用于结合有兴趣的标的物的装置与传感器及制造使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于结合有兴趣的标的物的装置与传感器及制造使用方法，该装置可包含一基板、一设置于该基板上的材料以及一设置于该材料上的探针。该探针用以结合至该有兴趣的标的物并于该有兴趣的标的物被结合至该探针时散射自一光源射出的光。
【专利说明】用于结合有兴趣的标的物的装置与传感器及制造使用方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种传感器，更具体而言，是关于一种用于结合一有兴趣的标的物的传感器装置及利用该传感器来侦测一有兴趣的标的物的方法。
【背景技术】
[0002]生物传感器是借由生物分子与标的物分子的交互作用来侦测该标的物的分析器件。相较于培养(culturing)或聚合酶链反应(polymerase chain reaction ;PCR),生物传感器可在一相对短的时间段内侦测标的物分子的存在。某些生物传感器使用免疫层析(chromatographic immunoassay)技术。然而,这种基于免疫层析的生物传感器具有沿用(adoption)问题。举例而言，大多数基于免疫层析的生物传感器是侦测患者在感染/疾病的一后期之后所产生的抗体(antibody)。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于结合有兴趣的标的物的装置及具该装置的传感器以及制作该装置的方法和使用该传感器的方法。
[0004]为达到上述目的，本发明提供一种用于结合有兴趣的标的物的装置，其包含:一基板；一材料，设置于该基板上；以及一探针，设置于该材料上且用以结合该有兴趣的标的物。该探针用以于该有兴趣的标的物结合至该探针时于该材料上散射自一光源射出的光。
[0005]本发明还提供一种包含该装置的传感器，该传感器更包含:一光源，用于射出光；一光接收器，用于接收光；以及一侦测器，用以产生一电信号，该电信号的大小反映由该光接收器所接收的光的量，其中该装置位于该光源与该光接收器之间，以及其中该装置被配置成使该探针位于该光源所射出的该光的路径中。
[0006]本发明提供一种用于制造一用于结合有兴趣的标的物的装置的方法。该方法可包含:提供一材料，该材料包含一图案，该图案用以散射光或放大与该有兴趣的标的物相关联的一光散射；将该材料设置于一基板上；以及于该材料上设置一探针，该探针用以于该材料上与该有兴趣的标的物交互作用。
[0007]本发明另提供一种使用一传感器来侦测一有兴趣的标的物的方法。该方法包括:在将一可能包含该有兴趣的标的物的样本放置于该装置中之前，基于发射自该传感器的一光源且穿过该装置的光而获得一第一信号；在将该样本放置于该装置中之后，基于发射自该光源且穿过该装置的光而获得一第二信号；以及基于该第一信号与该第二信号间的比较而判断该样本中是否存在该有兴趣的标的物。该二信号的一差异表示该标的物存在于该样本中。
[0008]利用本发明的传感器可及时的检测患者在感染后所产生的抗体。
[0009]上述
【发明内容】
仅为例示性的，而并非旨在以任何方式限制本发明。借由参阅附图及以下实施方式，可更清楚理解本发明的其它形态、实施例及特征。【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1显示一用于侦测一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一例示性实施例；
图2A显示一用于侦测一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一容器的例示性实施例一；
图2B显示一用于侦测一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一容器的例示性实施例二；
图2C显示一用于侦测一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器的一容器的例示性实施例三；
图3显示一种用于制造一传感器的方法的一例示性实施例；
图4A为例示在传感器侦测采自一受感染患者的10%肠病毒71型(Enterovirus 71)稀释样本期间所得信号强度的一图表；
图4B为例示在传感器侦测采自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表；图5A为例示在传感器侦测采自一受感染患者的10%A型流感病毒(Influenza A)稀释样本期间所得信号强度的一图表；
图5B为例示在传感器侦测采自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表；图6A为例示在传感器侦测采自一受感染患者的10%B型流感病毒(Influenza B)稀释样本期间所得信号强度的一图表；以及
图6B为例示在传感器侦测采自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表，所有附图均根据本发明的实施例排列。
