感测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种感测方法，特别涉及一种利用局部表面电浆共振的感测方法。
【背景技术】
[0002] 目前市面上的实验用孔盘因实验需求的不同而有各式各样的结构及材质，举例 来说：以孔数来分有6、12、24、48、96、384及1536孔等；以底部构造来分有平底（Flat bottom)、圆底（Round bottom)、V型底（V-bottom)及结合圆底及平底特色的易清洗底 等；以材质来分有聚苯乙稀（polystyrene, PS)、聚丙稀（polypropylene, PP)、聚氯乙稀 (poly(vinyl chloride)，PVC)等；以颜色来分有透明、黑色、白色、黑色透明底及白色透明 底等；以用途来分有一般分析用、细胞培养及细胞分析用、免疫分析用及保存用等。一般免 疫分析用的孔盘多为聚苯乙烯材质，结构多为96孔孔盘。一般免疫分析用的孔盘其底部表 面或未经修饰（un-treated)、或是使用照射（irradiation)技术使原本孔盘表面上的苯环 产生羧基（carboxyl group)及羟基（hydroxyl group)使其和欲固着（coating)于其上的 分子结合能力增加。
[0003] 酵素连结免疫吸附法（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)是一种常 见的感测方法，已有多年的历史，其至少包括待测样品为抗原或抗体两种方式，分别论述如 下：
[0004] 1.当待测样品为抗原时，酵素连结免疫吸附法包含如下操作步骤：
[0005] (1)将具有专一性的抗体固着（coating)于塑料孔盘上，固着时间约需12-18小 时，固着完成后洗去多余抗体；
[0006] ⑵加入待测物和固着的抗体进行反应，反应时间约需0. 5-2小时，待测物中若含 有和固着的抗体具有反应性的抗原，则其会与塑料孔盘上固着的抗体进行专一性键结；
[0007] (3)洗去多余待测物，加入带有酵素且和该抗原具有反应性的抗体与该抗原键结， 键结时间约需0. 5-1小时；
[0008] (4)洗去多余未键结的带有酵素的抗体，加入酵素受质使酵素呈色，呈色时间约需 0. 5小时，以光谱仪读取呈色结果（即吸光值（0D值）），实验完成总共约需1-2天。
[0009] 2.当待测样品为抗体时，酵素连结免疫吸附法包含如下操作步骤：
[0010] ⑴将已知的抗原固着（coating)于塑料孔盘上，固着时间约需12-18小时，完成 后洗去多余的抗原；
[0011] ⑵加入待测物和固着的抗原进行反应，反应时间约需〇. 5-2小时，检体中若含有 和固着的抗原具有反应性的一次抗体，则其会与塑料孔盘上固着的抗原进行专一性键结；
[0012] (3)洗去多余待测物，加入带有酵素的二次抗体，与待测的一次抗体键结，键结时 间约需0. 5-2小时；
[0013] (4)洗去多余未键结的二次抗体，加入酵素受质使酵素呈色，呈色时间约需0. 5小 时，以光谱仪读取呈色结果（即吸光值（0D值）），实验完成总共约需1-2天。
[0014] 酵素连结免疫吸附法所使用者为前述的免疫分析用孔盘，不论该孔盘为未经修饰 或是有经照射（irradiation)技术处理，一开始时将抗体或抗原固着（coating)于孔盘的 步骤均是通过物理吸附结合的，这种物理吸附是非特异性的，因此需要长达12-18小时的 反应时间，且后面还包括了带有酵素的抗体及酵素受质的反应时间，使得整个实验完成的 时间长达1-2天，且需使用价格不斐的带有酵素的抗体及酵素受质，故酵素连结免疫吸附 法在时间与价格上均有改善的空间。
