專利名稱：用于表征和/或測(cè)定樣品的方法
用于表征和/或測(cè)定樣品的方法發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于表征和/或測(cè)定樣品的方法。本發(fā)明尤其涉及用于表征和/或測(cè)定樣品的非特異性相互作用機(jī)構(gòu)的陣列和該陣列的用途。
發(fā)明背景
在此使用用于說(shuō)明本發(fā)明的背景的出版物和其它材料，并且特別是提供的針對(duì)實(shí)施的額外細(xì)節(jié)的案例，在此引用作為參考。
已經(jīng)使用結(jié)合物陣列(binder arrays)來(lái)檢測(cè)生物分子液體。這些結(jié)合物陣列的基礎(chǔ)是表面上組分庫(kù)的產(chǎn)生或例如離子敏感性/選擇性表面的產(chǎn)生。當(dāng)該陣列能夠與樣品接觸時(shí)，來(lái)自樣品的組分可能會(huì)與陣列作用從而產(chǎn)生描述樣品含量的指紋圖譜。陣列的設(shè)計(jì)從用于不檢測(cè)或僅檢測(cè)少數(shù)幾種(陣列的維度)的特異性陣列到檢測(cè)大量種類樣品的非特異性陣列?；诨瘜W(xué)庫(kù)和親和分子的陣列已經(jīng)總結(jié)在例如Journal of Biomedicine and Biotechnology ；2003 :5(2003)257-266中。在本發(fā)明的領(lǐng)域中，已經(jīng)提出了基于電的相互作用和基于發(fā)光/光相互作用的檢測(cè)方案。而非特異性作用廣泛地用于檢測(cè)氣味和揮發(fā)性化合物(人工嗅覺)，僅發(fā)現(xiàn)幾個(gè)實(shí)例用于檢測(cè)液相中的化合物。
特異性陣列被廣泛用于蛋白質(zhì)組學(xué)和基因組學(xué)。在W0/2001/055702中公開了便攜式傳感器陣列。該陣列使用微粒，在優(yōu)選的實(shí)施方式中描述了該微粒在空穴中。該文獻(xiàn)還提示了多種檢測(cè)方案，包括熒光淬滅和共振能量轉(zhuǎn)移。主要的想法是在這些顆粒上使用特異的“受體”作為結(jié)合體，并且在該文獻(xiàn)中列出了幾種特異受體的實(shí)例。該文獻(xiàn)還總結(jié)了傳感器陣列檢測(cè)的領(lǐng)域。
陣列也可以被視為是顆粒的復(fù)合體。在基于流式熒光計(jì)(flow fluorometry) 的檢測(cè)方案(Luminex Corporation, www. luminexcorp. com)中，通過(guò)其固有的焚光顏色將小O 3微米)微粒編碼為不同的類別。經(jīng)生物活性包覆的顆粒其表面吸引樣品和熒光標(biāo)志。當(dāng)在流式熒光裝置中讀取熒光標(biāo)志的強(qiáng)度以及固有顏色編碼時(shí)，在該復(fù)合陣列中的每一類別的結(jié)合量將變得表觀。其它研究也提出了相似的方法(US 5,891,738； W0/2003/042698)。
在 Yuri Vlasov 發(fā)表的文章(IUPAC Technical report, Pure App 1. Chem.， Vol. 77, No. 11, pp. 1965-1983，2005)中，其總結(jié)了 “非特異性”電位的(電的)傳感器陣列以及分析方法的結(jié)果。這些傳感器的功能基于對(duì)離子電流的感應(yīng)，并且其通常在微摩爾 毫摩爾的離子濃度范圍內(nèi)操作。該文章以對(duì)Nikolsky-Eisenman方程的解釋開始，該方程描述了傳感器的選擇性，低選擇性似乎是所存在的問(wèn)題，低選擇性可以通過(guò)更好地設(shè)計(jì)傳感體系來(lái)避免，或者當(dāng)不能通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算時(shí)可使用信號(hào)處理和統(tǒng)計(jì)分析。清楚的是這些傳感器僅可能檢測(cè)離子的小化合物，例如金屬離子。該文獻(xiàn)還列出了幾種這類檢測(cè)器接收的典型離子-這些離子包括鐵0 )、銅(Cu)、氯(Cl)和鈉(Na)的離子。該文章還列出(涉及)結(jié)合了復(fù)雜信號(hào)分析的復(fù)雜液體(例如，葡萄酒)分析(基本成分分析)。所描述的方法可以對(duì)來(lái)自意大利不同地區(qū)和由不同的葡萄制備的兩個(gè)不同的紅葡萄酒進(jìn)行區(qū)分，以及將白葡萄酒與紅葡萄酒區(qū)分。
在特異的捕獲分子和不是該捕獲分子的特異配對(duì)物的分子之間還觀察到了非特異性相互作用。在WCV2004/048937中列出了基于熒光標(biāo)記的寡核苷酸來(lái)分析氣相成分的陣列傳感器。該技術(shù)的主要想法是觀察由于不同的揮發(fā)性化合物所導(dǎo)致的經(jīng)標(biāo)記的寡核苷酸在熒光性質(zhì)方面的變化。
在另一方法中，將已深入研究的化學(xué)“片段”庫(kù)Raise-技術(shù)(驟w. graffinity. com)轉(zhuǎn)移到陣列上。這些庫(kù)元件在藥開發(fā)研究的先導(dǎo)化合物篩選中作為片段發(fā)揮作用。盡管在特異性方面較差，該技術(shù)的目的在于尋找樣品和陣列之間的特異性相互作用。通過(guò)表面等離子共振技術(shù)(surface ρlasmon resonance (SPR))來(lái)檢測(cè)這些相互作用。
You.Miranda等人展示了特殊合成的化學(xué)化合物(殘基)和蛋白質(zhì)之間的化學(xué)相互作用(Nature Nanotechnology, Vol 2.，2007，pp 318-323)。該技術(shù)基于在金屬納米顆粒上合成不同的化學(xué)殘基。然后使這些顆粒與蛋白質(zhì)作用。根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，這些顆粒通過(guò)它們的殘基非共價(jià)地與蛋白質(zhì)結(jié)合。通過(guò)熒光基團(tuán)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，在顆粒未與樣品蛋白質(zhì)結(jié)合時(shí)，該熒光基團(tuán)的熒光被金屬顆粒淬滅，當(dāng)結(jié)合時(shí)，淬滅效果消除并且熒光基團(tuán)的發(fā)光得到恢復(fù)。該文獻(xiàn)報(bào)道了 通過(guò)結(jié)合使用該項(xiàng)技術(shù)和線性判別分析(linear discriminant analysisOJM))，并且使用六種不同的在納米顆粒上合成的殘基可以實(shí)現(xiàn)對(duì)七種不同的蛋白質(zhì)的可靠的分離。該技術(shù)的檢測(cè)靈敏度在亞微摩爾范圍，其最好的檢測(cè)值可以達(dá)到納摩爾GnM的β-半乳糖苷酶)。該原理也要求分離不同的液體結(jié)合物(liquid binder)從而使得反應(yīng)在單獨(dú)的孔中進(jìn)行。
發(fā)明目的和簡(jiǎn)述
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供用于表征和/或測(cè)定樣品的方法。
本發(fā)明的另外的目的在于提供用于表征和/或測(cè)定樣品的陣列。
本發(fā)明再另外的目的在于提供陣列用于表征和/或測(cè)定樣品的用途。
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的方法，根據(jù)權(quán)利要求10的陣列，根據(jù)權(quán)利要求16的陣列的用途，根據(jù)權(quán)利要求17的至少一種非特異性標(biāo)記反應(yīng)物和有大量不同作用表面的陣列的用途，根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備(arrangement)，根據(jù)權(quán)利要求19的便攜式裝置，以及根據(jù)權(quán)利要求20的用于表征和/或測(cè)定的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以用于表征和/或測(cè)定樣品。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，將至少具有兩個(gè)不同作用表面的陣列用于表征和/或測(cè)定樣品，其中，至少一個(gè)表面包括非特異性相互作用材料。該非特異性相互作用材料有利地非特異性地與樣品、至少一種標(biāo)記反應(yīng)物、和/或樣品與至少一種標(biāo)記反應(yīng)物的組合相互作用。在該實(shí)施方案中，將所述樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物引入到所述陣列的所述相互作用表面，例如，讓它們與所述陣列的所述相互作用表面接觸。該標(biāo)記反應(yīng)物本身或其與所述樣品的組合用來(lái)改變所述陣列的至少一個(gè)相互作用表面的至少一個(gè)電磁學(xué)可讀性質(zhì) (electromagnetically readable property)。電磁學(xué)可讀性質(zhì)可以是例如光學(xué)的或放射的可讀性質(zhì)，例如發(fā)光、吸收、發(fā)射(emission)、反射、極化(polarization)、散射、拉曼散射、化學(xué)發(fā)光、放射性輻射(radioactive emission)或電磁場(chǎng)的局部變化(增強(qiáng))。需要注意的是，如在本文本中其它地方所討論的一樣，可以在獲得樣品的指紋圖譜之前，至少使用另一標(biāo)記反應(yīng)物。
為了獲得樣品的指紋圖譜，在特定的時(shí)間點(diǎn)對(duì)所述陣列的所述至少兩個(gè)不同的相互作用表面中的至少一個(gè)的電磁學(xué)可讀性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)比較樣品的指紋圖譜與下述指紋圖譜來(lái)進(jìn)行樣品的表征和/或測(cè)定
i)至少一種相應(yīng)樣品的至少一種指紋圖譜，
ii)獲得的無(wú)樣品的陣列的至少一種指紋圖譜，和/或
iii)已知樣品的至少一種指紋圖譜。
根據(jù)一實(shí)施方式，在引入到所述陣列的相互作用表面之前，將樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物引入到稀釋介質(zhì)中。包含所述樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物的稀釋介質(zhì)有利地引入到所述陣列的相互作用表面，從而使得樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物不會(huì)直接與相互作用表面接觸，而是通過(guò)所述稀釋介質(zhì)與相互作用表面接觸。