[0011]附图标记说明
100:传感器
101:容器
107:第一孔
108:第二孔
109:通道
110:基板
111:材料
112:光
113:探针
200:装置
201:基板
203:膜203':柱阵列
205:探针 2051 ：第一表面 2053:第二表面
207:标的物207':有兴趣的标的物
210:光
400:泄放泵浦 900:样本
901:有兴趣的标的物
902:杂质。
【具体实施方式】
[0012]在以下实施方式中将参照附图，该附图形成本发明的一部分。在附图中，除非上下文中另外指出，否则相似的符号通常标识相似的元件。实施方式、附图及权利要求中所述的例示性实施例并非旨在限制本发明。在不背离此处所呈现主题的精神或范围的条件下，可利用其它实施例并可作出其它改变。应易于理解，可以各种各样不同的配置来设置、替代、组合及设计如本文大体所述及附图所示的本发明形态，所有该配置均被明确地涵盖并构成本发明的一部分。
[0013]在本发明中，术语“探针”一般是指能够结合至一有兴趣的标的物(例如一生物分子)的一物质(例如一生物分子)。举例而言，一探针对于标的物可具有约100微微牛顿(piconewton)至约500微微牛顿的一结合亲和力。探针的非限制性实例包括:抗体、保持结合至有兴趣的标的物的能力的抗体片段、核酸(例如，DNA、RNA、适体(aptamer))、抗原(antigen)及酶。在如本文所述的一传感器中，可使用识别单个有兴趣的标的物的单个探针，或可使用识别单个有兴趣的标的物或多个有兴趣的标的物的两个或更多个探针。
[0014]术语“标的物”是指可使用如本文所述的一传感器侦测到的任何分子。一标的物可包含但不限于一生物分子。可在本文所述传感器中侦测到的标的物的实例包含但不限于生物分子(例如，病毒、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂质)及其它类型的分子(例如小分子)，例如半抗原及毒素。在某些实施例中，标的物是存在于一体液及/或身体组织中的一生物分子。
[0015]在某些实施例中，一用于侦测有兴趣的标的物(例如一生物分子)的传感器包含一光源、一容器及一光接收器，该光接收器具有一光侦测器，该光侦测器产生与该光接收器所接收的光的量成正比例的一电信号。该容器的至少一个内表面包含固定于一材料上的探针，该材料设置于该容器表面上。该光源用以产生光，该光穿过容器并最终到达光侦测器。该光可具有一特定波长。视欲侦测的标的物而定，可相应地改变该特定波长。可借由任何技术可行的方法确定该特定波长。在某些实施例中，借由使用可见光光谱或紫外(UV)光光谱扫描标的物来确定该特定波长。标的物于可见光光谱中的最大吸收波长可为该特定波长。举例而言,肠病毒71型(enterovirus 71 )、A型流感(influenza A)病毒及B型流感(influenza B)病毒中的任一者皆于可见光光谱中约560纳米(nm)波长处具有一最大吸收，并于紫外光光谱中约280纳米(nm)波长处具有一较大吸收。腺病毒(adenovirus)于可见光光谱中约340纳米波长处具有一最大吸收，并于紫外光光谱中约280纳米(nm)波长处具有一较大吸收。若标的物存在且结合至探针，则光在穿过容器时被散射，进而放大信号并使到达光接收器的光亮度级更高，且光侦测器产生一更大量级的电信号。
[0016]在某些实施例中，光源可产生可见光或紫外光。可于光源与容器之间放置一滤光器，使进入容器的光具有一特定波长。作为另一选择，可将滤光器放置于容器与光侦测器之间，使进入光侦测器的光具有一特定波长。作为另一选择，可于容器与光侦测器之间放置某些光学元件(例如，狭缝分光镜、光栅、反射镜及一线性电荷耦合器件)，以使穿过容器的可见光于进入光侦测器之前变成一具有一特定波长的单色光。光源也可为一单色光源。
[0017]在某些实施例中，该容器包含一基板、一设置于该基板上的材料以及设置于该材料上的一或多个探针。该一或多个探针固定于该材料上。探针可为一生物物质(例如，抗体、抗体片段、核酸、适体、半抗原或酶)或如下任何物质:能够结合至一有兴趣的标的物，使当标的物结合至探针时所发生光散射的程度大于无标的物结合时所发生的光散射。该材料可与探针相容，且探针可被固定于该材料上。该材料可例如为一金属(例如金、银、铜及镍)。该基板可由任何对于欲被设置于其上的材料在技术上可行的成分构成，且此并不妨碍如本文所述对一有兴趣的标的物进行侦测。适宜基板的某些实例可包含但不限于玻璃、金属、硅或聚合物。
[0018]该材料包含一图案，该图案用以增强标的物结合至探针时的光散射。在某些实施例中，该图案本身用以在光穿过图案时散射光。在某些实施例中，该图案可为涂覆于基板上的一膜。在某些其它实施例中，该涂覆膜可被退火。退火使涂覆膜的表面变得不均匀。不均匀表面可增强光穿过容器的散射。
[0019]在某些实施例中，该图案可为设置于基板上的一金属柱阵列。该金属柱阵列中的一金属柱的尺寸与上述特定波长相关联。任何金属柱的长度既非该特定波长的一倍数，亦非该特定波长的一因数。任何金属柱的宽度既非该特定波长的一倍数，亦非该特定波长的一因数。二相邻柱间的距离既非该特定波长的一倍数，亦非该特定波长的一因数。