[0015] 表面电衆共振（surface plasmon resonance, SPR)为近年来发展的一种感测技 术，其原理为当一道外来光源以任何角度照射到具有奈米结构的金属薄膜上时，如有一波 长大小与金属表面的自由电子共振波长相同时，即会激发自由电子产生集体震荡并导致光 的吸收而产生波长λ 1，一旦金属表面与生物或化学分子产生键结，即会让波长λ 1位移至 λ 2,藉由检测波长的变化得知待测物之性质及浓度。表面电浆共振所需的时间较酵素连结 免疫吸附法为短，表面电浆共振需要以专用的仪器进行，因此在价格上较为高昂，实行上也 较为不便。
[0016] 在表面电衆共振（SPR)之后，发展了局部表面电衆共振（localized surface plasmon resonance, LSPR)，局部表面电衆共振拥有许多的优势。其原理在于当金属奈米粒 子制作于透明基板上时，入射光的激发将使得奈米粒子表面产生表面电浆共振，由于此共 振的频率与强度容易受到周遭环境的影响而产生波长的位移或者讯号强度的改变等，因此 可利用局部介电常数的变化来进行分析物的侦测。只要有分析物键结在粒子附近，便可以 由光学仪测量到光学变化。奈米粒子表面就像是微小型的探测器，在几奈米的范围之内，都 可以量测到很高的光学变化讯号。
[0017] 局部表面电浆共振（LSPR)与表面电浆共振（SPR)主要的差异在于从表面电浆可 侦测到变化的距离不同，表面电浆共振（SPR)的电浆场渗透深度介于200-1000nm之间，局 部表面电浆共振（LSPR)则仅在15-30nm之间，因此局部表面电浆共振（LSPR)对于远离表 面的影响远较表面电浆共振（SPR)不敏感，换句话说，局部表面电浆共振（LSPR)只侦测接 近表面的变化，因此可以容许复杂或不纯的反应溶液。
[0018] 表一针对目前三种有关分子间交互辨识的感测机制，包括酵素连结免疫吸附法 (ELISA)、表面电浆共振（SPR)与局部表面电浆共振（LSPR)进行比较，从表一可以发现局 部表面电浆共振（LSPR)在每个项目中都表现的很出色：局部表面电浆共振（LSPR)相较于 酵素连结免疫吸附法（ELISA)是可免标定且可做实时监控的，相较于表面电浆共振（SPR) 是不需要作温度控制的，且局部表面电浆共振（LSPR)的成本也较酵素连结免疫吸附法 (ELISA)及表面电浆共振（SPR)低廉。然而要将局部表面电浆共振（LSPR)商业化仍然有许 多问题需要解决。
[0019] 表一酵素连结免疫吸附法（ELISA)、表面电浆共振（SPR)与局部表面电浆共振 (LSPR)的比较
[0020]
【主权项】
1. 一种感测方法，其包含： (1) 提供一可装卸晶片，所述可装卸晶片包含基材，以及奈米粒子单元，其中所述基材 系以一透光材质所制成，而所述奈米粒子单元设置于所述基材之上并包含相间隔的复数个 第一奈米粒子； (2) 提供一有孔元件，其中所述可装卸晶片系藉由可装卸地设置于所述有孔元件的一 端以形成复合元件； (3) 提供一框架，其中所述复合元件组装于所述框架以进行感测； (4) 将第一分子固着于所述些相间隔的第一奈米粒子间； (5) 加入待测物至所述复合元件的孔中，和已固着的所述第一分子进行接触； (6) 当所述待测物和已固着的所述第一分子发生第一专一性结合时，该些相间隔的第 一奈米粒子的光谱讯号会产生变化； (7) 将组装于所述框架的所述复合元件置入一光谱仪以读取该变化的数值。
2. 根据权利要求1所述的感测方法，其中各所述第一奈米粒子系由一金属所制成，所 述金属系选自由金（Au)、银（Ag)、钯（Pd)、铂（Pt)、铬（Cr)、钴（Co)、钼（Mo)、铜（Cu)、镍 (Ni)、铝（Al)、铁（Fe)、镁（Mg)、锡（Sn)、钛（Ti)、铊（Ta)及铱（Ir)上述金属的合金及其组 合所组成的群组。
