專利名稱：用標準計算機光學(xué)驅(qū)動器評估基于盤的生物測定的結(jié)果的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分子診斷學(xué)的領(lǐng)域。各具體實施例提供用標準計算機光學(xué)驅(qū)動器評估 基于盤的生物測定的結(jié)果的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
(例如，使用微陣列技術(shù)的)生物分子篩選技術(shù)是用于對生物大分子(例如，DNA、 蛋白質(zhì)、碳水化合物等)之間的特異性相互作用的高通量分析的可用技術(shù)。然而，當前，對 于各種應(yīng)用(例如，基因譜、臨床診斷、免疫測定、藥物發(fā)現(xiàn)等)使用微陣列技術(shù)的能力通常 限于配備有相對較昂貴的設(shè)備(例如，機器人偵察員(roboticspotter)、激光熒光掃描儀 等)的已經(jīng)巨額投資的生物醫(yī)學(xué)實驗室或醫(yī)院機構(gòu)(hospital setting)。因此，通常需要 實現(xiàn)生物分子篩選過程的成本有效的技術(shù)。近來已經(jīng)提出了包含聚碳酸酯(PC)的光盤(例如，壓縮盤(⑶)、數(shù)字視頻盤 (DVD)等)作為對用于制備微陣列的載玻片/硅晶片的可替換的基板(例如，參見Yu，H. Ζ.， New chemistry on οIdCDs (對舊 CD 的新化學(xué)研究)，Chem. Commun. 2633-2636 (2004)； Kido,H. et al,Disc-based immunoassay microarrays (基于盤的免疫測定微陣列)，Anal. Chim. Acta. 411,1-11(2000) ；McCarley, R. L. etal. ,Resist-free patterning of surface architectures in polymer-basedmicroanalytical devices ( ST-IK^iItl Wil^^iiT^B 中的表面結(jié)構(gòu)的無抗蝕劑構(gòu)圖)，J Am. Chem. Soc. 127，842-843 (2005) ；Morais, S. etal.， DNA microarraying on compact disc surfaces (在壓縮盤上的 DNA 微陣歹Ij技術(shù)))。對單 核苷酸多態(tài)性的分析的應(yīng)用在下述文獻中=Plum pox virus (李痘病毒)，Chem. Commun. 22， 2368-2370(2006)；以及 Li，Y. C. et al. DNA detection on plastic =Surfaceactivation protocol to convert polycarbonate substrates to biochipplatforms(對 塑 料 的DNA檢測將聚碳酸酯基板轉(zhuǎn)化到生物芯片平臺的表面活化協(xié)議)，Anal. Chem. 79，426-433 (2007) ο已經(jīng)提出了微流體技術(shù)(microf luidic technique)，用于與PC光盤基 板一起用來通過盤旋轉(zhuǎn)控制流體到光盤表面的傳送(例如，參見Madou，Μ. J. etal. Design and fabrication of CD-like microfluidic platforms fordiagnostics :Microfluidic functions (用于診斷的⑶狀微流體平臺的設(shè)計和制造微流體功能)，Biomedical Microdevices 3，245-254 (2001)；以及 Madou，Μ. et al. Lab on a CD (對 CD 的實驗研究)， Annu. Rev. Biomed. Eng. 8，601-628 (2006))。近來研究嘗試了對用作基于微陣列的生物芯片的光學(xué)讀出裝置的計算機光 學(xué)驅(qū)動器(例如，CD驅(qū)動器、DVD驅(qū)動器等)進行改編或修改。然而，大部分的這樣研 究需要對市售的光學(xué)驅(qū)動器進行全面的硬件修改(例如，參見Alexandre，I.et al., Compact disc with bothnumeric and genomic information as DNA microarray platform(作為DNA微陣列平臺的具有數(shù)字和基因信息的壓縮盤)，BioTechniques 33， 435-439(2002) ；Barathur, R. et al. , New disc-based technologies for diagnostic and research applications (用于診斷和研究應(yīng)用的基于新盤的技術(shù))，Psychiatric Genetics 12,193-206(2002) ；Lange, S.A. et al., Measuring biomolecular binding eventswith a compact disc player device (用壓縮盤播放器裝置測量生物分子結(jié) 合事件)，Angew. Chem. Int. Ed. 45, 270-273 (2006) ；Potyrailo, R. A. et al. , Analog signal acquisition from computer optical diskdrives for quantitative chemical sensing(從計算機光盤驅(qū)動器獲取模擬信號以便量化化學(xué)感測)，Anal. Chem. 78， 5893-5899(2006) ；Manorais, S. et al. , PMMA isocyanate-modified digital discs as asupport for oligonucleotide—based assays (作為用于基于低核苷酸的測定的支 撐體的PMMA異氰酸酯改性的數(shù)字盤)，BioconjugateChem. 18，1408-1414(2007)；以及 Morais, S. et al.，Microimmunoanalysis on standard compact discs to determine lowabundant compounds (對標準光盤的微免疫分析以確定低豐度化合物)，Anal. Chem. 79， 7628-7635(2007))。為了評估基于盤的生物測定的結(jié)果，需要對市售的光學(xué)驅(qū)動器進行修 改，這是不方便的、費時且昂貴的。其他研究者已經(jīng)開發(fā)了利用光學(xué)驅(qū)動器評估基于盤的生物測定的結(jié)果的“軟 件”技術(shù)。這些技術(shù)通常涉及分析從光學(xué)驅(qū)動器接收的數(shù)字信號(例如，參見La Clair, J. J. et al. Molecular screening on acompact disc (在Bi縮盤上白勺分子ff 選)，Org· Biomol. Chem. 1,3244-3249(2003)；以及 Jones, C. L.，Cryptographic hash functions andCD-based optical biosensors (密碼散列函數(shù)和基于CD的光學(xué)生物傳感器)， Problem. Nonlinear Anal. Eng. Syst. 11，17-36 (2005))。LaClair 技術(shù)涉及對 CD-R 表面進 行活化以便在乙腈中通過磷酸化作用附著配體分子，這實際上是困難的，因為PC與有機溶 劑不相容。此外，提出的La Clair讀出協(xié)議通常是困難的，因為被測試的蛋白質(zhì)通常不足 以被光學(xué)驅(qū)動器可檢測得那么大。Jones技術(shù)涉及使用光盤驅(qū)動器替代常規(guī)顯微鏡來觀察 已經(jīng)被物理地吸引在盤上的染色的細菌細胞。Jones細菌細胞的尺寸通常在幾個微米至幾 十個微米的數(shù)量級上。仍然普通需要使用常規(guī)計算機光學(xué)驅(qū)動器作為用于評估在光盤的PC基板上執(zhí)行 的生物分子篩選過程(例如，基于微陣列的生物測定)的裝置的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供使用常規(guī)(即，未改性的)光盤驅(qū)動器來評估生物測定結(jié) 果的方法。包含檢錯冗余(error detectionredundancy)的數(shù)據(jù)被記錄在光盤上，或者要不 然被設(shè)置在光盤上。例如，這種數(shù)據(jù)可以包括CD上的音頻數(shù)據(jù)或者DVD或藍光盤上的視頻 數(shù)據(jù)。對光盤的聚碳酸酯(PC)表面進行活化，以便更加容易地(例如，通過化學(xué)鍵合)接受 期望的生物分子。作為非限制性的例子，如“表面活化申請”中所述，可以使用臭氧和UV照 射的組合來活化光盤的PC表面。這種活化可以促進在PC表面上形成羧酸基團(C00H)。在 一些實施例中，根據(jù)要鍵合到PC表面上的探針生物分子(probe biomolecule)，可以用促 進將探針生物分子鍵合到PC表面的其它化學(xué)和/或物理處理來處理光盤的PC表面。作為 非限制性的例子，這種化學(xué)處理可以促進將探針生物分子結(jié)合到活化的PC表面上的C00H 基團。然后，在光盤上準備生物測定?？梢詫ι餃y定進行處理，從而可以在光學(xué)驅(qū)動器上更加容易地檢測陽性生物測 定結(jié)果(positive bioassay result)。在具體實施例中，這種處理可以涉及增大陽性測定 結(jié)果的位點的尺寸以改變從陽性生物測定結(jié)果散射的光的量，和/或在陽性測定結(jié)果的位 點的附近產(chǎn)生顏色變化或者要不然選擇性地引入著色的材料，使得著色的材料改變陽性測 定結(jié)果的位點附近的光吸收性質(zhì)。增大陽性測定結(jié)果位點的尺寸可以涉及用標記物質(zhì)(例如，生物素或硫醇)標記 目標生物測定生物分子。標記物質(zhì)可以與鍵合物質(zhì)(例如，鏈霉抗生物素蛋白)反應(yīng)。鍵 合物質(zhì)可以包括與金屬種子(例如，金)的共軛物，或可以與金屬種子(seed)(例如，金) 形成共軛物。此外，尺寸增大處理可以包括引入鍵合到金屬種子的(一種或多種)其它金 屬(例如，銀)，從而增大陽性測定結(jié)果位點的尺寸。在陽性測定結(jié)果的位點的附近產(chǎn)生顏色變化或者選擇性地引入著色的材料可以 涉及用標記物質(zhì)(例如，生物素)標記目標生物測定生物分子；引入鍵合到標記物質(zhì)并包 括用于催化顏色變化反應(yīng)的酶的鍵合物質(zhì)；以及隨后通過將反應(yīng)物引入到顏色變化反應(yīng)來 實現(xiàn)顏色變化反應(yīng)，從而在存在酶的位置處選擇性地發(fā)生顏色變化反應(yīng)。例如，這種顏色變 化反應(yīng)可以誘導(dǎo)可具有不同顏色的沉淀物。在其它實施例中，可以(例如，通過增大尺寸或改變顏色)對探針生物分子進行處 理，從而使陰性測定結(jié)果可以被更加容易地讀取。為了與(例如，用于探針生物分子的)陰 性測定結(jié)果一起使用，可以對與本文描述的同(例如，用于目標生物分子的)陽性測定結(jié)果 一起使用的那些過程相似的過程進行調(diào)整。在處理之后，在光學(xué)驅(qū)動器中讀取光盤。執(zhí)行合適的錯誤映射和數(shù)據(jù)解碼軟件的 計算機或類似地配置的處理器嘗試讀取在盤上記錄的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)解碼時，在與已處理的 生物測定結(jié)果(例如，視情況而定的陽性測定結(jié)果或陰性測定結(jié)果)的位置相對應(yīng)的數(shù)據(jù) 中檢測錯誤。該數(shù)據(jù)內(nèi)的錯誤的位置可以通過錯誤映射軟件被映射到光盤上的物理位置， 從而識別具有陽性測定結(jié)果或陰性測定結(jié)果的具體生物測定位點。下面描述本發(fā)明的其它方面、本發(fā)明的特定實施例的其它特征和本發(fā)明的應(yīng)用。