[0020]探针经由与材料的一或多个化学键(例如共价键)而被设置或固定于材料上。探针可与传感器所欲侦测的标的物形成一“锁与钥匙”的关系。举例而言，探针可为DNA、RNA、蛋白质、抗体、抗体片段、适体、抗原或酶。在某些实施例中，探针为一抗体且标的物为该抗体所结合的一抗原。
[0021]一可能包含标的物的样本被引入传感器中并随后流过探针。若标的物存在于该样本中，则在样本被引入传感器之前穿过容器的光子量可不同于在样本被引入传感器之后穿过容器的光子量，乃因与探针相耦合的标的物散射光子。若标的物不存在于该样本中，则穿过容器的光子量保持实质上相同，乃因不存在能够散射光子的结合标的物。在某些实施例中，样本于存在结合标的物时所吸收的光子量高于不存在标的物时所吸收的光子量，使得存在标的物时与不存在标的物时所侦测到的光信号两者间有所差异。
[0022]在某些实施例中，揭露一种用于制造一传感器的方法。该方法包含:提供一材料，该材料包含一图案，该图案用以散射光或增强与有兴趣的标的物相关联的一光散射；将该材料设置于一基板上；以及于该材料上设置一探针，该探针用以与该有兴趣的标的物交互作用。
[0023]在某些实施例中，该材料为一膜。可在将该材料设置于基板上之前清洁基板。在某些实施例中，在将该材料设置于基板上之前，首先于该基板上设置一粘合层。随后将该材料设置于该粘合层上。该粘合层可为铬。
[0024]在某些其它实施例中，该材料为一具有不均匀表面图案的退火膜。在将该材料设置于粘合层上之后，可使该材料在约300摄氏度至约500摄氏度之间退火。
[0025]在某些其它实施例中，该材料包含一柱阵列图案。将一光蚀刻剂(photoresist)涂覆于基板上并执行一光刻工艺，以形成柱阵列。该柱阵列中每一柱的尺寸皆与上述特定波长相关联。二相邻柱间的距离也与该特定波长相关联。[0026]在某些实施例中，揭露一种使用本文所述的一传感器侦测一有兴趣的标的物的方法。该传感器包含一光源、一容器及一光侦测器。该容器包含一基板、一设置于该基板上的材料以及一探针，该探针用以与该有兴趣的标的物交互作用。该探针设置且固定于该材料上。该方法包含:经由该容器自该光源发射光；以及基于该传感器的一光侦测器所接收的
光而获得一第一信号。
[0027]该方法也包含:将一可能包含有兴趣的标的物的样本放置于传感器中；以及基于将该样本放置于容器中之后光侦测器所接收的光而获得一第二信号。该方法更包含:比较该第一信号与该第二信号；以及基于该比较而判断标的物是否存在该样本中。
[0028]图1为一用于侦测一有兴趣的标的物的传感器100的一例示性实施例。传感器100包含一容器101。该容器形成一用于结合一有兴趣的标的物的装置，且包含一材料111及探针113，材料111设置于一基板110 (例如该容器的一或多个壁)上，且探针113能够结合到设置于该材料上的标的物。一光112经由容器101而自传感器100的一光源被发射至传感器100的一光接收器。设置于材料111上的探针113被配置于光源所射出的光的路径中。探针113被配置成使得当有兴趣的标的物结合至探针113时，穿过装置的光被散射。
[0029]将一不包含标的物的溶液(例如一缓冲溶液)引入容器101中。光112用以于一第一时槽内穿过容器101并被光接收器接收。光接收器更包含一光电二极管侦测器，该光电二极管侦测器用以基于光接收器于该第一时槽内所接收光112的量而产生一第一电信号。光接收器更包含一用于处理该第一电信号的处理器。
[0030]随后，将一可能包含有兴趣的标的物901的样本900引入容器101中。容许流逝一预定时间量，若样本900中存在有兴趣的标的物901，则有兴趣的标的物901可结合至材料111上的探针113。在经过预定的时间段之后,借由一泄放泵浦(draining pump)400经由一第一孔107、一通道109及一第二孔108自容器101移除被引入容器101中的包含杂质902的样本900，而不破坏有兴趣的标的物901与探针113间的结合。接着，使用一缓冲溶液以预定次数冲洗容器101。举例而言，将新鲜缓冲溶液注入容器101中并从容器101中抽出的操作可重复若干次。
[0031]标的物分子结合至该装置上的探针113时所发生的光散射将被侦测到，此表示样本900中存在标的物901。光112用以于一第二时槽内穿过容器101并被光接收器接收。光接收器的光电二极管侦测器用以基于光接收器于该第二时槽内所接收的光的量而产生一第二电信号。光接收器的处理器更用以处理该第二电信号。若第二信号显著强于第一信号，贝1J处理器判定样本中存在有兴趣的标的物。
