激素、类固醇、维生素、离子、代谢物、衍生物、类似物、多糖、脂质、脂多糖、糖蛋白、脂蛋白、核蛋白、寡核苷酸、抗体、免疫球蛋白、凝血因子、肽激素、蛋白激素、非肽激素、白介素、干扰素、细胞因子、细胞、细胞表面分子、微生物、小的有机分子、病毒粒子、细菌、毒素、药物、细胞、细胞膜、膜组分、蛋白质复合物、抗原、半抗原、受体、大分子、或分子复合物。
[0030]其它目标实体也可以在检定中使用。因此，由检定设定为目标的实体可以是生物样品中发现的任何实体并被认为是所寻找的状况的标志物。目标实体可以是生物样品内找到的一个或多个分子、肽、寡核苷酸、小分子、元素和其它实体，并且具有可缀合到贵金属纳米颗粒的配体。
[0031 ] 所述配体使用已知缀合技术缀合到贵金属纳米颗粒。配体结合目标实体或目标实体的组分。目标实体的特定结合位置或组分可以根据状况不同而不同并且必须仔细选择。在选择目标实体或目标实体的组分时可以考虑的因素包括时间:问题可以是，例如，在病原体或感染物的生命周期中的什么时间目标实体出现在个体中。考虑因素还可以包括位置:问题可以是，例如，在个体中的什么位置发现目标实体，以及它是否存在于可收集到测试装置内的所述类型的生物样品中。特别用于目标实体或目标实体的组分的配体可以是，例如，抗体、抗原、受体、适体、蛋白质、多肽、小分子、核酸或能够结合目标实体或目标实体的组分的任何结合体。所述配体可以与目标上的结合成分(binding member)形成结合对，例如，结合对可以是抗原和特异抗体对，生物素和亲和素对，碳水化合物和乳糖对，互补核苷酸序列，互补肽序列，效应器和受体分子，酶辅助因子和酶，或酶抑制剂和酶。许多不同的配体和结合对都可用于在单个检定中检测目标。缀合到贵金属纳米颗粒且设计成用于结合目标实体的特异性配体或结合成分可包括特别用于结合并检测所列出的任何目标实体或目标实体的组分的配体，所述目标实体或目标实体的组分还包括基因、编码序列、密码子、非编码序列、线粒体DNA、病毒RNA、病毒DNA、细菌DNA、真菌DNA、哺乳动物DNA、cDNA、mRNA、RNA片段、DNA片段、寡核苷酸、合成的寡核苷酸、改性寡核苷酸、单链核酸、双链核酸、互补核苷酸序列、分支DNA、用于复制核酸的组分、扩增子、天然核酸、合成的核酸、转录因子、连接酶、酶和它们的任何亚单位。
[0032]本发明的因测试装置不同、检定不同而不同的各方面的特征主要在于，待检测的目标实体的性质并且包括以下各项:目标实体，用于结合目标实体的配体，和目标实体上的配体可结合的结合位置。
[0033]其它考虑因素可以包括在目标实体是否以高亲和力结合至配体，以及结合过程中是否存在任何位阻或结合竞争问题。另外，在设计待缀合到纳米颗粒的配体时，配体是否可以通过便于纳米颗粒相互接近的方式结合目标实体使得在目标实体存在时发生变色的问题是一个担忧。最后，如果选择多于一种类型的配体来结合目标实体或目标实体的不同组分，问题是这些配体是否协作以导致检定中所需的变色。
[0034]金属纳米颗粒的尺寸、形状和组合物可以系统地改变，以产生具有特定的放射性、吸收性和光散射特性的材料，这使得这些材料对于复用的分析物检测是理想的；纳米线和纳米管的成分也可被控制，因此当存在目标实体时允许测量和改变它们的导电特性。金和银纳米结构的等离子性质包括金属纳米颗粒的等离子体共振特性的独特的可调谐性，通过改变它们的大小、形状、成分和介质以允许纳米结构设计用于特定的生物应用。已知的纳米结构的几何形状一一包括纳米棒、纳米壳和纳米颗粒对一一可以表现出显著增强和可调谐的等离子共振，使它们非常适合于生物应用，包括检测和诊断。调谐纳米结构的形状(例如纳米棱镜、纳米棒或纳米壳)是增强局域型表面等离子体共振(LSPR)对生物样品和目标实体的灵敏度的另一种方法。金属纳米颗粒对或组件显示出场耦合导致的有距离依赖性的等离子共振。一个普遍的缩放模型——使等离子共振频率与颗粒尺寸方面的颗粒间的距离相关一一变得对生物系统内的状况的诊断可能有用。