在附圖中示出本發(fā)明的非限制性的實施例，其中
圖1是描繪用于在光盤上準備生物測定并使用光盤驅(qū)動器評估生物測定的結(jié)果 的方法的示意框圖；圖IA是用于增大陽性測定結(jié)果的位點的尺寸的方法的示意框圖，其可用來實現(xiàn) 圖1的方法的信號增強處理；圖IB是用于改變在陽性測定結(jié)果的位點附近的物質(zhì)的顏色的方法的示意框圖， 其可用來實現(xiàn)圖1的方法的信號增強處理；圖2A以圖形的方式示意性地描繪根據(jù)本發(fā)明的具體實施例的能夠用于光學(xué)驅(qū)動 器中的評估的在光盤上準備生物測定的方法；圖2B-2D示出根據(jù)本發(fā)明的具體實施例如何可以使用流體通道板(fluidic channel plate)來在活化的光盤的PC表面上準備生物測定；圖2E示意性地描繪在光盤的PC表面上形成的生物分子/納米顆粒共軛物如何阻 擋光盤驅(qū)動器的讀取激光并由此產(chǎn)生錯誤；圖3A是示意性地描繪標準光學(xué)⑶-R盤的各種參數(shù)；圖3B是制造的音頻⑶光盤的局部的示意橫截面；圖3C是已經(jīng)記錄有音頻數(shù)據(jù)的⑶-R光盤的局部的示意橫截面；圖3D是示出記錄到⑶或⑶-R上的音頻數(shù)據(jù)的構(gòu)造的示意圖；圖4A示出實驗#1的一系列生物素_鏈霉抗生物素蛋白結(jié)合位點的光學(xué)圖像、塊 誤率(block error rate)分布和原子力顯微鏡(AFM)圖像；圖4B是示出用于實驗#1中的五種不同的目標濃度的相對錯誤密度(relative error density)和光學(xué)暗度比的示圖；圖5A示出實驗#2的DNA結(jié)合位點的光學(xué)圖像和塊誤率分布； 圖5B是示出用于實驗#2中的五種不同的目標濃度的相對錯誤密度和光學(xué)暗度比 的示圖；圖6示出經(jīng)過不同時間段的銀處理之后的實驗#3的DNA結(jié)合位點的光學(xué)圖像和 一對塊誤率分布；圖7A示出實驗M的抗人IgG/人IgG結(jié)合位點的光學(xué)圖像和塊誤率分布；以及圖7B是示出用于實驗#4中的五種不同的目標濃度的相對錯誤密度和光學(xué)暗度比 的示圖。
具體實施例方式在整個下面的描述中，為了提供對本發(fā)明的更加全面的理解，對特定細節(jié)進行闡 述。然而，本發(fā)明可以在無需這些細節(jié)的情況下被實行。在其它實例中，為了避免不必要地 使本公開模糊，尚未示出或描述公知的要素。因此，本說明書和附圖應(yīng)當被視為示例性的而 非限制性的。圖1示意性地描繪用于在光盤33上準備生物測定并使用常規(guī)光盤驅(qū)動器52評估 生物測定結(jié)果的方法10和系統(tǒng)110的框圖表示。在所示的實施例中，系統(tǒng)110包括計算機 50，該計算機50被連接為操作光學(xué)驅(qū)動器52，并且被配置為運行(在下面更加詳細地描述 的)錯誤映射軟件56和數(shù)據(jù)解碼軟件54。在一些實施例中，計算機50可以包括操作常規(guī) 操作系統(tǒng)(例如，Windows 、Mac OS 、Unix 或類似于imix的操作系統(tǒng))的常規(guī)個人計算機(PC)。在其它實施例中，計算機50可以包括一個或多個合適地編程的處理器，所述處理 器與合適的硬件一起配置為執(zhí)行本文描述的計算機50的功能。在一些實施例中，可以通過 在光學(xué)驅(qū)動器52的本地的數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行解碼軟件54和/或錯誤映射軟件56的部分(或 者其相應(yīng)的功能)。在這樣的實施例中，可能不需要計算機50。光盤驅(qū)動器52是常規(guī)的光盤驅(qū)動器，其被配置為使用激光和/或光譜附近的電磁 能來從光盤(例如，光盤33)讀取數(shù)字數(shù)據(jù)，并且被連接為將從光盤讀取的數(shù)字數(shù)據(jù)提供給 計算機50。作為非限制性的例子，光盤驅(qū)動器52可以包括能夠從多種類型的光盤讀取數(shù)字 數(shù)據(jù)的壓縮盤(CD)驅(qū)動器、數(shù)字視頻盤(DVD)驅(qū)動器、藍光盤驅(qū)動器或組合驅(qū)動器。在一些 實施例中，光盤驅(qū)動器52還被配置為將數(shù)字數(shù)據(jù)記錄在光盤(例如，光盤33)上。將數(shù)字 數(shù)據(jù)記錄到光盤也稱為將數(shù)字數(shù)據(jù)“寫入”或“刻錄(burning)”到光盤。光盤驅(qū)動器及其 從光盤讀取數(shù)字數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)字數(shù)據(jù)寫入到光盤的操作是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的。方法10以塊12開始，該塊12包括獲得光盤33，在光盤33上記錄有或者要不然賦 予有包括檢錯冗余(error checkingredundancy)的數(shù)字數(shù)據(jù)。一般來說，可以使用能夠根 據(jù)下面陳述的描述執(zhí)行的任何合適的光盤33來實行方法10。當前優(yōu)選的光盤包含聚碳酸 酯(PC)層，并且，可以包括，但不限于，壓縮盤(CD)、數(shù)字視頻盤(DVD)、藍光盤等。在一些實 施例中，作為PC的補充或替換，根據(jù)本發(fā)明使用的光盤可以包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 層、聚苯乙烯(PS)層和聚二甲基硅氧烷(PDMS)層。在所示的實施例中，使用光盤刻錄機35記錄被記錄到光盤33上的數(shù)字數(shù)據(jù)。在一 些實施例中，雖然這不是必要的，但是可以通過光盤驅(qū)動器52來實現(xiàn)光盤刻錄機35，并且， 可以通過不同的硬件裝置來實現(xiàn)刻錄機35和盤驅(qū)動器52。在一些實施例中，雖然這也不是 必要的，但是刻錄機35可以在可執(zhí)行合適的刻錄軟件的計算機50的控制下操作，并且，可 以(例如，通過不同的計算裝置)獨立地控制刻錄機35的操作。在一些實施例中，可以在 購買光盤33之前在盤的(例如，在工廠)制造期間記錄光盤33上的記錄數(shù)據(jù)。在制造期 間將數(shù)字數(shù)據(jù)記錄到光盤上的過程可以稱為“擠壓”盤。使用檢錯冗余(即額外(冗余)數(shù)據(jù))對記錄在光盤33上的數(shù)據(jù)進行解碼，其中， 使用該檢錯冗余來確定有效載荷數(shù)據(jù)(payloaddata)中的錯誤。作為非限制性的例子，在 稱為交叉交錯理德-所羅門編碼(CIRC)的過程中用糾錯冗余對記錄在常規(guī)音頻CD上的音 頻數(shù)據(jù)進行編碼，該CIRC過程對于每三個字節(jié)的音頻數(shù)據(jù)有效載荷并入一個冗余奇偶檢
( ^jAL Lane, P. Μ. et al. , Compact discplayers in the laboratory :Experiments in optical storage, errorcorrection, and optical fiber communication (實驗室中的 壓縮盤播放器在光學(xué)存儲、糾錯和光纖通信中實驗)，IEEE Transactions onEducation 44,47-60(2001)；以及 Pohlmann，K. C，The compact dischandbook(壓縮盤手冊)，A-R Editions Inc.，Madison，1992，這些文獻通過引用的方式并入于本文中)。對于DVD視頻 編碼技術(shù)，使用相似的理德-所羅門糾錯編碼技術(shù)。糾錯技術(shù)也被并入到記錄于藍光盤上 的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)中。雖然基于CIRC的DVD視頻編碼技術(shù)和CD音頻編碼技術(shù)或者其它相似的編碼技 術(shù)包含“糾錯”冗余數(shù)據(jù)，但是這不是必要的。在一些實施例中，在塊12中記錄在光盤上的 數(shù)據(jù)足以包含“檢錯”冗余數(shù)據(jù)，假設(shè)可能的話，使用合適地配置的軟件(例如，數(shù)據(jù)解碼軟 件54和錯誤映射軟件56)來檢測數(shù)據(jù)內(nèi)的錯誤的位置。在下面更加詳細地描述使用軟件來檢測錯誤的位置?？梢耘c方法10和系統(tǒng)110相關(guān)聯(lián)地使用的檢錯冗余的其它非限制性 的例子包括數(shù)據(jù)重復(fù)方案、數(shù)據(jù)奇偶檢驗方案、數(shù)據(jù)檢驗和方案、循環(huán)冗余檢驗方案、水平 冗余檢驗方案、垂直冗余檢驗方案、基于海明(hamming)距離的方案、散列函數(shù)方案、極性 (polarity)方案和基于密碼消息的方案。一旦在塊12中準備或者要不然獲得包含具有檢錯冗余的數(shù)據(jù)的光盤33，方法10 就進入塊14，塊14涉及在適合于使用光盤驅(qū)動器52的評估的形式的光盤上準備生物測 定。在所示的實施例中，塊14包含在圖1中以框圖形式示出并且在圖2A中以圖形形式示 出的幾個子塊。塊14以子塊18開始，子塊18涉及增強光盤33的活化能，從而可以在光 盤33的PC層上更加容易地固定生物分子。在一些實施例中，子塊18可能涉及(例如，用 去離子水)沖洗盤33的PC層，以去除環(huán)境污染物等。