專利名稱：含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的納米結(jié)構(gòu)組成及其制備和應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的納米結(jié)構(gòu)組成。本發(fā)明還涉及包含所述納米結(jié)構(gòu)組成的制備和應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/CN2004/000437的繼續(xù)。在國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/CN2004/000437中，主要是涉及包含非定向排列納米凸體的納米結(jié)構(gòu)組成。而本發(fā)明，則是將其擴(kuò)展到包含定向排列納米凸體的納米結(jié)構(gòu)組成。包含定向排列納米凸體的納米結(jié)構(gòu)組成，已經(jīng)公開了越來(lái)越多的方案。然而，在適用性方面(例如個(gè)別靈敏度、總體靈敏度、可集成度)，有尚待改進(jìn)之處。而且，提供更多可供選擇的納米結(jié)構(gòu)組成，也是其應(yīng)用多樣性的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提高包含定向排列納米凸體的納米結(jié)構(gòu)組成的適用性，例如提高檢測(cè)的個(gè)體靈敏度、總體靈敏度、可集成度、或/和應(yīng)用自由度。本發(fā)明的目的，基本上通過各種結(jié)構(gòu)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
于是，本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的納米結(jié)構(gòu)組成，其包含A.至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少一個(gè)包含定向排列納米凸體和至少一種其它納米結(jié)構(gòu)單元的定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)；B.至少一個(gè)多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少二個(gè)包含不同活化結(jié)構(gòu)的功能化區(qū)，且其中至少一個(gè)是定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)；C.至少一個(gè)多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少二個(gè)包含不同空間結(jié)構(gòu)的功能化區(qū)，且其中至少一個(gè)是定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)；D.至少一個(gè)高活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少一個(gè)活化基團(tuán)密度大于2μmol/μm2的定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)；E.至少一個(gè)多種類功能化反應(yīng)器，所述多種類功能化反應(yīng)器含至少二個(gè)包含不同種類功能試劑的功能化區(qū)，且其中至少一個(gè)是定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)；或/和F.至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)試劑盒，所述多納米結(jié)構(gòu)試劑盒含至少一個(gè)含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的反應(yīng)器，和至少一種其它納米結(jié)構(gòu)反應(yīng)物，其中(1).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)至少包含功能試劑和載體上的定向排列納米凸體；(2).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中，所述定向排列納米凸體的分布密度大于10個(gè)/μm2。
本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種方法，所述方法包括提供和應(yīng)用本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)組成。
發(fā)明內(nèi)容的詳細(xì)描述術(shù)語(yǔ)定義本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“納米結(jié)構(gòu)”，是指包含有納米結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)；術(shù)語(yǔ)“納米結(jié)構(gòu)單元”，是指三維結(jié)構(gòu)中至少一維(例如粒徑、管徑、線徑、等等)為納米尺寸(優(yōu)選3nm-300nm)的結(jié)構(gòu)單元，例如納米粒子、納米凸體、等等；術(shù)語(yǔ)“納米粒子”，是指粒徑為納米尺寸(優(yōu)選3nm-300nm)的粒子；術(shù)語(yǔ)“納米凸體”是指固體表面上的納米凸出物，所述納米凸出物三維結(jié)構(gòu)中至少一維(例如粒徑、管徑、線徑、等等)為納米尺寸，例如固定化納米粒子、固定化納米管、固定化納米纖維、載體表面上的納米尺寸的刻劃凸起物、及納米粒子在載體上的自組裝形成的納米結(jié)構(gòu)單元、等等。
本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“納米結(jié)構(gòu)組成”，是指含納米裝置的組成，例如分析或分離裝置或試劑盒；術(shù)語(yǔ)“納米裝置”，是指含納米反應(yīng)器的裝置，例如，納米芯片、納米傳感器、納米酶標(biāo)板、納米親和電泳條、納米親和層析柱、納米平面層析試劑條、等等；術(shù)語(yǔ)“納米反應(yīng)器”，是指含至少一個(gè)納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的反應(yīng)器；術(shù)語(yǔ)“分析”，是指在體外或體內(nèi)進(jìn)行的定性或/和定量分析；“分離”是指一種或多種組分從樣品其它組分的分離；術(shù)語(yǔ)“納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)”，是指含有功能化納米結(jié)構(gòu)的功能化區(qū)，例如納米芯片上的含有功能化納米結(jié)構(gòu)的探針點(diǎn)(納米探針點(diǎn))、等等。
本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“活化結(jié)構(gòu)”是指載體表面上可有效結(jié)合功能試劑的結(jié)構(gòu)，例如化學(xué)活化結(jié)構(gòu)、涂料包被、等等?；瘜W(xué)活化結(jié)構(gòu)至少含活化基團(tuán)，還可含偶聯(lián)基團(tuán)；術(shù)語(yǔ)“活化基團(tuán)”是指用以提供與功能試劑結(jié)合的基團(tuán)(例如氨基、羧基、等等)的基團(tuán)(例如氨基酸)或復(fù)合基團(tuán)(例如氨基酸衍生物、合成肽基、合成肽衍生物基)；術(shù)語(yǔ)“活化納米結(jié)構(gòu)”，是指這樣一種組成，其含納米結(jié)構(gòu)和其上固定的活化結(jié)構(gòu)，例如活化納米粒子、活化納米凸體、活化納米結(jié)構(gòu)單元、等等；術(shù)語(yǔ)“偶聯(lián)基團(tuán)”是指結(jié)合(例如硅烷偶聯(lián)劑與納米結(jié)構(gòu)表面上羥基反應(yīng)的共價(jià)鍵合)于納米結(jié)構(gòu)表面上、用以固定活化基團(tuán)的基團(tuán)；術(shù)語(yǔ)“偶聯(lián)化納米結(jié)構(gòu)”是指納米結(jié)構(gòu)和其上固定的偶聯(lián)基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，例如偶聯(lián)化納米粒子。
本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“活化載體”是指含有載體和載體上的可有效固定功能試劑的活化結(jié)構(gòu)者。術(shù)語(yǔ)“化學(xué)活化載體”，是指活化結(jié)構(gòu)包含通過共價(jià)鍵直接或間接(例如通過偶聯(lián)基團(tuán))鍵合的活化基團(tuán)的活化載體。術(shù)語(yǔ)“涂料活化非納米結(jié)構(gòu)載體”，是指活化結(jié)構(gòu)包含固化涂料的活化載體。術(shù)語(yǔ)“多活化載體”是指活化結(jié)構(gòu)包含固化涂料和其它活化結(jié)構(gòu)(例如固化涂料之外的有機(jī)基團(tuán))的活化載體。術(shù)語(yǔ)“活化納米結(jié)構(gòu)載體”，是指這樣一種組成，其至少含載體、載體上固定的納米結(jié)構(gòu)、和納米結(jié)構(gòu)上固定的活化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中包含定向納米結(jié)構(gòu)單元的納米結(jié)構(gòu)載體，簡(jiǎn)稱定向納米結(jié)構(gòu)載體；不包含定向納米結(jié)構(gòu)單元的納米結(jié)構(gòu)載體，簡(jiǎn)稱非定向納米結(jié)構(gòu)載體。術(shù)語(yǔ)“活化非納米結(jié)構(gòu)載體”，是指含有非納米結(jié)構(gòu)載體和非納米結(jié)構(gòu)載體上的可有效固定功能試劑的活化結(jié)構(gòu)的活化載體。
本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“空間結(jié)構(gòu)”是指功能試劑與宏觀載體之間的空間關(guān)系，其至少包括下列組非納米結(jié)構(gòu)、定向納米結(jié)構(gòu)、非定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)、等等。
本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“功能試劑”，是指為賦予所述納米結(jié)構(gòu)以反應(yīng)活性(例如與目標(biāo)物反應(yīng)的活性)的試劑。功能試劑通過相互作用(包括親和作用、離子交換、親油作用、等等)捕獲目標(biāo)物，其包括配基(相當(dāng)于英語(yǔ)中的Ligand)、離子交換劑、等等。離子交換劑例如二乙氨乙基(DEAE)、二乙基-(2-羥丙基)氨乙基(QAE)、羧甲基(CM)、磺酸丙基(SP)、巰乙基吡啶基(MEP)、-NH2、-RCOOH、硅氧烷基、硫醇基、烷基。配基例如抗原、抗體、配體、配體指數(shù)增強(qiáng)系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)篩選的適配分子、多肽、多糖、共酶、輔因子、抗生素、類固醇、病毒、細(xì)胞等。
