可检测阵列、诊断系统以及其制作和使用方法
【专利说明】可检测阵列、诊断系统从及其制作和使用方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请根据35U.S.C.§119(e)规定要求2013年9月24日提交的第61/881,754号美 国临时申请，该申请的全部内容W引用的方式并入本文中。
【背景技术】
[0003] 可检测阵列可将分析物粘结或固定在固体支撑件上W检测所述分析物的存在、缺 乏或浓度。通常，可检测阵列限于选择性地粘结单个分析物或单种类型的分析物。例如，可 检测阵列可含有多个DNA序列探头，所述多个DNA序列探头用于粘结到具有与探头序列互补 的序列的DNA。在另一实例中，阵列可包括用于选择性地粘结到感兴趣的配体的多个潜在配 体受体。
[0004] 运类现有技术阵列的应用有所限制。例如，由于环境样本可含有多个感兴趣的分 析物，所W可能需要一个W上阵列来粘结并检测分析物的存在。此外，尽管已知阵列对于一 个分析物或一种类型的分析物而言是特定的，但是受试者的疾病状态的特征可为一个W上 分析物的存在或缺乏。因此，需要一种既可粘结又可检测多个分析物的可检测阵列，W及使 用运类可检测阵列进行诊断的方法。
【发明内容】
[0005] 在一项实施例中，可检测阵列可包括基板，所述基板具有用于粘结一个或多个分 析物的多个表面，每个表面独立地包括用于将一个或多个大分子固定到基板表面的一个或 多个基板涂层，并且一个或多个大分子贴附到一个或多个基板涂层的至少一部分，所述一 个或多个大分子在基板涂层上被布置成某种图案并且包括用于粘结多个分析物的多个无 偏粘结部位，其中所述多个表面中的每个上的一个或多个基板涂层上的一个或多个大分子 的特性、图案或特性和图案两者不同于所述多个表面中的任何另外一个的任何另外一个基 板涂层上的一个或多个大分子的特性、图案或特性和图案两者，并且其中粘结到所述多个 表面中的每个的一个或多个分析物的存在或缺乏可通过多种检测方法检测到。
[0006] 在另一实施例中，所述一个或多个基板涂层包括至少一种硅烷或至少一种娃氧 烧，例如，丙締酷硅氧烷，尤其是W下项中的一者或多者:3-甲基丙締酷氧丙基Ξ甲氧基娃 烧、3-丙締酷氧基丙基Ξ甲氧基硅烷、N-(3-丙締酷氧基-2-径丙基-3-氨基丙基Ξ乙氧基娃 烧W及3-甲基丙締酷氧基丙基二甲基氯硅烷。在又一实施例中，所述一个或多个大分子包 括W下项中的一者或多者:聚合物、表面活性剂、纳米球体、纳米管、树状聚物、微球体和聚 合微球，例如，（甲基)丙締酷胺、（甲基)丙締酸醋、丙Ξ醇和N，N'（亚控基)双丙締酷胺中的 一者或多者。在又一实施例中，所述一个或多个大分子包括至少一种聚合物。在另一实施例 中，所述一个或多个大分子包括一种或多种单体，或两种或更多种单体，其选自由W下项组 成的组:2-簇乙基丙締酸醋、丙締酸、丙締酷胺、组胺丙締酸醋、Ν-[Ξ(^甲基）甲基]丙締酷 胺、径丙基丙締酸醋、4-径下基丙締酸醋、Ν-径乙基丙締酷胺、Ν，Ν，-二甲基丙締酷胺、Ν-(1, 1-二甲基-3-氧代下基）丙締酷胺、Ν-异丙基丙締酷胺、丙締酸乙二醇苯酸醋、Ν，Ν'-亚甲基 双丙締酷胺、1，1，3,3,3-六氣异丙基丙締酸醋和N-叔辛基-丙締酷胺。在其它实施例中，所 述一个或多个大分子包括一种或多种交联剂，诸如W下项中的至少一者:双丙締酷胺、Ξ径 甲基丙烷Ξ丙締酸醋、双酪A-双(2-径丙基)丙締酸醋和1-(丙締酷氧基)-3-(甲基丙締酷氧 基)-3-甲基丙締酷氧基)-2-丙醇。在其它实施例中，所述一个或多个大分子包括多个化学 性质不同的大分子，其中每个化学性质不同的大分子被贴附到阵列的多个表面中的不同表 面。在其它实施例中，所述一个或多个大分子包括至少2个、至少12个、至少72个、至少96个、 或至少288个化学性质不同的大分子。
