固定化初級抗體并保溫，b)洗滌樣品，及c)加入標記的二抗。標 記的數(shù)目與靶抗原的濃度成正比。
[0052] 圖2 :例證了不希望的交叉反應性。除了感興趣的抗原（菱形所示）之外的分子 可以結(jié)合初級抗體或者表面，要么產(chǎn)生不正確的信號要么阻止抗原形成夾心。
[0053] 圖3 :例證了多位點傳感器及檢測信號中的成分。在圖下方的兩個示意圖相應于 兩個位點。
[0054] 圖4 :例證了多位點傳感器中傳感器檢測位點的組成。
[0055] 圖5 :使用電化學方法的電極表面上pH變化的示意圖。
[0056] 圖6 :當使用磁性微粒/納米粒子使其與蛋白質(zhì)表面接近時通過酶反應導致的pH 變化示意圖。
[0057] 圖7 :A)在僅PBS中的氧化銦錫電極（ITO)的循環(huán)伏安圖。其中可發(fā)生pH變化的 區(qū)域是其中相對于Ag/AgCl參比電極的析氧超過IV的區(qū)域。B)在ITO電極中檢測的抗壞 血酸氧化的循環(huán)伏安法研究。目前大約〇. 25V的增加表示ITO電極氧化的開始。
[0058] 圖8 :A)在磷酸鹽緩沖液中在表面上施加 IV。在施加 IV之前和之后的阻抗變化 表示電極中PEG的變化或除去。B)抗壞血酸在ITO-PEG表面在0. 5V和0. 75V的氧化。在 抗壞血酸氧化期間阻抗無改變表示PEG層不經(jīng)歷任何變化。
[0059] 發(fā)明詳述
[0060] 為了改變生物傳感器中檢測位點的多位點陣列中pH或離子濃度梯度，本發(fā)明提 供了一種調(diào)節(jié)生物傳感器中pH或離子濃度的方法，所述方法包括：
[0061 ] a)提供包含檢測位點的多位點陣列的生物傳感器，檢測位點中與生物分子分析物 相互作用的條件可獨立地變化，每個檢測位點包含在水性溶液中的支持物，所述支持物包 含一或多個電極或者包含電磁鐵、及其上具有一或多個固定化探針的生物分子界面層；
[0062] b)在所述水性溶液中加入電化學活性劑、酶、酶底物、緩沖抑制劑或者其組合；及
[0063] c)使所述電化學活性劑、酶、酶底物或者其組合在所述水性溶液中反應，以產(chǎn)生H+ 離子或OH離子，或者用緩沖劑增加 H+離子或OH-離子的擴散，或者用緩沖抑制劑抑制H + 離子或OH離子與緩沖鹽之間的相互作用。
[0064] 在上述方法中，在多位點陣列生物傳感器中的各個檢測位點可以獲得局部pH或 離子濃度梯度。在生物傳感器的多位點陣列的亞組中，電極、特別是生物分子界面層中（生 物分子）探針附近的局部PH和/或離子濃度梯度的變化，使得可以調(diào)節(jié)（生物分子）探針 與來自生物學樣品的待檢測的分析物的結(jié)合效率。感興趣的分析物當與（生物分子）探針 結(jié)合時，隨后可以使用檢測劑如標記的二抗進行檢測，多位點陣列亞組中結(jié)合效率的調(diào)節(jié) 提供了一種精確確定這種感興趣的分析物的方法。
[0065] 生物傳感器優(yōu)選包含如在US 2011/0091870中描述的檢測位點的多位點陣列。這 種多位點陣列優(yōu)選包括檢測位點的許多不同的亞陣列/亞組。每個檢測位點表示對來自生 物學樣品的（生物分子）分析物進行分析的一個位點，通過使用（生物分子）探針檢測所 述（生物分子）分析物而進行。每個亞陣列/亞組的每個檢測位點中的分析條件可以變化 以獲得不同信號的集合，這樣獲得多個方程和多個未知項（unknowns)，從中可以確定所述 (生物分子）分析物的濃度，以獲得所述（生物分子）分析物的精確測量。
[0066] 在所獲得的變化信號中的多個未知項均包含項（term)，其與結(jié)合效率因子a u及 在檢測位點檢測的生物學樣品中各個分子結(jié)合濃度成比例。具有多個未知項的多個方程可 以如下所示：
[0067]
[0068] 其中Can相應于靶向的生物分子分析物濃度，C n、C]2、C]3相應于導致背景信號中不 同各項（terms)的那些分子的總濃度，從這種多個方程的集合，可以確定靶向生物分子分 析物的濃度。
[0069] 亞陣列/亞組的數(shù)目以及每個亞陣列/亞組內(nèi)檢測位點的數(shù)目可以變化，根據(jù)需 要獲得這種分析物的精確測量。一些這樣的分析條件包括如溫度、剪切力和壓力等參數(shù)。例 如，在其中生物分子探針與生物學樣品中感興趣的分析物相互作用的水性溶液的溫度可以 使用在檢測位點的電磁加熱而改變。所述生物分子探針與感興趣的分析物之間相互作用的 另一個重要條件是PH或離子濃度。本發(fā)明所述方法在生物分子探針的局部環(huán)境中調(diào)節(jié)這 個pH或離子濃度，以影響生物分子探針附近的結(jié)合效率。
[0070] 多位點陣列的亞陣列/亞組中每個檢測位點均包含支持物，其上放置了一或多個 電極，及在固體表面上固定或結(jié)合了生物分子探針（如圖3和4所示）。生物分子探針與固 體表面或支持物的固定有助于降低所述分析方法需要的探針數(shù)量，并且也確定了檢測區(qū)域 的位置以進行精確測量。生物分子探針因此附著于支持物和/或電極的固體表面，如那些 二氧化硅、玻璃、金屬以及半導體材料（如圖4所示）。
[0071 ] 分子生物探針附著于或固定化在生物分子界面層內(nèi)的支持物和/或電極上（如圖 4所示）。所述生物分子層包括一層固定化聚合物，優(yōu)選硅烷固定化聚乙二醇（PEG)。表面 固定的聚乙二醇（PEG)可用于防止生物分子分析物與表面的非特異性吸附。至少一部分表 面固定的PEG可包含末端官能團如能綴合的N-羥基琥珀酰亞胺（NHS)酯、馬來酰亞胺、炔 烴、疊氮化物、抗生蛋白鏈菌素或生物素。生物分子探針可以通過與表面固定的PEG綴合而 固定。重要的是用于改變PH的所述方法不削弱例如固體支持物表面上PEG或者使生物分 子探針與PEG綴合的接頭的共價結(jié)合（如圖5所示）。如本文所述調(diào)節(jié)pH或離子濃度的方 法看可保護這些表面化學作用，同時實現(xiàn)生物分子探針的環(huán)境中pH/離子濃度的改變。
[0072] 合適的生物分子探針可以是感興趣的分析物具有特異性親和性的碳水化合物、蛋 白質(zhì)、糖蛋白、糖綴合物、核酸、細胞或配體。這種探針可例如是抗體、抗體片段、肽、寡核苷 酸、DNA寡核苷酸、RNA寡核苷酸、脂質(zhì)、凝集素，其與細胞、糖、激動劑或拮抗劑表面上的糖 蛋白和糖脂結(jié)合。在特定的實施例中，生物分子探針是蛋白質(zhì)抗體，其與例如存在于生物學 樣品中的抗原相互作用，所述抗原是感興趣的生物分子分析物。
[0073] 在本文描述的分析方法中，生物學樣品中的感興趣的分析物