根據(jù)一實(shí)施方式，在引入到陣列的相互作用表面之前，將樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物引入到液體介質(zhì)中，從而使得樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物不直接與相互作用表面接觸而是通過(guò)所述液體介質(zhì)與相互作用表面接觸。需要注意的是，即使在此公開將液體介質(zhì)引入到相互作用表面，樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物可以以氣體形式或液體中的固體顆粒形式存在。
根據(jù)一實(shí)施方式，可以在引入任何標(biāo)記反應(yīng)物之前將樣品引入所述陣列的相互作用表面。根據(jù)另外的實(shí)施方式，可以在引入樣品之前將至少一種標(biāo)記反應(yīng)物引入所述陣列的相互作用表面，然后樣品可以與標(biāo)記反應(yīng)物和/或相互作用表面相互作用。另外，根據(jù)一實(shí)施方式，可以將樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物一起引入所述陣列的相互作用表面。
根據(jù)一實(shí)施方式，在對(duì)所述相互作用表面的所述電磁學(xué)可讀性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)之前， 利用至少一種清洗介質(zhì)對(duì)相互作用表面進(jìn)行清洗?？梢郧逑聪嗷プ饔帽砻鏀?shù)次，例如，在引入第一標(biāo)記反應(yīng)物之后，在引入樣品之后和/或引入任何可能的后續(xù)標(biāo)記反應(yīng)物之后。
在本發(fā)明實(shí)施方式中使用的標(biāo)記反應(yīng)物可以包括下述中的至少一種發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記、放射標(biāo)記、和/或如下標(biāo)記當(dāng)引入所述標(biāo)記反應(yīng)物與所述相互作用表面相互作用時(shí)， 該標(biāo)記至少改變所述陣列的至少一個(gè)相互作用表面的發(fā)光、吸收、發(fā)射、反射、散射、拉曼散射、化學(xué)發(fā)光、放射性輻射、局部電磁場(chǎng)和/或極化。
根據(jù)一實(shí)施方式，發(fā)光基團(tuán)可以選自香豆素；羅丹明；花菁；硼-二吡咯亞甲基類；鑭系元素化合物，優(yōu)選螯合物和穴合物；卟啉；金屬卟啉；熒光蛋白；熒光聚合物；微粒標(biāo)記，優(yōu)選量子點(diǎn)，發(fā)光晶體以及發(fā)光聚合物顆粒，以及它們的任何組合。
根據(jù)一實(shí)施方式在實(shí)施方式中使用的陣列的相互作用表面的基本部分，S卩，相互作用表面的至少10%、優(yōu)選至少30%、甚至更優(yōu)選至少50%選自下類相互作用表面肽 (P印tides)、蛋白質(zhì)(proteins)、洗滌劑(detergents)、表面活性劑(surfactants)、碳水化合物(carbohydrates)和/或衍生物(derivatives)、以及聚合物(polymers)。該聚合物利用酸、堿和/或溶劑進(jìn)行物理處理或化學(xué)處理。例如可以處理相互作用表面的圖案使得其相互作用表面面積增加，因此，相互作為表面可以更強(qiáng)烈地與樣品和/或標(biāo)記反應(yīng)物相互作用，例如結(jié)合，從而提高靈敏度。
根據(jù)一實(shí)施方式，陣列可以包括至少三個(gè)相互作用表面，其中的兩個(gè)包括相似類型的相互作用表面。當(dāng)陣列包括相似類型的相互作用表面時(shí)，可以顯著提高陣列的靈敏度， 特別是，當(dāng)樣品和/或標(biāo)記反應(yīng)物的濃度為微量時(shí)，這是因?yàn)闃悠泛?或標(biāo)記反應(yīng)物的至少一小部分與至少一個(gè)相互作用表面相互作用的可能性增加。
根據(jù)一實(shí)施方式，陣列可以包括大量相同類型的相互作用表面，可以使其相互作用力(例如結(jié)合力)在相互作用力數(shù)值的最小值和最大值之間逐漸地或連續(xù)地變化。其可以通過(guò)例如改變相互作用表面的厚度、密度或濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)一實(shí)施方式，陣列可以包括大量相互作用表面，其類型可以在一種類型到另一種類型之間逐漸地或連續(xù)地變化。含有具有變化的相互作用性質(zhì)的相互作用表面的陣列可以用于檢測(cè)更為精細(xì)紋理的指紋圖譜， 這是因?yàn)榭梢詸z測(cè)到不同樣品和/或標(biāo)記反應(yīng)物的相互作用性質(zhì)中的更小的差別。
根據(jù)一實(shí)施方式，相互作用表面的至少1個(gè)，優(yōu)選至少2個(gè)，甚至更優(yōu)選至少3個(gè)選自下類相互作用表面的至少2個(gè)，優(yōu)選至少3個(gè)中的任一個(gè)，上組相互作用表面選自肽、 蛋白質(zhì)、洗滌劑、表面活性劑、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物。
根據(jù)一實(shí)施方式，陣列還可以包括額外的表面，例如膠類表面(gel-like surface)，其基本包圍相互作用表面。有利地是使額外表面用于傳輸至少部分所述樣品、至少部分至少一種標(biāo)記反應(yīng)物和/或至少部分樣品與至少一種標(biāo)記反應(yīng)物的組合以通過(guò)所述額外表面，從而與被所述額外表面包圍的所述陣列的相互作用表面相互作用。根據(jù)一實(shí)施方式，通過(guò)具有額外表面的陣列甚至可以從空氣中捕捉樣品。
定義
在本公開中，術(shù)語(yǔ)陣列是指大量特定的不同的相互作用(例如結(jié)合)表面。因此， 不是陣列的所有相互作用表面，即陣列的元件均是相同的。但是，在多個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中陣列除了包括大量不同的相互作用表面之外，還可以包括大量相互作用表面的每一種不同類型。
在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語(yǔ)相互作用表面或結(jié)合表面應(yīng)當(dāng)被理解為是指任何表面 (一個(gè)或多個(gè))，其通過(guò)相互作用能(potential)形成均勻包覆或經(jīng)修飾的電磁學(xué)(例如光學(xué)的或放射的)可讀以及可識(shí)別區(qū)域，例如結(jié)合待表征和/或測(cè)定的分析物。因此每個(gè)相互作用表面通常包括直徑至少200nm(納米)的區(qū)域 100mm2 (平方毫米)的區(qū)域。在多個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，直徑為0. 01 10mm，在更優(yōu)選的實(shí)施方式中，直徑為0. 5 3mm。如果每個(gè)相互作用表面為顆粒的相互作用表面，則優(yōu)選的顆粒直徑為200nm 20 μ m(微米)， 更優(yōu)選的直徑為1 5μπι。需要注意的是，出于某種原因，樣品和/或標(biāo)記反應(yīng)物有利地與相互作用樣品相互作用，例如改變相互作用表面的電磁學(xué)可讀性質(zhì)。根據(jù)一實(shí)施方式，樣品和/或標(biāo)記反應(yīng)物可以例如與相互作用表面化學(xué)結(jié)合，從而可以使用術(shù)語(yǔ)結(jié)合表面。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)以下是清楚的在一些實(shí)例中表面的面積可以小于或大于上述面積。
在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語(yǔ)分析物(一個(gè)或多個(gè))是指，任何待表征和/或測(cè)定的樣品的任何成分，在本發(fā)明的任何具體實(shí)施方式
中，該成分對(duì)于樣品的指紋圖譜有貢獻(xiàn)。
術(shù)語(yǔ)大量應(yīng)當(dāng)被理解為是指多于1個(gè)，優(yōu)選至少3個(gè)，更優(yōu)選至少10個(gè)，甚至更優(yōu)選至少30個(gè)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員(PSA)來(lái)說(shuō)下述是清楚的在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中， 術(shù)語(yǔ)大量甚至可以是指多于100、300或1000。
在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語(yǔ)樣品應(yīng)當(dāng)被理解為包括待表征和/或測(cè)定的任何樣品。該樣品可以在液體介質(zhì)中或以液體形式存在，優(yōu)選例如，或者通過(guò)將其溶解在稀釋介質(zhì)中從而可變化為液體形式。該樣品通常包括至少IOOnl但不多于10ml。樣品的大小優(yōu)選為 1μ 1 1ml，更優(yōu)選為3μ 1 300 μ 1，以及最優(yōu)選為10μ 1 100 μ 1。
在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語(yǔ)稀釋介質(zhì)是指在本發(fā)明具體的實(shí)施方式中，適合用來(lái)稀釋樣品的任何液體介質(zhì)。通常稀釋介質(zhì)是含水緩沖液。
術(shù)語(yǔ)發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記是指包括發(fā)光基團(tuán)、即無(wú)機(jī)或有機(jī)發(fā)光物質(zhì)的標(biāo)記。
術(shù)語(yǔ)發(fā)光基團(tuán)是指即發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記的原子，基團(tuán)或微粒，其顯示發(fā)光，并且標(biāo)記的檢測(cè)相應(yīng)地包括對(duì)發(fā)光基團(tuán)發(fā)光的測(cè)量。發(fā)光基團(tuán)包括例如熒光基團(tuán)、磷光體，還包括 η-共軛體系(conjugated pi system)和過(guò)渡金屬絡(luò)合物。本發(fā)明實(shí)施方式優(yōu)選的發(fā)光基團(tuán)可以選自香豆素、羅丹明、花菁、硼-二吡咯亞甲基類、鑭系元素化合物(例如螯合物和穴合物)、卟啉、金屬卟啉、熒光蛋白、熒光聚合物、微粒標(biāo)記(例如量子點(diǎn)、發(fā)光晶體和發(fā)光聚合物顆粒)。發(fā)光基團(tuán)還可以被理解為是如下復(fù)合物該復(fù)合物由上述定義的發(fā)光分子(luminescent molecule)或顆粒與非發(fā)光分子(non-luminescent molecules)或分子復(fù)合物形成。
術(shù)語(yǔ)清洗介質(zhì)或液體，為第一或第二清洗液體，是指根據(jù)一實(shí)施方式在本發(fā)明方法的任何期望的步驟中可用于清洗陣列的任何液體。在本發(fā)明多個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中使用清洗介質(zhì)或液體以使得能夠和/或提高表征和/或測(cè)定。通常，清洗液體是含水緩沖液。