本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“功能化納米結(jié)構(gòu)”，是指這樣一種組成，其含納米結(jié)構(gòu)和其上固定的功能試劑，例如功能化納米粒子、功能化納米凸體、等等。本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“功能化納米結(jié)構(gòu)載體”，是指這樣一種組成，其至少含載體和載體上固定的功能化納米結(jié)構(gòu)(例如功能化納米粒子、功能化納米凸體、等等)；術(shù)語(yǔ)“片基”是指其具有固定功能的、一面具有宏觀平面的常規(guī)載體，例如分析芯片片基、酶標(biāo)板片基、電泳膠片、平面層析載體等。
本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“分析芯片”簡(jiǎn)稱為“芯片”，包括但不限于英語(yǔ)中的Biochip、Microarray、Bioarray，是指定性和/或定量分析中的一種檢測(cè)裝置，其反應(yīng)器中微量功能試劑同樣品中的目標(biāo)分子發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果可以以可尋址的方式進(jìn)行識(shí)別；術(shù)語(yǔ)“納米分析芯片”(簡(jiǎn)稱納米芯片)，是指這樣一種分析芯片，其中至少一個(gè)反應(yīng)器為納米反應(yīng)器，納米反應(yīng)器中至少有一個(gè)納米探針點(diǎn)。在納米反應(yīng)器中，可以是全部探針點(diǎn)都是納米探針點(diǎn)，也可以是部分探針點(diǎn)是納米探針點(diǎn)。納米分析芯片上，可以是僅僅納米探針點(diǎn)具有納米結(jié)構(gòu)、而其它區(qū)域不具有納米結(jié)構(gòu)(例如在活化常規(guī)片基上固定功能化納米粒子形成者)，也可以是納米探針點(diǎn)和至少部分其它區(qū)域都具有具有納米結(jié)構(gòu)(例如在活化納米凸體片基上固定功能化納米粒子形成者)。本發(fā)明當(dāng)然適于各種芯片，例如單反應(yīng)池芯片、多反應(yīng)池芯片、流動(dòng)芯片、非流動(dòng)芯片、等等。
本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“多肽”相當(dāng)于英語(yǔ)中的“polypeptide”，包括天然或合成蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)片斷、合成肽、等等，免疫檢測(cè)中通常的目標(biāo)物和檢測(cè)中通用的配基、例如抗原、抗體、等等都屬于多肽；術(shù)語(yǔ)“分子標(biāo)記物質(zhì)”是指用以形成或參與形成檢出信號(hào)、并在標(biāo)記時(shí)具有分子形態(tài)的物質(zhì)，例如芯片檢測(cè)常用標(biāo)記物中的羅丹明、CY3、CY5等。
如前面“發(fā)明內(nèi)容”部分所述，本發(fā)明第一方面，提供包含定向納米凸體的納米結(jié)構(gòu)組成。
本發(fā)明的第一種納米結(jié)構(gòu)組成，特征在于其包含至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少一個(gè)包含定向排列納米凸體和至少一種其它納米結(jié)構(gòu)單元的定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)，其中(1).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)至少包含功能試劑和載體上的定向排列納米凸體；(2).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中，所述定向排列納米凸體的分布密度大于10個(gè)/μm2。
本發(fā)明的第二種納米結(jié)構(gòu)組成，特征在于其包含至少一個(gè)多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少二個(gè)包含不同活化結(jié)構(gòu)的功能化區(qū)，且其中至少一個(gè)是定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)，其中(1).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)至少包含功能試劑和載體上的定向排列納米凸體；(2).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中，所述定向排列納米凸體的分布密度大于10個(gè)/μm2。
本發(fā)明的第三種納米結(jié)構(gòu)組成，特征在于其包含至少一個(gè)多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少二個(gè)包含不同空間結(jié)構(gòu)的功能化區(qū)，且其中至少一個(gè)是定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)，其中(1).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)至少包含功能試劑和載體上的定向排列納米凸體；(2).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中，所述定向排列納米凸體的分布密度大于10個(gè)/μm2。
本發(fā)明的第四種納米結(jié)構(gòu)組成，特征在于其包含至少一個(gè)高活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少一個(gè)活化基團(tuán)密度大于2μmol/μm2的定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)，其中(1).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)至少包含功能試劑和載體上的定向排列納米凸體；(2).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中，所述定向排列納米凸體的分布密度大于10個(gè)/μm2。
本發(fā)明的第五種納米結(jié)構(gòu)組成，特征在于其包含至少一個(gè)多種類功能化反應(yīng)器，所述多種類功能化反應(yīng)器含至少二個(gè)包含不同種類功能試劑的功能化區(qū)，且其中至少一個(gè)是定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)，其中(1).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)至少包含功能試劑和載體上的定向排列納米凸體；(2).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中，所述定向排列納米凸體的分布密度大于10個(gè)/μm2。
本發(fā)明的第六種納米結(jié)構(gòu)組成，特征在于其包含至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)試劑盒，所述多納米結(jié)構(gòu)試劑盒含至少一個(gè)含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的反應(yīng)器，和至少一種其它納米結(jié)構(gòu)反應(yīng)物，其中(1).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)至少包含功能試劑和載體上的定向排列納米凸體；(2).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中，所述定向排列納米凸體的分布密度大于10個(gè)/μm2。
本發(fā)明的第七種納米結(jié)構(gòu)組成，特征在于其具有至少二種上述本發(fā)明的各納米結(jié)構(gòu)組成的特征。
本發(fā)明的第一或第七種納米結(jié)構(gòu)組成的一項(xiàng)方案，所述納米結(jié)構(gòu)組成中，所述多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器含下述之一種或多種納米結(jié)構(gòu)單元組合A.定向排列納米凸體和定向排列納米凸體上固定的功能化納米粒子；B.定向排列納米凸體上固定的納米粒子和納米粒子上固定的功能化納米粒子；C.定向排列納米凸體上固定的納米粒子和納米粒子上固定的功能化試劑。另一項(xiàng)方案，其中所述功能化納米粒子在所述定向多納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中的分布密度大于50個(gè)/μm2。另一項(xiàng)方案，其中所述功能化納米粒子在所述定向多納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中的分布密度大于100個(gè)/μm2。根據(jù)納米粒子大小、功能試劑種類和捕獲物種類不同，功能化納米粒子在所述定向多納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中的分布密度有不同優(yōu)選的上限。
本發(fā)明的第二或第七種納米結(jié)構(gòu)組成的一項(xiàng)方案，所述納米結(jié)構(gòu)組成中所述多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器含下述活化結(jié)構(gòu)組合疏水涂料和共價(jià)鍵活化基團(tuán)。另一項(xiàng)方案，其中所述疏水涂料的表面疏水角大于60度。另一項(xiàng)方案，其中所述表面疏水角在80-100度之間。另一項(xiàng)方案，其中所述活化基團(tuán)包括下述一種或多種基團(tuán)氨基酸基、合成肽基、氨基、醛基、環(huán)氧基、氨基肼、羧甲基、磺酸丙基、巰乙基吡啶基、硫醇基。
本發(fā)明的第三或第七種納米結(jié)構(gòu)組成的一項(xiàng)方案，所述納米結(jié)構(gòu)組成中所述多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器含下述之一種或多種功能化區(qū)組合A.功能化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)和所述功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)；B.功能化非定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)和所述功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)；C.功能化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)、功能化非定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)和所述功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)。
本發(fā)明的第五或第七種納米結(jié)構(gòu)組成的一項(xiàng)方案，所述納米結(jié)構(gòu)組成中所述多種類功能化反應(yīng)器含下述功能試劑組合抗原和抗體。另一項(xiàng)方案，其中所述抗體在所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中，而抗體在其它活化區(qū)中。另一項(xiàng)方案，其中所述抗體包括乙肝病毒表面抗體。另一項(xiàng)方案，其中所述抗原包括丙肝病毒抗原或/和愛滋病毒抗原。