[0007] 在另一实施例中，所述多种检测方法包括W下项中的一者或多者：美拉德反应 (Maillard reaction)、与一种或多种胺反应性染料的焦糖化反应、与一种或多种硫醇反应 性染料的反应、与一种或多种细胞染料的反应、与一种或多种溶致变色染料的反应、与一种 或多种酸性指示剂的反应、与一种或多种碱性指示剂的反应、与一种或多种标记抗体的反 应、冷光、表面纹理分析、光扫描、显微术、利用反射或透射照明的光扫描、利用反射或透射 照明的摄影术、质谱测量和光谱术。
[0008] 在其它实施例中，所述基板是玻璃。
[0009] 在其它实施例中，所述基板包括W下项中的一者或多者：玻璃、塑料、金属、复合 物、丙締酸树脂或生物活性基板，例如，木材。
[0010] 在另一其它实施例中，一个或多个分析物被粘结到所述一个或多个大分子。在又 一其它实施例中，所述可检测阵列进一步包括粘结到所述一个或多个大分子的一个或多个 小分子、蛋白质、肤、核巧酸、核巧、细菌、病毒、真菌细胞、动物细胞或酵母细胞。
[0011] 在其它实施例中，一种用于诊断疾病、障碍或病症的系统可包括:输入元件，其用 于接收第一可检测阵列或其表示的一个或多个图像，其中所述第一可检测阵列是前述第一 可检测阵列中的任一者;数据库，其包括多个第二可检测阵列或其表示的一个或多个图像， 其中所述第二可检测阵列是前述第一可检测阵列中的任一者；W及比较元件，其用于比较 所述第一可检测阵列或其表示的一个或多个图像与多个第二可检测阵列或其表示的一个 或多个图像。在又一实施例中，所述第二可检测阵列或其表示的所述图像中的每个与具有 已知疾病、障碍或病症的受试者、体外样本或环境样本相关。在又一实施例中，所述第一可 检测阵列或其表示与具有未知疾病、障碍或病症状态的受试者、体外样本或病症相关。在又 一实施例中，系统的比较元件能够预测具有未知疾病状态的受试者、体外样本或环境样本 的疾病状态。在又一实施例中，第一可检测阵列或其表示的所述一个或多个图像是假彩色 图像。在又一实施例中，所述第一可检测阵列或其表示的一个或多个图像表示基板的多个 表面的巧光、憐光、纹理、粗糖度、颜色、紫外吸收、红外吸收、或不具有前述项的一者或多 者。
[0012] 在实施例中，一种确定受试者、体外样本或环境样本中的疾病、障碍或病症状态的 方法包括使第一可检测阵列(诸如本文中所公开的阵列中的任一者)与同受试者、体外样本 或环境样本相关的一个或多个分析物接触。在另一实施例中，所述接触步骤包括使所述第 一可检测阵列与受试者的一个或多个身体样本接触。在又一实施例中，所述接触步骤包括 接触受试者、体外样本或环境样本的血液、血清、血浆、尿液、粪便、唾液、胆汁、脊髓液、间质 液、胃液、眼泪、溶剂和乳液中的至少一者。在又一实施例中，所述接触步骤包括使第一可检 测阵列与受试者的血浆和尿液中的一者或多者接触。
[0013] 在又一实施例中，所述方法进一步包括获得与受试者相关的一个或多个分析物。 在又一实施例中，所述方法进一步包括检测与受试者、体外样本或环境样本相关的一个或 多个分析物。在又一实施例中，所述方法进一步包括制作所述可检测阵列的一个或多个图 像或其一个或多个表示。
