可例如是蛋白質(zhì)，如 抗原或酶或肽、完整細(xì)胞、細(xì)胞膜成分、核酸如DNA或RNA，或者DNA寡核苷酸，或者RNA寡核 苷酸。
[0074] 電極可以是適用于生物傳感器中的任何電極，例如氧化銦錫（ITO)、金或銀電極。 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本文所述方法中生物傳感器中的電極是氧化銦錫（ITO)電極。
[0075] 根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的使用生物傳感器檢測(cè)生物學(xué)樣品中生物分子分析物 的分析方法是包括如下步驟的方法：
[0076] a)提供包含檢測(cè)位點(diǎn)的多位點(diǎn)陣列的生物傳感器，檢測(cè)位點(diǎn)中與生物分子分析物 相互作用的條件可獨(dú)立地變化，每個(gè)檢測(cè)位點(diǎn)包含在水性溶液中的支持物，所述支持物包 含一或多個(gè)電極或者包含電磁鐵、及其上具有一或多個(gè)固定化檢測(cè)劑的生物分子界面層；
[0077] b)在所述水性溶液中的每個(gè)檢測(cè)位點(diǎn)加入一種電化學(xué)活性劑、酶、酶底物、緩沖抑 制劑或者其組合；
[0078] c)使所述電化學(xué)活性劑、酶、酶底物或者其組合在所述水性溶液反應(yīng)，以產(chǎn)生H+離 子或OH離子，或者使用緩沖抑制劑增加 H+離子或OH離子的擴(kuò)散，或者使用緩沖抑制劑抑 制H+離子或OH離子與緩沖鹽之間的相互作用；
[0079] d)在每個(gè)檢測(cè)位點(diǎn)加入生物學(xué)樣品；及
[0080] e)檢測(cè)每個(gè)檢測(cè)位點(diǎn)中所述生物分子分析物，
[0081] 其中在步驟b)中加入的量及在步驟c)中的反應(yīng)在檢測(cè)位點(diǎn)的亞組陣列中的檢 測(cè)位點(diǎn)之間是變化的，以獲得其中在檢測(cè)位點(diǎn)中電極表面附近的pH或離子濃度是變化的 檢測(cè)位點(diǎn)組。所述水性溶液包含水可混溶的有機(jī)共溶劑，例如乙腈、二甲亞砜（DMSO)、二 甲基甲酰胺（DMF)及N，N-二甲基乙酰胺（DMAc)，以促進(jìn)電化學(xué)活性劑的溶解。水可混溶 的有機(jī)溶劑的量可以是相對(duì)于水性溶液中水的〇. 1-80% v/v，優(yōu)選0. 1-10% v/v，最優(yōu)選 1. 0-5. 0% v/v。因此本發(fā)明的分析方法在每個(gè)檢測(cè)位點(diǎn)亞組中獲得在生物分子探針附近亞 組中檢測(cè)位點(diǎn)的pH或離子濃度梯度。所述生物學(xué)樣品中分析物及任何其它分子的結(jié)合效 率因此在每個(gè)亞組的每個(gè)檢測(cè)位點(diǎn)組中受到不同影響。
[0082] 生物分子分析物可以使用任何合適的方法檢測(cè)。已知的這種分析物的檢測(cè)方法包 括發(fā)光法、熒光法、比色方法、電化學(xué)方法、阻抗測(cè)量或者磁性誘導(dǎo)測(cè)量。在各種這樣的方法 中，分析物結(jié)合未固定的生物分子探針，及特異性結(jié)合分析物的檢測(cè)劑如二級(jí)標(biāo)記的探針 結(jié)合固定化探針被導(dǎo)入。這種檢測(cè)劑或二級(jí)標(biāo)記的探針產(chǎn)生可檢測(cè)信號(hào)如發(fā)光或熒光（如 圖5和6所示）。