本發(fā)明的第六或第七種納米結(jié)構(gòu)組成的一項(xiàng)方案，所述納米結(jié)構(gòu)組成中所述多納米結(jié)構(gòu)試劑盒中，所述其它納米結(jié)構(gòu)反應(yīng)物包括納米分離物或/和納米標(biāo)記物。
本發(fā)明的第一至第七種納米結(jié)構(gòu)組成的一項(xiàng)方案，其中所述定向排列納米凸體的分布密度大于50個(gè)/μm2。根據(jù)定向排列納米凸體大小、復(fù)合納米粒子大小、功能試劑種類和捕獲物種類不同，此一分布密度有不同優(yōu)選的上限。在以下實(shí)施例中，個(gè)別納米結(jié)構(gòu)組成所述平均分布密度達(dá)到100個(gè)/μm2。
本發(fā)明的第一至第七種納米結(jié)構(gòu)組成的一項(xiàng)方案，其中所述納米凸體包括納米線、納米管、納米錐。
本發(fā)明的第一至第七種納米結(jié)構(gòu)組成的一項(xiàng)方案，其中所述功能試劑包括生物物質(zhì)。另一項(xiàng)方案，其中所述生物物質(zhì)包括多肽和核酸。
本發(fā)明的第一至第七種納米結(jié)構(gòu)組成的一項(xiàng)方案，其中所述納米結(jié)構(gòu)組成包括下述組之一生物芯片、酶標(biāo)反應(yīng)器、分析傳感器。另一項(xiàng)方案，其中所述納米結(jié)構(gòu)組成包括下述組之一生物芯片試劑盒、酶標(biāo)反應(yīng)器試劑盒、分析傳感器試劑盒。
在根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法中，其包括提供和應(yīng)用本發(fā)明第一方面的納米結(jié)構(gòu)組成的步驟。
實(shí)施例以下實(shí)施例中，所用功能試劑包括多肽、抗原、抗體、及其它功能試劑。其中所用合成多肽包括EBV-VCA-P18抗原(簡(jiǎn)稱EBV抗原；自制，制備方法參考Tranchand-Bunel，D.，Auriault，C.，Diesis，E.，Gras-Masse，H.(1998)Detection of human antibodies using“convergent”combinatorial peptide libraries or“mixotopes”designed form anonvariable antigenApplication to the EBV viral capsid antigen p18，J.Peptide Res.52，1998，495-508)；所用抗原包括丙肝病毒抗原(HCVAg)，愛滋病毒抗原(HIVAg)，梅毒抗原(均為北京大學(xué)人民醫(yī)院肝病研究所提供)；所用抗體包括抗乙肝病毒表面抗體(HBs Ab，北京大學(xué)人民醫(yī)院肝病研究所提供)和單克隆或多克隆羊抗人二抗(北京生物制品研究所)；所用其它功能試劑包括蛋白質(zhì)A(上海生物制品研究所)。本實(shí)施例的方法也適于其它功能試劑，例如藥物、多糖、維生素、抗生素、生物素、親和素、功能有機(jī)物、單鏈或多鏈DNA、RNA、以及病毒、細(xì)胞或它們的組成。
第一部分活化載體和功能化納米粒子的制備以下實(shí)施例中，所用以下試劑可在市場(chǎng)上購(gòu)得1).涂料所用涂料選自耐水涂料。耐水涂料選自元素有機(jī)漆、優(yōu)選透明或半透明的元素有機(jī)漆。元素有機(jī)漆選自含有機(jī)硅的聚合物，例如含有機(jī)硅的縮合共聚物或/和接枝共聚物的高分子疏水涂料。有機(jī)硅單體的例子包括二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸3-(甲基甲硅烷)、含(甲基丙烯酸酰氧)丙基終端的二甲基硅氧烷。3-氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、等等，也可以適當(dāng)方式作為合成原料。更具體而言，所用涂料選自以下含有機(jī)硅的聚合物組有機(jī)硅樹脂A、有機(jī)硅樹脂B、有機(jī)硅樹脂GRT-350(均由晨光化工設(shè)計(jì)院有機(jī)硅中心提供)。三種含有機(jī)硅的聚合物均為有機(jī)硅樹脂涂料，有機(jī)硅樹脂的平均分子量都大于10000、甚至大于30000。按供貨方的說(shuō)明有機(jī)硅樹脂A為基于二甲基硅氧烷和甲基丙烯酸3-(甲基甲硅烷基)共聚物的硅氧烷接枝共聚物涂料；有機(jī)硅樹脂B為基于含(甲基丙烯酸酰氧)丙基終端的二甲基硅氧烷和甲基丙烯酸類單體的硅氧烷接枝共聚物涂料；有機(jī)硅樹脂GRT-350為以有機(jī)硅單體(硅氧烷醇類)為主要原料經(jīng)水解縮合制得的有機(jī)硅樹脂?？梢姡龌罨Y(jié)構(gòu)包括固化的涂料涂層。
2).偶聯(lián)劑所用偶聯(lián)劑包括有機(jī)硅偶聯(lián)劑，例如硅烷偶聯(lián)劑，包括3-氨丙基三甲氧基硅烷(國(guó)泰華榮化工新材料公司)、氨丙基三乙氧基硅烷(國(guó)泰華榮化工新材料公司)、3-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(華盛化學(xué)有限公司)。
3).活化劑所用活化劑，包括可至少提供與偶聯(lián)基團(tuán)結(jié)合的部分活化基團(tuán)的基礎(chǔ)活化劑、和提供基礎(chǔ)活化基團(tuán)上的衍生基團(tuán)的衍生活化劑(或第二活化劑)。所用基礎(chǔ)活化劑為含氨基的硅氧烷、氨基肼(NH3NH3)、和氨基酸。氨基酸包括精氨酸、天冬酰氨、谷氨酰氨、甘氨酸、賴氨酸、谷氨酰胺。以下實(shí)施例中，優(yōu)選含有肽合成保護(hù)基團(tuán)(例如Fmoc)的活化劑，例如Fmoc-氨基肼和Fmoc-氨基酸。Fmoc氨基肼由成都凱泰新技術(shù)有限責(zé)任公司提供，氨基酸或Fmoc-氨基酸由成都泰格化工研究所提供。含其它保護(hù)基團(tuán)(例如Boc-、CBZ-、等等)的肽合成試劑，也可用于以下相應(yīng)實(shí)施例的方法。所用衍生活化劑包括不含氨基的多官能團(tuán)試劑(例如戊二醛、1，4-丁二醇二縮水甘油醚)。
4).納米結(jié)構(gòu)單元所用納米結(jié)構(gòu)單元包括含氧化硅的納米線基片上的納米線。所用定向排列的納米線基片，購(gòu)自美國(guó)Immuna公司(線徑80nm，線長(zhǎng)400nm-3μm，納米線在載體上的平均分布密度約50-100納米線/μm2)。為節(jié)約用量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件將其切割至較小尺寸。以下實(shí)施例中，所用納米結(jié)構(gòu)單元可以是任何可形成納米結(jié)構(gòu)的、本身三維中至少一維具有納米尺寸的結(jié)構(gòu)單元。定向排列的其它形狀的納米結(jié)構(gòu)單元(例如納米凸體、納米錐、納米管、等等)，以及其它材質(zhì)的納米結(jié)構(gòu)單元(例如，含有機(jī)物或無(wú)機(jī)物的納米結(jié)構(gòu)單元)，也可選用于下實(shí)施例的方法，制備本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)組成。所述無(wú)機(jī)物包括無(wú)機(jī)氧化物、金屬(例如金、銀)、等等。所述無(wú)機(jī)氧化物包括金屬氧化物。
5).納米粒子以下實(shí)施例中，所用納米粒子包括硅氧化物納米粒子(氧化硅納米粒子LUDOXAS-40，粒子平均尺寸25nm，比表面積約135m2/g，Sigma-Aldrich公司)，鋁氧化物納米粒子(MC2R γ-相納米氧化鋁，粒子平均尺寸60nm，比表面積140m2/g，浙江弘晟材料科技股份有限公司)，鈦氧化物納米粒子(氧化鈦納米粒子，粒子平均尺寸＜80nm，比表面積120m2/g，浙江舟山明日納米材料有限公司)。以下實(shí)施例中，所用納米粒子，還可以是任何其它可固定所述活化結(jié)構(gòu)用以固定功能試劑的納米粒子，例如含有機(jī)物或無(wú)機(jī)物的納米粒子。其中，所述含無(wú)機(jī)物的納米粒子包括非磁性無(wú)機(jī)納米粒子和磁性無(wú)機(jī)納米粒子，所述非磁性無(wú)機(jī)納米粒子包括非磁性金屬納米粒子和非磁性非金屬納米粒子，所述衍生物包括結(jié)合有活化基團(tuán)或/和包被有機(jī)物的衍生物。其中，所述無(wú)機(jī)非磁性非金屬納米粒子包括金屬氧化物(例如，氧化硅粒子、氧化鈦粒子、氧化鋁粒子)；所述非磁性金屬納米粒子包括金粒子、釩粒子、鉛粒子。以下實(shí)施例中，優(yōu)選使用粒徑比定向納米凸體截面直徑更小的納米粒子，更優(yōu)選使用粒徑比定向納米凸體截面直徑小50％以上的納米粒子。
以下實(shí)施例制備的各種偶聯(lián)化納米粒子或偶聯(lián)化定向納米結(jié)構(gòu)載體，其偶聯(lián)基團(tuán)選自3-氨丙基三甲氧基硅烷基、氨丙基三乙氧基硅烷基、3-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷基。以下實(shí)施例制備的各種化學(xué)活化納米粒子或化學(xué)活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，其活化基團(tuán)包括氨基、氨基肼基、氨基酸基、等等。當(dāng)然，本發(fā)明中，活化載體上的活化基團(tuán)也可選自下述一種或多種基團(tuán)組醛基、環(huán)氧基、羧甲基、磺酸丙基、巰乙基吡啶基、硫醇基。
實(shí)施例1活化納米粒子的制備方法本發(fā)明實(shí)施例中，以所用含金屬氧化物的納米粒子為例，活化納米粒子的制備方法，包括1).偶聯(lián)化將納米粒子與偶聯(lián)劑溶液混合，并進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)。其反應(yīng)條件如下納米粒子濃度(w/v)1‰-2％；偶聯(lián)劑濃度(v/v)1-3％；反應(yīng)介質(zhì)為含水的醇；反應(yīng)溫度在室溫至反應(yīng)介質(zhì)沸點(diǎn)以下5℃之間；反應(yīng)時(shí)間0.5-5小時(shí)。本專業(yè)的技術(shù)人員通過調(diào)節(jié)這些參數(shù)可獲得所需優(yōu)化條件。先對(duì)納米粒子進(jìn)行表面處理(例如去離子處理)，可提高偶聯(lián)反應(yīng)效率。
2).活化將上述偶聯(lián)化納米粒子與活化劑溶液混合，并進(jìn)行活化反應(yīng)。反應(yīng)條件如下納米粒子的濃度(w/v)1‰-2％；活化劑濃度(v/v)在0.5-5％；反應(yīng)溫度在室溫至反應(yīng)介質(zhì)沸點(diǎn)以下5℃之間；反應(yīng)時(shí)間0.5-15小時(shí)；反應(yīng)介質(zhì)為DMF。若有必要，可在加入偶聯(lián)劑前對(duì)納米粒子進(jìn)行純化(例如離子交換鈍化)。本專業(yè)的技術(shù)人員通過調(diào)節(jié)這些參數(shù)可獲得所需的優(yōu)化條件。若活化劑含保護(hù)基團(tuán)(例如Fmoc)，還要脫去這些保護(hù)基團(tuán)。脫保護(hù)方法選自已知的肽合成方法中的脫保護(hù)方法。
其中，使用高速離心機(jī)分離出在制的納米粒子。
本發(fā)明中，以偶聯(lián)基團(tuán)/納米粒子來(lái)表示偶聯(lián)化納米粒子，以主要活化基團(tuán)/偶聯(lián)化納米粒子來(lái)表示活化納米粒子。本發(fā)明實(shí)施例的制備物中偶聯(lián)基團(tuán)為如前述的硅烷偶聯(lián)基團(tuán)；納米粒子包括為如前述的含金屬氧化物的納米粒子；主要活化基團(tuán)為前述氨基肼基、氨基酸基、合成肽基、或它們各自的衍生物。
