金属纳米壳包被的条码的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及条码以及产生条码的方法的领域。更特别的，本公开涉及金属纳米壳 包被的条码。
【背景技术】
[0002] 聚合物微珠是化学和生物传感应用的最大通用平台之一。微珠平台提供了与其它 检测技术相比更快的反应动力学、更高的生物分子缀合通量能力和更好的分析再现性[1]。 当微珠掺入有机焚光素或量子点（QDs)以产生条码时，它们可以同时检测成千上万的分 子。有机荧光素条码化的微珠正在成为多重检测方案的基础。这些条码的一个限制包括需 要复杂和昂贵的读出设备来补偿用于激发不同荧光素所需的光源，且这些条码仅能被用于 特定环境条件下，因为不同荧光素的发射属性受到分析环境的影响。这一限制可通过使用 QDs产生条码来克服。可以使用6种不同颜色和强度水平的QDs工程化超过40, 000个不同 的条码，且它们可以使用一个单一波长进行激发[2]。这一广泛的多重检测技术在多种机理 的快速分析和有机和无机标志物的高通量筛选中特别有用。目前对于工程化QD条码存在 许多建议的方法[2-5]，但这些方法均没能生产可以很容易地被缀合且在不同温度、缓冲液 或分析环境中都具有良好的保质期和荧光一致性的QD条码，从而不能使得这些技术被广 泛应用。分析过程中QD荧光的任何变化都可能导致条码的错误识别[6, 7]。因此，QD条码 技术停留在研究阶段，并没有推进至更广泛的应用。
[0003] 申请人之前显不当它们位于亚-100nm聚苯乙稀珠的中心时，QDs的焚光在不同 分析条件下并不发生变化[8]。不幸的是，这种合成方法不能适用于制备更大的微珠。当尝 试采用类似策略来制备更大的QD条码时，引发剂在反应中淬灭或改变了QDs荧光性质。然 而，这一研究表明在聚苯乙烯微珠内部深处保护的QDs将保护QDs免于与水环境相互作用。
[0004] 从而，本发明的一个目标是通过提供相对于现有技术的条码而言具有针对降解的 稳定性或改进的稳定性和分析灵敏度的条码，并简化缀合过程，来克服上述限制。
[0005] 本发明的进一步的和其它的目标通过下述发明概述、发明详述及其实施方式和实 施例将实现。
【发明内容】
[0006] 在一个实施方式中，本发明提供了一种条码，其可被用于在样品中和在用于检测 一种或多种感兴趣的目标的多重系统中检测一种或多种感兴趣的目标的方法。在一个实施 方式中，本发明的条码包括具有一个或多个荧光素群的金属纳米壳包被的微珠。
[0007] 在本发明的条码的一个实施方式中，该荧光素包括有机荧光素、无机荧光素或有 机荧光素和无机荧光素的混合物。
[0008] 在本发明的条码的另一实施方式中，该微珠是聚合的微珠。
[0009] 在本发明的条码的另一实施方式中，该微珠包含苯乙烯-马来酸酐共聚物的单一 聚合物系统。
[0010] 在本发明的条码的另一实施方式中，该微珠包含聚苯乙烯和苯乙烯-马来酸酐共 聚物的混合聚合物系统。
[0011] 在本发明的条码的另一实施方式中，聚苯乙烯和苯乙烯-马来酸酐共聚物的比率 范围为约4:1至约1:1质量比。
[0012] 在本发明的条码的另一实施方式中，聚合物包括类似物或衍生物。
[0013] 在本发明的条码的另一实施方式中，焚光素是量子点（QDs)。
[0014] 在本发明的条码的另一实施方式中，金属选自银或金。
[0015] 在本发明的条码的另一实施方式中，条码进一步包含缀合至金属纳米壳的目标特 异性捕获探针。
[0016] 在本发明的条码的另一实施方式中，所述目标包括无机材料和有机材料。
[0017] 在本发明的条码的另一实施方式中，有机材料包括单细胞和多细胞生物及其任何 组分、肽、蛋白质、寡糖、脂质、基因、核酸、氨基酸，且其中无机材料包括具有金属原子的无 机分子。
[0018] 在本发明的条码的另一实施方式中，条码包括在微珠表面和金属纳米壳之间的蛋 白层。
[0019] 在本发明的条码的另一实施方式中，相对于没有金属纳米壳的条码，该金属纳米 壳有助于延长条码的保质期。
[0020] 在本发明的条码的另一实施方式中，相对于没有金属纳米壳的条码，该金属纳米 壳有助于增强条码的荧光稳定性。
[0021] 在本发明的条码的另一实施方式中，该金属纳米壳具有约20nm至约80nm的厚 度。
[0022] 在一个实施方式中，本发明提供了一种在条码表面形成金属纳米壳的方法。在一 个实施方式中，该在条码表面形成金属纳米壳的方法包括：(a)使条码接触金属纳米颗粒， 和（b)将步骤（a)中获得的条码与金属的盐混合足以在条码上形成金属纳米壳的一段时 间。
[0023] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的一个实施方式中，该条码包括具有一个或多 个荧光素群的微珠，且该荧光素包括有机荧光素、无机荧光素或有机荧光素和无机荧光素 的混合物。
[0024] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，该微珠是聚合的微珠。
[0025] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，该微珠包含苯乙烯-马来 酸酐共聚物的单一聚合物系统。
[0026] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，该微珠包含聚苯乙稀和苯 乙烯-马来酸酐共聚物的混合聚合物系统。
[0027] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，聚苯乙烯和苯乙烯-马来 酸酐共聚物的比率范围为约4:1至约1:1质量比。
[0028] 在本发明的条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，聚合物包括类似 物或衍生物。
[0029] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，荧光素是QDs。
[0030] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，金属选自银或金。
[0031] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，该方法进一步包括通过将 捕获探针缀合至金属纳米壳来功能化该金属纳米壳包被的条码，其中所述捕获探针能够与 目标相互作用。
[0032] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，所述目标包括无机材料和 有机材料。