[0032]图2A显示一用于结合一有兴趣的标的物的装置的一例示性实施例。装置200包含一基板201、设置于该基板上的一膜203以及设置于膜203上的一探针205。膜203的厚度可为例如约5纳米至约200纳米的一实质上均匀的厚度。探针205的第一表面2051设置于材料(即膜203)上。探针205的对于标的物207具有一结合亲和力的第二表面2053被配置成使其在标的物207存在时能够与标的物207相耦合。探针205于膜203上被配置成使得当标的物207结合至探针205的第二表面2053时，光210 (在图2A中显示为箭头)被散射。该光是根据瑞利散射(Rayleigh scattering)、米氏散射(Mie scattering)、布里渊散射(Brillouin scattering)、拉曼散射(Raman scattering)、非弹性X射线散射或康普顿散射(Compton scattering)而被散射。[0033]图2B显示一用于结合一有兴趣的标的物的装置的一例示性实施例。装置200包含一基板201、设置于该基板上的一柱阵列203'以及设置于柱阵列203'上的一探针205。该柱阵列中的任何柱的宽度及长度皆与自传感器的一光源发射的光的波长相关联。该波长对于一有兴趣的标的物207'而言为特定的。二相邻柱间的距离亦与此波长相关联。在某些实施例中，该宽度、该长度及该距离均既非该波长的一倍数，也非该波长的一因数。在某些实施例中，该柱阵列中的柱的长度可为约200纳米至约900纳米长，该柱阵列中的柱的宽度可为约200纳米至约900纳米宽，该柱阵列中的柱的高度可为约15纳米至约1500纳米高。二相邻柱间的距离可为约200纳米至约900纳米宽。在某些实施例中，该柱阵列中的柱的长度可为约500纳米，该柱阵列中的柱的宽度可为约500纳米宽，该柱阵列中的柱的高度可为约100纳米高，而二相邻柱间的距离可为约500纳米宽。探针205的第一表面2051设置于材料(即柱阵列203')上。探针205的对于标的物207具有一结合亲和力的第二表面2053被配置成使其在标的物207存在时能够与标的物207相耦合。探针205于材料(SP柱阵列203 ')上被配置成使得当标的物207结合至探针205的第二表面2053时，光210(在图2B中显示为箭头)被散射。
[0034]图2C显示一用于结合一有兴趣的标的物的装置的一例示性实施例。装置200包含一基板201、设置于该基板上的一膜203以及设置于膜203上的一探针205。膜203具有一不均匀厚度。在某些实施例中，可首先将该膜涂覆于基板201上并随后利用退火以使其形成不均匀厚度。在某些实施例中，材料(即膜203)的厚度可在约0.5纳米至约30纳米之间变化。探针205的一第一表面2051设置于膜203上。探针205的对于标的物207具有一结合亲和力的一第二表面2053被配置成使其在标的物207存在时能够与标的物207相耦合。探针205于材料(即膜203)上被配置成使得当标的物207结合至探针205的第二表面2053时，光210 (在图2C中显示为箭头)被散射。
[0035]图3显示一种制造一用于结合一有兴趣的标的物的装置的方法300的一例示性实施例的流程图。方法300包含步骤301、303及305。在步骤301中，提供一材料。在步骤303中，将该材料设置于一基板上。可将该材料以一图案形式设置于基板上，该图案用以容许及/或增强当一有兴趣的标的物结合至设置于该材料上的探针时对自一光源射出且穿过该装置的光的散射。该图案可例如为一膜、一具有不均厚度的膜或一柱阵列。在步骤305中，将一能够结合至有兴趣的标的物的探针设置于该材料上。该探针用以与传感器所欲侦测的标的物交互作用。在某些实施例中，在将探针设置于该材料上之前，可对该材料进行清洁及预处理。举例而言，可使用一酸性溶液、一碱性溶液及/或净化水来清洁该材料。在某些实施例中，可使用一或多种化合物对该材料进行预处理。在一实施例中，可使用包含至少一个与材料兼容的官能基的一或多种化合物对材料进行预处理。在另一实施例中，可使用包含至少一个与探针兼容的官能基的一或多种化合物对材料进行预处理。该官能基用以与材料表面周围的自由电子形成一第一稳定结合并与探针形成一第二稳定结合。某些实例性官能基包含但不限于硫醇基及羟基。
[0036][实例I]
[探针固定]
将一用以容纳一样本的玻璃容器放置于一塑料座中，随后将该玻璃容器及该塑料座放置于pTricorder传感器(中国台湾省台北市永加利医学科技股份有限公司)中。于该容器的一内表面上以一具有约5纳米至约20纳米的不均匀厚度的膜形式设置金。在将探针引入容器中之前，依序使用0.1摩尔/升(M)的盐酸溶液、净化水、0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液及净化水清洁该金膜。
[0037]在清洁之后，将一包含110微升(L)胱胺的水溶液(在PH为7.2的磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline ;PBS)中浓度为20毫摩尔/升(mM))添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许胱胺结合至容器壁上的金。随后自容器中移除剩余的胱胺溶液。随后，将一包含110微升戊二醛的水溶液(在PH为7.2的PBS溶液中浓度为2.5%)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许戊二醛结合至胱胺。