在所示的實施例中，通過活化增強器 (activation enhancer) 37 J^itf 〒；18。在當前優(yōu)選的實施例中，在子塊18中對光盤33的活化包含在存在臭氧(O3)的情 況下用紫外線(UV)輻射照射光盤33，如“表面活化申請”中所述。在這種實施例中，活化增 強器37可以包含UV輻射源(例如，UV燈)和臭氧源(例如，由加拿大魁北克省Shefford 的 Ozomax 公司(Ozomax，Inc. of Shefford, Quebec, Canada)銷售的 0Z0-2VTT 臭氧發(fā)生 器)。在一些實施例中，當用UV正照射盤33時在盤33附近的臭氧濃度大于lOppm。在一 些實施例中，該臭氧濃度大于20ppm。為了避免損壞盤33的照射表面或者使該損壞最少化， UV輻射強度可以相對較低。在具體實施例中，UV輻射強度小于大約50mW/cm2。在其它實施 例中，UV輻射強度小于大約20mW/cm2。如在“表面活化申請”中所論述的，在存在臭氧的情況下用UV輻射照射光盤33被 認為會引起增加光盤33的PC表面的親水性的反應(yīng)，并且導(dǎo)致以118 (圖2A)示出的在PC 表面上形成羧酸基團(C00H)。在不希望受理論的約束的情況下，PC已知是在某些波長(例 如，254-300nm之間的范圍內(nèi)的波長)的照射下經(jīng)過光弗賴斯(photo-Fries)反應(yīng)，從而導(dǎo) 致形成水楊酸苯酯和羥基二苯酮。臭氧的存在可以誘導(dǎo)形成02-接觸電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物(加 合物)，這是脂肪族和芳香族烯烴的光氧化中的最初的步驟。合起來說，UV輻射和臭氧被 認為會引起加合物的形成，然后，加合物的形成被認為自身再聚集(reassemble)，以通過一 系列過氧化氫(hydriperoxide)中間體形成羧基。在盤33的PC表面上形成的羧酸基團 (C00H)容易接受與生物分子形成鍵合，并且允許將生物分子固定在光盤33上。在具體實施 例中，可以通過共價鍵偶聯(lián)將生物分子固定在活化的光盤33上。在一個具體的非限制性的 示例性實施例中，共價鍵酰胺偶聯(lián)可以促進具體生物分子上的氨基(NH2)基團與活化的PC 表面上的羧酸(C00H)基團之間的鍵合。在具體實施例中，活化增強器37使用UV輻射既(例如，通過分子O2的光分解)由 存在于反應(yīng)位點的分子O2產(chǎn)生臭氧又照射盤33的PC表面?？梢园床煌牟ㄩL(即，傾向 于促進從分子O2形成臭氧的一種波長和傾向于促進盤33的PC表面處的活化反應(yīng)的第二 波長)提供這種UV輻射。表面活化自身是不可容易地測量的。然而，當對盤33的PC表面 進行活化時，盤33的PC表面變成相對較親水性的，從而導(dǎo)致其水接觸角的幅值下降。在一些實施例中，根據(jù)在生物測定中涉及的生物分子和/或生物分子的鍵合位點 (例如，要鍵合到PC表面的探針生物分子)，可選地，可以通過用促進將該生物分子鍵合到 PC表面的化學(xué)和/或物理處理處理光盤來對光盤的PC表面進行進一步的活化。這種化學(xué)和/或物理處理可以促進將生物分子的某些鍵合位點鍵合到活化的PC表面上的羧酸(COOH) 基團。在一種具體的非限制性的例子中，在期望將生物分子的氨基(NH2)基團通過共價鍵鍵 合到PC表面上的羧酸(COOH)基團的情況下，可以用1-乙基-3- (3 ‘ - 二甲氨基丙基)-碳 化二亞胺(l-ethyl-3-(3' -dimethylaminopropyl)-carbodiimide) (EDC)和 / 或 N-羥基 丁二酰亞胺(N-hydroxysuccinimide) (NHS)處理光盤33。由于EDC和NHS相對較便宜，所 以光盤33 (或者至少其PC表面)可以完全被涂敷或者被浸入在這些物質(zhì)中。用其它化學(xué) 品的處理可以促進生物測定中涉及的生物分子的鍵合位點和光盤33的PC表面之間的其它 類型的鍵合。在所示的實施例中，在塊20中在盤33上準備生物測定之前，在塊18中對光 盤33進行活化(包括可選的促進鍵合的化學(xué)處理)。在其它實施例中，可以在準備生物測 定的同時進行可選的促進鍵合的化學(xué)處理(例如，通過與在生物測定中涉及的一種或多種 生物分子一起對盤33施加化學(xué)處理)。一旦在子塊18中對光盤33的表面進行了活化，方法10就進入子塊20，該子塊20 涉及在活化的光盤33上準備生物測定。子塊20自身可以包括在圖2A中更加詳細地示出 的多步驟過程。子塊20可以包括在盤33的活化的PC表面上固定第一(探針)生物分子 (圖2A的工序20A)；以及隨后將盤33上的固定的探針生物分子暴露于第二(目標)生物 分子，以試圖促進探針生物分子和目標生物分子之間的反應(yīng)(例如，鍵合反應(yīng))(圖2A中的 工序20B)。在本描述和附圖中，僅僅為了方便起見，使用術(shù)語“生物分子”來描述子塊20生 物測定形成過程的反應(yīng)物，雖然子塊20生物測定形成過程的反應(yīng)物可以包括分子，但是這 些反應(yīng)物并不特別地局限于分子，可以包括任何合適形式的反應(yīng)物，所述任何合適形式的 反應(yīng)物包括，但不限于分子、分子簇、納米顆粒、微米顆粒、細胞、有機體等。除非另有特殊 說明，本文所用的術(shù)語“生物分子”應(yīng)該被理解為包括任何這種反應(yīng)物。在圖2A的所示的示例性實施例中，子塊20生物測定是DNA生物測定，其中，固定 過程20A包括(以120A所示的)在活化的光盤33的表面上固定DNA探針，并且，鍵合過程 20B包括將目標DNA引入到光盤33的附近，使得如果探針和目標匹配，則目標DNA可以鍵合 到DNA探針。在圖2A例子中，以120B示出，目標DNA被示出為鍵合到探針DNA。在典型的 生物測定過程中，探針DNA的一種或多種特性是已知的，并且，目標DNA的相應(yīng)特性是未知 的。如果在目標DNA和探針DNA之間形成鍵合，則可以推斷出目標DNA的某些特性。一般而言，子塊20生物測定準備工序可以包括準備任何合適的生物測定。作為非 限制性的例子，在一些實施例中，由第一生物分子和第二生物分子形成的子塊120生物測 定可以包括DNA生物測定；蛋白質(zhì)生物測定(例如，其中，探針生物分子和目標生物分子中 的一種或兩種包括蛋白質(zhì)，諸如生物素-鏈霉抗生物素蛋白測定)；免疫測定(例如，其中， 探針生物分子和目標生物分子包括抗體和抗原，諸如IgG-抗-IgG測定)；碳水化合物/細 胞測定(例如，其中，探針生物分子和目標生物分子包括碳水化合物和生物細胞)；涉及適 體(aptamer)(例如，核酸受體)的測定；所謂的“三明治”測定(涉及三種或更多種反應(yīng) 物)等。其中測定的第二(目標)生物分子鍵合到固定于光盤33的表面上的第一(探針) 生物分子的情形可以稱為“陽性測定結(jié)果”，并且，其中目標生物分子沒有鍵合到探針生物 分子的情形可以稱為“陰性測定結(jié)果”。在子塊20中準備生物測定可以包括用于控制光盤33的PC表面上的固定位置和 /或鍵合反應(yīng)的流體技術(shù)。涉及使用流體通道板39，45的具體例子在圖2B-2D中示出。在“表面活化申請”中描述了使用流體通道板39，45準備生物測定。可以由聚二甲基硅氧烷 (PDMS)或其它合適的材料制造流體通道板39，45?？梢允褂昧黧w通道板39，45來將探針生 物分子和目標生物分子在(一個或多個)特定位置處按空間陣列的形式傳送到光盤33的表面。在所示的實施例中，通道板39包括相對較寬的單通道39A。通道板39可以被放置 在盤33的PC表面上(圖2B)，在盤33的PC表面上，可以將包含探針生物分子的溶液引入 到通道39A。在所示的實施例中，在通道39A大到足夠可以被眼睛看見的情況下，可以添加 足夠量的包含探針生物分子的緩沖液，以填充通道39A(即，在通道39A的區(qū)域中涂敷盤33 的PC表面)。一旦通道39A內(nèi)的探針生物分子鍵合到盤33的表面，就可以從光盤33去除 通道板39，以留下其中探針分子已經(jīng)被鍵合到PC表面的鍵合帶41 (bondingstrip)。然后，可以將第二流體通道板45放置在盤33的表面上(圖2C)。在所示的實施例 中，通道板45是包括多個彎曲的微流體通道45A的微流體通道板。在具體實施例中，微流 體通道45A的彎曲部可以是中心成形的，并且，通道板45可以被定位為使得通道45A的彎 曲部的中心與光盤33的中心重合。一個或多個通道45A的至少一部分與由探針分子和通 道板39形成的鍵合帶41重疊。使用本領(lǐng)域已知的技術(shù)，可以將包含目標生物分子的緩沖 液引入到微通道45A并汲取(draw)從其通過，使得目標生物分子可以與通道45A和鍵合帶 41重疊的區(qū)域中的探針生物分子反應(yīng)。在盤33的具體位置處，鍵合帶41與包含目標生物 分子的通道45A的相交處提供生物測定測試位點43 (圖2D)?？梢跃_地確定通道板39，45在盤33上的位置和通道板39內(nèi)的通道39A，45A的 位置，從而在盤33的表面上知道測試位點43的位置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，圖 2B-2D中示出的通道板39，45和通道39A，45A的具體配置實質(zhì)上是示例性的，并且，在其它 實施例中，通道板39，45和通道39A，45A可以具有其它配置。在一個具體實施例中，通道板 39包括多個通道39A，所述多個通道39A還可以是微通道，并且通?？梢?相對于盤33)徑 向地定向。在盤33的表面上準備具體生物測定可以涉及其它工序，所述其它工序，例如，但 不限于在生物測定準備的各種步驟之間(例如，在將探針生物分子固定在盤33上之后， 或者在將固定的探針生物分子暴露于目標生物分子之后)用合適的溶劑沖洗盤33 ；在將探 針生物分子固定在盤33的表面之后，使該表面鈍化。鈍化反應(yīng)可以涉及將盤33的活化的 表面與合適的小分子(例如，作為非限制性的例子，含有150mM NaCl、0.8%牛血清白蛋白 (BSA)、0. 明膠、0. 05%吐溫20和0. 05% NaN3的封閉緩沖液)反應(yīng)。沖洗和鈍化光盤 33的PC表面都有助于減少非特性吸附，要不然這種非特性吸附可能會破壞生物測定評估 的結(jié)果(例如，由于導(dǎo)致錯誤的陽性確定)。在子塊20中準備生物測定之后，方法10進入子塊22，該子塊22涉及對生物測定 進行處理，以增強在光學(xué)驅(qū)動器52中產(chǎn)生的信號。可以通過生物測定處理器45來執(zhí)行子 塊22中的生物測定處理。在一些實施例中，子塊22處理可以涉及進行化學(xué)和/或物理反 應(yīng)，以增大陽性測定結(jié)果的位點的尺寸(即，其中目標生物分子已經(jīng)被鍵合到固定于光盤 33的表面上的探針生物分子的測試位點43中的位置)。在具體實施例中，子塊22可以包 括使用自動金相學(xué)處理(autometallography process)增大陽性測定結(jié)果的尺寸。