本實(shí)施例中，所得活化納米粒子通過元素分析計(jì)算活化基團(tuán)或/和偶聯(lián)基團(tuán)在1m2納米粒子表面上的分布密度。以下實(shí)施例中，優(yōu)選使用具以下特征的活化納米粒子1m2納米粒子表面上固定的偶聯(lián)基團(tuán)大于1.85μmol、優(yōu)選大于2.0μmol、更優(yōu)選大于2.50μmol，或/和1m2納米粒子表面上固定的活化基團(tuán)大于0.5μmol、優(yōu)選大于1μmol、更優(yōu)選大于1.5μmol。
實(shí)施例2功能化納米粒子的制備本實(shí)施例中，功能化納米粒子的制備方法，包括將功能試劑固定在活化納米粒子上。固定化反應(yīng)條件如下活化納米粒子濃度(w/v)0.01-3％；功能試劑濃度(w/v)0.1-3.0mg/ml；緩沖液pH5.0-9.5；反應(yīng)溫度20-37℃；反應(yīng)時(shí)間0.5-72小時(shí)。通過調(diào)節(jié)這些參數(shù)可獲得所需的優(yōu)化條件。必要時(shí)還包括功能化納米粒子的純化、或/和鈍化。常用鈍化劑包括蛋白質(zhì)和氨基酸。
本發(fā)明中，以功能試劑/活化納米粒子來(lái)表示功能化納米粒子。本實(shí)施例制備的功能化納米粒子包括抗原/活化納米粒子、抗體/活化納米粒子、其它功能試劑/活化納米粒子。其中抗原、抗體、其它功能試劑均如上所述；活化納米粒子選自實(shí)施例1制備的活化納米粒子。表1列出本實(shí)施例制備的部分功能化納米粒子例子。
本發(fā)明中，以標(biāo)記物質(zhì)/活化納米粒子/功能試劑為記號(hào)來(lái)表示納米標(biāo)記物。本實(shí)施例中，所用活化納米粒子選自實(shí)施例1制備的活化納米粒子；所用功能試劑包括二抗，和所用抗原、抗體的對(duì)應(yīng)抗原、抗體(配對(duì)購(gòu)買，供雙抗原夾心法、雙抗體夾心法使用)；所用標(biāo)記物質(zhì)包括熒光物質(zhì)(例如羅丹明、CY3、CY4)，標(biāo)記酶(例如辣根過氧化物酶)，染色劑(例如結(jié)晶紫)。本實(shí)施例的方法也適于其它標(biāo)記物質(zhì)，例如化學(xué)發(fā)光物質(zhì)、化學(xué)發(fā)光催化劑、有色金屬鹽、染料和顏料。
本實(shí)施例中，納米標(biāo)記物的制備包括兩種方法A).將標(biāo)記物質(zhì)固定在功能化納米粒子上再進(jìn)行純化；B).將標(biāo)記物質(zhì)固定在功能試劑上，再將純化的標(biāo)記物質(zhì)/功能試劑復(fù)合物固定在活化納米粒子上。所用標(biāo)記方法和純化方法，基本上采用公知的制備常規(guī)標(biāo)記物的標(biāo)記方法和純化方法。純化條件可參考公知的常規(guī)標(biāo)記物制備方法中標(biāo)記物的純化方法(例如過濾法、層析法、等等)，但優(yōu)選的方法中包括離心法。標(biāo)記方法優(yōu)選的條件包括一個(gè)長(zhǎng)得多的反應(yīng)時(shí)間(例如大于12小時(shí))。表1列出本實(shí)施例制備的部分納米標(biāo)記物。
表1

實(shí)施例3活化定向納米結(jié)構(gòu)載體的制備本發(fā)明實(shí)施例中，活化定向納米結(jié)構(gòu)載體的制備方法，可用以制備芯片活化納米結(jié)構(gòu)片基、納米酶標(biāo)多孔板活化納米結(jié)構(gòu)片基、生物傳感器活化納米結(jié)構(gòu)片基、等等。以下實(shí)施例中所用偶聯(lián)劑和活化劑如前所述；所用偶聯(lián)化納米粒子和活化納米粒子為實(shí)施例1制備的偶聯(lián)化納米粒子和活化納米粒子；制備物中的偶聯(lián)基團(tuán)為前述偶聯(lián)基團(tuán)；制備物中的活化基團(tuán)為前述活化基團(tuán)，例如氨基、氨基肼基、各種氨基酸基、等等。以下實(shí)施例作進(jìn)一步的補(bǔ)充。
實(shí)施例3.1化學(xué)活化定向納米結(jié)構(gòu)載體的制備本實(shí)施例的方法，制備了以下第一種至第五種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體(見表2)1).第一種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，其組成包含固相載體、固相載體上定向排列的納米結(jié)構(gòu)單元、納米結(jié)構(gòu)單元上固定的偶聯(lián)化基團(tuán)、和偶聯(lián)化基團(tuán)上固定的活化基團(tuán)或活化納米粒子。其制備方法包括先對(duì)定向納米結(jié)構(gòu)載體進(jìn)行偶聯(lián)化，再對(duì)偶聯(lián)化定向納米結(jié)構(gòu)載體進(jìn)行引入固定活化基團(tuán)或/和活化納米粒子的活化。
2).第二種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，其組成包含固相載體、固相載體上定向排列的納米結(jié)構(gòu)單元、納米結(jié)構(gòu)單元上固定的偶聯(lián)化納米粒子、和偶聯(lián)化納米粒子上固定的活化基團(tuán)或/和活化納米粒子。其制備方法包括對(duì)定向納米結(jié)構(gòu)載體通過包被偶聯(lián)化納米粒子固定偶聯(lián)化基團(tuán)，再對(duì)偶聯(lián)化定向納米結(jié)構(gòu)載體進(jìn)行引入固定活化基團(tuán)或/和活化納米粒子的活化。
3).第三種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，其組成包含固相載體、固相載體上定向排列的納米結(jié)構(gòu)單元、納米結(jié)構(gòu)單元上固定的納米粒子、納米粒子上固定的偶聯(lián)化基團(tuán)、和偶聯(lián)化基團(tuán)上固定的活化基團(tuán)或活化納米粒子。其制備方法包括對(duì)定向納米結(jié)構(gòu)載體包被納米粒子，然后進(jìn)行偶聯(lián)化，再對(duì)偶聯(lián)化定向納米結(jié)構(gòu)載體進(jìn)行引入固定活化基團(tuán)或/和活化納米粒子的活化。
4).第四種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，其組成包含固相載體、固相載體上定向排列的納米結(jié)構(gòu)單元、納米結(jié)構(gòu)單元上固定的活化納米粒子。其制備方法包括對(duì)定向納米結(jié)構(gòu)載體包被活化納米粒子。
5).第五種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，其組成包含固相載體、固相載體上定向排列的活化納米結(jié)構(gòu)單元、活化納米結(jié)構(gòu)單元上固定的活化納米粒子。其制備方法包括對(duì)活化定向納米結(jié)構(gòu)載體(例如第一種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體)包被活化納米粒子。
其中固相載體的例子包括玻片、含金屬或半導(dǎo)體膜的玻片、金屬片、半導(dǎo)體片、等等；納米結(jié)構(gòu)單元的例子包括納米線、納米錐、納米管、等等。上述各制備方法中，關(guān)鍵步驟的反應(yīng)條件如下(1).偶聯(lián)化、活化分別參考實(shí)施例1中的偶聯(lián)化、活化方法。
(2).納米粒子、偶聯(lián)化納米粒子、或活化納米粒子包被納米粒子懸浮液中的納米粒子濃度(w/v濃度)1/1000至1/50000之間；包被溫度10-30℃之間；包被時(shí)間5小時(shí)以上。
(3).活化納米結(jié)構(gòu)單元上活化納米粒子的包被，筒述如下將上述納米線基片進(jìn)行活化(例如上述活化)，使其具有活性基團(tuán)1(例如含-COOH的氨基酸基)；選擇具有可與活性基團(tuán)1反應(yīng)的活性基團(tuán)2(例如含-NH2的氨基酸基)的活化納米粒子；使活性基團(tuán)1和活性基團(tuán)2在優(yōu)化的條件下(例如活化納米粒子w/v濃度在1/100至1/10000之間)反應(yīng)，從而將活化納米粒子包被至納米結(jié)構(gòu)載體上。
實(shí)施例3.2涂料活化定向納米結(jié)構(gòu)載體的制備本發(fā)明的第六種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體(見表2)，為涂料活化定向納米結(jié)構(gòu)載體。其制備方法包括將潔凈的定向納米結(jié)構(gòu)載體與高分子疏水涂料溶液接觸并進(jìn)行包被，然后對(duì)包被物進(jìn)行固化。其中，包被條件包括高分子疏水涂料w/v濃度在1/10000至1/100000之間，溫度在10-30℃之間，時(shí)間在0.5-10小時(shí)之間；固化條件包括溫度在40-80℃之間，時(shí)間在3-10小時(shí)之間。通過調(diào)節(jié)這些反應(yīng)條件范圍，可獲得所需的優(yōu)化條件。其中所述涂料包括上述涂料。
實(shí)施例3.3多活化定向納米結(jié)構(gòu)載體的制備本發(fā)明的第七種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體(見表2)，為多活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，其中所述活化結(jié)構(gòu)含至少2種活化材料。本實(shí)施例的制備物，其表面上分別存在一個(gè)或多個(gè)涂料活化區(qū)域和化學(xué)活化區(qū)域。其中所述涂料包括上述涂料；所述化學(xué)活化定向納米結(jié)構(gòu)載體選自實(shí)施例3.1的制備物。含其它活化基團(tuán)(例如氨基、醛基、環(huán)氧基、等等)的化學(xué)活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，也可用于上述方法制備多活化納米結(jié)構(gòu)載體。
本實(shí)施例中的一種制備方法，其至少包括1).制備化學(xué)活化定向納米結(jié)構(gòu)載體；2).將適當(dāng)涂料溶液涂至定向納米結(jié)構(gòu)載體上的部分區(qū)域內(nèi)并進(jìn)行包被，然后對(duì)包被物進(jìn)行固化。包被條件和固化條件，與實(shí)施例3.1相同。
實(shí)施例3.4活化納米粒子/涂料包被定向納米結(jié)構(gòu)載體的制備方法本發(fā)明的第八種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，為活化納米粒子固定在涂料包被定向納米結(jié)構(gòu)載體上形成的活化載體。本實(shí)施例的一種制備方法，至少包括在實(shí)施例3.2制備的涂料活化定向納米結(jié)構(gòu)載體上，包被活化納米粒子。包被條件包括活化納米粒子w/v濃度在1/1000至1/100000之間；溫度在10-30℃之間；時(shí)間在10-48小時(shí)之間；包被介質(zhì)為水溶液。通過調(diào)節(jié)這些反應(yīng)條件范圍，可獲得所需的優(yōu)化條件。其中，活化納米粒子選自實(shí)施例1制備的活化納米粒子，但也可使用可固定在涂料層上的其它活化納米粒子。
表2