在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)檢測(cè)應(yīng)當(dāng)被理解為是指對(duì)于陣列的相互作用表面的發(fā)光的任何可適用的測(cè)量。可以通過(guò)使用例如發(fā)光酶標(biāo)儀(luminescence plate reader)、專門的發(fā)光陣列讀取器(luminescence array reader)、流式發(fā)光檢測(cè)裝置(flow luminometric device)和/或自動(dòng)成像裝置來(lái)完成。
在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)指紋圖譜是指結(jié)果的矩陣，其是在本發(fā)明的任何實(shí)施方式中，通過(guò)檢測(cè)(即測(cè)量)大量不同的陣列的相互作用表面來(lái)獲得的。如果本發(fā)明的實(shí)施方式還涉及大量相同的相互作用表面以及對(duì)其中的多于一種進(jìn)行檢測(cè)，該指紋圖譜可以包括相同的相互作用表面的所有結(jié)果，或任選地僅為有代表性的數(shù)值，例如，平均值、中值，相同的相互作用表面的測(cè)量方式或它們的任何組合[Bartz A.E. (1999),Basic Statistical Conc 印 ts. 4th ed. , Upper Saddle River, NJ =Prentice Hall·]。指紋圖譜進(jìn)一步可以指利用合適的算法的進(jìn)行數(shù)字處理的測(cè)量的發(fā)光強(qiáng)度的概貌，以及在多個(gè)優(yōu)選的方式中，在與無(wú)樣品的相應(yīng)陣列和/或已知樣品的指紋圖譜進(jìn)行比較之前，利用合適的算法對(duì)陣列的相互作用表面的已測(cè)量的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)字處理。
術(shù)語(yǔ)相應(yīng)的樣品(一個(gè)或多個(gè))是指被認(rèn)為與表征和/或測(cè)定的那些物質(zhì)實(shí)質(zhì)上相同、高度相似或至少相當(dāng)?shù)叵嗨频臉悠?。該相似的確信可以在于例如起源，即涉及相同或相應(yīng)的過(guò)程或產(chǎn)品，或分類。
術(shù)語(yǔ)已知樣品是指其組成的細(xì)節(jié)已知或被完全表征的任何樣品。
術(shù)語(yǔ)非特異性相互作用機(jī)構(gòu)(means)或非特異性結(jié)合物(binder)是指例如，在本發(fā)明的一具體的實(shí)施方式的上下文中，該結(jié)合物不是特異的結(jié)合的選擇性不是特定的。因此，結(jié)合物在一些其它上下文中可能是特異性結(jié)合物，在本發(fā)明的上下文中，由于在本發(fā)明的上下文中的結(jié)合是非特異的因此結(jié)合物是非特異性結(jié)合物。優(yōu)選本發(fā)明的非特異性結(jié)合物在任何上下文中是非特異性的結(jié)合物。
術(shù)語(yǔ)特異性相互作用機(jī)構(gòu)或特異性結(jié)合物是指例如特異的結(jié)合物。特異的結(jié)合物包括與結(jié)合的分析物的表位結(jié)合的分子識(shí)別元件。在本發(fā)明的上下文中，特異性結(jié)合物僅與相似的表位(即，它們是化學(xué)上以及結(jié)構(gòu)上相似)結(jié)合。特異性結(jié)合物與不超過(guò)10個(gè)， 優(yōu)選不超過(guò)3個(gè)化學(xué)的和構(gòu)象的非相同的不同表位結(jié)合。最優(yōu)選特異性結(jié)合物僅與一個(gè)特異的表位結(jié)合。
在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)結(jié)合是指其中結(jié)合常數(shù)至少為ΙΟΙ1，優(yōu)選至少IO5M4, 更優(yōu)選至少ΙΟ、—1和最優(yōu)選至少ΚΑΤ1的結(jié)合。
在本文本中列出的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式不應(yīng)被解釋成對(duì)所附權(quán)利要求的適用施加限制。在本文中使用的動(dòng)詞“包括”是開放的限制，其也不排除未描述的特征的存在。 除非有明確說(shuō)明，在從屬權(quán)利要求中描述的特征可以相互地自由地組合。


下面將結(jié)合下述附圖參考示例性實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)地描述
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的示例性方法的原理。
圖2Α示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的示例性 (一維)陣列。
圖2Β示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的另一示例性陣列。
圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的示例性 (二維)陣列。
圖2D示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的另一示例性(二維)陣列。
圖2Ε示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的示例性多維陣列。
圖2F示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的具有額外的表面的另一示例性陣列。
圖3Α示出了使用根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的具有至少兩個(gè)不同的相互作用表面的陣列用于表征和/或測(cè)定樣品的示例性的設(shè)備。
圖:3Β示出了利用根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的設(shè)備測(cè)量的觸發(fā)(triggering)和發(fā)射(emission)曲線的示例性強(qiáng)度。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式測(cè)定的瓶裝水的最顯著即基本成分的示例性測(cè)量曲線。
發(fā)明詳述
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式
本發(fā)明用于表征和/或測(cè)定樣品的方法示例性實(shí)施方式使用具有大量不同的結(jié)合表面的陣列，其包括例如如下步驟
a)準(zhǔn)備液體形式的樣品，樣品可以本身是液體形式，或者適當(dāng)?shù)卦谙♂尳橘|(zhì)中稀釋，其任選包括具有發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記的至少一種標(biāo)記反應(yīng)物，與所述陣列接觸；
b)使所述樣品與所述陣列的所述結(jié)合表面反應(yīng)；
c)任選利用第一清洗液體清洗所述結(jié)合表面；
d) i)如果在步驟a)中未使用包括具有所述發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記的所述標(biāo)記反應(yīng)物的所述稀釋介質(zhì)，準(zhǔn)備與所述陣列的所述結(jié)合表面接觸的具有發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記的至少一種標(biāo)記反應(yīng)物；或者
ii)如果在步驟a)中使用了包括具有所述發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記的所述標(biāo)記反應(yīng)物的所述稀釋介質(zhì)，任選準(zhǔn)備與所述陣列的所述結(jié)合表面接觸的具有發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記的至少一種另外的標(biāo)記反應(yīng)物；
e)任選利用第二清洗液體清洗所述陣列的所述結(jié)合表面；
f)在特定的時(shí)間點(diǎn)(一個(gè)或多個(gè))，對(duì)所述陣列的所述大量不同的結(jié)合表面的基本部分(即所述陣列的所述大量不同的結(jié)合表面的至少10%，優(yōu)選至少30%，更優(yōu)選至少 50%，甚至更優(yōu)選至少70%以及最優(yōu)選至少90%)上的所述發(fā)光基團(tuán)(一個(gè)或多個(gè))進(jìn)行檢測(cè)，以得到所述樣品的指紋圖譜；以及
g)表征和/或測(cè)定所述樣品，其通過(guò)直接比較和/或通過(guò)使用用于將所述樣品的指紋圖譜與下述樣品的指紋圖譜進(jìn)行比較的適合的算法(一種或多種)來(lái)進(jìn)行比較實(shí)現(xiàn)
i)相應(yīng)樣品的指紋圖譜(一種或多種)
ii)獲得的無(wú)樣品的陣列的指紋圖譜(一種或多種)，和/或
iii)已知樣品的指紋圖譜(一種或多種)；
其中基本部分是指，S卩，包含非特異性結(jié)合物的所述大量的不同結(jié)合表面的至少 10 %，優(yōu)選至少30 %，更優(yōu)選至少50 %，甚至更優(yōu)選至少70 %以及最優(yōu)選至少90 %。
在本發(fā)明的一些示例性實(shí)施方式中，使用了至少一種標(biāo)記反應(yīng)物，例如具有發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記的標(biāo)記反應(yīng)物，并且在本方法主條件下(in the conditions prevailing in the method)，所述標(biāo)記反應(yīng)物與基本部分非特異性地結(jié)合，其中基本部分是指，即，在不存在樣品時(shí)陣列的大量的不同結(jié)合表面的至少10%，優(yōu)選至少30%，更優(yōu)選至少50%，甚至更優(yōu)選至少70%以及最優(yōu)選至少90%。在這些示例性的實(shí)施方式的一些中，還可以使用至少一種另外的標(biāo)記反應(yīng)物，例如具有發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記的另外的標(biāo)記反應(yīng)物，并且在本方法主條件下，所述反應(yīng)標(biāo)記物特異性地結(jié)合陣列的大量不同的結(jié)合表面的至少一個(gè)結(jié)合表面。
在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，在陣列中包括至少3個(gè)，優(yōu)選至少5個(gè)，最優(yōu)選至少10個(gè)不同的結(jié)合表面。