[0014] 在又一实施例中，所述方法包括W下操作中的一者或多者:加热所述可检测阵列； 引起所述一个或多个分析物中的至少一者的美拉德反应;使所述一个或多个分析物中的至 少一者焦糖化;使所述一个或多个分析物中的至少一者与一种或多种胺反应性染料反应； 使所述一个或多个分析物中的至少一者与一种或多种硫醇反应性染料反应;使所述一个或 多个分析物中的至少一者与一种或多种溶致变色染料反应;使所述一个或多个分析物中的 至少一者与一种或多种细胞染料反应;使所述一个或多个分析物中的至少一者与一种或多 种标记抗体反应;使所述一个或多个分析物中的至少一者与一种或多种酸性指示剂反应； 使所述一个或多个分析物中的至少一者与一种或多种碱性指示剂反应;检测所述可检测阵 列的冷光或其缺乏;表面纹理分析;光扫描;显微术;利用反射或透射照明的光扫描;利用反 射或透射照明的摄影术;质谱测量和光谱术。
[0015] 在实施例中，一种制作可检测阵列(诸如本文中所述的可检测阵列中的任一者）的 方法包括:独立地使多个表面与至少一个基板涂层接触W形成多个独立涂布的表面；W及 独立地将至少一个大分子或其一个或多个前驱体贴附到所述独立涂布的表面中的每个。在 又一实施例中，所述方法进一步包括聚合在所述独立涂布的表面中的至少一者上的其一个 或多个前驱体中的至少一者。在另一实施例中，所述方法包括通过施加光、热量、或化学引 发剂中的一者或多者于一个或多个前驱体而引发所述至少一个前驱体中的至少一者的聚 合。在另一实施例中，所述方法包括通过施加电磁福射(例如，微波、紫外光、可见光、热量）、 声音或化学引发剂中的一者或多者于一个或多个前驱体而引发所述一个或多个前驱体中 的至少一者的聚合。
[0016] 在另一实施例中，一种检测无标记分析物的免标记方法包括使无标记分析物与可 检测阵列接触W将所述分析物的至少一部分贴附到可检测阵列，W及加热贴附有无标记分 析物的可检测阵列W引起分析物和可检测阵列中的至少一者的颜色改变。在又一实施例 中，所述可检测阵列包括选自由W下项组成的组的至少一个阵列：分析微阵列、反相微阵 列、功能微阵列、含细胞的微阵列、表达微阵列W及高通量阵列。在又一实施例中，可检测阵 列包括选自由W下项组成的组的至少一个阵列：抗体阵列、ELISA阵列、肤阵列、蛋白质阵 列、核巧酸阵列、核巧阵列、RNA阵列、DNA阵列、DNA-蛋白质阵列W及小分子阵列。在又一实 施例中，无标记分析物是受试者的身体样本、体外样本、环境样本中的一者或多者，W及前 述样本之一的至少一种组分。在又一实施例中，所述无标记分析物是血液、血清、血浆、尿 液、粪便、唾液、胆汁、脊髓液、间质液、胃液、眼泪、溶剂W及乳液中的至少一种组分。在又一 实施例中，所述加热引发非酶促褐变反应。在又一实施例中，所述非酶促褐变反应是美拉德 反应和焦糖化中的至少一者。在另一实施例中，加热包括在足够溫度下加热并且持续足够 时间W引发焦糖化和美拉德反应中的一者或多者。在又一实施例中，加热包括在约120°C到 约300°C的溫度下加热持续约1分钟到约5分钟。
【附图说明】
[0017] 图1是用于诊断受试者、体外样本或环境样本的系统的示意图。
[0018] 图2是具有粘结蛋白质的可检测阵列。
[0019] 图3是具有粘结酵母细胞的可检测阵列。
[0020] 图4是具有粘结小分子的可检测阵列。
【具体实施方式】
[0021] 定义
[0022] 除非本文中另有定义，否则本申请中所使用的所有术语在本领域中被赋予其通常 意义，其将为本发明所属领域技术人员所理解。应理解贯穿本申请，单数形式"一个(a/an)" 和"所述(the)"通常是出于方便而使用;然而，单数形式意在包括复数形式，除非明确或根 据上下文具体限于单数形式。
[0023] "分析物"是可(共价键结地、离子地、物理地或通过任何其它方式)粘结到可检测 阵列并且可在所述可检测阵列上检测到的感兴趣的实体。分析物可包括但不限于小分子， 诸如维生素和矿物质、细胞、蛋白质、肤等。
[0024] "受试者"可包括任何植物或动物，尤其是动物，诸如哺乳动物，尤其是人类。
[0025] "大分