第二部分納米結(jié)構(gòu)組成的制備本發(fā)明實(shí)施例中，納米結(jié)構(gòu)組成(例如納米芯片、納米酶標(biāo)反應(yīng)器、生物傳感器、等等)的制備中所用步驟，原則上與相應(yīng)非納米結(jié)構(gòu)裝置的制備步驟并無(wú)本質(zhì)的不同，都是通過點(diǎn)樣或包被，來(lái)將探針固定在活化載體上。本發(fā)明實(shí)施例中，探針包括功能試劑或/和功能化納米粒子。例如，納米芯片的制備中，包括用適當(dāng)?shù)默F(xiàn)有手工或機(jī)械點(diǎn)樣方法，將每種探針點(diǎn)3個(gè)樣在活化載體上。其中，固定化反應(yīng)條件如下功能試劑濃度0.1-2mg/ml；功能化納米粒子濃度(w/v)0.01-3％；緩沖液pH5.0-9.5；反應(yīng)溫度20-37℃；反應(yīng)時(shí)間0.5-72小時(shí)。通過調(diào)節(jié)這些參數(shù)可獲得所需的優(yōu)化條件。必要時(shí)還包括納米結(jié)構(gòu)裝置的鈍化。常用鈍化劑包括蛋白質(zhì)和氨基酸。須要說(shuō)明的是，以下各實(shí)施例制備的納米結(jié)構(gòu)組成、尤其是納米芯片中，并不必要求所有功能化區(qū)(例如探針點(diǎn))均為功能化納米結(jié)構(gòu)區(qū)(例如納米探針點(diǎn))，也可含功能化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)(例如非納米探針點(diǎn))。同樣的反應(yīng)條件，還可用以制備含功能化定向納米結(jié)構(gòu)載體的納米酶標(biāo)反應(yīng)器、生物傳感器、等等。
以下實(shí)施例中所用定向納米結(jié)構(gòu)載體選自實(shí)施例3制備的活化定向納米結(jié)構(gòu)載體；所用功能化納米粒子選自實(shí)施例2制備的功能化納米粒子。當(dāng)然，其它定向納米結(jié)構(gòu)載體、功能試劑或功能化納米粒子也可分別用以下實(shí)施例的方法制備納米結(jié)構(gòu)組成。以下實(shí)施例制備的納米結(jié)構(gòu)裝置(例如生物芯片)，其納米結(jié)構(gòu)探針點(diǎn)上功能化納米粒子的平均分布密度，利用SPA-300HV型掃描探針顯微鏡及分析軟件測(cè)定。以下實(shí)施例制備的納米結(jié)構(gòu)組成的功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)中，功能化納米粒子平均分布密度，優(yōu)選大于50個(gè)/μm2、更優(yōu)選大于100個(gè)/μm2。
以下實(shí)施例對(duì)上述制備方法作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例4.第一種納米結(jié)構(gòu)組成的制備本實(shí)施例中，定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)(例如，納米芯片上的多納米結(jié)構(gòu)單元探針點(diǎn))的制備，包括將功能化納米粒子或功能試劑在活化定向納米結(jié)構(gòu)載體上進(jìn)行固定化反應(yīng)。固定化反應(yīng)條件如前所述。其中，所用功能化納米粒子和活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，選自以上實(shí)施例的制備物。表3列出本實(shí)施例制備的部分納米芯片例子。
本實(shí)施例制備的第一種多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器，其含定向排列納米凸體和定向排列納米凸體上固定的功能化納米粒子。例如，表3中的C1-C4。其中，定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)，為在活化定向納米結(jié)構(gòu)載體上固定功能化納米粒子而形成。所用活化定向納米結(jié)構(gòu)載體包含定向納米結(jié)構(gòu)載體和活化結(jié)構(gòu)(例如表2中的B1或B10)。
本實(shí)施例制備的第二種多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器，其含定向排列納米凸體上固定的納米粒子和納米粒子上固定的功能化納米粒子。例如，表3中的C5-C8。其中，定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)為在活化定向納米結(jié)構(gòu)載體上固定功能化納米粒子而形成。所用活化定向納米結(jié)構(gòu)載體包含定向納米結(jié)構(gòu)載體、納米粒子和活化結(jié)構(gòu)(例如表2中的B2-B9之一或B13)。
本實(shí)施例制備的第三種多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器，其含定向排列納米凸體上固定的納米粒子和納米粒子上固定的功能化試劑例如，表3中的C9-C12。其中，定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)為在活化定向納米結(jié)構(gòu)載體上固定功能試劑而形成。所用活化定向納米結(jié)構(gòu)載體包含定向納米結(jié)構(gòu)載體、納米粒子和活化結(jié)構(gòu)(例如表2中的B2-B9之一或B13)。
表3


*參考表1；**參考表2實(shí)施例5.第二種納米結(jié)構(gòu)組成的制備本實(shí)施例中，多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器(例如微陣列芯片)的制備，包括將二種或二種以上功能化納米粒子或功能試劑，固定在多活化定向納米結(jié)構(gòu)載體上。固定化反應(yīng)條件如前所述。其中所用多活化定向納米結(jié)構(gòu)載體為上述第七種活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，選自實(shí)施例3.3(例如表2中的B11或B12)；所用功能化納米粒子選自實(shí)施例1的制備物(例如表1中的A1-A7)。本發(fā)明實(shí)施例中，一個(gè)優(yōu)選的點(diǎn)樣方案為抗體探針固定在含有機(jī)硅包被的活化區(qū)，而抗原探針固定在含活化基團(tuán)的活化區(qū)。
實(shí)施例6.第三種納米結(jié)構(gòu)組成的制備本發(fā)明實(shí)施例中，多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器(例如，納米芯片上的一個(gè)納米反應(yīng)器)的制備，包括將功能化納米粒子或/和功能試劑，固定在活化多空間結(jié)構(gòu)載體上。固定化反應(yīng)條件如前所述。其中所用功能化納米粒子選自以上實(shí)施例的制備物(例如表1中的A1-A7)；所用活化多空間結(jié)構(gòu)載體，包含分布有定向納米凸體的活化納米結(jié)構(gòu)區(qū)和未分布有有意義的納米凸體的活化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)。例如，利用前述實(shí)施例中活化定向納米結(jié)構(gòu)載體的制備方法，對(duì)一個(gè)既含定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)又含非納米結(jié)構(gòu)區(qū)的載體進(jìn)行涂料包被，既可獲此活化多空間結(jié)構(gòu)載體。利用優(yōu)選的化學(xué)活化方法，也可獲此活化多空間結(jié)構(gòu)載體。表4列出本實(shí)施例制備的部分納米芯片例子。
本實(shí)施例制備的第一種多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，其含至少一個(gè)功能化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)和至少一個(gè)所述功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)，為在活化多空間結(jié)構(gòu)載體上固定功能試劑而形成。例如，表4中的D1-D4。本實(shí)施例優(yōu)選的方案之一，是在活化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)中固定用于雙抗體(或雙抗原)夾心法的探針，而在活化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)中固定用于間接法的探針。
本實(shí)施例制備的第二種多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，其含至少一個(gè)功能化非定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)和至少一個(gè)所述功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)，為在活化多空間結(jié)構(gòu)載體上固定功能化納米粒子而形成。例如，表4中的D5-D8。本實(shí)施例優(yōu)選的方案之一，是在活化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)中固定用于雙抗體(或雙抗原)夾心法的功能化納米粒子探針，而在活化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)中固定用于間接法的功能化納米粒子探針。
本實(shí)施例制備的第三種多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，其含至少一個(gè)功能化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)、至少一個(gè)功能化非定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)和至少一個(gè)所述功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)，為在活化多空間結(jié)構(gòu)載體上固定功能試劑和功能化納米粒子而形成。例如，表4中的D9-D12。本實(shí)施例化選的方案之一，是在活化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)中固定用于雙抗體(或雙抗原)夾心法的功能化納米粒子探針，而在活化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)中固定用于間接法的功能化納米粒子探針和功能試劑探針。
表4

*探針代號(hào)參考表1實(shí)施例7.第四種納米結(jié)構(gòu)組成的制備本實(shí)施例中，高活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器中，定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)含密度大于0.5μmol/μm2的活化基團(tuán)，為在含活化納米粒子的活化定向納米結(jié)構(gòu)載體上，固定功能試劑或/和功能化納米粒子而形成。所用含活化納米粒子的活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，選自上述實(shí)施例的制備物。其中，活化納米粒子具有下述特征1m2納米粒子表面上固定的活化基團(tuán)大于0.5μmol、優(yōu)選大于1μmol、更優(yōu)選大于1.5μmol。實(shí)際上，在不含活化納米粒子的活化定向納米結(jié)構(gòu)載體上，也應(yīng)當(dāng)有這么一個(gè)活化基團(tuán)密度，小于這個(gè)密度時(shí)，定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的靈敏度的提高，明顯不如大于這個(gè)密度時(shí)的提高。