根據(jù)本發(fā)明通常的陣列包括陣列的不同的結(jié)合表面的大量至少一種類型的結(jié)合表面。通常陣列包括在陣列中的至少1個(gè)，優(yōu)選3個(gè)，甚至更優(yōu)選10個(gè)以及最優(yōu)選的全部不同的結(jié)合表面中的至少3個(gè)，優(yōu)選至少5個(gè)，以及最優(yōu)選至少10個(gè)。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，結(jié)合表面的基本部分(即結(jié)合表面的至少10%， 優(yōu)選至少30 %，甚至更優(yōu)選至少50 % )選自下組結(jié)合表面，上組結(jié)合表面選自肽、蛋白質(zhì)、 洗滌劑、表面活性劑和聚合物。優(yōu)選至少一個(gè)結(jié)合表面是聚合物，任選經(jīng)酸、堿和/或溶劑處理的聚合物。
在本發(fā)明示例性的實(shí)施方式中，結(jié)合表面中的至少1個(gè)，優(yōu)選至少2個(gè)，甚至更優(yōu)選至少3個(gè)選自下組結(jié)合表面的至少2個(gè)，優(yōu)選至少3個(gè)中的任一個(gè)，上組結(jié)合表面選自肽、蛋白質(zhì)、洗滌劑、表面活性劑和聚合物。
本發(fā)明中是使用的優(yōu)選的發(fā)光基團(tuán)(一個(gè)或多個(gè))選自香豆素；羅丹明；花菁； 硼-二吡咯亞甲基類；鑭系元素化合物(優(yōu)選螯合物和穴合物)；卟啉；金屬卟啉；熒光蛋白；熒光聚合物；微粒標(biāo)記(優(yōu)選量子點(diǎn)、發(fā)光晶體和發(fā)光聚合物顆粒)；以及它們的任意組合。
在根據(jù)本發(fā)明的大量不同結(jié)合表面的示例性陣列中，所述大量不同結(jié)合表面的基本部分(即所述大量不同結(jié)合表面的至少10 %，優(yōu)選至少30 %，更優(yōu)選至少50 %，甚至更優(yōu)選至少70%以及最優(yōu)選至少90% )由非特異性結(jié)合物構(gòu)成。
在示例性實(shí)施方式中，陣列中包括至少3個(gè)，優(yōu)選至少5個(gè)，更優(yōu)選至少10個(gè)以及最優(yōu)選至少30個(gè)不同的結(jié)合表面。
在本發(fā)明的示例性陣列中，結(jié)合表面的基本部分(即結(jié)合表面的至少10%，優(yōu)選至少30 %，甚至更優(yōu)選至少50 % )選自下組結(jié)合表面，上組結(jié)合表面選自肽、蛋白質(zhì)、洗滌劑、表面活性劑和聚合物。優(yōu)選至少一種結(jié)合表面是聚合物，任選經(jīng)酸、堿和/或溶劑處理。
在陣列的示例性實(shí)施方式中，結(jié)合表面中的至少1個(gè)，優(yōu)選至少2個(gè)，甚至更優(yōu)選至少3個(gè)中選自下組結(jié)合表面中的至少2個(gè)，優(yōu)選至少3個(gè)中的任一個(gè)，上組結(jié)合表面選自肽、蛋白質(zhì)、洗滌劑、表面活性劑以及聚合物。
本發(fā)明的陣列通常用于表征和/或測(cè)定樣品。
根據(jù)一示例性實(shí)施方式，使用至少一種非特異性標(biāo)記和大量不同結(jié)合表面的陣列以用于表征和/或測(cè)定所述樣品，其中，
a)使用包括例如發(fā)光基團(tuán)(一個(gè)或多個(gè))的所述非特異性標(biāo)記(一個(gè)或多個(gè))；
b)所述大量不同的結(jié)合表面的基本部分(即所述大量不同的結(jié)合表面的至少 10%，優(yōu)選至少30%，更優(yōu)選至少50%，甚至更優(yōu)選至少70%，以及最優(yōu)選至少90% )由非特異性結(jié)合物構(gòu)成；
c)非特異性標(biāo)記(一個(gè)或多個(gè))與所述陣列非特異性結(jié)合；
d)待表征和/或測(cè)定的樣品與所述陣列的所述非特異性標(biāo)記的結(jié)合相互作用；以及
e)進(jìn)行如下操作得到指紋圖譜，所述操作為在特定的時(shí)間點(diǎn)(一個(gè)或多個(gè))， 對(duì)所述陣列的所述大量不同的結(jié)合表面的基本部分(即所述陣列的所述大量不同的結(jié)合表面的至少10%，優(yōu)選至少30%，更優(yōu)選至少50%，甚至更優(yōu)選至少70%以及最優(yōu)選至少 90% )上的所述發(fā)光基團(tuán)(一個(gè)或多個(gè))進(jìn)行檢測(cè)，以得到所述樣品的指紋圖譜。
測(cè)量生物分子結(jié)合反應(yīng)的基本范例中的一個(gè)是結(jié)合物分子的特異性。特異性越高，分析越好。無(wú)一例外，非特異性結(jié)合被視為是負(fù)擔(dān)，該負(fù)擔(dān)通過(guò)引入通常不知道量綱和來(lái)源的背景成分來(lái)限制測(cè)量的靈敏度。本發(fā)明的至少一些實(shí)施方式是基于該傳統(tǒng)的特異性檢測(cè)方案的相反的方法，并且其公開了如何將非特異性相互作用(例如結(jié)合)用于例如復(fù)合物流體(complex fluid)或其它樣品的測(cè)量和分析。
示例性方法基于非特異性結(jié)合物的簡(jiǎn)單陣列的使用，非特異性反應(yīng)發(fā)光標(biāo)記，以及在陣列上的樣品的特異指紋圖譜的分析。使用非特異性反應(yīng)成分的優(yōu)點(diǎn)在于如下事實(shí)， 即單獨(dú)的相互作用手段例如結(jié)合物可以與幾個(gè)不同的種類相互作用或結(jié)合。來(lái)自不同的非特異性相互作用手段或結(jié)合物的結(jié)果的結(jié)合創(chuàng)造了樣品的特異指紋圖譜。利用較好設(shè)計(jì)的陣列，指紋圖譜本身或經(jīng)數(shù)字處理的指紋圖譜可以是非常特異的，因此可以使用僅幾個(gè)結(jié)合物的相對(duì)小的陣列來(lái)檢測(cè)幾種樣品種類，盡管陣列的維度會(huì)限制特異性陣列。該方法另外的優(yōu)點(diǎn)是利用電磁學(xué)可讀性質(zhì)的直接觀察，例如發(fā)光強(qiáng)度本身。通過(guò)文獻(xiàn)可以知道，利用特異性結(jié)合物和優(yōu)選的條件，直接發(fā)光檢測(cè)(時(shí)間判定的(time-resolved))可以顯示出低至數(shù)埃摩爾/升(attomoles/liter)的濃度。即使利用結(jié)合降低的親和性，基于直接發(fā)光的方法的靈敏度是非常優(yōu)異的。當(dāng)將本發(fā)明的示例性方法與傳統(tǒng)的色譜或質(zhì)譜測(cè)量相比較時(shí)，本發(fā)明的方法是簡(jiǎn)單和直接的。當(dāng)與不同的電傳感器或已知的發(fā)光傳感器相比較時(shí)，由于更多數(shù)量的表面包覆和修改選擇本方法提供更高的靈敏度和選擇性，提供了與已知的陣列篩選方法相比更大的應(yīng)用范圍。當(dāng)與基于發(fā)光和特異性相互作用的已知的陣列傳感器相比時(shí)，本發(fā)明提供了簡(jiǎn)化的產(chǎn)品并且提供了針對(duì)單個(gè)陣列的更寬的應(yīng)用領(lǐng)域。
在本上下文中特異性結(jié)合應(yīng)當(dāng)理解為結(jié)合物分子與單獨(dú)或有限組的目標(biāo)分子之間的強(qiáng)的、特定的以及選擇性的結(jié)合力。這樣的特異性結(jié)合可以是例如抗體和其特異性抗原之間的結(jié)合。相反，非特異性結(jié)合應(yīng)當(dāng)理解為通常是不確定來(lái)源的結(jié)合力，其可以從非常弱直到非常強(qiáng)，但是針對(duì)目標(biāo)分子幾乎沒(méi)有選擇性。這樣的結(jié)合可以是例如樣品分子與分析室(assay vessel)(檢測(cè)管)的壁的結(jié)合。因此，與特異性結(jié)合物相比，非特異性結(jié)合物顯示出針對(duì)更多分子類別的親和性，通常10或更多不類似的以及不同的目標(biāo)與非特異性結(jié)合物結(jié)合，而特異性結(jié)合物通常僅與單一種類以及它的結(jié)構(gòu)類似物結(jié)合。
通常對(duì)于特異性結(jié)合機(jī)制已經(jīng)充分表征了，但非特異性結(jié)合可以通過(guò)巨大數(shù)量的原因產(chǎn)生，這些原因從簡(jiǎn)單的靜電吸引到復(fù)雜的結(jié)合(包括結(jié)合伴侶的構(gòu)象變化)。針對(duì)非特異性陣列的結(jié)合物包括但不限于蛋白質(zhì)，例如白蛋白；氨基酸；肽；洗滌劑；表面活性劑； 糖，例如葡萄糖；甘氨酸；聚合物，例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯以及它們的變體；接枝聚合物，經(jīng)功能化的聚合物；聚電解質(zhì)；小分子；核酸；細(xì)胞；生物；組織； 有機(jī)和無(wú)機(jī)材料；金屬；晶體或無(wú)定形材料；離子和非離子化合物。在本上下文中，小分子是指分子量(MW)小于10000的分子，優(yōu)選小于1000的分子。細(xì)胞的例子可以涉及野生型細(xì)胞或經(jīng)基因修飾的細(xì)胞。細(xì)胞可以是動(dòng)物細(xì)胞(包括人細(xì)胞)、細(xì)菌或病毒。結(jié)合物可以在表面上引入手性。這些結(jié)合物可以以混合物以及它們的衍生物的形式使用。非特異性結(jié)合物也可以是化學(xué)地或結(jié)構(gòu)地經(jīng)修飾的表面，疏水或親水表面或可以含有鹵化物、硫酸鹽 (酯)、羧基、胺、硫羥、羥基、酮、醚、環(huán)氧化物、醛和有機(jī)金屬基團(tuán)的表面。該表面也可以經(jīng)例如酸、堿或溶劑處理。
相對(duì)于非特異性結(jié)合反應(yīng)，特異性結(jié)合反應(yīng)已經(jīng)被表征了，例如或者是受體-配體或配體-片段相互作用或核酸雜交反應(yīng)。在本上下文中，特異性結(jié)合反應(yīng)通常也是指可以觸發(fā)或催化如下活動(dòng)的所有反應(yīng)，所述活動(dòng)例如蛋白質(zhì)相互作用例如RNA DNA轉(zhuǎn)錄、聚合、細(xì)胞發(fā)信號(hào)和蛋白伴侶輔助蛋白質(zhì)折疊(chaperon assisted protein folding)。
由于巨大數(shù)量的不同非特異性相互作用，制造不同的非特異性結(jié)合表面是容易的。在本上下文中“表面”可以是微孔板的孔、點(diǎn)樣載玻片、顆粒的表面或任何如下其它表面，該表面形成直徑為200納米 IOOmm2的均勻包覆或任選經(jīng)修飾的光學(xué)(optically)可讀可識(shí)別區(qū)域，但通常是直徑0. Olmm IOmm以及優(yōu)選直徑為0. 5mm 3mm。在形成顆粒的表面，優(yōu)選顆粒的直徑為200nm 10微米。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，顆?；虮砻娴闹睆揭部梢允切∮?00nm。表面例如可以通過(guò)帶電和納米結(jié)構(gòu)修飾，或者被不同分子種類和它們的混合物的層包覆。