3. 根据权利要求1所述的感测方法，其系用于所述待测物的定性及定量。
4. 根据权利要求1所述的感测方法，其中所述光谱讯号产生的该变化系由于局部表面 电浆共振。
5. 根据权利要求1所述的感測方法，更包括： 加入以第二分子标记的第二奈米粒子与所述待测物进行第二专一性结合，所述第二专 一性结合会放大该光谱讯号产生的该变化。
6. -种感测方法，其包含： (1) 将第一分子固着于可装卸晶片的复数个相间隔的第一奈米粒子间； (2) 加入待测物和已固着的所述第一分子进行接触； (3) 当所述待测物和已固着的所述第一分子发生第一专一性结合时，该些相间隔的第 一奈米粒子的光谱讯号会产生变化； (4) 藉由一微孔盘光谱仪读取该变化的数值。
7. 根据权利要求6所述的感测方法，其中各所述第一奈米粒子系由一金属所制成，所 述金属系选自由金（Au)、银（Ag)、钯（Pd)、铂（Pt)、铬（Cr)、钴（Co)、钼（Mo)、铜（Cu)、镍 (Ni)、铝（Al)、铁（Fe)、镁（Mg)、锡（Sn)、钛（Ti)、铊（Ta)及铱（Ir)上述金属的合金及其组 合所组成的群组。
8. 根据权利要求6所述的感测方法，其系用于所述待测物的定性及定量。
9. 根据权利要求6所述的感测方法，其中所述光谱讯号产生的该变化系由于局部表面 电浆共振。
10. 根据权利要求6所述的感测方法，更包括： 加入以第二分子标记的第二奈米粒子与所述待测物进行第二专一性结合，所述第二专 一性结合会放大所述光谱讯号产生的该变化。
11. 一种感测方法，其包含： (1) 提供一可装卸晶片，所述可装卸晶片包含基材，以及奈米粒子单元，其中所述基材 系以一透光材质所制成，而所述奈米粒子单元设置于所述基材之上并包含相间隔的复数奈 米粒子； (2) 提供一有孔元件，其中所述可装卸晶片系藉由可装卸地设置于所述有孔元件的一 端以形成复合元件； (3) 提供一框架，其中所述复合元件组装于所述框架以进行感测； (4) 将第一分子固着于该些相间隔的奈米粒子间； (5) 加入一待测物至所述复合元件的孔中，和已固着的所述第一分子进行第一专一性 结合； (6) 加入以发光分子标记的第二分子与所述待测物进行第二专一性结合； (7) 当所述待测物和已固着的所述第一分子发生所述第一专一性结合，且以所述发光 分子标记的所述第二分子与所述待测物发生所述第二专一性结合时，所述发光分子与所述 些相间隔的奈米粒子间产生一电磁场耦合作用，使所述发光分子的发光讯号被有效放大。 (8) 将组装于所述框架的所述复合元件置入一光谱仪以读取数值。
【专利摘要】一种感测方法，其包含：提供一可装卸晶片，该可装卸晶片包含基材，以及奈米粒子单元，其中该基材系以透光材质所制成，而该奈米粒子单元设置于该基材之上并包含相间隔的复数个第一奈米粒子；提供一有孔元件，其中该可装卸晶片系藉由可装卸地设置于该有孔元件的一端以形成复合元件；提供一框架，其中该复合元件组装于该框架以进行感测；将第一分子固着于该些相间隔的第一奈米粒子间；加入待测物至该复合元件的孔中，和已固着的第一分子进行一接触；当该待测物和已固着的第一分子发生第一专一性结合时，该些相间隔的第一奈米粒子的光谱讯号会产生变化；将组装于该框架的复合元件置入一光谱仪以读取该变化的数值。
【IPC分类】G01N21-63
【公开号】CN104792747
【申请号】CN201510029911
【发明人】林宽锯, 许纯渊, 陈威宏, 谢怡慧, 蔡晴雯, 江筠婷, 张家瑜
【申请人】希华晶体科技股份有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年1月21日
【公告号】US20150204865