實(shí)施例8.第五種納米結(jié)構(gòu)組成的制備本實(shí)施例中，多種類功能化反應(yīng)器所含至少二種功能試劑，可以是下列之一的組合核酸和多肽、細(xì)胞和多肽、抗原和抗體、等等。其制備方法，包括將探針抗原和探針抗體固定在活化定向納米結(jié)構(gòu)載體上。固定化反應(yīng)條件如前所述。其中所用活化定向納米結(jié)構(gòu)載體，選自前述實(shí)施例中制備的活化定向納米結(jié)構(gòu)載體(例如表2中的B1-B12)。其中所用探針抗原和探針抗體組合包括A.包含乙肝病毒表面抗體和丙肝病毒抗原；B.包含乙肝病毒表面抗體、丙肝病毒抗原、和愛滋病毒抗原；C.包含乙肝病毒表面抗體、丙肝病毒抗原、愛滋病毒抗原、和腫瘤標(biāo)記物抗原。探針抗原包括抗原或/和抗原包被納米粒子。探針抗體包括抗體或/和抗體包被納米粒子。例如，表3及表4中的某些納米芯片反應(yīng)器。此外，該組成配套的標(biāo)記物，不應(yīng)與任何探針或目標(biāo)物發(fā)生非特異的抗原-抗體反應(yīng)。優(yōu)選的標(biāo)記物為以下標(biāo)記物組合之一A、特異性標(biāo)記抗體和特異性標(biāo)記抗原；B、不同結(jié)構(gòu)特異性標(biāo)記抗抗體；C、種屬特異性標(biāo)記抗抗體和特異性標(biāo)記抗體或/和特異性標(biāo)記抗原；D、結(jié)構(gòu)特異性標(biāo)記抗抗體和特異性標(biāo)記抗體或/和特異性標(biāo)記抗原；E、基于上述組合的各種衍生組合實(shí)施例9.第六種納米結(jié)構(gòu)組成的制備本發(fā)明的第六種納米結(jié)構(gòu)組成，其特征為，含至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)試劑盒。本發(fā)明實(shí)施例中，所制備的納米結(jié)構(gòu)的組合包括A.第一種納米結(jié)構(gòu)組合，含至少一個(gè)含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的反應(yīng)器和至少一種納米標(biāo)記物；B.第二種納米結(jié)構(gòu)組合，含至少一個(gè)含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的反應(yīng)器和至少一種納米分離物；C.第三種納米結(jié)構(gòu)組合，含至少一個(gè)含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的反應(yīng)器、至少一種納米標(biāo)記物、和至少一種納米分離物。本發(fā)明實(shí)施例中所用含至少一個(gè)含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的反應(yīng)器、納米標(biāo)記物、納米分離物，均選自本發(fā)明上述實(shí)施例的制備物。
實(shí)施例10.第七種納米結(jié)構(gòu)組成的制備本實(shí)施例制備的第七種納米結(jié)構(gòu)組成，包含下述組之一A、至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元/多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)、和至少一個(gè)功能化區(qū)是定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)；B、至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元/多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同空間結(jié)構(gòu)、和至少一個(gè)功能化區(qū)是定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)；C、至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元/多種類功能化反應(yīng)器，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同種類功能試劑、和至少一個(gè)功能化區(qū)是定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)；D、至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器和至少一種納米分離物或/和納米標(biāo)記物；E、至少一個(gè)多活化結(jié)構(gòu)/多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同空間結(jié)構(gòu)、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)；F、至少一個(gè)多活化結(jié)構(gòu)/多種類功能化反應(yīng)器，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同種類功能試劑、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)；G、至少一個(gè)多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器和至少一種納米分離物或/和納米標(biāo)記物；H、至少一個(gè)多空間結(jié)構(gòu)/多種類功能化反應(yīng)器，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同種類功能試劑、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同空間結(jié)構(gòu)；I、至少一個(gè)多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器和至少一種納米分離物或/和納米標(biāo)記物；J、至少一個(gè)多種類功能化反應(yīng)器和至少一種納米分離物或/和納米標(biāo)記物；K、至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元/多活化結(jié)構(gòu)/多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同空間結(jié)構(gòu)、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)、和至少一個(gè)功能化區(qū)是定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)；L、至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元/多活化結(jié)構(gòu)/多種類功能化反應(yīng)器，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同種類功能試劑、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)、和至少一個(gè)功能化區(qū)是定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)；M、至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元/多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器和至少一種納米分離物或/和納米標(biāo)記物，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)、和至少一個(gè)功能化區(qū)是定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)；N、至少一個(gè)多活化結(jié)構(gòu)/多空間結(jié)構(gòu)/多種類功能化反應(yīng)器，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同種類功能試劑、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同空間結(jié)構(gòu)、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)；O、至少一個(gè)多活化結(jié)構(gòu)/多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器和至少一種納米分離物或/和納米標(biāo)記物，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同空間結(jié)構(gòu)、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)；P、至少一個(gè)多空間結(jié)構(gòu)/多種類功能化反應(yīng)器和至少一種納米分離物或/和納米標(biāo)記物，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同種類功能試劑、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同空間結(jié)構(gòu)；Q、至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元/多活化結(jié)構(gòu)/多空間結(jié)構(gòu)/多種類功能化反應(yīng)器，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同種類功能試劑、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同空間結(jié)構(gòu)、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)、和至少一個(gè)功能化區(qū)是定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)；S、至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元/多活化結(jié)構(gòu)/多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器和至少一種納米分離物或/和納米標(biāo)記物，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同空間結(jié)構(gòu)、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)、和至少一個(gè)功能化區(qū)是定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)；T、至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元/多活化結(jié)構(gòu)/多空間結(jié)構(gòu)/多種類功能化反應(yīng)器和至少一種納米分離物或/和納米標(biāo)記物，該反應(yīng)器含至少二個(gè)功能化區(qū)，其中至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同種類功能試劑、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同空間結(jié)構(gòu)、至少二個(gè)功能化區(qū)包含不同活化結(jié)構(gòu)、和至少一個(gè)功能化區(qū)是定向多納米結(jié)構(gòu)單元功能化區(qū)。