可以通過(guò)幾種能夠在文獻(xiàn)中找到的方法來(lái)獲得顆粒陣列。在非特異性顆粒陣列的優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)流式熒光裝置來(lái)讀取陣列(參考例如www. luminexcorp. com, 在上文中詳細(xì)涉及)。讀取這樣的陣列的幾種其它選擇也可以在現(xiàn)有技術(shù)中找到(例如 W0/2001/055702)。
本發(fā)明的方法提供針對(duì)表面實(shí)際上是不限制的非特異性化學(xué)多樣性。相反，特異性結(jié)合物難以生產(chǎn)，例如制備新的抗體是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，并且需要或者a)使用動(dòng)物，或者b)搜索大量人工結(jié)合物庫(kù)。小分子結(jié)合物種類的其它生產(chǎn)例如，藥物研發(fā)需要復(fù)雜的化學(xué)合成以及不同的分子組或殘基的結(jié)合性質(zhì)的先驗(yàn)知識(shí)。
當(dāng)結(jié)合伴侶在無(wú)特異的靶向相互作用與特異性結(jié)合物結(jié)合時(shí)，特異性結(jié)合物也可以用作非特異性結(jié)合物。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，結(jié)合陣列還可以含有作為非特異性結(jié)合物和特異性結(jié)合物的特異性結(jié)合物，但通常含有少于所有結(jié)合物的50%和優(yōu)選少于陣列的結(jié)合物的10%。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，通過(guò)使用小心地選自包括下述表面修飾的基體來(lái)進(jìn)行樣品的檢測(cè)，所述表面修飾包括對(duì)載體表面納米結(jié)構(gòu)的修飾，帶電，以及在表面上沉積分子層。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，使陣列與樣品接觸，并且陣列和樣品的非特異性相互作用是通過(guò)發(fā)光基團(tuán)與陣列的非特異性地相互作用而體現(xiàn)的，具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)與對(duì)照陣列 (例如相應(yīng)樣品的陣列，無(wú)樣品得到的陣列和/或已知樣品的陣列)相比時(shí)，通過(guò)發(fā)光基團(tuán)的強(qiáng)度的變化(調(diào)節(jié))來(lái)體現(xiàn)的。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，也可以通過(guò)發(fā)光壽命、發(fā)光極化或發(fā)光能量轉(zhuǎn)移來(lái)觀察該調(diào)節(jié)。發(fā)光的調(diào)節(jié)也可以看作是時(shí)間的函數(shù)。相應(yīng)地，本發(fā)明也可以用來(lái)動(dòng)態(tài)地表征和/或測(cè)定樣品。在這樣的情況下，在不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)樣品或平行樣品的檢測(cè)可以通過(guò)相同的陣列或平行的陣列分別進(jìn)行。
發(fā)光基團(tuán)或發(fā)光基團(tuán)混合物的成分可以選自香豆素；羅丹明；花菁；硼-二吡咯亞甲基類(boron-dipyrromethenes)；鑭系元素化合物，例如螯合物和穴合物；卟啉；金屬卟啉；熒光蛋白；納米標(biāo)記，例如量子點(diǎn)和其它發(fā)光納米顆粒；發(fā)光納米晶體和發(fā)光聚合物。
在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，發(fā)光基團(tuán)可以由供體和接納體發(fā)光基團(tuán)構(gòu)成或者由供體和淬滅劑構(gòu)成，使接納體或淬滅劑分子與供體發(fā)光基團(tuán)接觸或者通過(guò)本發(fā)明的非特異性反應(yīng)與供體發(fā)光基團(tuán)分離。
在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，發(fā)光基團(tuán)可以被與陣列相互作用的樣品分子或顆粒所取代，在這些實(shí)施方式中，這些分子或顆粒在下述方面是可區(qū)分的，所述方面例如是它們吸收、散射、拉曼散射、化學(xué)發(fā)光、放射性輻射和電磁場(chǎng)的局部增強(qiáng)或通過(guò)其它電磁學(xué)可讀性質(zhì)，例如在本文中所討論的。
在本發(fā)明很多優(yōu)選的實(shí)施方式中，非特異性陣列還可以含有對(duì)照發(fā)光基團(tuán)，該對(duì)照發(fā)光基團(tuán)或者a)不參與非特異性結(jié)合反應(yīng)或b)以已知的方式參與反應(yīng)。來(lái)自對(duì)照發(fā)光基團(tuán)的信號(hào)可以例如用于結(jié)果的歸一化(normalization)。
非特異性(例如結(jié)合)相互作用的機(jī)理是多樣的，并經(jīng)常是不確定的并且具有低特異性和選擇性。陣列的選擇性和特異性取決于對(duì)幾個(gè)點(diǎn)的指紋圖譜的解釋。在很好設(shè)計(jì)的陣列中針對(duì)每個(gè)樣品指紋圖譜是唯一的。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，將該指紋圖譜與對(duì)照指紋圖譜(一個(gè)或多個(gè))進(jìn)行比較?？梢酝ㄟ^(guò)例如也是非特異性結(jié)合物的發(fā)光基團(tuán)或發(fā)光基團(tuán)的混合物來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，發(fā)光基團(tuán)還可以是特異性結(jié)合物或特異性和非特異性結(jié)合物的混合物。通過(guò)比較在樣品存在或不存在時(shí)的發(fā)光基團(tuán)的指紋圖譜，該發(fā)光基團(tuán)可以用于顯示未知樣品的指紋圖譜。在比較研究中，在存在樣品A、 B、C等時(shí)比較陣列的指紋圖譜。根據(jù)來(lái)自生物信息學(xué)和數(shù)據(jù)挖掘(data mining)的已知方法來(lái)進(jìn)行獲得的指紋圖譜與庫(kù)或比較組的比較。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)使用適當(dāng)?shù)乃惴ㄌ幚淼闹讣y圖譜進(jìn)行比較，而不是對(duì)樣品觀察到指紋圖譜本身進(jìn)行比較。樣品的指紋圖譜和樣品的使用適當(dāng)?shù)乃惴ㄌ幚砹说闹讣y圖譜可以分別與下述指紋圖譜或下述的使用適當(dāng)?shù)乃惴ㄌ幚砹说闹讣y圖譜進(jìn)行比較
1)在較早的時(shí)間點(diǎn)獲得的來(lái)自相同過(guò)程的樣品，
2)在向所研究的過(guò)程中加入物質(zhì)之前獲得的樣品，
3)不存在樣品的陣列的指紋圖譜，
4)來(lái)自已知樣品的指紋圖譜庫(kù)，
5)與在庫(kù)樣品的時(shí)間點(diǎn)觀察的已知異常(anomalities)相關(guān)的指紋譜圖庫(kù)，
6)利用已知樣品的指紋圖譜訓(xùn)練(train)的算法
7)利用來(lái)自下述樣品的指紋圖譜訓(xùn)練的算法，所述樣品涉及在取樣的時(shí)間點(diǎn)觀察到的已知異常，和/或
8)以時(shí)間的函數(shù)記錄的指紋圖譜或指紋譜圖組。
這些算法[參考例如 www. dtreg. com 禾口 Romesburg C, Cluster Analysis for Researchers, Lulu Press 2004]可以例如基于
1)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，
2)獨(dú)立/基本成分分析，
3)判別分析，
4)其它聚類算法(clustering algorithm)，以及
5)基因表達(dá)式禾呈序設(shè)計(jì)(generic expression programming)。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，非特異性發(fā)光基團(tuán)可以直接與非特異性陣列表面結(jié)合。在這種情況下，樣品可以增加或減少發(fā)光基團(tuán)在表面上的結(jié)合。在另外的實(shí)施方式中，發(fā)光基團(tuán)也可以與溶液中的樣品分子結(jié)合，并且由此被阻止與非特異性表面結(jié)合或通過(guò)樣品分子與表面連接。由于這些特異性結(jié)合表面的發(fā)光的不同的可選擇的調(diào)節(jié)，可以使得發(fā)光增加或降低，但是不必須根本影響陣列的每個(gè)特定的結(jié)合表面的發(fā)光。
在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，在樣品與陣列接觸之前首先用緩沖液稀釋樣品。該緩沖液可能含有調(diào)高非特異性結(jié)合的成分。這些成分可能與樣品非特異性或特異性地作用。該成分可能含有指紋圖譜的標(biāo)準(zhǔn)特征，其可以用于結(jié)果的歸一化以及解釋。這些成分還可以與陣列表面作用增強(qiáng)發(fā)光基團(tuán)被樣品結(jié)合或取代的可能性。該緩沖液還可以含有用于對(duì)照目的的發(fā)光基團(tuán)。該緩沖液還可以含有用于檢測(cè)樣品和陣列的相互作用的發(fā)光基團(tuán)(一個(gè)或多個(gè))。該緩沖液還可以是完全無(wú)活性的且僅作為樣品的稀釋劑。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，緩沖液的PH通常< 7，優(yōu)選< 5以及典型地為3 4，以增加非特異性結(jié)合的可能性。緩沖液電解質(zhì)濃度通常< IOOmM并且優(yōu)選< 10mM。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，如下所述進(jìn)行所述分析
1)得到樣品并且優(yōu)選但不必須用標(biāo)準(zhǔn)的緩沖溶液稀釋該樣品。
a.標(biāo)準(zhǔn)的緩沖溶液可以用來(lái)穩(wěn)定樣品或調(diào)高與陣列結(jié)合的發(fā)光基團(tuán)的發(fā)光。溶液還可以含有如下物質(zhì)，該物質(zhì)獲得標(biāo)準(zhǔn)的特征以確定陣列的結(jié)果從而幫助進(jìn)行指紋圖譜的歸一化和解釋。
2)使樣品以及任選標(biāo)準(zhǔn)的緩沖溶液與非特異性陣列反應(yīng)。如果使用標(biāo)準(zhǔn)的緩沖溶液，其可以在加入樣品之前與陣列接觸。
3)任選清洗陣列。如果進(jìn)行清洗，清洗溶液可以選自那些增強(qiáng)指紋圖譜的調(diào)節(jié)的溶液。抗氧化劑、尿素、酸、堿和/或洗滌劑可以用作清洗溶液的成分來(lái)增強(qiáng)調(diào)節(jié)。