增大陽 性測定結(jié)果的位點的尺寸可以通過散射激光來中斷光學(xué)驅(qū)動器52的激光束。在其它實施例中，子塊22處理可以涉及實現(xiàn)化學(xué)和/或物理反應(yīng)，所述化學(xué)和/或物理反應(yīng)改變陽性 測定結(jié)果的位點附近的顏色，或者要不然在陽性測定結(jié)果的位點附近選擇性地沉積著色的 材料。在具體實施例中，子塊22可以包括使用一種或多種誘導(dǎo)酶催化反應(yīng)的顏色變化來改 變陽性測定結(jié)果的位點附近的顏色。改變陽性測定結(jié)果的位點附近的物質(zhì)的顏色可以導(dǎo)致 吸收光學(xué)驅(qū)動器52的激光的一部分。在另外其它的實施例中，可以使用其它化學(xué)或物理處 理來改變陽性測定結(jié)果的位點處或其附近的光學(xué)驅(qū)動器52的激光的光學(xué)性質(zhì)。作為非限 制性的例子，這種處理可能會導(dǎo)致光被陽性測定結(jié)果的位點的區(qū)域吸收、反射、衍射和/或 散射，或者，可以改變?nèi)肷湓陉栃詼y定結(jié)果的位點的區(qū)域上的光的波長、能量或偏振。圖IA是根據(jù)具體實施例的用于增大陽性測定結(jié)果的位點的尺寸的方法51的示意 框圖，其可以用來實現(xiàn)子塊22信號增強處理。方法51表示自動金相學(xué)處理的具體的非限 制性的例子。方法51以塊53開始，塊53涉及標記目標生物分子。可以通過將“標記物質(zhì)” 鍵合到目標生物分子來進行標記目標生物分子的塊53過程。塊53標記物質(zhì)能夠鍵合到目 標生物分子或(下面進一步討論的)“鍵合物質(zhì)”。在一些實施例中，塊53標記物質(zhì)能夠選 擇性地鍵合到目標生物分子(優(yōu)選地，鍵合到探針生物分子)，并且在子塊20生物測定中將 目標生物分子已經(jīng)鍵合到探針分子之后，可以將塊53標記物質(zhì)施加到盤33。在一些實施 例中，在子塊20生物測定中使用目標生物分子之前(即，在目標生物分子鍵合到探針生物 分子之前)，塊53標記物質(zhì)可以鍵合到目標生物分子。在這種實施例中，例如，在其隔離期 間可以將標記物質(zhì)加入到包含目標生物分子的溶液。在一些實施例中，在通過形成含有標 記物質(zhì)的溶液和使用與用于引入目標生物分子(例如，流體通道板)的那些技術(shù)相似的技 術(shù)引入標記物質(zhì)來完成子塊20生物測定之后，可以將塊53標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子。 在圖2A示圖(如120B所示)，塊53標記物質(zhì)包括在目標DNA鍵合到固定于盤33上的探針 DNA之前或之后與目標DNA形成鍵合的生物素。然后，處理方法51進入塊55，塊55涉及引入鍵合物質(zhì)，該鍵合物質(zhì)鍵合到塊53標 記物質(zhì)，并且提供用于(在下面進一步討論的)塊57的增大尺寸的處理的“種子”。在圖2A 的所示的實施例中，在用生物素(以120B所示)標記目標生物分子的情況下，塊55鍵合物 質(zhì)可以包括鏈霉抗生物素蛋白和金(或其它穩(wěn)定金屬)納米顆粒(以122A示出)的共軛 物。鏈霉抗生物素蛋白共軛物鍵合到目標生物分子上的生物素，并且，金納米顆粒提供用于 后續(xù)的塊57的增大尺寸的過程的種子。在其它實施例中，塊55鍵合物質(zhì)可以包括不同材 料。例如，在塊53標記物質(zhì)是生物素的情況下，塊55鍵合物質(zhì)可以包括金(或者其它穩(wěn)定 金屬)和不同的抗生物素抗體(合成的或者自然出現(xiàn)的)的共軛物，在塊53標記物質(zhì)是除 生物素以外的物質(zhì)的情況下，塊55鍵合物質(zhì)可以包括金(或者其它穩(wěn)定金屬)和其它合適 的材料的共軛物。在一些實施例中，塊55鍵合物質(zhì)的種子可以直接鍵合到塊53標記物質(zhì)。 例如，在一些實施例中，塊53標記物質(zhì)包括硫醇(-SH)基團，在這種情況下，(在硫醇標記 鍵合到目標生物分子之前或之后)金納米顆粒種子可以直接鍵合到硫醇(-SH)基團。在這 種實施例中，塊53標記物質(zhì)和塊55鍵合物質(zhì)可以包含單組分，該單組分可以在單個步驟中 施加，并且可以在目標生物分子鍵合到探針之前或之后鍵合到目標生物分子?？梢杂糜阪I 合物質(zhì)的種子的除金以外的合適的穩(wěn)定金屬包括銀和/或鉬。以與目標生物分子的方式相 似的方式(例如，通過形成含有鍵合物質(zhì)的溶液和使用流體通道板來引入鍵合物質(zhì)到PC表 面)可以將鍵合物質(zhì)引入到PC表面。
然后，處理方法51進入塊57，塊57涉及引入鍵合到塊55種子的增大尺寸的物質(zhì)， 以增大陽性生物測定結(jié)果的尺寸。在一些實施例中，塊57增大尺寸的物質(zhì)包括鍵合到塊55 鍵合物質(zhì)的金(或其它穩(wěn)定金屬)種子的金屬(例如，銀)納米顆粒?？梢杂每蛇x的還原 劑將這種金屬納米顆粒溶解在溶液中，并且，可以使用合適的通道板(例如，通道板45)來 將這種金屬納米顆粒引入到光盤33的表面。如圖2A中的122B所示，塊57增大尺寸的過 程的結(jié)果是，顯著地增大了陽性測定結(jié)果的位點的尺寸。方法51處理將盤33上的陽性測定結(jié)果位點的尺寸從幾個納米的數(shù)量級的大小增 大到幾百個納米的數(shù)量級的大小。如下面更加詳細地解釋的，陽性測定結(jié)果的尺寸的這種 增大導(dǎo)致陽性測定結(jié)果位點散射光盤驅(qū)動器52的激光或電磁束，從而在記錄于盤33上的 數(shù)據(jù)中產(chǎn)生顯著的錯誤。發(fā)明人在實驗上已經(jīng)確定，具有大約200nm或更大(或者在光盤 驅(qū)動器52的激光波長λ的> λ/4的數(shù)量級上)的尺寸的物體導(dǎo)致能夠可靠地“讀取”的 錯誤信號。圖IB是根據(jù)具體實施例的用于改變陽性測定結(jié)果的位點附近的物質(zhì)的顏色的方 法61的示意框圖，其可以用來實現(xiàn)子塊22信號增強處理。方法61表示誘導(dǎo)酶催化反應(yīng)的 顏色變化過程的一個具體實施例。方法61以塊63開始，塊63涉及標記目標生物分子。標 記目標生物分子的塊63過程可以與上述的塊53標記過程(圖1Α)相似。塊63標記物質(zhì) 可以具有與塊53標記物質(zhì)相似的特性。可以使用與上述的用于塊53標記過程相似的技術(shù) 來將塊63標記物質(zhì)施加到目標生物分子。在一個具體的非限制性的實施例中，塊63標記 物質(zhì)包括生物素。然后，處理方法61進入塊65，塊65涉及引入鍵合物質(zhì)，該鍵合物質(zhì)鍵合到塊63 標記物質(zhì)，并且提供用于催化(下面進一步討論的)塊67中的顏色變化反應(yīng)的酶。除了塊 63標記物質(zhì)包括酶而不是用于塊53標記物質(zhì)中的種子以外，引入鍵合物質(zhì)的塊65過程可 以與上述的塊55鍵合物質(zhì)引入過程(圖1Α)相似。塊65鍵合物質(zhì)可以能夠鍵合到塊63 標記物質(zhì)的材料和用于促進塊67顏色變化反應(yīng)的酶的共軛物。在具體的非限制性的實施 例中，在用生物素標記目標生物分子(在塊63中)的情況下，塊65鍵合物質(zhì)可以包括抗生 物素抗體和合適的酶的共軛物。在一些實施例中，抗生物素抗體包括鏈霉抗生物素蛋白，但 是，另外或者可替換地，抗生物素抗體可以包括一種或多種其它蛋白質(zhì)(例如，可以小于鏈 霉抗生物素蛋白的蛋白質(zhì))。在塊63標記物質(zhì)是除生物素以外的物質(zhì)的實施例中，然后，可 以對塊65鍵合物質(zhì)進行合適的改性，以提供酶與能夠鍵合到塊63標記物質(zhì)的其它合適的 (一種或多種)材料的共軛物。如下面更加詳細地論述的，形成塊65鍵合物質(zhì)的一部分的 具體酶取決于用于塊67中的具體的顏色變化反應(yīng)。在一個具體實施例中，形成塊65鍵合 物質(zhì)的一部分的酶包括辣根過氧化物酶(HRP)。在施加鍵合物質(zhì)之后，方法61進入塊67，塊67涉及實現(xiàn)在存在形成塊65鍵合物 質(zhì)的一部分的酶的情況下發(fā)生的顏色變化反應(yīng)。顏色變化反應(yīng)的非限制性的例子是在辣根 過氧化物酶(HRP)的影響下在存在過氧化氫(H2O2)的情況下的四甲基聯(lián)苯胺(TMB)的氧 化。
17辣根過氧化物酶
TMBred + H2O2-^TMBox + 2 H2O
(無色)(藍色)在具體實施例中，可以在盤33的表面上提供TMBred和過氧化氫的溶液，并且，在存 在HRP的位置中(例如，在HRP形成塊65鍵合物質(zhì)的一部分的陽性測定結(jié)果的位點)，對 TMB-進行氧化，以形成具有藍色并且可以從溶液沉淀的TMBra。在不存在HRP的情況下(例 如，在遠離陽性生物測定結(jié)果的位點的盤33上的位置處)，TMB氧化反應(yīng)不會以顯著的水平 發(fā)生，并且，TMBred基本上保持無色。在陽性生物測定結(jié)果的位置的附近的TMBraW藍色傾 向于從光盤驅(qū)動器52的讀取激光吸收光，從而在記錄于光盤33上的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生錯誤。發(fā) 明人在實驗上已經(jīng)確定，大于大約30%的透射率變化足以在光盤驅(qū)動器52的操作中可靠 地產(chǎn)生讀取錯誤。將會認識到，在存在過氧化氫的情況下TMB的氧化的例子表示顏色變化反應(yīng)的一 個具體例子。在其它實施例中，可以在塊67中使用其它顏色變化反應(yīng)來提供相似的顏色 變化效果。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，形成塊65鍵合物質(zhì)的一部分的(一種或多種) 具體酶將取決于塊67顏色變化反應(yīng)的性質(zhì)。在另外其它的實施例中，不是特別必要的是， 為了影響在陽性測定結(jié)果的附近吸收的來自光盤驅(qū)動器52的激光的量而發(fā)生顏色變化反 應(yīng)。在一些實施例中，可以通過在陽性測定結(jié)果的附近選擇性地引入或沉積已著色的材料 來影響在陽性測定結(jié)果的附近吸收的來自光盤驅(qū)動器52的激光的量。例如，這種著色的材 料可以包括著色的晶體顆粒。返回到圖1的方法10，在子塊22結(jié)束時，方法10進入塊16，塊16涉及使用光學(xué) 驅(qū)動器52讀取盤33來評估塊14生物測定的結(jié)果。在所示的實施例中，一旦包含塊14生 物測定的盤33被安裝在光學(xué)驅(qū)動器52中，就可以通過計算機50來執(zhí)行塊16的其余部分， 該計算機50與光學(xué)驅(qū)動器52通信，并且控制光學(xué)驅(qū)動器52的操作。如圖1所示，在執(zhí)行 塊16評估的過程中，計算機50可以被配置為執(zhí)行下面更加詳細地描述的解碼軟件54和錯 誤映射軟件56。