本實(shí)施例制備的反應(yīng)器，均含至少二個(gè)功能化區(qū)。本實(shí)施例中，有不同功能化區(qū)的反應(yīng)器的制備方法，分別參考上述各實(shí)施例中相應(yīng)反應(yīng)器的制備方法。
第三部分納米結(jié)構(gòu)組成的應(yīng)用以下實(shí)施例中，樣品分別為HCV抗體陽(yáng)性血清，HIV1+2抗體陽(yáng)性人血清，HBSAg陽(yáng)性血清，EBV抗體陽(yáng)性血清，梅毒抗體陽(yáng)性血清，和陰性血清(HCV抗體、HIV1+2抗體、HBsAg和梅毒抗體都為陰性的血清)。所有的樣品均經(jīng)使用經(jīng)典的ELISA方法在血清10倍稀釋反應(yīng)條件下預(yù)先檢測(cè)。以下實(shí)施例中，所用活化玻片為根據(jù)已知方法自制的活化玻片。
本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)組成(裝置或試劑盒)，可以按公知的相應(yīng)裝置或試劑盒的應(yīng)用方法去應(yīng)用。例如，芯片測(cè)試方法如下(1).非流動(dòng)芯片的測(cè)試將適當(dāng)稀釋的測(cè)試樣品5μl分別加入相應(yīng)芯片的反應(yīng)池中，37℃反應(yīng)30分鐘后用洗滌液沖洗，再加入5μl適當(dāng)濃度的標(biāo)記物，在37℃反應(yīng)30分鐘后用洗滌液沖洗，然后干燥再進(jìn)行掃描。掃描儀為共聚焦激光掃描儀(Afymetrix公司GMS 418芯片掃描儀)，掃描激發(fā)光波長(zhǎng)532nm，發(fā)射光波長(zhǎng)570nm，激光強(qiáng)度35/50-55/70，讀取的信號(hào)經(jīng)處理軟件(JAGUARII)處理，然后取平均值后得到結(jié)果。(2).流動(dòng)芯片的測(cè)試將適當(dāng)稀釋的測(cè)試樣品加熱至37℃，以流速10-50μl/min加入芯片反應(yīng)器，加樣時(shí)間60分鐘，然后加入洗液洗滌，再加入5-10μl適當(dāng)濃度的標(biāo)記物進(jìn)行標(biāo)記，最后洗滌、干燥，再按與非流動(dòng)芯片的測(cè)試相同的方法進(jìn)行掃描。本發(fā)明實(shí)施例中，陽(yáng)性樣品的可測(cè)最低限度，通過陽(yáng)性樣品稀釋至判定陰、陽(yáng)性的臨界濃度來(lái)表示。以下實(shí)施例中，除非特別說(shuō)明處(例如實(shí)施例15和16)，芯片測(cè)試時(shí)使用的標(biāo)記物為常規(guī)標(biāo)記物，例如羅丹明標(biāo)記二抗、羅丹明標(biāo)記對(duì)應(yīng)抗原、羅丹明標(biāo)記對(duì)應(yīng)抗體、羅丹明標(biāo)記對(duì)應(yīng)抗原和對(duì)應(yīng)抗體。
以下實(shí)施例中，以納米芯片的比較為例，給出一些對(duì)比研究來(lái)加以進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例10本發(fā)明的第一種納米結(jié)構(gòu)組成的應(yīng)用本實(shí)施例中，所用芯片分別為選自實(shí)施例4(例如表3)制備的第一種、第二種、第三種多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器；和含單納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器的對(duì)照芯片1和對(duì)照芯片2。其中對(duì)照芯片1含定向排列納米凸體和定向排列納米凸體上固定的功能試劑，為使用相同活化定向納米結(jié)構(gòu)載體、使用相同功能試劑在相同點(diǎn)樣條件下所制備；對(duì)照芯片2含活化玻片上非定向排列的功能化納米粒子，為使用有相同活化結(jié)構(gòu)的活化玻片、使用含相同功能試劑的功能化納米粒子、在相同點(diǎn)樣條件下所制備。
本實(shí)施例中，本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)芯片與各對(duì)照芯片比較1).在優(yōu)選的功能試劑濃度(例如點(diǎn)樣時(shí)功能試劑濃度0.1-0.2mg/ml)下，使用相同陽(yáng)性樣品時(shí)在相同掃描條件下的平均信號(hào)讀數(shù)高50％以上。2).在優(yōu)選的功能試劑濃度(例如點(diǎn)樣時(shí)功能試劑濃度0.1-1.0mg/ml)下，可檢出的陽(yáng)性樣品最低濃度分別要低1倍以上。這說(shuō)明，本發(fā)明的優(yōu)選的納米結(jié)構(gòu)單元的復(fù)合，具有明顯提高反應(yīng)靈敏度的作用。其它本發(fā)明的第一種納米結(jié)構(gòu)組成(例如納米酶標(biāo)板A20、納米傳感器)，也應(yīng)當(dāng)有與本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)芯片相同的結(jié)果。
實(shí)施例11本發(fā)明的第二種納米結(jié)構(gòu)組成的應(yīng)用本實(shí)施例中，所用芯片分別為選自實(shí)施例5制備的含多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的芯片和對(duì)照芯片。其中，對(duì)照芯片含單活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，其活化結(jié)構(gòu)為與多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的芯片中相同的活化基團(tuán)，為使用相同功能試劑在相同點(diǎn)樣條件下所制備。
本實(shí)施例中，本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)芯片與對(duì)照芯片比較1).在優(yōu)選的功能試劑濃度(例如點(diǎn)樣時(shí)功能試劑濃度0.1-0.2mg/ml)下，使用相同弱陽(yáng)性樣品時(shí)，在相同掃描條件下HBsAb探針的捕獲物的平均標(biāo)記信號(hào)讀數(shù)，在含有機(jī)硅包被活化定向納米凸體的功能區(qū)上比之含氨基化活化定向納米凸體的功能區(qū)上高50％以上，而HCVAg探針的捕獲物的平均標(biāo)記信號(hào)讀數(shù)在兩個(gè)功能區(qū)上則相差不明顯；2).在優(yōu)選的功能試劑濃度(例如點(diǎn)樣時(shí)功能試劑濃度0.1-1.0mg/ml)下，HBsAb探針可檢出的陽(yáng)性樣品最低濃度，在含有機(jī)硅包被活化定向納米凸體的功能區(qū)上比之含氨基化活化定向納米凸體的功能區(qū)上要低50％以上，而HCVAg探針可檢出的陽(yáng)性樣品最低濃度在兩個(gè)功能區(qū)上則相差不明顯。這說(shuō)明，本發(fā)明的活化結(jié)構(gòu)單元的復(fù)合，具有明顯提高反應(yīng)總靈敏度的作用。
實(shí)施例12本發(fā)明的第三種納米結(jié)構(gòu)組成的應(yīng)用本實(shí)施例中，所用芯片分別為實(shí)施例6制備的多空間結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器、和含單空間結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器的對(duì)照芯片1、對(duì)照芯片2和對(duì)照芯片3。其中含多空間結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器的芯片選自表4；對(duì)照芯片1僅含功能化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)(探針點(diǎn))，為使用含相同活化結(jié)構(gòu)的活化玻片、使用相同功能試劑、在相同點(diǎn)樣條件下所制備；對(duì)照芯片2僅含功能化非定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)(探針點(diǎn))，為使用含相同活化結(jié)構(gòu)的活化玻片、使用含相同功能試劑的功能化納米粒子、在相同點(diǎn)樣條件下所制備；對(duì)照芯片3僅含功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)(探針點(diǎn))，為使用含相同活化結(jié)構(gòu)的活化定向納米結(jié)構(gòu)載體、使用相同功能試劑、在相同點(diǎn)樣條件下所制備。
本實(shí)施例中，本發(fā)明的芯片與各對(duì)照芯片比較1).在優(yōu)選的功能試劑濃度(例如點(diǎn)樣時(shí)功能試劑濃度0.1-0.2mg/ml)下，使用陰性樣品時(shí)，在相同掃描條件下探針(例如抗原探針)的捕獲物的平均標(biāo)記信號(hào)讀數(shù)，在功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)上比之功能化非定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)和功能化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)上，分別高50％、80％以上，而HBsAd探針的陰性樣品捕獲物的平均標(biāo)記信號(hào)讀數(shù)在三個(gè)功能區(qū)上則相差不明顯。從而，本發(fā)明的多空間結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器，可針對(duì)不同功能試劑、不同探針檢測(cè)方法(例如夾心法、間接法、等等)及不同樣品，而更靈活地提供優(yōu)選方案，從總體上提高的靈敏度。這也說(shuō)明，本發(fā)明的優(yōu)選的空間結(jié)構(gòu)的復(fù)合，具有明顯提高反應(yīng)總靈敏度的作用。
實(shí)施例13本發(fā)明的第四種納米結(jié)構(gòu)組成的應(yīng)用本實(shí)施例中，所用芯片分別為選自實(shí)施例7的含至少一個(gè)高活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的芯片和對(duì)照芯片。其中，對(duì)照芯片的不同之處，在于活化基團(tuán)密度小于0.5μmol/μm2。
本實(shí)施例中，本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)芯片與對(duì)照納米芯片比較1).在優(yōu)選的功能試劑濃度(例如點(diǎn)樣時(shí)功能試劑濃度0.1-0.2mg/ml)下，使用相同陽(yáng)性樣品時(shí)在相同掃描條件下的平均信號(hào)讀數(shù)高200％以上。2).在優(yōu)選的功能試劑濃度(例如點(diǎn)樣時(shí)功能試劑濃度0.1-1.0mg/ml)下，可檢出的陽(yáng)性樣品最低濃度分別要低3倍以上。從而本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)芯片，具有明顯提高的反應(yīng)靈敏度。