[0038]在自容器中移除剩余的戊二醛溶液之后，将110微升可商购获得的抗肠病毒71型单克隆抗体的一水溶液添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许抗肠病毒71型单克隆抗体结合至戊二醛交联剂。随后，借由传感器的一泄放泵浦经由玻璃容器底部处的一孔而自容器中移除未结合的抗肠病毒71型单克隆抗体。随后，将甘胺酸浓度为0.5摩尔/升的一水溶液添加至容器中，以与剩余的未结合戊二醛反应。最后，自容器中移除甘胺酸并将PBS添加至容器中。
[0039][样本侦测]
传感器更包含一可见光光源及一用于侦测肠病毒71型的光侦测器。可见光自可见光光源发射并穿过一滤光器。该滤光器用以过滤可见光，且仅具有一 560纳米波长的光可穿过该滤光器。随后，该光(即，具有560纳米波长的光)穿过上述玻璃容器。该光于穿过玻璃容器之后最终被光侦测器接收。图4A为例示在一采自受感染患者的10%稀释样本中侦测肠病毒71型期间所得信号强度的一图表。该样本借由一咽喉式拭子(throat swab)采自受感染患者。
[0040]开启传感器，使自传感器的一光源发射的光穿过容器并经过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中如上所述容纳有PBS。将使用PBS时所侦测到的信号(如图4A中的401处所示)用作一参考。
[0041]约I分钟之后，自容器中移除PBS并将10%肠病毒71型稀释样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器侦测到的光显示于图4A中的403处。10分钟之后，自容器中移除肠病毒71型稀释样本。
[0042]添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的肠病毒71型。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图4A中的405处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器侦测到的光的数据(如图4A中的407处所示)。407处的所侦测到的光信号与401处的所侦测到的信号间的差异表示该样本中存在肠病毒71型。
[0043][比较例I]
图4B为例示在侦测一采自健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表。该侦测方法与上述10%肠病毒71型稀释样本的侦测方法相同。
[0044]开启传感器，使自传感器的一光源发射的一光穿过容器并经过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中容纳有PBS。将使用PBS时侦测到的信号(如图4B中的411处所
示)用作一参考。
[0045]约I分钟之后，自容器中移除PBS并将对照样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器所侦测到的光显示于图4B中的413处。10分钟之后，自容器中移除对照样本。
[0046]添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的材料。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图4B中的415处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器侦测到的光的数据(如图4B中的417处所示)。411与417的相似的信号强度表明，对照样本中不存在肠病毒71型。
[0047][实例2]
[探针固定]
将一用以容纳一样本的玻璃容器放置于一塑料座中，随后将该玻璃容器及该塑料座放置于pTricorder传感器(中国台湾省台北市永加利医学科技股份有限公司)中。于该容器的一内表面上以一具有约5纳米至约20纳米的一不均匀厚度的膜形式设置金。在将探针引入容器中之前，依序使用0.1摩尔/升的盐酸溶液、净化水、0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液及净化水清洁该金膜。
[0048]在清洁之后，将一包含110微升胱胺的水溶液(在PH为7.2的磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline ;PBS)中浓度为20毫摩尔/升)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许胱胺结合至容器壁上的金。随后自容器中移除剩余的胱胺溶液。随后，将一包含110微升戊二醛的水溶液(在PH为7.2的PBS溶液中浓度为2.5%)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许戊二醛结合至胱胺。
