感測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種感測方法，特別涉及一種利用局部表面電漿共振的感測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前市面上的實(shí)驗(yàn)用孔盤因?qū)嶒?yàn)需求的不同而有各式各樣的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，舉例 來說：以孔數(shù)來分有6、12、24、48、96、384及1536孔等；以底部構(gòu)造來分有平底（Flat bottom)、圓底（Round bottom)、V型底（V-bottom)及結(jié)合圓底及平底特色的易清洗底 等；以材質(zhì)來分有聚苯乙?。╬olystyrene, PS)、聚丙?。╬olypropylene, PP)、聚氯乙稀 (poly(vinyl chloride)，PVC)等；以顏色來分有透明、黑色、白色、黑色透明底及白色透明 底等；以用途來分有一般分析用、細(xì)胞培養(yǎng)及細(xì)胞分析用、免疫分析用及保存用等。一般免 疫分析用的孔盤多為聚苯乙烯材質(zhì)，結(jié)構(gòu)多為96孔孔盤。一般免疫分析用的孔盤其底部表 面或未經(jīng)修飾（un-treated)、或是使用照射（irradiation)技術(shù)使原本孔盤表面上的苯環(huán) 產(chǎn)生羧基（carboxyl group)及羥基（hydroxyl group)使其和欲固著（coating)于其上的 分子結(jié)合能力增加。
[0003] 酵素連結(jié)免疫吸附法（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)是一種常 見的感測方法，已有多年的歷史，其至少包括待測樣品為抗原或抗體兩種方式，分別論述如 下：
[0004] 1.當(dāng)待測樣品為抗原時(shí)，酵素連結(jié)免疫吸附法包含如下操作步驟：
[0005] (1)將具有專一性的抗體固著（coating)于塑料孔盤上，固著時(shí)間約需12-18小 時(shí)，固著完成后洗去多余抗體；
[0006] ⑵加入待測物和固著的抗體進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間約需0. 5-2小時(shí)，待測物中若含 有和固著的抗體具有反應(yīng)性的抗原，則其會(huì)與塑料孔盤上固著的抗體進(jìn)行專一性鍵結(jié)；
[0007] (3)洗去多余待測物，加入帶有酵素且和該抗原具有反應(yīng)性的抗體與該抗原鍵結(jié)， 鍵結(jié)時(shí)間約需0. 5-1小時(shí)；
[0008] (4)洗去多余未鍵結(jié)的帶有酵素的抗體，加入酵素受質(zhì)使酵素呈色，呈色時(shí)間約需 0. 5小時(shí)，以光譜儀讀取呈色結(jié)果（即吸光值（0D值）），實(shí)驗(yàn)完成總共約需1-2天。
[0009] 2.當(dāng)待測樣品為抗體時(shí)，酵素連結(jié)免疫吸附法包含如下操作步驟：
[0010] ⑴將已知的抗原固著（coating)于塑料孔盤上，固著時(shí)間約需12-18小時(shí)，完成 后洗去多余的抗原；
[0011] ⑵加入待測物和固著的抗原進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間約需〇. 5-2小時(shí)，檢體中若含有 和固著的抗原具有反應(yīng)性的一次抗體，則其會(huì)與塑料孔盤上固著的抗原進(jìn)行專一性鍵結(jié)；
[0012] (3)洗去多余待測物，加入帶有酵素的二次抗體，與待測的一次抗體鍵結(jié)，鍵結(jié)時(shí) 間約需0. 5-2小時(shí)；
[0013] (4)洗去多余未鍵結(jié)的二次抗體，加入酵素受質(zhì)使酵素呈色，呈色時(shí)間約需0. 5小 時(shí)，以光譜儀讀取呈色結(jié)果（即吸光值（0D值）），實(shí)驗(yàn)完成總共約需1-2天。
[0014] 酵素連結(jié)免疫吸附法所使用者為前述的免疫分析用孔盤，不論該孔盤為未經(jīng)修飾 或是有經(jīng)照射（irradiation)技術(shù)處理，一開始時(shí)將抗體或抗原固著（coating)于孔盤的 步驟均是通過物理吸附結(jié)合的，這種物理吸附是非特異性的，因此需要長達(dá)12-18小時(shí)的 反應(yīng)時(shí)間，且后面還包括了帶有酵素的抗體及酵素受質(zhì)的反應(yīng)時(shí)間，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)完成的 時(shí)間長達(dá)1-2天，且需使用價(jià)格不斐的帶有酵素的抗體及酵素受質(zhì)，故酵素連結(jié)免疫吸附 法在時(shí)間與價(jià)格上均有改善的空間。