[0083] 在這種分析方法中，未固定的生物分子探針周圍的溶液的pH已知很大程度地影 響探針與分析物之間的結(jié)合/活性。周圍蛋白質(zhì)其它離子的濃度也明顯影響所述結(jié)合/活 性。本發(fā)明提供了調(diào)節(jié)在表面附近固定化的生物分子探針附近的PH和/或離子濃度的方 法。這些固體表面附近PH的調(diào)節(jié)也影響分析物與除了生物分子探針之外的其它分子的非 特異性結(jié)合及生物學(xué)樣品溶液中其它分子與生物分子探針或分析物的相互作用。然而pH 或離子濃度的調(diào)節(jié)應(yīng)不削弱任何表面化學(xué)作用如在生物傳感器中在多位點(diǎn)陣列的檢測(cè)位 點(diǎn)中生物分子探針固定化在其固體支持物上。如本文所述調(diào)節(jié)PH或離子濃度的方法可保 護(hù)這些表面化學(xué)作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物分子探針環(huán)境中pH/離子濃度的改變。
[0084] 當(dāng)實(shí)施本文所述的方法時(shí)，表面化學(xué)作用相容性是應(yīng)注意的重要的考慮事項(xiàng)。pH 變化是通過(guò)氫離子或氫氧根離子濃度的改變而導(dǎo)致的。如圖5所示，在電極-液體、電 極-交聯(lián)劑、交聯(lián)劑-蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)界面發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)也可以成為在固 體表面附近發(fā)生的pH變化到達(dá)其上方的蛋白質(zhì)的阻礙。其可簡(jiǎn)單地作為離子的擴(kuò)散屏障 并阻礙在生物分子探針和分析物周圍的pH變化。本文所述的調(diào)節(jié)pH或離子濃度的這些方 法有助于使得氫離子或氫氧根離子濃度的改變最大化，以便其可以克服由表面化學(xué)作用帶 來(lái)的任何擴(kuò)散屏障。
[0085] 另一重要方面是溶液與固體界面接觸的緩沖能力。所述緩沖作用可以足夠大，在 界面的pH變化從未達(dá)到遠(yuǎn)離其固定的生物分子探針。所述舉例可以基于在固體界面上方 沉積的生物分子界面層而變化。這種生物分子界面層可具有300nm或更小的厚度，優(yōu)選在 l-150nm之間，甚至更優(yōu)選在5-100nm之間。如此在固體界面與生物分子界面層內(nèi)的生物分 子探針之間的距離可以在0. l_300nm范圍。在所述溶液中或者在所述表面上使用緩沖抑制 劑擴(kuò)大電極界面上PH變化以達(dá)到成對(duì)的相互作用的探針-分析物，可有助于調(diào)節(jié)在生物分 子探針附近的pH或離子濃度。
[0086] 下文是調(diào)節(jié)在固體-液體界面的pH/離子濃度的方法的實(shí)施例。這些包括：1)通 過(guò)在所述溶液中加入電化學(xué)活性物質(zhì)在電極表面經(jīng)電化學(xué)產(chǎn)生離子，基于電化學(xué)氧化/還 原產(chǎn)生感興趣的離子（例如H+、Mg+、0H-) ;2)使酶接近感興趣的位點(diǎn)，從與酶反應(yīng)的酶底 物中釋放這種感興趣的離子；3)導(dǎo)入緩沖抑制劑，例如通過(guò)混合選擇性降低溶液（例如磷 酸鹽溶液）中離子擴(kuò)散速度的聚合物。美國(guó)專利No. 7, 948, 015描述了這種抑制劑的應(yīng)用， 其中感興趣的是測(cè)量小的局部pH變化（例如在DNA測(cè)序中）。然而，在局部調(diào)節(jié)pH的方法 中，可以使用相似的抑制劑以擴(kuò)大進(jìn)一步遠(yuǎn)離電極-液體界面的局部PH變化；4)由于靜電 力，電極表面附近的先前存在的離子重新分布。