[0049]在自容器中移除剩余的戊二醛溶液之后，将110微升可商购获得的抗A型流感病毒抗体的一水溶液(在PH为7.2的PBS溶液中浓度为20微克/毫升(g/ml))添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许抗A型流感病毒抗体结合至戊二醛交联剂。随后，借由传感器的一泄放泵浦经由玻璃容器底部处的一孔而自容器中移除未结合的抗A型流感病毒抗体。随后，将甘胺酸浓度为0.5摩尔/升的一水溶液添加至容器中，以与剩余的未结合戊二醛反应。最后，自容器中移除甘胺酸并将PBS添加至容器中。
[0050][样本侦测]
传感器更包含一可见光光源及一用于侦测A型流感病毒的光侦测器。可见光自可见光光源发射并穿过一滤光器。该滤光器用以过滤可见光，且仅具有一 560纳米波长的光可穿过该滤光器。随后，该光(即，具有560纳米波长的光)穿过上述玻璃容器。该光在穿过玻璃容器之后最终被光侦测器接收。图5A为例示在一采自受感染患者的10%稀释样本中侦测A型流感病毒期间所得信号强度的一图表。该样本是借由一咽喉式拭子(throat swab)采自受感染患者的咽喉。
[0051]开启传感器，使自传感器的一光源发射的光穿过容器并经过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中如上所述容纳有PBS。将使用PBS时所侦测到的信号(如图5A中的501处所不)用作一参考。
[0052]约I分钟之后，自容器中移除PBS并将10% A型流感病毒稀释样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器侦测到的光显示于图5A中的503处。10分钟之后，自容器中移除A型流感病毒稀释样本。
[0053]添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的材料。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图5A中的505处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器侦测到的光的数据(如图5A中的507处所示)。507处的所侦测到的光信号与501处的所侦测到的信号间的差异表示该样本中存在A型流感病毒。
[0054][比较例2]
图5B为例不在侦测一米自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表。该侦测方法与上述A型流感病毒稀释样本的侦测方法相同。
[0055]开启传感器，使自传感器的一光源发射的一光穿过容器并经过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中容纳有PBS。将使用PBS时侦测到的信号(如图5B中的511处所
示)用作一参考。
[0056]约I分钟之后，自容器中移除PBS并将对照样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器所侦测到的光显示于图5B中的513处。10分钟之后，自容器中移除对照样本。
[0057]添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的材料。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图5B中的515处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器侦测到的光的数据(如图5B中的517处所示)。511与517的相似的信号强度表明，对照样本中不存在A型流感病毒。
[0058][实例3]
[探针固定]
将一用以容纳一样本的玻璃容器放置于一塑料座中，随后将该玻璃容器及该塑料座放置于pTricorder传感器(中国台湾省台北市永加利医学科技股份有限公司)中。于该容器的一内表面上以一具有约5纳米至约20纳米的一不均匀厚度的膜形式设置金。在将探针引入容器中之前，依序使用0.1摩尔/升的盐酸溶液、净化水、0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液及净化水清洁该金膜。
[0059]在清洁之后，将一包含110微升胱胺的水溶液(在PH为7.2的磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline ;PBS)中浓度为20毫摩尔/升)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许胱胺结合至容器壁上的金。随后自容器中移除剩余的胱胺溶液。随后，将一包含110微升戊二醛的水溶液(在PH为7.2的PBS溶液中浓度为2.5%)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许戊二醛结合至胱胺。
[0060]在自容器中移除剩余的戊二醛溶液之后，将110微升可商购获得的抗B型流感病毒抗体的一水溶液(在PH为7.2的PBS溶液中浓度为20微克/毫升)添加至容器中并在室温下温育20分钟，以容许抗B型流感病毒抗体结合至戊二醛交联剂。随后，借由传感器的一泄放泵浦经由玻璃容器底部处的一孔而自容器中移除未结合的抗B型流感病毒抗体。随后，将甘胺酸浓度为0.5摩尔/升的一水溶液添加至容器中，以与剩余的未结合戊二醛反应。最后，自容器中移除甘胺酸并将PBS添加至容器中。