一般來說，對塊14生物測定的結(jié)果的塊16評估涉及(使用與數(shù)字數(shù)據(jù)相關(guān)的檢 錯冗余)檢測記錄于光盤33上的數(shù)字數(shù)據(jù)中的錯誤；以及將這些錯誤與陽性生物測定結(jié)果 相關(guān)聯(lián)(例如，通過將這些錯誤與盤33上的具體測試位點43相關(guān)聯(lián)，從而表現(xiàn)出陽性生物 測定結(jié)果)。塊16評估過程以子塊24中的檢錯開始。子塊24檢錯是基于記錄于光盤33 上的數(shù)據(jù)中的檢錯冗余(參見，上面對塊12的描述)，并且，可以由執(zhí)行數(shù)據(jù)解碼軟件54的 計算機50來執(zhí)行。子塊24的檢錯過程可以涉及使用常規(guī)光盤驅(qū)動器52來讀取記錄于 光盤33上的數(shù)字數(shù)據(jù)(包括數(shù)據(jù)有效載荷和檢錯冗余數(shù)據(jù)二者)；以及對數(shù)字數(shù)據(jù)進行解 碼，以確定錯誤的存在。在子塊24中對數(shù)據(jù)進行解碼可以涉及這樣的過程即，用來將檢錯 冗余賦予到記錄于光盤33上的有效載荷數(shù)據(jù)中的編碼過程的逆過程(即，共軛過程)。在 具體實施例中，塊24解碼過程可以涉及從有效載荷數(shù)據(jù)提取檢錯冗余和檢驗記錄數(shù)據(jù)的 精確性。子塊24檢錯過程可以涉及閾值化過程(thresholding process)，該閾值化過程涉 及錯誤密度和/或錯誤數(shù)量，其中，將超過某一閾值的錯誤密度和/或錯誤數(shù)量確定為陽性 測定結(jié)果。該閾值可以是下述錯誤密度和/或錯誤數(shù)量的3倍或更大(在一些實施例中， 10倍或更大)該錯誤密度和/或錯誤數(shù)量可以是對于沒有經(jīng)過子塊20生物測定或塊22處理的正常光盤所期望的。該閾值可以是在與陽性生物測定結(jié)果間隔開的位置處的錯誤密 度和/或錯誤數(shù)量的3倍或更大(在一些實施例中，10倍或更大)。如上所述，在具體實施例中(例如，在⑶音頻數(shù)據(jù)記錄在盤33上并且/或者 DVD視頻數(shù)據(jù)記錄到光盤33上的情況下)，使用理德-所羅門CIRC檢錯技術(shù)來對記錄 于光盤33上的數(shù)據(jù)進行編碼。這些理德-所羅門CIRC技術(shù)使用數(shù)據(jù)交錯過程(data interleavingprocess)來編碼和分布有效載荷數(shù)據(jù)，并且利用冗余奇偶檢驗位來保護有效 載荷數(shù)據(jù)的精確性。在這種實施例中，子塊24檢錯過程可以涉及從有效載荷數(shù)據(jù)提取奇偶 檢驗位和檢驗記錄數(shù)據(jù)的精確性。在奇偶檢驗期間的任何不一致(例如，在(如從在光學(xué)驅(qū) 動器52中讀取的有效載荷數(shù)據(jù)確定的)期望的奇偶檢驗位和直接從光學(xué)驅(qū)動器52中的盤 33讀取的奇偶檢驗位之間的不一致)指示錯誤。更具體地說，在這種實施例中，可以對從光 盤52讀取的⑶音頻數(shù)據(jù)或DVD視頻數(shù)據(jù)(包括有效載荷數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù))進行解碼，并 且，可以通過執(zhí)行解碼軟件54的計算機50處理每一幀(包括有效載荷數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù))， 以檢測錯誤的存在。因此，在這種實施例中，可以逐幀地檢測有效載荷數(shù)據(jù)中的錯誤。在音 頻數(shù)據(jù)的情況中，每一幀包含24字節(jié)的音頻有效載荷數(shù)據(jù)和8字節(jié)的奇偶檢驗數(shù)據(jù)。利用 幀的編碼方案的使用并不限于CD音頻數(shù)據(jù)和DVD視頻數(shù)據(jù)。在其中用來將數(shù)字數(shù)據(jù)及其 檢錯冗余記錄到盤33的編碼方案利用幀的任何實施例中，可以逐幀地執(zhí)行識別錯誤的塊 24過程。在子塊22中的處理之后，在光盤33的PC表面上，光盤33上的陽性測定結(jié)果的位 點將包括相對較大的聚集體(conglomeration)(在子塊22處理涉及增大陽性測定結(jié)果的 位點的尺寸的情況中)，因此，這些位點將散射光盤驅(qū)動器52的激光，從而導(dǎo)致在塊24中檢 測記錄數(shù)據(jù)中的錯誤。類似地，在子塊22處理涉及陽性測定結(jié)果的位點附近的顏色變化的 情況中，光盤驅(qū)動器52的激光可能會被吸收，從而導(dǎo)致在塊24中檢測記錄數(shù)據(jù)中的錯誤。 對于子塊22的增大尺寸的處理的情況，圖2E示意性地描繪光學(xué)驅(qū)動器52的激光82正被 引導(dǎo)通過光學(xué)驅(qū)動器52的透鏡83，并且在與根據(jù)上述的塊12和14準備的⑶-R光盤33相 互作用時散射。⑶-R光盤33包括已經(jīng)記錄有數(shù)據(jù)72的染料層(dye layer)74。在所示的 實施例中，光盤33具有在其PC表面76上形成的陽性測定結(jié)果。在所示的實施例中，該陽 性測定結(jié)果包括具有被鍵合到目標生物分子78的(一種或多種)金屬納米顆粒(例如，金 和銀)的多種生物分子78。如上所述，生物分子78和(一種或多種)納米顆粒80的聚集 體可以具有在幾百個納米的數(shù)量級上的大小。這些聚集體的尺寸足以散射光學(xué)驅(qū)動器52 的讀取激光82 (如84所示)，并且足以當計算機50在子塊24中嘗試使用數(shù)據(jù)解碼軟件54 評估記錄數(shù)據(jù)74時產(chǎn)生相應(yīng)的錯誤。在子塊24中檢測錯誤之后，塊16評估過程進入子塊26，子塊26涉及將(一個或 多個)檢測到的錯誤映射到光盤33表面上的(一個或多個)特定位置。子塊26可以由執(zhí) 行錯誤映射軟件56的計算機50執(zhí)行。錯誤映射軟件56能夠?qū)⒂涗洈?shù)據(jù)中的錯誤映射到 光盤33表面上的相應(yīng)的物理位置。在具體實施例中，在光盤33上的記錄數(shù)據(jù)包括用檢錯 冗余逐幀地編碼的音頻CD數(shù)據(jù)、DVD視頻數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù)的情況下，數(shù)據(jù)解碼(檢錯)軟 件54能夠識別包含錯誤的具體數(shù)據(jù)幀，并且，作為子塊26的一部分，錯誤映射軟件56將包 含錯誤的數(shù)據(jù)幀映射到光盤33上的特定物理位置。如上所述，記錄于光盤33上的數(shù)據(jù)并 不限于音頻⑶數(shù)據(jù)或DVD視頻數(shù)據(jù)，但是通?？梢园ㄓ脵z錯冗余編碼的其它數(shù)據(jù)。在這種實施例中，錯誤映射軟件56設(shè)置有關(guān)于記錄于盤33上的數(shù)字數(shù)據(jù)的一些信息或方案，并 且，運行錯誤映射軟件56的計算機50在塊26中使用該信息或方案來確定已經(jīng)出現(xiàn)錯誤的 盤33上的(一個或多個)位置。然后，塊16評估過程進入子塊28，子塊28涉及確定陽性生物測定結(jié)果。由于在 子塊26中確定的錯誤的盤上位置對應(yīng)于陽性測定結(jié)果的盤上位點，所以可以在子塊26中 使用子塊24錯誤映射過程的結(jié)果來確定陽性生物測定結(jié)果的位置。如上所述，塊20生物 測定的準備涉及獲知或估計測試位點43的位置(圖2D)。例如，測試位點43的位置可以 基于對通道板39，45的位置的獲知。子塊28可以涉及閾值化過程，該閾值化過程涉及錯誤 密度和/或錯誤數(shù)量，其中，將超過某一閾值的錯誤密度和/或錯誤數(shù)量確定為陽性測定結(jié) 果。該閾值可以是下述錯誤密度和/或錯誤數(shù)量的3倍或更大(在一些實施例中，10倍或 更大)該錯誤密度和/或錯誤數(shù)量可以是對于沒有經(jīng)過子塊20生物測定或塊22處理的 正常光盤所期望的。該閾值可以是在與陽性生物測定結(jié)果間隔開的位置處的錯誤密度和/ 或錯誤數(shù)量的3倍或更大(在一些實施例中，10倍或更大)。子塊28可以涉及將檢測到的 錯誤的盤上位置與測試位點43的盤上位置相關(guān)聯(lián)。假設(shè)對于每一個測試位點43而言具體 探針生物分子和目標生物分子是已知的，在子塊28中可以使用檢測到的錯誤的盤上位置 與測試位點43的盤上位置的關(guān)聯(lián)性來確定產(chǎn)生陽性生物測定結(jié)果的具體對的探針生物分 子和目標生物分子。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，可以組合數(shù)據(jù)解碼軟件54和錯誤映射軟件56的 功能?？梢杂脕韺崿F(xiàn)數(shù)據(jù)解碼軟件54和錯誤映射軟件56的功能中的一些或全部的幾種 光盤質(zhì)量診斷程序可以公開下載得到。例如，這種盤質(zhì)量診斷程序包括可以從(http:// www. ρlextooIs. com/)獲得的PlexTools Professional ；kprobe (可以從 http://www. k-probe. com/ 獲得)；以及 Nero CD-DVDSpeed (可以從 http //www. cdspeed2000. com/ 獲 得)。這種軟件工具是專用于已經(jīng)記錄有⑶音頻數(shù)據(jù)或DVD視頻數(shù)據(jù)的光盤33。當在計 算機50上運行時，這些軟件工具處理與通過光學(xué)驅(qū)動器52從光盤33讀取的數(shù)據(jù)相對應(yīng)的 錯誤統(tǒng)計，并且產(chǎn)生顯示作為播放時間(即，已經(jīng)播放⑶音頻/DVD視頻數(shù)據(jù)的時間)的函 數(shù)的塊誤率的變化的數(shù)據(jù)(例如，繪圖)。因為播放時間對應(yīng)于光盤33的表面上的特定物 理位置，所以，在假定陽性測定結(jié)果導(dǎo)致顯著地中斷光學(xué)驅(qū)動器52的激光讀取的情況下可 以評估陽性測定結(jié)果。如果在具體播放時間(t)能夠識別錯誤，則可以根據(jù)下述公式識別盤33表面上的 錯誤的徑向位置ω
r2 - τ2— = -γ(1)
飛rP ~ ro其中t是檢測到的錯誤的播放時間；r是盤表面上的檢測到的錯誤的徑向位置；r0是盤的不可編程的中心區(qū)域的半徑；rp是盤的可編程區(qū)域的半徑；以及τ是盤的總可記錄時間。