[0035]本文所提供的贵金属纳米结构的应用实施例可以很容易地推广到生物学和医学的其它领域，因为等离子纳米材料表现出很大的范围、通用性、以及它们的光学属性的系统可调性。那些最近受到纳米结构材料的发展很大影响的领域是生物学、生物物理学和医学。所述纳米生物学工件套件已经被贵金属纳米结构大大增强，其已被证明是对一系列生物应用包括生物物理研究、贵金属纳米结构的光学性质以及讨论近期研究进展是高度通用且可调谐的材料。
[0036]金属纳米粒子可与目标为或识别用于实现分子特异性的配体的小分子或生物分子缀合。每个金属纳米颗粒都可以被认为是等同于高达百万染色分子的光学探针。这提供了用于提高探测灵敏度的大的余量。与染色剂不同，金属纳米颗粒耐光且不经受光至褪色，允许更高的光激发的能量和更长的探测时间。存在与LSPR相关联的加强的辐射和非辐射的属性的范围。因此光学探测策略可根据具体的生物应用来选择。不同的策略也可以组合。LSPR的另一个独特的特性是，它可以通过改变纳米结构的尺寸、形状、成分或环境而被调谐以适应生物应用。10nm尺寸范围内的金纳米颗粒在水中具有约520nm的强吸收最大值。对于银纳米粒子，这发生在大约390nm处。
[0037]成套用具可以包括装置部件，用于测量与所聚集的贵金属纳米颗粒的控制量相比较的生物样品的混合物中等离子共振的量，以量化目标实体。当实体被检测时，该装置还可以包括样品中的实体量的定量。定量通常由与控制量相比较存在较大量实体时增加的颜色浓度来指示。定量也可以通过检测有多少纳米颗粒被结合到目标来实现。当装置是用于监测疾病的进展或消退时，定量是有用的。典型地，例如，个体可能希望了解特定的治疗是否有效。治疗是否有效可通过检测每单位体积的所测的体液中的病毒颗粒浓度测定降低而获知。从装置中的窗口识别聚集的贵金属颗粒的等离子共振频率的指标，与控制溶液中的非聚集的贵金属颗粒的等离子共振频率相比较，其中，与样品混合的颗粒的聚集表明样品对该实体呈阳性。该检定还包括测量来自聚集的等离子共振的量，与来自非聚集的颗粒的等离子共振的控制量相比较，从而对样品中实体的量进行定量。
[0038]在手持装置内进行的检定可以从个体收集待测试样品并且可以在该样品内检测实体的存在。该检定可包括用配体附着到其外表面的贵金属纳米颗粒的检测溶液预加载手持装置的腔室。配体的性质包括其特别用于待通过检定来检测的实体上的组成部分。从个体收集样品并放置在装置的贮存器中。将样品与预加载的检测溶液混合，实体被允许接触具有特别用于目标实体上或目标实体内的组成部分的配体的分析物纳米颗粒。进行检定的方法可以包括将血液样品抽入测试装置，或允许血液从刺破的手指滴落到收集腔室内。从收集腔室，血液可被过滤并且等离子体可通过使流体流过内置于装置中的膜被隔离。压力和真空可用于使等离子体从收集腔室移动到检定腔室。在检定腔室中，样品可以接触反应剂以进行检定。
[0039]为了将本发明作为整体举例说明，描述用于检测人类HIV感染的测试装置、成套用具、检定和方法。称为获得性免疫缺陷综合症或AIDS的威胁生命的传染病是由感染人类免疫缺陷病毒或HIV引起的。HIV感染的早期检测可以通过在HIV感染的前10天内的隐蔽期期间或刚过后减少病毒载量来在治疗HIV方面提供更大成功(见图2)。本发明提供了能够在感染的前5至7天内检测到人类免疫缺陷病毒的巨大的优势。当前用于HIV的测试方法在感染后约6个月前不能检测到HIV。此外，疑似接触HIV的婴儿只能在一岁之后再测试抗体。因此，当前的HIV测试的不足是深刻的。当前的测试使用HIV抗体作为检测HIV感染的目标实体。本发明适于使用多个不同的目标实体，这将在感染后仅约5天就指示生物样品中HIV的存在。为了用于测试HIV检定，生物样品可以是，例如，血液、精液、阴道分泌物、乳汁、其它含有血液的体液。只有来自HIV感染者的特定流体(血液，精液，阴道分泌物和乳汁)才可能传染HIV。HIV在血液、精液、阴道分泌物、乳汁、唾液和眼泪中可具有不同的浓度或量。
[0040]在检定中可以作为目标实体的HIV病毒粒子的组分包括，例如，外壳蛋白gpl20、RNA基因组或HIV RNA的序列，或衣壳蛋白p24。例如，本发明可使用配体来检测来自HIV的RNA、形成HIV基因组的衣壳套装的p24蛋白质、或识别并结合HIV gpl20的涂层蛋白质的区域的配体。HIV的其它目标实体，如其它蛋白质、酶或材料也可以用作检定用的目标实体以检测HIV。可以使用用于目标