4)加入發(fā)光基團(tuán)或發(fā)光基團(tuán)混合物并且使其與陣列表面反應(yīng)。發(fā)光基團(tuán)(一種或多種)可以選擇性地或附加地為1)標(biāo)準(zhǔn)的緩沖溶液的部分，在使用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液時(shí)，并且可以在加入樣品之前使其與陣列接觸。
5)如3) —樣，任選清洗陣列。
6)讀取陣列。讀取可以包括加入提高、降低和/或穩(wěn)定發(fā)光基團(tuán)的發(fā)光的增強(qiáng)溶液。
a.可以通過(guò)例如如下來(lái)進(jìn)行結(jié)果的讀取
i.發(fā)光酶標(biāo)儀，
ii.專門的發(fā)光陣列讀取器，
iii.流式發(fā)光檢測(cè)裝置，和/或
iv.自動(dòng)成像裝置。
7)通過(guò)合適的方法來(lái)解釋結(jié)果，
a.該方法可以涉及例如
i.與在較早的時(shí)間點(diǎn)獲得來(lái)自相同過(guò)程的樣品進(jìn)行比較，
ii.與在向所研究的過(guò)程中加入特定物質(zhì)之前獲得的樣品進(jìn)行比較，
iii.與不存在樣品的陣列的指紋圖譜進(jìn)行比較，
iv.與來(lái)自已知樣品的指紋圖譜庫(kù)進(jìn)行比較，和/或
v.和與在庫(kù)樣品的時(shí)間點(diǎn)觀察的已知異常(anomalities)相關(guān)的指紋譜圖庫(kù)進(jìn)行比較。
b.該方法可以使用例如
i.對(duì)于多位(multidimensional)信號(hào)的區(qū)分敏感的算法，
ii.利用已知庫(kù)樣品的指紋圖譜訓(xùn)練的算法，
iii.利用來(lái)自與在取樣的時(shí)間點(diǎn)觀察的已知異常相關(guān)的已知庫(kù)樣品的指紋譜圖訓(xùn)練的算法，和/或
iv.在加入反應(yīng)成分之后，與作為時(shí)間的函數(shù)的來(lái)自相同樣品的結(jié)果進(jìn)行比較。
c.方法的算法可以基于例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、獨(dú)立/基本成分分析、判別分析、其它聚類算法、以及基因表達(dá)式程序設(shè)計(jì)。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)以下是清楚的所列出的步驟和反應(yīng)成分加入的順序可以根據(jù)例如施用、樣品、所使用的反應(yīng)、清洗緩沖液和所使用的分析方法而變化。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管在上述公開了發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記，其它標(biāo)記例如在本文中公開的標(biāo)記也可以用于與陣列的相互作用表面相互作用，從而改變電磁學(xué)可讀性質(zhì)。
在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，針對(duì)基于水的流體的檢測(cè)，陣列優(yōu)選選自含有非特異性表面的陣列，其被選自下組的至少一個(gè)表面所包覆蛋白質(zhì)、洗滌劑、聚合物，以及至少一個(gè)表面經(jīng)酸、堿或溶劑處理。在這樣的陣列中，發(fā)光基團(tuán)選自如下發(fā)光基團(tuán)，其優(yōu)選是疏水的并且是熒光的，或者在適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)的光激發(fā)時(shí)，其顯示延遲熒光或者磷光。發(fā)光基團(tuán)也可以是熒光物質(zhì)和在適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)的光激發(fā)時(shí)顯示延遲熒光的物質(zhì)的組合或混合物。
本發(fā)明與使用非特異性和陣列檢測(cè)的已知方法相比的優(yōu)點(diǎn)在于
1)本方法不受待檢測(cè)的分子的大小是小或大分子化合物的限制，而是陣列可以在相同的時(shí)間檢測(cè)小分子物質(zhì)和大分子、分子復(fù)合物以及甚至檢測(cè)生物體。
2)陣列可以以含有特異的相互作用和非特異的相互作用表面的方式構(gòu)建。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，相互作用表面中的大部分是非特異性的。
3)可以使用根據(jù)每種具體的用途的需求選擇的標(biāo)記來(lái)實(shí)施本發(fā)明的方法。相應(yīng)地，可以使用標(biāo)記例如放射標(biāo)記，散射標(biāo)記。標(biāo)記也可以作為混合物使用。
4)根據(jù)本發(fā)明的方法能夠清洗陣列表面，由此在需要時(shí)可以避免單一步驟分析方式(single step assay formats)的問(wèn)題。
5)尤其是針對(duì)較大分子，本方法使得靈敏度可以與任何免疫測(cè)定方法相比，且因此與任何已知的應(yīng)用非特異性的化學(xué)或電陣列相比，高3 6個(gè)數(shù)量級(jí)。
實(shí)施例
實(shí)施例1
圖1示出了使用根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的具有至少兩個(gè)不同的相互作用表面的陣列的用于表征和/或測(cè)定樣品的示例性方法的原理。標(biāo)注有A、B、C、D的表面位點(diǎn)表示被不同包覆或修飾的表面，每個(gè)表面均形成行為不同的非特異性相互作用表面。樣品分子0、3)以不同的方式與陣列位點(diǎn)相互作用。在A中，樣品分子不與陣列位點(diǎn)反應(yīng)，并且僅標(biāo)記C3)會(huì)與表面結(jié)合。在B中，樣品分子與標(biāo)記(1)和表面兩者反應(yīng)使得標(biāo)記(3)與陣列位點(diǎn)接觸。在這種情況下標(biāo)記(1)不與非特異性陣列成分B結(jié)合。在C中，樣品分子(2) 阻止標(biāo)記(1)與表面的結(jié)合。在D中，樣品分子(2、3)和標(biāo)記兩者與表面結(jié)合。在E中，樣品分子(2)與標(biāo)記分子(1)結(jié)合抑制分子與任何表面位點(diǎn)相互作用(A、B、C、D)。
在這個(gè)實(shí)施例中，由于與樣品和/或標(biāo)記的不同的相互作用，每個(gè)表面具有不同的類型的電磁學(xué)可讀性質(zhì)，由此針對(duì)每種情況可以確定特異的指紋圖譜。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的示例性一維陣列200。示例性陣列200包括7個(gè)不同的相互作用表面A-G，有利地是其包括不同的相互作用表面材料，其中至少部分是非特異性表面材料，而相互作用表面材料中的一些可以是特異性表面材料，如在本文其它地方所討論的一樣。也可以通過(guò)物理地和/或化學(xué)地處理來(lái)獲得實(shí)施方式的具有不同的相互作用性質(zhì)的表面A-G，例如，使得相互作用能力例如圖案(pattern)、表面面積或每個(gè)表面的結(jié)合性質(zhì)彼此不同。
圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的另一示例性陣列210，其中，不同的相互作用表面的相互作用材料可以是相同的，例如為非特異性相互作用材料，但是針對(duì)不同表面，相互作用能力，例如結(jié)合力可以是不同的。在陣列210中， 可以通過(guò)物理地和/或化學(xué)地處理表面來(lái)實(shí)現(xiàn)表面結(jié)合力的變化。例如，可以處理相互作用表面的圖案從而使得其相互作用表面面積增加，如圖2B所示，其中，沿著箭頭方向相互作用力增加。相互作用力的變化也可以通過(guò)例如改變?cè)陉嚵兄惺褂玫南嗷プ饔貌牧系臐舛然蛎芏葋?lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可以對(duì)最左側(cè)的相互作用表面(Altl)進(jìn)行處理從而使得非特異性表面材料的濃度(或者任選的其表面面積或其它影響相互作用能力(例如結(jié)合力)的性質(zhì))僅為最大值(A1J的10%，第二個(gè)表面(A2tl)具有最大值(A1J的20%，第三個(gè)表面(A3tl)具有最大值(A1J的30%，第四個(gè)表面(A5tl)具有最大值(A1J的40%，第五個(gè)表面(A8tl)具有最大值(A100)的80%，第六個(gè)表面(A90)具有最大值(A100)的90%，并且第七個(gè)表面(A100) 具有最大的濃度和/或表面面積。通過(guò)圖2B的實(shí)施方式，可以得到更為特異的陣列210，這是因?yàn)闃悠泛?或標(biāo)記反應(yīng)物可以例如與具有例如不同的結(jié)合力的相互作用表面進(jìn)行不同的相互作用。
圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的示例性 (二維)陣列220，其中，陣列包括大量不同種類的相互作用表面A-G，相互作用表面A-G具有不同的相互作用材料種類，以及由此具有不同的相互作用能力。除此之外，陣列220包括多個(gè)具有相似或相同相互作用能力的相同類型的相互作用表面，例如相同的相互作用材料。例如，陣列220包括5個(gè)不同類型A-G的相互作用表面(Al、A2、A3...)。這對(duì)于當(dāng)例如待確定的樣品的濃度或數(shù)量非常少時(shí)，這是有利的，這樣使得樣品和/或標(biāo)記反應(yīng)物的至少小部分與至少一個(gè)相互作用表面相互作用的可能性顯著增加。例如，如果樣品理論上與A相互作用表面類型相互作用，由于樣品的低濃度，可以出現(xiàn)其與表面Al、A2及A5沒(méi)有相互作用，但僅與表面A2和A4相互作用。
圖2D示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的另一示例性(二維)陣列230，其是圖2A和2B中公開的陣列200、210的組合，由此，陣列230包括大量不同的相互作用表面類型A-G，并且還包括大量相同的相互作用表面類型，例如A，這些相同的相互作用表面類型具有不同的相互作用力，例如Altl A·。通過(guò)圖2D的實(shí)施方式， 可以得到更為特異的陣列230，這是因?yàn)闃悠泛?或標(biāo)記反應(yīng)物可以例如與相互作用表面進(jìn)行不同的相互作用，具有例如不同的結(jié)合力(A1CI、A25、A5CI、...)，并且同時(shí)與不同的相互作用表面類型(A、B、C、...)進(jìn)行不同的相互作用。
圖2E示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的示例性多維陣列M0，其中，每種相互作用表面類型A-E具有至少一個(gè)相互作用表面，該表面基本上包括僅這種類型表征的相互作用表面材料，例如相互作用表面Altltl,其基本上包括100%的相互作用表面材料A，相互作用表面Bltltl，其基本上包括100 %的相互作用表面材料B等。然而，除此之外，該陣列240還有利地包括大量如下相互作用表面，該表面的相互作用表面材料至少與另一種相互作用表面材料混合，例如相互作用表面A75Bm包括75%的相互作用表面材料A和25%的相互作用表面材料B。