對于典型的700-MB⑶-R盤33，在圖3A中示意性地描繪示出公式(1)的各組分的 非限制性的例子，該盤33具有r。= 25mm的不可編程的中心區(qū)域和rp = 58mm的可編程區(qū) 域，并且能夠記錄τ =79. 7分鐘的⑶音頻數(shù)據(jù)。如果在錯誤分布圖中在大約t= 15分 鐘時出現(xiàn)錯誤峰值，則可以使用公式(1)來確定在具有半徑r = 33. 77mm的近似的徑向位 置處發(fā)生生物分子結(jié)合事件(陽性測定結(jié)果)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，對于不同的光盤33和/或?qū)τ谟涗浀竭@種光盤33 上的不同的數(shù)據(jù)，可以對公式(1)的參數(shù)和/或形式進行修改。而且，不必要的是，記錄到 光盤33上的數(shù)據(jù)具有“播放時間”。在更加普通的實施例中，僅有必要的是，操作數(shù)據(jù)解碼 軟件54和錯誤映射軟件56的計算機50能夠?qū)㈠e誤位置映射回到盤33上的物理位置，以 識別陽性測定結(jié)果的位點的盤上位置。在具體實施例中，使用方法10評估的生物測定可以包括所謂的“三明治”生物測 定，其中，在目標生物分子已經(jīng)被鍵合到探針生物分子之后，可以將標記物質(zhì)引入到盤33 的PC表面。作為上述的塊53或塊63的一部分，可以施加標記物質(zhì)。在一個具體實施例中， 可以使用方法10來評估涉及蛋白質(zhì)A的三明治生物測定，該蛋白質(zhì)A是位于致病細菌鮮黃 色葡糖球菌(Staphylococcus aureus)的表面的膜蛋白質(zhì)，該鮮黃色葡糖球菌可以例如在 人的鼻子或皮膚上發(fā)現(xiàn)，并且，可以導(dǎo)致從輕微感染到致命疾病的各種各樣的疾病。鮮黃色 葡糖球菌通常鍵合到各種各樣的IgG，從而通過主體的免疫系統(tǒng)避免吞噬作用。可以通過下 述方式來構(gòu)造三明治結(jié)構(gòu)使探針抗蛋白質(zhì)A抗體鍵合到光盤33的活化的PC表面；將蛋白 質(zhì)A目標弓丨入到光盤33的PC表面，使得目標蛋白質(zhì)A鍵合到探針抗蛋白質(zhì)A ；以及將第二 抗蛋白質(zhì)A抗體標記物質(zhì)引入到盤33的表面，以鍵合到蛋白質(zhì)A的目標。第二抗蛋白質(zhì)A 抗體標記物質(zhì)可以不同于探針抗蛋白質(zhì)A抗體，從而第二抗蛋白質(zhì)A抗體標記物質(zhì)和探針 在不同的鍵合位點鍵合到蛋白質(zhì)A目標。然后，可以根據(jù)方法51或61(視情況而定)的其余部分處理所得到的三明治生物 測定，并且，可以根據(jù)上述的塊16評估所得到的三明治生物測定。在一些實施例中，金納米 顆粒種子可以直接被鍵合到第二抗蛋白質(zhì)A抗體(在將第二抗蛋白質(zhì)A抗體引入到盤33 的表面之前或之后)。在這種實施例中，第二抗蛋白質(zhì)A抗體可以按與上述的塊53標記物 質(zhì)和塊55鍵合物質(zhì)二者相似的方式行使作用。類似地，在一些實施例中，酶可以直接被鍵 合到第二抗蛋白質(zhì)A抗體(在將第二抗蛋白質(zhì)A抗體引入到盤33的表面之前或之后)。在 這種實施例中，第二抗蛋白質(zhì)A抗體可以按與上述的塊63標記物質(zhì)和塊65鍵合物質(zhì)二者 相似的方式行使作用。一般來說，使用第二抗體作為三明治生物測定中的標記物質(zhì)或者其一部分，并不 限于涉及蛋白質(zhì)A目標的生物測定。將會認識到，相似的第二抗體能夠用作用于涉及其它 生物分子目標的生物測定的標記物質(zhì)或其一部分。在另一示例性實施例中，可以使用方法10來評估涉及凝血酶的三明治生物測定， 該凝血酶是在血液凝固級聯(lián)中起重要作用的絲氨酸蛋白酶?？梢酝ㄟ^下述方式來構(gòu)造三明 治結(jié)構(gòu)使探針抗凝血酶抗體鍵合到光盤33的活化的PC表面；將目標(凝血酶)引入到光 盤33的PC表面，使得目標凝血酶鍵合到探針抗凝血酶抗體；以及將適體標記物質(zhì)引入到盤 33的表面，以鍵合到目標凝血酶。適體是包括特定核酸序列的合成分子。在下面用粗體示 出適合于結(jié)合到凝血酶的適體序列
5' -H2N(CH2)5TTTTTTTTTTTTTTTGGTTGGTGTGGTTGG-3'。適體標記物質(zhì)可以在與探 針抗凝血酶抗體不同的鍵合位點處鍵合到凝血酶。然后，可以根據(jù)方法51或61 (視情況而 定)的其余部分處理所得到的生物測定，并且，可以根據(jù)上述的塊16評估該生物測定.在 一些實施例中，可以按與上述的方式(塊53或塊63)相似的方式用生物素標記適體標記物 質(zhì)。在這種實施例中，可以在施加到盤33之前用生物素標記適體，然后，在將目標生物分子 已經(jīng)鍵合到探針生物分子之后，可以將適體/生物素標記物質(zhì)引入到盤33。在這種實施例 中，引入鍵合物質(zhì)(塊55或塊65)以及增大陽性測定結(jié)果的尺寸(塊57)或者實現(xiàn)顏色變 化反應(yīng)(塊67)可以與上述的處理基本上相似。一般來說，使用適體作為三明治生物測定中的標記物質(zhì)或者其一部分，并不限于 涉及凝血酶目標的生物測定。將會認識到，相似的適體能夠用作用于涉及其它生物分子目 標的生物測定的標記物質(zhì)或其一部分。發(fā)明人執(zhí)行了大量的實驗，旨在評估上述的方法和系統(tǒng)。使用墨染污光盤33，發(fā)明 人確定，在 260 μ m數(shù)量級上的斑點尺寸能夠在記錄有⑶音頻數(shù)據(jù)的光盤33的錯誤密度 方面產(chǎn)生可持續(xù)檢測到的增大。期望可以使可檢測到的分辨率更小，但是，基于光學(xué)驅(qū)動器 52的激光斑點的尺寸，對于可檢測到的錯誤分辨率可能會有限制。例如，期望的是，與具有 相對較大的激光斑點的CD光學(xué)驅(qū)動器52相比，具有相對較小的激光斑點的DVD光學(xué)驅(qū)動 器52能夠檢測具有更高分辨率(即，較小的斑點尺寸)的錯誤。實驗 #1-生物素-鏈霉抗生物素蛋白生物測定
含有生物素的五個結(jié)合帶(binding strip)被固定在光盤的PC表面上，該光 盤記錄有CD音頻數(shù)據(jù)，并且，光盤的PC表面被UV和臭氧的組合活化。在PDMS流體板 的幫助下固定生物素結(jié)合帶。通過將生物素基-3，6，9-三噁癸二胺(biotinyl-3，6， 9-trioxaundecanediamine)偶聯(lián)到光盤的活化的PC表面上的羧酸基團來準備表面約束生 物素(surface bound biotin)。然后，將生物素結(jié)合帶與提供在1. 0 μ 1微流體通道中的五 種不同濃度(0. 1,0. 2,0. 4、0. 8和1. 6μ g/ml)的金納米顆粒-鏈霉抗生物素蛋白共軛物反 應(yīng)。然后，將盤的表面經(jīng)過50分鐘的銀增強反應(yīng)(參見圖2A的步驟22B)，這樣導(dǎo)致結(jié) 合位點變暗(參見圖4A中的⑶表面的光學(xué)圖像202)。原子力顯微鏡(AFM)圖像206 (圖 4A)揭示了，生物素-鏈霉抗生物素蛋白結(jié)合位點包括相對較大尺寸的納米顆粒(具有在 90-300nm的數(shù)量級上的大小)。AFM圖像206還揭示了，納米顆粒的尺寸逐漸地減小，并且， 納米顆粒的顆粒密度隨著鏈霉抗生物素蛋白濃度的增大而逐漸地增大。在不希望受任何 具體理論的約束的情況下，當前普遍認識，顆粒尺寸和密度變化可能是由于金納米顆粒“種 子”的數(shù)量的不同和競爭生長的效果的緣故。當在光盤驅(qū)動器中讀取光盤時，記錄在光盤上的CD音頻數(shù)據(jù)表現(xiàn)出具有五個峰 值的特征錯誤分布204 (圖4A)，這五個峰值的位置(播放時間)與盤上的結(jié)合帶的相應(yīng)物 理位置很好地匹配。圖4A繪圖的縱坐標是指塊誤率。如本文中所用的塊誤率是錯誤密度 測量結(jié)果，其是指記錄數(shù)據(jù)的塊(也稱為扇區(qū))中的錯誤的數(shù)量。對于CD音頻數(shù)據(jù)，1塊 記錄數(shù)據(jù)包含98幀，并且，每幀記錄數(shù)據(jù)包含33字節(jié)(24字節(jié)的音頻數(shù)據(jù)、8糾錯字節(jié)和1 子代碼字節(jié))。在可以播放記錄于盤上的數(shù)據(jù)的情況下，可以將記錄數(shù)據(jù)的塊轉(zhuǎn)換為播放時 間的單位，這是術(shù)語“塊誤‘率’”的原因。塊誤率可以是專用于記錄有音頻CD數(shù)據(jù)的盤的術(shù)語。對于其它類型的光盤和/或其它類型的記錄數(shù)據(jù)，塊誤率可以被視為錯誤密度測量 結(jié)果。在圖4B中繪出的數(shù)據(jù)208顯示了，(用光學(xué)顯微鏡確定的)結(jié)合位點的光學(xué)暗度比 (ODR)和錯誤密度(每mm2的錯誤數(shù)量)二者都取決于目標生物分子的濃度。光學(xué)暗度比 (ODR)由公式⑵定義
ODR= (Ib-Is)/Ib
(2)
其中，Ib是背景的平均發(fā)光度，并且，Is是作為顆粒尺寸和密度的函數(shù)的結(jié)合位點 的發(fā)光度。圖4B繪圖示出了，對于低目標濃度，錯誤密度和ODR與目標分子(鏈霉抗生物 素蛋白)的濃度近似成比例，并且，對于較高的目標濃度，錯誤密度和ODR都達到平穩(wěn)狀態(tài)。
實驗#2-匹配的DNS牛物測定
在表1中示出用于DNA生物測定實驗的DNA探針和生物素標記DNA目標。
權(quán)利要求
1.一種使用常規(guī)光盤驅(qū)動器來評估探針生物分子和目標生物分子之間的生物測定的 結(jié)果的方法，該方法包括將探針生物分子鍵合到光盤的聚碳酸酯(PC)表面，該光盤上記錄有包括檢錯冗余的 數(shù)字數(shù)據(jù)；將目標生物分子引入到鍵合的探針生物分子附近的光盤的PC表面； 對生物測定進行處理，以改變來自光盤驅(qū)動器的讀取光與陽性生物測定結(jié)果附近的光 盤發(fā)生光學(xué)相互作用的方式，在陽性生物測定結(jié)果中目標生物分子已經(jīng)鍵合到探針生物分 子；使用光學(xué)驅(qū)動器從光盤讀取數(shù)字數(shù)據(jù)，并且，使用檢錯冗余來檢測由光學(xué)驅(qū)動器讀取 的數(shù)字數(shù)據(jù)中的錯誤；將檢測到的錯誤映射到光盤上的相應(yīng)位置；以及 確定在檢測到的錯誤的位置處已經(jīng)出現(xiàn)陽性生物測定結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，光盤驅(qū)動器包括標準的未改性的光盤驅(qū)動器硬件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項所述的方法，其中，對生物測定進行處理包括增大 陽性生物測定結(jié)果的尺寸，從而基本上改變被陽性生物測定結(jié)果散射的來自光盤驅(qū)動器的 讀取光的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，增大陽性生物測定結(jié)果的尺寸包括自動金相學(xué)處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3至4中的任一項所述的方法，其中，增大陽性生物測定結(jié)果的尺寸包括將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子；將鍵合物質(zhì)引入到PC表面，該鍵合物質(zhì)包括可鍵合到標記物質(zhì)的第一材料和種子的 共軛物；以及將增大尺寸的物質(zhì)引入到PC表面，該增大尺寸的物質(zhì)可鍵合到種子， 其中，鍵合物質(zhì)的第一材料在陽性生物測定結(jié)果的位點處鍵合到標記物質(zhì)，并且，增大 尺寸的物質(zhì)鍵合到鍵合物質(zhì)的種子，以增大陽性生物測定結(jié)果的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，標記物質(zhì)包括生物素。