[0087] 在如本文所述調(diào)節(jié)生物傳感器中pH或離子濃度的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，將一 種電化學(xué)活性劑加入水性溶液中多位點(diǎn)陣列中的檢測(cè)位點(diǎn)，其中所述檢測(cè)位點(diǎn)具有包含生 物分子探針或檢測(cè)劑及使電化學(xué)活性劑氧化或還原的生物分子界面層?？梢约尤氲乃鲭?化學(xué)活性劑的濃度為InM-lOOmM，優(yōu)選濃度為ΙΟηΜ-lOmM，更優(yōu)選濃度為100nM-5mM。所述電 化學(xué)活性劑可以被電氧化或者電還原，電極電壓為-2V至+2V (vs. Ag/AgCl參比電極）。優(yōu) 選電極電壓為-IV至+IV，更優(yōu)選電極電壓為-0. 5V至+0. 5V。
[0088] 合適的電化學(xué)活性劑包括鹽酸多巴胺、抗壞血酸、苯酚及衍生物、苯醌及衍生物， 例如2, 5-二羥基-1，4-苯醌，2, 3, 5, 6-四羥基-1，4-苯醌和2, 6-二氯醌-4-氯亞胺； 萘醌及衍生物，例如羥基-1，4-萘醌，5, 8-二羥基-1，4-萘醌及1，4-萘醌-2-磺酸鉀；及 9, 10-蒽醌及衍生物，例如蒽醌-2-羧酸鈉，9, 10-蒽醌-2, 6-二磺酸鉀。
[0089] 在生物傳感器中調(diào)節(jié)pH或離子濃度的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，將酶固定化在 還具有一或多個(gè)固定的生物分子探針的生物分子界面層。然后將酶底物加入水性溶液中的 多位點(diǎn)陣列中檢測(cè)位點(diǎn)，其中檢測(cè)位點(diǎn)具有生物分子界面層及酶促氧化所述酶底物。
[0090] 在調(diào)節(jié)pH或離子濃度的方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括：
[0091] a)提供包含在水性溶液中的電磁鐵及具有一或多個(gè)固定化檢測(cè)劑的生物分子界 面層的生物傳感器；
[0092] b)在所述水性溶液中加入固定化在磁性微?；蚣{米粒子上的一或多種酶；
[0093] c)在所述水性溶液中加入酶底物；及
[0094] d)酶促氧化所述酶底物。
[0095] 固定化在生物分子界面層中或者固定化在磁性微粒或納米粒子上的合適的酶包 括例如氧化酶、尿素酶或者脫氫酶。這種固定化氧化酶是例如葡萄糖氧化酶，酶底物是葡萄 糖。固定化酶和加入的酶底物的量在每個(gè)多位點(diǎn)陣列的亞組中的不同檢測(cè)位點(diǎn)可以不同， 以在這種多位點(diǎn)陣列的亞組中提供pH或離子濃度梯度。
[0096] 或者，所述酶不固定化在固體表面上（如在上述方法中是固定化在生物分子界面 層或者固定化在微?；蚣{米粒子上），而是加入水性溶液中多位點(diǎn)陣列的亞組的檢測(cè)位點(diǎn)。 通過(guò)電解，所述酶經(jīng)歷在電極表面的氧化還原反應(yīng)并干擾局部pH。
[0097] 在每個(gè)這些實(shí)施方案中，pH或離子濃度可以通過(guò)在水性溶液中加入緩沖抑制劑而 進(jìn)一步調(diào)節(jié)。這種加入緩沖抑制劑有助于產(chǎn)生的感興趣的離子擴(kuò)散至生物分子探針或檢測(cè) 劑的位置或者抑制這種產(chǎn)生的離子與緩沖鹽相互作用?；蛘?，在如本文所述調(diào)節(jié)生物傳感 器中pH或離子濃度的方法中，緩沖抑制劑在不存在電化學(xué)活性劑或固定化酶的條件下加 入多位點(diǎn)陣列的亞組的檢測(cè)位點(diǎn)的水性溶液中。在這種實(shí)施方案中，緩沖抑制劑加入水性 溶液中，促進(jìn)在檢測(cè)位點(diǎn)中電極產(chǎn)生的H +離子或OH離子的擴(kuò)散，或者抑制H+離子