[0015] 表面電衆(zhòng)共振（surface plasmon resonance, SPR)為近年來發(fā)展的一種感測技 術(shù)，其原理為當(dāng)一道外來光源以任何角度照射到具有奈米結(jié)構(gòu)的金屬薄膜上時(shí)，如有一波 長大小與金屬表面的自由電子共振波長相同時(shí)，即會(huì)激發(fā)自由電子產(chǎn)生集體震蕩并導(dǎo)致光 的吸收而產(chǎn)生波長λ 1，一旦金屬表面與生物或化學(xué)分子產(chǎn)生鍵結(jié)，即會(huì)讓波長λ 1位移至 λ 2,藉由檢測波長的變化得知待測物之性質(zhì)及濃度。表面電漿共振所需的時(shí)間較酵素連結(jié) 免疫吸附法為短，表面電漿共振需要以專用的儀器進(jìn)行，因此在價(jià)格上較為高昂，實(shí)行上也 較為不便。
[0016] 在表面電衆(zhòng)共振（SPR)之后，發(fā)展了局部表面電衆(zhòng)共振（localized surface plasmon resonance, LSPR)，局部表面電衆(zhòng)共振擁有許多的優(yōu)勢。其原理在于當(dāng)金屬奈米粒 子制作于透明基板上時(shí)，入射光的激發(fā)將使得奈米粒子表面產(chǎn)生表面電漿共振，由于此共 振的頻率與強(qiáng)度容易受到周遭環(huán)境的影響而產(chǎn)生波長的位移或者訊號(hào)強(qiáng)度的改變等，因此 可利用局部介電常數(shù)的變化來進(jìn)行分析物的偵測。只要有分析物鍵結(jié)在粒子附近，便可以 由光學(xué)儀測量到光學(xué)變化。奈米粒子表面就像是微小型的探測器，在幾奈米的范圍之內(nèi)，都 可以量測到很高的光學(xué)變化訊號(hào)。
[0017] 局部表面電漿共振（LSPR)與表面電漿共振（SPR)主要的差異在于從表面電漿可 偵測到變化的距離不同，表面電漿共振（SPR)的電漿場滲透深度介于200-1000nm之間，局 部表面電漿共振（LSPR)則僅在15-30nm之間，因此局部表面電漿共振（LSPR)對(duì)于遠(yuǎn)離表 面的影響遠(yuǎn)較表面電漿共振（SPR)不敏感，換句話說，局部表面電漿共振（LSPR)只偵測接 近表面的變化，因此可以容許復(fù)雜或不純的反應(yīng)溶液。
[0018] 表一針對(duì)目前三種有關(guān)分子間交互辨識(shí)的感測機(jī)制，包括酵素連結(jié)免疫吸附法 (ELISA)、表面電漿共振（SPR)與局部表面電漿共振（LSPR)進(jìn)行比較，從表一可以發(fā)現(xiàn)局 部表面電漿共振（LSPR)在每個(gè)項(xiàng)目中都表現(xiàn)的很出色：局部表面電漿共振（LSPR)相較于 酵素連結(jié)免疫吸附法（ELISA)是可免標(biāo)定且可做實(shí)時(shí)監(jiān)控的，相較于表面電漿共振（SPR) 是不需要作溫度控制的，且局部表面電漿共振（LSPR)的成本也較酵素連結(jié)免疫吸附法 (ELISA)及表面電漿共振（SPR)低廉。然而要將局部表面電漿共振（LSPR)商業(yè)化仍然有許 多問題需要解決。
[0019] 表一酵素連結(jié)免疫吸附法（ELISA)、表面電漿共振（SPR)與局部表面電漿共振 (LSPR)的比較
[0020]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種感測方法，其包含： (1) 提供一可裝卸晶片，所述可裝卸晶片包含基材，以及奈米粒子單元，其中所述基材 系以一透光材質(zhì)所制成，而所述奈米粒子單元設(shè)置于所述基材之上并包含相間隔的復(fù)數(shù)個(gè) 第一奈米粒子； (2) 提供一有孔元件，其中所述可裝卸晶片系藉由可裝卸地設(shè)置于所述有孔元件的一 端以形成復(fù)合元件； (3) 提供一框架，其中所述復(fù)合元件組裝于所述框架以進(jìn)行感測； (4) 將第一分子固著于所述些相間隔的第一奈米粒子間； (5) 加入待測物至所述復(fù)合元件的孔中，和已固著的所述第一分子進(jìn)行接觸； (6) 當(dāng)所述待測物和已固著的所述第一分子發(fā)生第一專一性結(jié)合時(shí)，該些相間隔的第 一奈米粒子的光譜訊號(hào)會(huì)產(chǎn)生變化； (7) 將組裝于所述框架的所述復(fù)合元件置入一光譜儀以讀取該變化的數(shù)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測方法，其中各所述第一奈米粒子系由一金屬所制成，所 述金屬系選自由金（Au)、銀（Ag)、鈀（Pd)、鉑（Pt)、鉻（Cr)、鈷（Co)、鉬（Mo)、銅（Cu)、鎳 (Ni)、鋁（Al)、鐵（Fe)、鎂（Mg)、錫（Sn)、鈦（Ti)、鉈（Ta)及銥（Ir)上述金屬的合金及其組 合所組成的群組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測方法，其系用于所述待測物的定性及定量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測方法，其中所述光譜訊號(hào)產(chǎn)生的該變化系由于局部表面 電漿共振。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測方法，更包括： 加入以第二分子標(biāo)記的第二奈米粒子與所述待測物進(jìn)行第二專一性結(jié)合，所述第二專 一性結(jié)合會(huì)放大該光譜訊號(hào)產(chǎn)生的該變化。