圖2F示出了根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的用于表征和/或測(cè)定樣品的另一示例性陣列250，該陣列包括額外的表面252，例如膠類表面，其基本包圍相互作用表面。有利地是使額外表面用于傳輸至少部分所述樣品、至少部分至少一種標(biāo)記反應(yīng)物和/或至少部分樣品與至少一種標(biāo)記反應(yīng)物的組合以通過(guò)所述額外表面252，從而與被所述額外表面包圍的所述陣列250的相互作用表面相互作用。
應(yīng)當(dāng)注意的是，相互作用表面的位置可以與圖2A 2F所公開的示例性陣列 200 250的位置不同。
圖3A示出了使用根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式的具有至少兩個(gè)不同的相互作用表面的陣列200 240用于表征和/或測(cè)定樣品的示例性的設(shè)備300，以及圖;3B示出了利用設(shè)備300測(cè)量的觸發(fā)和發(fā)射曲線的示例性強(qiáng)度。該設(shè)備有利地包括用于檢測(cè)陣列的至少一個(gè)相互作用表面的至少一種電磁學(xué)可讀性質(zhì)的至少一個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)301。檢測(cè)結(jié)構(gòu)301可以為例如發(fā)光照射(luminescence radiation)敏感，該發(fā)光照射是由與陣列的相互作用表面結(jié)合的發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記而照射出的，從而可以通過(guò)檢測(cè)引入有待檢測(cè)和/或待表征的樣品的陣列的每個(gè)相互作用表面的發(fā)光的強(qiáng)度來(lái)確定樣品的指紋圖譜。
根據(jù)一實(shí)施方式，可以使檢測(cè)結(jié)構(gòu)301適于檢測(cè)由相互作用表面發(fā)射的放射性輻射，特別是如果使用放射性標(biāo)記。但是，應(yīng)當(dāng)注意的是，也可以使用可以檢測(cè)其它類型放射的檢測(cè)機(jī)構(gòu)301。
根據(jù)一實(shí)施方式，設(shè)備300還可以包括發(fā)射機(jī)構(gòu)302，其用于發(fā)射某種電磁輻射， 例如，檢測(cè)機(jī)構(gòu)301有利地檢測(cè)該電磁輻射反射、吸收、極化或散射。
除此之外，根據(jù)一實(shí)施方式，可以使發(fā)射機(jī)構(gòu)302適于發(fā)射觸發(fā)脈沖(triggering pulse) 310,以觸發(fā)例如與陣列的表面相互作用的發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記的發(fā)光結(jié)果311。該設(shè)備有利地包括計(jì)時(shí)機(jī)構(gòu)303，以在合適的時(shí)間點(diǎn)(、、t2.....tn)不但用于啟動(dòng)發(fā)射機(jī)構(gòu)302發(fā)射輻射，而且用于啟動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)301以檢測(cè)電磁學(xué)可讀性質(zhì)，例如發(fā)光，從而使得觸發(fā)脈沖 310不會(huì)影響對(duì)發(fā)光照射311的檢測(cè)。
該設(shè)備還可以包括控制機(jī)構(gòu)304，以控制發(fā)射機(jī)構(gòu)302和檢測(cè)機(jī)構(gòu)301。例如，根據(jù)一實(shí)施方式，通過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，每個(gè)單獨(dú)的相互作用表面的電磁學(xué)可讀性質(zhì)可以分別地和獨(dú)立于其它表面地被檢測(cè)，和/或針對(duì)每個(gè)單獨(dú)的相互作用表面，可以使發(fā)射機(jī)構(gòu)單獨(dú)地發(fā)射例如電磁輻射或觸發(fā)脈沖?？梢允箍刂茩C(jī)構(gòu)304和計(jì)時(shí)機(jī)構(gòu)303用來(lái)控制發(fā)射機(jī)構(gòu)和檢測(cè)結(jié)構(gòu)，從而使得與其它表面分別地和獨(dú)立地對(duì)每個(gè)相互作用表面的電磁學(xué)可讀性質(zhì)進(jìn)行讀取。
設(shè)備300還可以確定發(fā)射的動(dòng)力學(xué)，例如發(fā)光壽命，這可以是測(cè)定樣品的指紋圖譜時(shí)的額外參數(shù)，這是因?yàn)?，針?duì)不同的標(biāo)記反應(yīng)物或樣品，壽命可能不同。
除此之外，該設(shè)備還有利地包括機(jī)構(gòu)305，該機(jī)構(gòu)305用于對(duì)所述樣品的所述指紋圖譜與下述信息的至少一種進(jìn)行比較，其有利地儲(chǔ)存在存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)306中，以對(duì)所述樣品進(jìn)行表征和/或檢測(cè)，所述信息為
i)至少一種相應(yīng)樣品的至少一種指紋圖譜，
ii)獲得的無(wú)樣品的陣列的至少一種指紋圖譜，和/或
iii)已知樣品的至少一種指紋圖譜。
另外，該設(shè)備還可以包括用于接受陣列200 MO的接受機(jī)構(gòu)307和清洗機(jī)構(gòu) 308，該清洗機(jī)構(gòu)用于在檢測(cè)所述相互作用表面的所述電磁學(xué)可讀性質(zhì)之前，用至少一種清洗介質(zhì)清洗所述陣列的相互作用表面。此外，該設(shè)備還可以包括用戶界面機(jī)構(gòu)309，例如鍵盤、顯示器或其它用于輸入要求和輸出結(jié)果的控制機(jī)構(gòu)。
實(shí)施例2
挑選來(lái)自兩種不同葡萄的4種葡萄酒(標(biāo)注了 ‘A’、‘B’、‘C’、‘D’)。葡萄酒1和2具有相同的葡萄種類但是來(lái)自不同的地區(qū)。相似地，葡萄酒3和4具有相同的葡萄種類但是來(lái)自不同的地區(qū)。將葡萄酒分成兩組。練習(xí)組含有來(lái)自每種葡萄酒的4個(gè)樣品(總共16 個(gè)樣品)。測(cè)試組含有來(lái)自每種葡萄酒的5個(gè)樣品(總共20個(gè)樣品)。練習(xí)組用于訓(xùn)練在本測(cè)試中所使用的算法。測(cè)試組用于檢驗(yàn)在區(qū)分每種葡萄酒中陣列的功能。與該測(cè)試平行的，隨即地給由10個(gè)人組成的非專家人類小組來(lái)自測(cè)試組和練習(xí)組的2個(gè)葡萄酒(每種類型1個(gè))。人通過(guò)將提供的葡萄酒與給定的葡萄酒A、B、C和D進(jìn)行比較，利用它們所有的感官(氣味、測(cè)試、觀察)來(lái)識(shí)別2個(gè)葡萄酒。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式的陣列由9個(gè)不同的經(jīng)選擇的非特異性結(jié)合位點(diǎn)組成，并且使用了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式的步驟。用水稀釋用于訓(xùn)練和檢測(cè)陣列的葡萄酒樣品。單個(gè)發(fā)光基團(tuán)用于檢測(cè)并且沒(méi)有額外的對(duì)照或沒(méi)有進(jìn)行歸一化。
方法(左)和人類小組(右)的檢測(cè)矩陣(混淆矩陣)顯示經(jīng)選擇的葡萄酒不同于實(shí)際葡萄酒的數(shù)量。
權(quán)利要求
1.用于表征和/或測(cè)定樣品的方法，該方法使用具有至少兩個(gè)不同的相互作用表面的陣列，其中的至少一個(gè)包括非特異性相互作用材料，其與所述樣品、至少一種標(biāo)記反應(yīng)物、 和/或樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物的組合非特異性地相互作用，其中，所述方法包括下述步驟a)引入所述樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物與所述陣列的所述相互作用表面相互作用，其中所述標(biāo)記反應(yīng)物改變所述陣列的至少一個(gè)相互作用表面的至少一種電磁學(xué)可讀性質(zhì)；b)在特定的時(shí)間點(diǎn)對(duì)所述陣列的所述至少兩個(gè)不同的相互作用表面中的至少一個(gè)的所述電磁學(xué)可讀性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，以獲得所述樣品的指紋圖譜；以及c)通過(guò)比較所述樣品的所述指紋譜圖與下述指紋譜圖來(lái)表征和/或測(cè)定所述樣品i)至少一種相應(yīng)樣品的至少一種指紋圖譜， )獲得的無(wú)樣品的陣列的至少一種指紋圖譜，和/或iii)已知樣品的至少一種指紋圖譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在引入到所述陣列的相互作用表面之前，將樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物引入到稀釋介質(zhì)中。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，在與所述陣列的相互作用表面相互作用之前，將樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物引入到液體介質(zhì)中。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，在對(duì)所述相互作用表面的所述電磁學(xué)可讀性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)之前，利用至少一種清洗介質(zhì)對(duì)所述相互作用表面進(jìn)行清洗。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，使用至少一種另外的標(biāo)記反應(yīng)物， 在本方法主條件下，所述標(biāo)記反應(yīng)物與陣列不同的相互作用表面的至少一個(gè)相互作用表面特異地相互作用。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中a)在任何標(biāo)記反應(yīng)物之前，將樣品引入到所述陣列的相互作用表面，或b)之前將至少一種標(biāo)記反應(yīng)物引入到所述陣列的相互作用表面，或c)將樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物一起引入到所示陣列的相互作用表面。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述相互作用表面的基本部分，即相互作用表面的至少10%、優(yōu)選至少30%、甚至更優(yōu)選至少50%選自下類相互作用表面 肽、蛋白質(zhì)、洗滌劑、表面活性劑、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物，該聚合物任選利用酸、堿和/或溶劑進(jìn)行物理處理或化學(xué)處理。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述標(biāo)記反應(yīng)物包括下述中的至少一種發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記、放射標(biāo)記、和/或如下標(biāo)記 當(dāng)引入所述標(biāo)記反應(yīng)物與所述相互作用表面相互作用時(shí)，該標(biāo)記至少改變所述陣列的至少一個(gè)相互作用表面的發(fā)光、吸收、發(fā)射、反射、散射、拉曼散射、化學(xué)發(fā)光、放射性輻射、局部電磁場(chǎng)和/或極化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，發(fā)光基團(tuán)選自香豆素；羅丹明；花菁；硼-二吡咯亞甲基類；鑭系元素化合物，優(yōu)選螯合物和穴合物；卟啉；金屬卟啉；熒光蛋白；熒光聚合物； 微粒標(biāo)記，優(yōu)選量子點(diǎn)，發(fā)光晶體以及發(fā)光聚合物顆粒，以及它們的任何組合。