[0061][样本侦测]
传感器更包含一可见光光源及一用于侦测B型流感病毒的光侦测器。可见光自可见光光源发射并穿过一滤光器。该滤光器用以过滤可见光，且仅具有一 560纳米波长的光可穿过该滤光器。随后，该光(即，具有560纳米波长的光)穿过上述玻璃容器。该光于穿过玻璃容器之后最终被光侦测器接收。图6A为例示在采自一受感染患者的一 10%稀释样本中侦测B型流感病毒期间所得信号强度的图表。该样本是借由一咽喉式拭子采自受感染患者的咽喉。
[0062]开启传感器，使自传感器的一光源发射的光穿过容器并经过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中如上所述容纳有PBS。将使用PBS时所侦测到的信号(如图6A中的601处所不)用作一参考。
[0063]约I分钟之后，自容器中移除PBS并将10%B型流感病毒稀释样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器侦测到的光显示于图6A中的603处。10分钟之后，自容器中移除B型流感病毒稀释样本。
[0064]添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的材料。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图6A中的605处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器所侦测到的光的数据(如图6A中的607处所示)。607处的所侦测到的光信号与601处的所侦测到的信号间的差异表示该样本中存在B型流感病毒。
[0065][比较例3]
图6B为例不在侦测一米自一健康的人的对照样本期间所得信号强度的一图表。该侦测方法与上述B型流感病毒稀释样本的侦测方法相同。
[0066]开启传感器，使自传感器的一光源发射的一光穿过容器并经过容器内表面上的探针。在此阶段中，容器中容纳有PBS。将使用PBS时侦测到的信号(如图6B中的611处所
示)用作一参考。
[0067]约I分钟之后，自容器中移除PBS并将对照样本添加至容器中。采集数据10分钟。自容器所侦测到的光显示于图6B中的613处。10分钟之后，自容器中移除对照样本。
[0068]添加PBS来冲洗容器，以移除以非特异性方式结合的材料。将该冲洗过程重复若干次。该冲洗引起如图6B中的615处所示的各种顶点。在冲洗之后，将PBS添加至容器中并采集数据3分钟，以采集自容器侦测到的光的数据(如图6B中的617处所示)。611与617的相似的信号强度表明，对照样本中不存在B型流感病毒。
[0069]尽管为理解清晰起见以例示及举例方式相当详细地阐述了上述发明，然而，对于熟悉此项技术者显而易见，可在不背离本发明的精神及范围的条件下实践某些改变及润饰。因此，本说明书不应被视为限制本发明的范围。
[0070]本文所引用的所有公开案、专利及专利申请案针对所有目的以引用方式全文并入本文中，犹如具体地且分别地指明每一各别公开案、专利或专利申请案均被如此以引用方式并入一般。
【权利要求】
1.一种用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，其包含: 一基板； 一材料，设置于该基板上；以及 一探针，设置于该材料上且用以结合该有兴趣的标的物，其中该探针用以于该有兴趣的标的物结合至该探针时散射自一光源射出的光。
2.如权利要求1所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该探针包含DNA、RNA、蛋白质、抗体、抗体片段、适体、抗原或表位。
3.如权利要求1所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该有兴趣的标的物为一生物分子。
4.如权利要求1所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该标的物包含病毒、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂质、半抗原或毒素。
5.如权利要求1所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该探针以100微微牛顿至500微微牛顿的一亲和力结合至该有兴趣的标的物。
6.如权利要求1所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该材料包含一金属。
7.如权利要求1所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该材料包含一图案，该图案用以散射自该光源射出的光。