6. -種感測方法，其包含： (1) 將第一分子固著于可裝卸晶片的復(fù)數(shù)個(gè)相間隔的第一奈米粒子間； (2) 加入待測物和已固著的所述第一分子進(jìn)行接觸； (3) 當(dāng)所述待測物和已固著的所述第一分子發(fā)生第一專一性結(jié)合時(shí)，該些相間隔的第 一奈米粒子的光譜訊號(hào)會(huì)產(chǎn)生變化； (4) 藉由一微孔盤光譜儀讀取該變化的數(shù)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的感測方法，其中各所述第一奈米粒子系由一金屬所制成，所 述金屬系選自由金（Au)、銀（Ag)、鈀（Pd)、鉑（Pt)、鉻（Cr)、鈷（Co)、鉬（Mo)、銅（Cu)、鎳 (Ni)、鋁（Al)、鐵（Fe)、鎂（Mg)、錫（Sn)、鈦（Ti)、鉈（Ta)及銥（Ir)上述金屬的合金及其組 合所組成的群組。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的感測方法，其系用于所述待測物的定性及定量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的感測方法，其中所述光譜訊號(hào)產(chǎn)生的該變化系由于局部表面 電漿共振。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的感測方法，更包括： 加入以第二分子標(biāo)記的第二奈米粒子與所述待測物進(jìn)行第二專一性結(jié)合，所述第二專 一性結(jié)合會(huì)放大所述光譜訊號(hào)產(chǎn)生的該變化。
11. 一種感測方法，其包含： (1) 提供一可裝卸晶片，所述可裝卸晶片包含基材，以及奈米粒子單元，其中所述基材 系以一透光材質(zhì)所制成，而所述奈米粒子單元設(shè)置于所述基材之上并包含相間隔的復(fù)數(shù)奈 米粒子； (2) 提供一有孔元件，其中所述可裝卸晶片系藉由可裝卸地設(shè)置于所述有孔元件的一 端以形成復(fù)合元件； (3) 提供一框架，其中所述復(fù)合元件組裝于所述框架以進(jìn)行感測； (4) 將第一分子固著于該些相間隔的奈米粒子間； (5) 加入一待測物至所述復(fù)合元件的孔中，和已固著的所述第一分子進(jìn)行第一專一性 結(jié)合； (6) 加入以發(fā)光分子標(biāo)記的第二分子與所述待測物進(jìn)行第二專一性結(jié)合； (7) 當(dāng)所述待測物和已固著的所述第一分子發(fā)生所述第一專一性結(jié)合，且以所述發(fā)光 分子標(biāo)記的所述第二分子與所述待測物發(fā)生所述第二專一性結(jié)合時(shí)，所述發(fā)光分子與所述 些相間隔的奈米粒子間產(chǎn)生一電磁場耦合作用，使所述發(fā)光分子的發(fā)光訊號(hào)被有效放大。 (8) 將組裝于所述框架的所述復(fù)合元件置入一光譜儀以讀取數(shù)值。
【專利摘要】一種感測方法，其包含：提供一可裝卸晶片，該可裝卸晶片包含基材，以及奈米粒子單元，其中該基材系以透光材質(zhì)所制成，而該奈米粒子單元設(shè)置于該基材之上并包含相間隔的復(fù)數(shù)個(gè)第一奈米粒子；提供一有孔元件，其中該可裝卸晶片系藉由可裝卸地設(shè)置于該有孔元件的一端以形成復(fù)合元件；提供一框架，其中該復(fù)合元件組裝于該框架以進(jìn)行感測；將第一分子固著于該些相間隔的第一奈米粒子間；加入待測物至該復(fù)合元件的孔中，和已固著的第一分子進(jìn)行一接觸；當(dāng)該待測物和已固著的第一分子發(fā)生第一專一性結(jié)合時(shí)，該些相間隔的第一奈米粒子的光譜訊號(hào)會(huì)產(chǎn)生變化；將組裝于該框架的復(fù)合元件置入一光譜儀以讀取該變化的數(shù)值。
【IPC分類】G01N21-63
【公開號(hào)】CN104792747
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510029911
【發(fā)明人】林寬鋸, 許純淵, 陳威宏, 謝怡慧, 蔡晴雯, 江筠婷, 張家瑜
【申請(qǐng)人】希華晶體科技股份有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日
【公告號(hào)】US20150204865