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在將目標生物分子引入到光盤的PC表面之前，將 標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的第一材料包括抗-生 物素抗體。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中的任一項所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的第一材料包括鏈霉抗 生物素蛋白。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，目標生物分子均包括蛋白質(zhì)，并且，標記物質(zhì)包 括該蛋白質(zhì)的抗體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在將目標生物分子引入到光盤的PC表面之后， 將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子。
12.根據(jù)權(quán)利要求10至11中的任一項所述的方法，其中，將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子包括將抗體在與目標分子鍵合到探針生物分子的鍵合位點不同的鍵合位點處鍵合到 蛋白質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中的任一項所述的方法，其中，標記物質(zhì)包括生物素。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的第一材料包括抗-生物素抗體。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的第一材料包括鏈霉抗生物素蛋白。
16.根據(jù)權(quán)利要求5至15中的任一項所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的種子包括穩(wěn)定金屬 納米顆粒。
17.根據(jù)權(quán)利要求5至16中的任一項所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的種子包括金納米顆粒。
18.根據(jù)權(quán)利要求5至17中的任一項所述的方法，其中，增大尺寸的物質(zhì)包括穩(wěn)定金屬 納米顆粒。
19.根據(jù)權(quán)利要求5至18中的任一項所述的方法，其中，增大尺寸的物質(zhì)包括銀納米顆粒。
20.根據(jù)權(quán)利要求3至4中的任一項所述的方法，其中，增大陽性生物測定結(jié)果的尺寸 包括將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子；將鍵合物質(zhì)引入到PC表面，該鍵合物質(zhì)包括可鍵合到標記物質(zhì)的種子；以及 將增大尺寸的物質(zhì)引入到PC表面，該增大尺寸的物質(zhì)可鍵合到種子， 其中，鍵合物質(zhì)的種子在陽性生物測定結(jié)果的位點處鍵合到標記物質(zhì)，并且，增大尺寸 的物質(zhì)鍵合到鍵合物質(zhì)的種子，以增大陽性生物測定結(jié)果的尺寸。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，標記物質(zhì)包括硫醇(-SH)基團。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，目標生物分子均包括蛋白質(zhì)，并且，標記物質(zhì) 包括該蛋白質(zhì)的抗體。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，在將目標生物分子引入到光盤的PC表面之后， 將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子。
24.根據(jù)權(quán)利要求22至23中的任一項所述的方法，其中，將標記物質(zhì)鍵合到目標生物 分子包括將抗體在與目標分子鍵合到探針生物分子的鍵合位點不同的鍵合位點處鍵合到 蛋白質(zhì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求20至M中的任一項所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的種子包括穩(wěn)定金 屬納米顆粒。
26.根據(jù)權(quán)利要求20至25中的任一項所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的種子包括金納米顆粒。
27.根據(jù)權(quán)利要求20至沈中的任一項所述的方法，其中，增大尺寸的物質(zhì)包括穩(wěn)定金 屬納米顆粒。
28.根據(jù)權(quán)利要求20至27中的任一項所述的方法，其中，增大尺寸的物質(zhì)包括銀納米顆粒。
29.根據(jù)權(quán)利要求3至4中的任一項所述的方法，其中，增大陽性生物測定結(jié)果的尺寸 包括將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子，該標記物質(zhì)包括種子；以及將增大尺寸的物質(zhì)引入到PC表面，該增大尺寸的物質(zhì)可鍵合到種子， 其中，增大尺寸的物質(zhì)鍵合到種子，以增大陽性生物測定結(jié)果的尺寸。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中，標記物質(zhì)包括硫醇(-SH)基團。
31.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中，目標生物分子均包括蛋白質(zhì)，并且，標記物質(zhì) 包括該蛋白質(zhì)的抗體。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，在將目標生物分子引入到光盤的PC表面之后， 將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子。
33.根據(jù)權(quán)利要求31至32中的任一項所述的方法，其中，將標記物質(zhì)鍵合到目標生物 分子包括將抗體在與目標分子鍵合到探針生物分子的鍵合位點不同的鍵合位點處鍵合到 蛋白質(zhì)。
34.根據(jù)權(quán)利要求四至33中的任一項所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的種子包括穩(wěn)定金 屬納米顆粒。
35.根據(jù)權(quán)利要求四至34中的任一項所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的種子包括金納米顆粒。
36.根據(jù)權(quán)利要求四至35中的任一項所述的方法，其中，增大尺寸的物質(zhì)包括穩(wěn)定金 屬納米顆粒。
37.根據(jù)權(quán)利要求四至36中的任一項所述的方法，其中，增大尺寸的物質(zhì)包括銀納米顆粒。
38.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項所述的方法，其中，對生物測定進行處理包括將 著色的材料選擇性地定位在陽性生物測定結(jié)果的附近，從而基本上改變在陽性生物測定結(jié) 果的附近被吸收的來自光盤驅(qū)動器的讀取光的量。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，將著色的材料選擇性地定位在陽性生物測定 結(jié)果的附近包括將顏色變化材料引入到PC表面；以及在陽性生物測定結(jié)果的附近選擇性 地實現(xiàn)顏色變化反應(yīng)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，在陽性生物測定結(jié)果的附近實現(xiàn)顏色變化反 應(yīng)包括實現(xiàn)酶反應(yīng)誘導(dǎo)的顏色變化。
41.根據(jù)權(quán)利要求39至40中的任一項所述的方法，其中，在陽性生物測定結(jié)果的附近 實現(xiàn)顏色變化反應(yīng)包括將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子；將鍵合物質(zhì)引入到PC表面，該鍵合物質(zhì)包括可鍵合到標記物質(zhì)的第一材料和酶的共 軛物；以及將一種或多種顏色變化反應(yīng)物引入到PC表面，其中，鍵合物質(zhì)的第一材料在陽性生物測定結(jié)果的位點處鍵合到標記物質(zhì)，并且，顏色 變化反應(yīng)物進行由酶催化的顏色變化反應(yīng)，以在陽性生物測定結(jié)果的附近產(chǎn)生一種或多種 反應(yīng)產(chǎn)物，所述一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物具有與顏色變化反應(yīng)物不同的顏色。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，標記物質(zhì)包括生物素。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，在將目標生物分子引入到光盤的PC表面之前， 將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子。
44.根據(jù)權(quán)利要求41至43中的任一項所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的第一材料包括抗-生物素抗體。
45.根據(jù)權(quán)利要求41至44中的任一項所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的第一材料包括鏈 霉抗生物素蛋白。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，目標生物分子均包括蛋白質(zhì)，并且，標記物質(zhì) 包括該蛋白質(zhì)的抗體。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中，在將目標生物分子引入到光盤的PC表面之后， 將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子。