10.陣列，其用于上述權(quán)利要求的任一方法中，其中，所述陣列包括至少兩個(gè)不同的相互作用表面的陣列，其中的至少一個(gè)包括非特異性相互作用材料，其與樣品、至少一種標(biāo)記反應(yīng)物、和/或樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物的組合非特異性地相互作用。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的陣列，其中，所述相互作用表面的基本部分，即相互作用表面的至少10%、優(yōu)選至少30%、甚至更優(yōu)選至少50%選自下類相互作用表面肽、蛋白質(zhì)、 洗滌劑、表面活性劑、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物，該聚合物任選利用酸、堿和/ 或溶劑進(jìn)行物理處理或化學(xué)處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求10 11中的任一項(xiàng)所述的陣列，其中，所述陣列包括至少三個(gè)相互作用表面，其中的兩個(gè)包括相似類型的相互作用表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求10 12中的任一項(xiàng)所述的陣列，其中，所述相互作用表面的至少1 個(gè)，優(yōu)選至少2個(gè)，甚至更優(yōu)選至少3個(gè)選自下類相互作用表面的至少2個(gè)，優(yōu)選至少3個(gè)中的任一個(gè)，上組相互作用表面選自肽、蛋白質(zhì)、洗滌劑、表面活性劑、碳水化合物和/或衍生物、以及聚合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求10 13中的任一項(xiàng)所述的陣列，其中，所述陣列包括大量相同類型的相互作用表面，使其相互作用力，例如結(jié)合力在相互作用力數(shù)值的最小值和最大值之間逐漸地或連續(xù)地變化，和/或其中所述陣列包括大量相互作用表面，其類型在一種類型到另一種類型之間逐漸地或連續(xù)地變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求10 14中任一項(xiàng)所述的陣列，其中，所述陣列包括額外的表面，其基本包圍所述相互作用表面，其中使所述額外表面用于傳輸至少部分所述樣品、至少部分至少一種標(biāo)記反應(yīng)物和/或至少部分樣品與至少一種標(biāo)記反應(yīng)物的組合以通過(guò)所述額外表面，從而與被所述額外表面包圍的所述陣列的所述相互作用表面相互作用。
16.根據(jù)權(quán)利要求10 15中任一項(xiàng)所述的陣列用于表征和/或測(cè)定樣品的用途。
17.至少一種非特異性標(biāo)記反應(yīng)物和有大量不同相互作用表面的陣列的用途，所述不同相互作用表面中的至少一個(gè)包括非特異性相互作用材料，其與樣品、至少一種標(biāo)記反應(yīng)物、和/或樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物的組合非特異性地相互作用，其中，通過(guò)下述來(lái)表征和/或測(cè)定所述樣品a)所述標(biāo)記反應(yīng)物本身或與所述樣品的組合改變所述陣列的至少一個(gè)相互作用表面的至少一種電磁學(xué)可讀性質(zhì)；b)進(jìn)行如下操作得到指紋譜圖在特定的時(shí)間點(diǎn)對(duì)所述陣列的所述至少一個(gè)相互作用表面的所述電磁學(xué)可讀性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，以獲得所述樣品的指紋圖譜。
18.用于表征和/或測(cè)定樣品的設(shè)備，其使用具有至少兩個(gè)不同的相互作用表面的陣列，其中的至少一個(gè)包括非特異性相互作用材料，其與所述樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物非特異性地相互作用，其中，將所述樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物引入到所述陣列的所述相互作用表面，并且所述標(biāo)記反應(yīng)物改變所述陣列的至少一個(gè)相互作用表面的至少一種電磁學(xué)可讀性質(zhì)，其中，設(shè)備進(jìn)行a)在特定的時(shí)間點(diǎn)對(duì)所述陣列的所述至少兩個(gè)不同的相互作用表面中的至少一個(gè)的所述電磁學(xué)可讀性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，以獲得所述樣品的指紋圖譜；以及b)通過(guò)比較所述樣品的所述指紋譜圖與下述指紋譜圖來(lái)表征和/或測(cè)定所述樣品i)至少一種相應(yīng)樣品的至少一種指紋圖譜， )獲得的無(wú)樣品的陣列的至少一種指紋圖譜，和/或iii)已知樣品的至少一種指紋圖譜。
19.用于表征和/或測(cè)定樣品的便攜式裝置，其使用具有至少兩個(gè)不同的相互作用表面的陣列，其中的至少一個(gè)包括非特異性相互作用材料，其與所述樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物非特異性地相互作用，其中，將所述樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物引入到所述陣列的所述相互作用表面，并且所述標(biāo)記反應(yīng)物改變所述陣列的至少一個(gè)相互作用表面的至少一種電磁學(xué)可讀性質(zhì)，其中，便攜式裝置進(jìn)行c)在特定的時(shí)間點(diǎn)對(duì)所述陣列的所述至少兩個(gè)不同的相互作用表面中的至少一個(gè)的所述電磁學(xué)可讀性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，以獲得所述樣品的指紋圖譜；以及d)通過(guò)比較所述樣品的所述指紋譜圖與下述指紋譜圖來(lái)表征和/或測(cè)定所述樣品 i)至少一種相應(yīng)樣品的至少一種指紋圖譜， )獲得的無(wú)樣品的陣列的至少一種指紋圖譜，和/或 iii)已知樣品的至少一種指紋圖譜。
20.用于表征和/或測(cè)定樣品的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其使用具有至少兩個(gè)不同的相互作用表面的陣列，其中的至少一個(gè)包括非特異性相互作用材料，其與所述樣品和/或至少一種標(biāo)記反應(yīng)物非特異性地相互作用，其中，將所述樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物引入到所述陣列的所述相互作用表面，并且所述標(biāo)記反應(yīng)物改變所述陣列的至少一個(gè)相互作用表面的至少一種電磁學(xué)可讀性質(zhì)，其中，當(dāng)在數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)中運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品時(shí)，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品進(jìn)行a)在特定的時(shí)間點(diǎn)對(duì)所述陣列的所述至少兩個(gè)不同的相互作用表面中的至少一個(gè)的所述電磁學(xué)可讀性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，以獲得所述樣品的指紋圖譜；以及b)通過(guò)比較所述樣品的所述指紋譜圖與下述指紋譜圖來(lái)表征和/或測(cè)定所述樣品 i)至少一種相應(yīng)樣品的至少一種指紋圖譜， )獲得的無(wú)樣品的陣列的至少一種指紋圖譜，和/或 iii)已知樣品的至少一種指紋圖譜。
全文摘要
對(duì)樣品進(jìn)行表征和/或測(cè)定，使用具有至少兩個(gè)不同的相互作用表面的陣列，其中的至少一個(gè)包括非特異性相互作用材料，其與所述樣品、至少一種標(biāo)記反應(yīng)物、和/或樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物的組合非特異性地相互作用。引入所述樣品和至少一種標(biāo)記反應(yīng)物與所述陣列的所述相互作用表面相互作用，其中所述標(biāo)記反應(yīng)物改變所述陣列的至少一個(gè)相互作用表面的至少一種電磁學(xué)可讀性質(zhì)。然后在特定的時(shí)間點(diǎn)對(duì)所述陣列的所述至少兩個(gè)不同的相互作用表面中的至少一個(gè)的所述電磁學(xué)可讀性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，以獲得所述樣品的指紋圖譜；以及通過(guò)比較所述樣品的所述指紋譜圖與下述指紋譜圖來(lái)表征和/或測(cè)定所述樣品i)至少一種相應(yīng)樣品的至少一種指紋圖譜，ii)獲得的無(wú)樣品的陣列的至少一種指紋圖譜，和/或iii)已知樣品的至少一種指紋圖譜。
文檔編號(hào)G01N33/58GK102549428SQ201080029516
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者H.哈馬, P.漢尼南 申請(qǐng)人:艾克森斯股份公司