[0033] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，有机材料包括单细胞和多 细胞生物及其任何组分、肽、蛋白质、寡糖、脂质、基因、核酸、氨基酸，且其中无机材料包括 具有金属原子的无机分子。
[0034] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，该方法进一步包括，在使 条码接触金属纳米颗粒之前，在条码上加入蛋白质层。
[0035] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，步骤（b)的时间是形成对 应于预选的金属纳米壳厚度的金属纳米壳所需的时间。
[0036] 在条码表面形成金属纳米壳的方法的另一实施方式中，形成金属纳米壳所需时间 选自比较金属纳米壳厚度和金属纳米壳形成时间的标准曲线。
[0037] 在一个实施方式中，本发明提供了一种用于在样品中检测目标的检测系统。该检 测系统，在一个实施方式中，包括多个条码，每个条码包含具有一个或多个焚光素群的金属 纳米壳包被的微珠和缀合至金属纳米壳的捕获探针，该捕获探针能够与目标相互作用且该 系统能够产生指示在样品中检测到目标的可检测信号，该可检测信号包含来自具有结合至 目标的捕获探针的条码的第一信号和来自结合至目标的第二探针的第二信号。
[0038] 在本发明的检测系统的一个实施方式中，该检测系统进一步包括一种无线通信设 备，该无线通信设备包括收集来自该多个条码和第二探针的可检测信号的工具。
[0039] 在本发明的检测系统的另一实施方式中，该无线通信设备进一步包括用于分析从 该多个条码和第二探针收集的信号的工具，和传输收集的信号用于远程分析的工具的一种 或两种。
[0040] 在本发明的检测系统的另一实施方式中，该检测系统进一步包括第二探针信号， 该第二探针信号指示条码捕获探针对目标的成功捕获。
[0041] 在一个实施方式中，本发明提供了一种用于在单一样品中同时检测多个感兴趣的 目标的多重检测系统。本发明的多重检测系统，在一个实施方式中，包括：多个条码，每个条 码包含：（i)具有一个或多个荧光素群的金属纳米壳包被的微珠和（ii)缀合至条码表面 的一个捕获探针，其能够与多个感兴趣的目标中的一种相互作用，从而该多个条码针对多 个感兴趣的目标的每一种都包括至少一个条码，该多个金属纳米壳-条码的多个感兴趣的 目标的每一种能够产生不同的目标特异性信号，每个目标特异性信号包含来自具有与特定 感兴趣目标相互作用的捕获探针的条码的第一信号，和来自结合至特定感兴趣目标的第二 探针的第二信号。
[0042] 在本发明的多重检测系统的一个实施方式中，该多重检测系统进一步包括第二探 针信号，该第二探针信号指示条码捕获探针对目标的成功捕获。
[0043] 在本发明的多重检测系统的另一实施方式中，该多重检测系统进一步包括一种无 线通信设备，该无线通信设备包括用于收集来自该多个条码的第一信号和来自第二探针信 号的第二信号的工具。
[0044] 在本发明的多重检测系统的另一实施方式中，该无线通信设备进一步包括用于分 析从该多个条码和第二探针收集的信号的工具，和传输收集的信号用于远程分析的工具的 一种或两种。
[0045] 本发明，在另一实施方式中，提供了一种在样品中检测感兴趣目标的方法。该方 法，在一个实施方式中，包括：使样品接触：(a)多个条码，每个条码包含具有一个或多个荧 光素群的金属纳米壳包被的微珠，和缀合至金属纳米壳的捕获探针，该捕获探针能够与感 兴趣的目标相互作用，每个条码能够发射一种目标特异性信号，和（b)第二探针，该第二探 针能够与感兴趣的目标相互作用并发射一种第二探针信号；其中条码信号和第二探针信号 的存在指示了在样品中检测到目标。
[0046] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的一个实施方式中，该条码包含具有一个或多 个荧光素群的微珠，且其中该荧光素包括有机荧光素、无机荧光素或有机荧光素和无机荧 光素的混合物。
[0047] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，该微珠是聚合的微珠。
[0048] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，该微珠包含苯乙烯-马来 酸酐共聚物的单一聚合物系统。
[0049] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，该微珠包含聚苯乙烯和苯 乙烯-马来酸酐共聚物的混合聚合物系统。
[0050] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，聚苯乙烯和苯乙烯-马来 酸酐共聚物的比率范围为约4:1至约1:1质量比。
[0051] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，聚合物包括类似物或衍生 物。
[0052] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，荧光素是QDs。
[0053] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，金属选自银或金。
[0054] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，所述目标包括无机材料和 有机材料。
[0055] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，有机材料包括单细胞和多 细胞生物及其任何组分、肽、蛋白质、寡糖、脂质、基因、核酸、氨基酸，且其中无机材料包括 具有金属原子的无机分子。
[0056] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，条码包括在微珠表面和金 属纳米壳之间的蛋白层。
[0057] 在样品中检测感兴趣的目标的方法的另一实施方式中，该金属纳米壳具有约20 nm至约80nm的厚度。
[0058] 在本发明的一个方面，该样品是生物学或非生物学样品。
[0059] 在本发明的另一方面，该样品是非人类样品。
[0060] 在本发明的另一方面，该样品是人类样品。
[0061] 在本发明的另一方面，该样品是固体或流体样品。
[0062] 在本发明的另一方面，该样品是生物学或非生物