48.根據(jù)權(quán)利要求46至47中的任一項所述的方法，其中，將標記物質(zhì)鍵合到目標生物 分子包括將抗體在與目標分子鍵合到探針生物分子的鍵合位點不同的鍵合位點處鍵合到 蛋白質(zhì)。
49.根據(jù)權(quán)利要求46至48中的任一項所述的方法，其中，標記物質(zhì)包括生物素。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的第一材料包括抗-生物素抗體。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，鍵合物質(zhì)的第一材料包括鏈霉抗生物素蛋白。
52.根據(jù)權(quán)利要求39至40中的任一項所述的方法，其中，在陽性生物測定結(jié)果的附近 實現(xiàn)顏色變化反應(yīng)包括將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子，該標記物質(zhì)包括酶；以及將一種或多種顏色變化反應(yīng)物引入到PC表面，其中，顏色變化反應(yīng)物進行由酶催化的顏色變化反應(yīng)，以在陽性生物測定結(jié)果的附近 產(chǎn)生一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物，所述一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物具有與顏色變化反應(yīng)物不同的顏色。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中，目標生物分子均包括蛋白質(zhì)，并且，標記物質(zhì) 包括該蛋白質(zhì)的抗體。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中，在將目標生物分子引入到光盤的PC表面之后， 將標記物質(zhì)鍵合到目標生物分子。
55.根據(jù)權(quán)利要求53至M中的任一項所述的方法，其中，將標記物質(zhì)鍵合到目標生物 分子包括將抗體在與目標分子鍵合到探針生物分子的鍵合位點不同的鍵合位點處鍵合到 蛋白質(zhì)。
56.根據(jù)權(quán)利要求41至55中的任一項所述的方法，其中，酶包括辣根過氧化物酶 (HRP)。
57.根據(jù)權(quán)利要求41至55中的任一項所述的方法，其中，所述一種或多種顏色變化反 應(yīng)物包括四甲基聯(lián)苯胺(TMB)和過氧化氫(H2O2)。
58.根據(jù)權(quán)利要求41至55中的任一項所述的方法，其中，由酶催化的顏色變化反應(yīng)包 括氧化反應(yīng)。
59.根據(jù)權(quán)利要求1至58中的任一項所述的方法，其中，確定在檢測到的錯誤的位置處 已經(jīng)出現(xiàn)陽性生物測定結(jié)果包括使檢測到的錯誤的密度經(jīng)過閾值測試；以及斷定在檢測 到的錯誤的密度大于閾值的位置處已經(jīng)出現(xiàn)陽性生物測定結(jié)果。
60.根據(jù)權(quán)利要求1至60中的任一項所述的方法，其中，包括檢錯冗余的數(shù)字數(shù)據(jù)包括 下述數(shù)據(jù)中的一種或多種CD音頻數(shù)據(jù)；DVD視頻數(shù)據(jù)；以及藍光視頻數(shù)據(jù)。
61.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，將檢測到的錯誤映射到光盤上的相應(yīng)位置包 括確定檢測到的錯誤的播放時間；以及使用該播放時間來確定光盤上的相應(yīng)位置。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，使用該播放時間來確定光盤上的相應(yīng)位置包 括對于具體的播放時間(t)，根據(jù)下式確定光盤上的相應(yīng)的徑向位置(r)其中r。是盤的不可編程的中心區(qū)域的半徑；rp是盤的可編程的區(qū)域的半徑；以及τ是盤的總可記錄時間。
63.根據(jù)權(quán)利要求1至59中的任一項所述的方法，其中，根據(jù)下述方案中的任意一種或 多種對檢錯冗余進行編碼數(shù)據(jù)重復(fù)方案；數(shù)據(jù)奇偶檢驗方案；數(shù)據(jù)檢驗和方案；循環(huán)冗余 檢驗方案；水平冗余檢驗方案；垂直冗余檢驗方案；基于海明距離的方案；散列函數(shù)方案； 極性方案；以及基于密碼消息的方案。
64.根據(jù)權(quán)利要求1至63中的任一項所述的方法，其中，將探針生物分子鍵合到光盤的 聚碳酸酯(PC)表面，將目標生物分子引入到光盤的PC表面，以及對生物測定進行處理以改 變來自光盤驅(qū)動器的讀取光與陽性生物測定結(jié)果附近的光盤發(fā)生光學(xué)相互作用的方式，并 沒有顯著地影響下述能力即，在盤的與陽性生物測定結(jié)果的附近間隔開的區(qū)域中使用光 學(xué)驅(qū)動器從光盤讀取數(shù)字數(shù)據(jù)的能力。
65.根據(jù)權(quán)利要求1至64中的任一項所述的方法，其中，使用光學(xué)驅(qū)動器從光盤讀取數(shù) 字數(shù)據(jù)和使用檢錯冗余檢測數(shù)字數(shù)據(jù)中的錯誤包括檢測錯誤密度，在陽性生物測定結(jié)果 附近的錯誤密度是在與陽性生物測定結(jié)果的附近間隔開的區(qū)域中的錯誤密度的10倍或更 大。
66.一種使用常規(guī)光盤驅(qū)動器來評估探針生物分子和目標生物分子之間的生物測定的 結(jié)果的方法，所述探針生物分子被鍵合到光盤的聚碳酸酯(PC)表面，該光盤上記錄有包括 檢錯冗余的數(shù)字數(shù)據(jù)，該方法包括對生物測定進行處理，以改變來自光盤驅(qū)動器的讀取光與陽性生物測定結(jié)果附近的光 盤發(fā)生光學(xué)相互作用的方式，在陽性生物測定結(jié)果中目標生物分子已經(jīng)鍵合到探針生物分 子；使用光學(xué)驅(qū)動器從光盤讀取數(shù)字數(shù)據(jù)，并且，使用檢錯冗余來檢測由光學(xué)驅(qū)動器讀取 的數(shù)字數(shù)據(jù)中的錯誤；將檢測到的錯誤映射到光盤上的相應(yīng)位置；以及確定在檢測到的錯誤的位置處已經(jīng)出現(xiàn)陽性生物測定結(jié)果。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中，光盤驅(qū)動器包括標準的未改性的光盤驅(qū)動器 硬件。
68.根據(jù)權(quán)利要求66和67中的任一項所述的方法，其中，對生物測定進行處理包括 增大陽性生物測定結(jié)果的尺寸，從而基本上改變被陽性生物測定結(jié)果散射的來自光盤驅(qū)動 器的讀取光的量。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中，增大陽性生物測定結(jié)果的尺寸包括自動金相 學(xué)處理。
70.根據(jù)權(quán)利要求66和67中的任一項所述的方法，其中，對生物測定進行處理包括 將著色的材料選擇性地定位在陽性生物測定結(jié)果的附近，從而基本上改變在陽性生物測定 結(jié)果的附近被吸收的來自光盤驅(qū)動器的讀取光的量。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中，將著色的材料選擇性地定位在陽性生物測定 結(jié)果的附近包括將顏色變化材料引入到PC表面；以及在陽性生物測定結(jié)果的附近選擇性 地實現(xiàn)顏色變化反應(yīng)。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中，在陽性生物測定結(jié)果的附近實現(xiàn)顏色變化反 應(yīng)包括實現(xiàn)酶反應(yīng)誘導(dǎo)的顏色變化。
73.一種評估探針生物分子和目標生物分子之間的生物測定的結(jié)果的系統(tǒng)，所述探針 生物分子被鍵合到光盤的聚碳酸酯(PC)表面，該光盤上記錄有包括檢錯冗余的數(shù)字數(shù)據(jù)， 該系統(tǒng)包括常規(guī)光盤驅(qū)動器，被配置為從光盤讀取數(shù)字數(shù)據(jù)；生物測定處理器，用于對生物測定進行處理，以改變來自光盤驅(qū)動器的讀取光與陽性 生物測定結(jié)果附近的光盤發(fā)生光學(xué)相互作用的方式，在陽性生物測定結(jié)果中目標生物分子 已經(jīng)鍵合到探針生物分子；和計算機，被連接為接收由光學(xué)驅(qū)動器讀取的數(shù)字數(shù)據(jù)，并且被配置為使用檢錯冗余來檢測由光學(xué)驅(qū)動器讀取的數(shù)字數(shù)據(jù)中的錯誤；將檢測到的錯誤映射到光盤上的相應(yīng)位置；以及確定在檢測到的錯誤的位置處已經(jīng)出現(xiàn)陽性生物測定結(jié)果。
74.包括本文所公開的任何新特征、特征組合或特征的子組合的方法。
75.包括本文所公開的任何新特征、特征組合或特征的子組合的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明描述了使用常規(guī)光盤驅(qū)動器來評估探針生物分子和目標生物分子之間的生物測定的結(jié)果的方法和系統(tǒng)。具體方法涉及將探針生物分子鍵合到光盤的聚碳酸酯(PC)表面，該光盤上記錄有包括檢錯冗余的數(shù)字數(shù)據(jù)；將目標生物分子引入到鍵合的探針生物分子附近的光盤的PC表面；對生物測定進行處理，以改變來自光盤驅(qū)動器的讀取光與陽性生物測定結(jié)果附近的光盤發(fā)生光學(xué)相互作用的方式，在陽性生物測定結(jié)果中目標生物分子已經(jīng)鍵合到探針生物分子；使用光學(xué)驅(qū)動器從光盤讀取數(shù)字數(shù)據(jù)，并且，使用檢錯冗余來檢測由光學(xué)驅(qū)動器讀取的數(shù)字數(shù)據(jù)中的錯誤；將檢測到的錯誤映射到光盤上的相應(yīng)位置；以及確定在檢測到的錯誤的位置處已經(jīng)出現(xiàn)陽性生物測定結(jié)果。
文檔編號G01N33/545GK102037358SQ200980115441
公開日2011年4月27日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者于化忠, 李運超, 歐妙憐(莉麗) 申請人:西蒙·弗雷澤大學(xué)