實(shí)施例14本發(fā)明的第五種納米結(jié)構(gòu)組成的應(yīng)用本實(shí)施例中，所用芯片分別為選自實(shí)施例8的含多種類功能化反應(yīng)器的芯片和對(duì)照芯片。其中，對(duì)照芯片含單種類功能化反應(yīng)器，一種為抗原芯片，一種為抗體芯片，其它結(jié)構(gòu)相同。
本實(shí)施例中，本發(fā)明的第四種納米結(jié)構(gòu)組成(例如本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)芯片)與對(duì)照組成(例如對(duì)照芯片)比較，在一個(gè)反應(yīng)器上就可獲得在二個(gè)對(duì)照芯片反應(yīng)器獲得的結(jié)果。這也說(shuō)明，本發(fā)明的優(yōu)選的探針種類的復(fù)合，具有明顯提高的集成度。
實(shí)施例15本發(fā)明的第六種納米結(jié)構(gòu)組成的應(yīng)用以芯片試劑盒的比較為例。本實(shí)施例中，所用芯片試劑盒分別為選自實(shí)施例9制備的多納米結(jié)構(gòu)試劑盒，和作為對(duì)照的單納米結(jié)構(gòu)試劑盒。單納米結(jié)構(gòu)試劑盒分別為含納米芯片和常規(guī)標(biāo)記物的對(duì)照試劑盒1和含常規(guī)芯片和納米標(biāo)記物的對(duì)照試劑盒2，其中納米芯片和納米標(biāo)記物分別與多納米結(jié)構(gòu)試劑盒中的納米芯片和納米標(biāo)記物相同。
本實(shí)施例中，本發(fā)明的芯片試劑盒與各對(duì)照芯片試劑盒比較1).在優(yōu)選的功能試劑濃度(例如點(diǎn)樣時(shí)功能試劑濃度0.1-0.2mg/ml)下，使用相同陽(yáng)性樣品時(shí)在相同掃描條件下的平均信號(hào)讀數(shù)高75％以上。2).在優(yōu)選的功能試劑濃度(例如點(diǎn)樣時(shí)功能試劑濃度0.1-1.0mg/ml)下，可檢出的陽(yáng)性樣品最低濃度分別要低1倍以上。這說(shuō)明，本發(fā)明的優(yōu)選的功能化納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合，具有明顯提高反應(yīng)靈敏度的作用。其它本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)組成(例如納米酶標(biāo)板試劑盒、納米傳感器試劑盒)，也應(yīng)當(dāng)有與本發(fā)明的芯片試劑盒相同的結(jié)果。
實(shí)施例16本發(fā)明的第七種納米結(jié)構(gòu)組成的應(yīng)用本實(shí)施例中，所用納米結(jié)構(gòu)組成分別為復(fù)合度更高的納米結(jié)構(gòu)組成、和對(duì)照納米結(jié)構(gòu)組成。其中復(fù)合度更高的納米結(jié)構(gòu)組成選自實(shí)施例10的制備物，對(duì)照納米結(jié)構(gòu)組成選自實(shí)施例4-9中的相應(yīng)納米結(jié)構(gòu)組成。本實(shí)施例中，復(fù)合度更高的納米結(jié)構(gòu)組成與對(duì)照納米結(jié)構(gòu)組成比較，提供了更多的供優(yōu)選的條件，從而有更高的應(yīng)用自由度。
權(quán)利要求
1.一種含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的納米結(jié)構(gòu)組成，其包含A.至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少一個(gè)包含定向排列納米凸體和至少一種其它納米結(jié)構(gòu)單元的定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)；B.至少一個(gè)多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少二個(gè)包含不同活化結(jié)構(gòu)的功能化區(qū)，且其中至少一個(gè)是定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)；C.至少一個(gè)多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少二個(gè)包含不同空間結(jié)構(gòu)的功能化區(qū)，且其中至少一個(gè)是定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)；D.至少一個(gè)高活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器含至少一個(gè)活化基團(tuán)密度大于2μmol/μm2的定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)；E.至少一個(gè)多種類功能化反應(yīng)器，所述多種類功能化反應(yīng)器含至少二個(gè)包含不同種類功能試劑的功能化區(qū)，且其中至少一個(gè)是定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)；或/和F.至少一個(gè)多納米結(jié)構(gòu)試劑盒，所述多納米結(jié)構(gòu)試劑盒含至少一個(gè)含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的反應(yīng)器，和至少一種其它納米結(jié)構(gòu)反應(yīng)物，其中(1).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)至少包含功能試劑和載體上的定向排列納米凸體；(2).所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中，所述定向排列納米凸體的分布密度大于10個(gè)/μm2。
2.權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器含下述之一種或多種納米結(jié)構(gòu)單元組合A.定向排列納米凸體和定向排列納米凸體上固定的功能化納米粒子；B.定向排列納米凸體上固定的納米粒子和納米粒子上固定的功能化納米粒子；C.定向排列納米凸體上固定的納米粒子和納米粒子上固定的功能化試劑。
3.權(quán)利要求2所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述功能化納米粒子在所述定向多納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中的分布密度大于50個(gè)/μm2。
4.權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器含下述活化結(jié)構(gòu)組合疏水涂料和共價(jià)鍵活化基團(tuán)。
5.權(quán)利要求4所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述疏水涂料的表面疏水角大于60度。
6.權(quán)利要求4所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述活化基團(tuán)包括下述一種或多種基團(tuán)氨基酸基、合成肽基、氨基、醛基、環(huán)氧基、氨基肼、羧甲基、磺酸丙基、巰乙基吡啶基、硫醇基。
7.權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器含下述之一種或多種功能化區(qū)組合A.功能化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)和所述功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)；B.功能化非定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)和所述功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)；C.功能化非納米結(jié)構(gòu)區(qū)、功能化非定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)和所述功能化定向納米結(jié)構(gòu)區(qū)。
8.權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述多種類功能化反應(yīng)器含下述功能試劑組合抗原和抗體。
9.權(quán)利要求8所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述抗體在所述定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)中，而抗原在其它功能化區(qū)中。
10.權(quán)利要求8所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述抗體包括乙肝病毒表面抗體。
11.權(quán)利要求8所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述抗原包括丙肝病毒抗原或/和愛滋病毒抗原。
12.權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述多納米結(jié)構(gòu)試劑盒中，所述其它納米結(jié)構(gòu)反應(yīng)物包括納米分離物或/和納米標(biāo)記物。
13.權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)組成，其中所述納米凸體包括納米線、納米管、納米錐。
14.一種制備和應(yīng)用權(quán)利要求1-13之一所述的含定向納米結(jié)構(gòu)功能化區(qū)的納米結(jié)構(gòu)組成的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及含至少定向納米結(jié)構(gòu)單元的一種納米結(jié)構(gòu)組成，其包含至少下述組之一種或多種多納米結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)器、多活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、多空間結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、高活化結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、多種類功能化反應(yīng)器、多納米結(jié)構(gòu)試劑盒。本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)組成，提供了較高的適用性，例如較高的個(gè)體靈敏度、總體靈敏度、可集成度、或/和應(yīng)用自由度。
文檔編號(hào)G01N33/576GK1987454SQ20061002214
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者鄒方霖, 陳春生, 王建霞, 敬敏 申請(qǐng)人:成都夸常醫(yī)學(xué)工業(yè)有限公司