8.如权利要求7所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该图案更用以利于该探针于该有兴趣的标的物结合至该探针时散射自该光源射出的光。
9.如权利要求7所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该图案于该基板上包含一膜。
10.如权利要求9所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该膜的厚度是均匀的或不均匀的。
11.如权利要求7所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，自该光源射出的该光具有与该有兴趣的标的物相关联的一波长。
12.如权利要求11所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该图案包含一柱阵列，该柱阵列设置于该基板上。
13.如权利要求12所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该柱阵列中的一柱的尺寸与该波长相关联。
14.如权利要求12所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该柱阵列的一柱的长度及宽度既非该波长的一倍数，也非该波长的一因数。
15.如权利要求12所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该柱阵列的二相邻柱间的一距离既非该波长的一倍数，亦非该波长的一因数。
16.如权利要求1所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，于该标的物结合至该探针时，自该光源发射的该光被该探针及该有兴趣的标的物散射。
17.如权利要求1所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该装置用以于该有兴趣的标的物结合至该探针时散射自该光源发射的光，其中该光是根据瑞利散射、米氏散射、布里渊散射、拉曼散射、非弹性X射线散射或康普顿散射而被散射。
18.如权利要求12所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该柱阵列的一柱具有200至900纳米的长度、200至900纳米的宽度及15至1500纳米的高度。
19.如权利要求10所述的用于结合有兴趣的标的物的装置，其特征在于，该膜的均匀厚度为5纳米至200纳米或该膜的不均匀厚度于0.5纳米至30纳米之间变化。
20.一种传感器，包含权利要求1所述的装置，其特征在于，该传感器更包含: 一光源，用于射出光； 一光接收器，用于接收光；以及 一侦测器，用以产生一电信号，该电信号的大小反映由该光接收器所接收的光的量， 其中该装置位于该光源与该光接收器之间，以及 其中该装置被配置成使该探针位于该光源所射出的该光的路径中。
21.如权利要求20所述的传感器，其特征在于，自该光源射出的该光包含200纳米至800纳米的一波长。
22.一种用于制造权利要求1所述的装置的方法，其特征在于，该方法包含: 于该基板上以一图案形式设置该材料，该图案用以增强该有兴趣的标的物在结合至该探针时对光的散射；以及 于该材料上设置该探针，该探针用以与该有兴趣的标的物交互作用。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，该图案于该材料上包含一柱阵列。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，设置该材料的步骤更包含将该材料退火至该基板。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，该退火温度大于250摄氏度。
26.如权利要求22所述的方法，其特征在于，于该探针的设置之前，该方法更包含清洁及预处理该材料以利于该探针于该材料上的设置。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，该预处理包括使用具有一硫醇基或一羟基的一化合物来预处理该材料。
28.如权利要求22所述的方法，其特征在于，该材料包含金、银、铜或镍。
29.一种使用权利要求20所述的传感器来侦测一有兴趣的标的物的方法，其特征在于，该方法包含: 于不存在该有兴趣的标的物时经由该装置自该光源发射光，进而产生一第一电信号； 于存在一疑包含该有兴趣的标的物的样本时经由该装置自该光源发射光，进而产生一第二电信号；以及 比较该第一电信号与该第二电信号，其中该二信号的一差异表示该标的物存在于该样本中。
30.如权利要求29所 述的方法,其特征在于,该第二电信号强于该第一电信号。
【文档编号】G01N23/20GK103728277SQ201310224473
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】林世明, 李嗣涔, 张銮英 申请人:林世明