用于結合有興趣的標的物的裝置與傳感器及制造使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于結合有興趣的標的物的裝置與傳感器及制造使用方法，該裝置可包含一基板、一設置于該基板上的材料以及一設置于該材料上的探針。該探針用以結合至該有興趣的標的物并于該有興趣的標的物被結合至該探針時散射自一光源射出的光。
【專利說明】用于結合有興趣的標的物的裝置與傳感器及制造使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是關于一種傳感器，更具體而言，是關于一種用于結合一有興趣的標的物的傳感器裝置及利用該傳感器來偵測一有興趣的標的物的方法。
【背景技術】
[0002]生物傳感器是借由生物分子與標的物分子的交互作用來偵測該標的物的分析器件。相較于培養(yǎng)(culturing)或聚合酶鏈反應(polymerase chain reaction ;PCR),生物傳感器可在一相對短的時間段內偵測標的物分子的存在。某些生物傳感器使用免疫層析(chromatographic immunoassay)技術。然而,這種基于免疫層析的生物傳感器具有沿用(adoption)問題。舉例而言，大多數基于免疫層析的生物傳感器是偵測患者在感染/疾病的一后期之后所產生的抗體(antibody)。
【發(fā)明內容】
[0003]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于結合有興趣的標的物的裝置及具該裝置的傳感器以及制作該裝置的方法和使用該傳感器的方法。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明提供一種用于結合有興趣的標的物的裝置，其包含:一基板；一材料，設置于該基板上；以及一探針，設置于該材料上且用以結合該有興趣的標的物。該探針用以于該有興趣的標的物結合至該探針時于該材料上散射自一光源射出的光。
[0005]本發(fā)明還提供一種包含該裝置的傳感器，該傳感器更包含:一光源，用于射出光；一光接收器，用于接收光；以及一偵測器，用以產生一電信號，該電信號的大小反映由該光接收器所接收的光的量，其中該裝置位于該光源與該光接收器之間，以及其中該裝置被配置成使該探針位于該光源所射出的該光的路徑中。
[0006]本發(fā)明提供一種用于制造一用于結合有興趣的標的物的裝置的方法。該方法可包含:提供一材料，該材料包含一圖案，該圖案用以散射光或放大與該有興趣的標的物相關聯的一光散射；將該材料設置于一基板上；以及于該材料上設置一探針，該探針用以于該材料上與該有興趣的標的物交互作用。
[0007]本發(fā)明另提供一種使用一傳感器來偵測一有興趣的標的物的方法。該方法包括:在將一可能包含該有興趣的標的物的樣本放置于該裝置中之前，基于發(fā)射自該傳感器的一光源且穿過該裝置的光而獲得一第一信號；在將該樣本放置于該裝置中之后，基于發(fā)射自該光源且穿過該裝置的光而獲得一第二信號；以及基于該第一信號與該第二信號間的比較而判斷該樣本中是否存在該有興趣的標的物。該二信號的一差異表示該標的物存在于該樣本中。
[0008]利用本發(fā)明的傳感器可及時的檢測患者在感染后所產生的抗體。
[0009]上述
【發(fā)明內容】
僅為例示性的，而并非旨在以任何方式限制本發(fā)明。借由參閱附圖及以下實施方式，可更清楚理解本發(fā)明的其它形態(tài)、實施例及特征。【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1顯示一用于偵測一有興趣的標的物(例如一生物分子)的傳感器的一例示性實施例；
圖2A顯示一用于偵測一有興趣的標的物(例如一生物分子)的傳感器的一容器的例示性實施例一；
圖2B顯示一用于偵測一有興趣的標的物(例如一生物分子)的傳感器的一容器的例示性實施例二；
圖2C顯示一用于偵測一有興趣的標的物(例如一生物分子)的傳感器的一容器的例示性實施例三；
圖3顯示一種用于制造一傳感器的方法的一例示性實施例；
圖4A為例示在傳感器偵測采自一受感染患者的10%腸病毒71型(Enterovirus 71)稀釋樣本期間所得信號強度的一圖表；
圖4B為例示在傳感器偵測采自一健康的人的對照樣本期間所得信號強度的一圖表；圖5A為例示在傳感器偵測采自一受感染患者的10%A型流感病毒(Influenza A)稀釋樣本期間所得信號強度的一圖表；
圖5B為例示在傳感器偵測采自一健康的人的對照樣本期間所得信號強度的一圖表；圖6A為例示在傳感器偵測采自一受感染患者的10%B型流感病毒(Influenza B)稀釋樣本期間所得信號強度的一圖表；以及
圖6B為例示在傳感器偵測采自一健康的人的對照樣本期間所得信號強度的一圖表，所有附圖均根據本發(fā)明的實施例排列。
[0011]附圖標記說明
100:傳感器
101:容器
107:第一孔
108:第二孔
109:通道
110:基板
111:材料
112:光
113:探針
200:裝置
201:基板
203:膜203':柱陣列
205:探針 2051 ：第一表面 2053:第二表面
207:標的物207':有興趣的標的物
210:光
400:泄放泵浦 900:樣本
901:有興趣的標的物
902:雜質。
【具體實施方式】
[0012]在以下實施方式中將參照附圖，該附圖形成本發(fā)明的一部分。在附圖中，除非上下文中另外指出，否則相似的符號通常標識相似的元件。實施方式、附圖及權利要求中所述的例示性實施例并非旨在限制本發(fā)明。在不背離此處所呈現主題的精神或范圍的條件下，可利用其它實施例并可作出其它改變。應易于理解，可以各種各樣不同的配置來設置、替代、組合及設計如本文大體所述及附圖所示的本發(fā)明形態(tài)，所有該配置均被明確地涵蓋并構成本發(fā)明的一部分。
[0013]在本發(fā)明中，術語“探針”一般是指能夠結合至一有興趣的標的物(例如一生物分子)的一物質(例如一生物分子)。舉例而言，一探針對于標的物可具有約100微微牛頓(piconewton)至約500微微牛頓的一結合親和力。探針的非限制性實例包括:抗體、保持結合至有興趣的標的物的能力的抗體片段、核酸(例如，DNA、RNA、適體(aptamer))、抗原(antigen)及酶。在如本文所述的一傳感器中，可使用識別單個有興趣的標的物的單個探針，或可使用識別單個有興趣的標的物或多個有興趣的標的物的兩個或更多個探針。
[0014]術語“標的物”是指可使用如本文所述的一傳感器偵測到的任何分子。一標的物可包含但不限于一生物分子?？稍诒疚乃鰝鞲衅髦袀蓽y到的標的物的實例包含但不限于生物分子(例如，病毒、蛋白質、核酸、碳水化合物、脂質)及其它類型的分子(例如小分子)，例如半抗原及毒素。在某些實施例中，標的物是存在于一體液及/或身體組織中的一生物分子。
[0015]在某些實施例中，一用于偵測有興趣的標的物(例如一生物分子)的傳感器包含一光源、一容器及一光接收器，該光接收器具有一光偵測器，該光偵測器產生與該光接收器所接收的光的量成正比例的一電信號。該容器的至少一個內表面包含固定于一材料上的探針，該材料設置于該容器表面上。該光源用以產生光，該光穿過容器并最終到達光偵測器。該光可具有一特定波長。視欲偵測的標的物而定，可相應地改變該特定波長?？山栌扇魏渭夹g可行的方法確定該特定波長。在某些實施例中，借由使用可見光光譜或紫外(UV)光光譜掃描標的物來確定該特定波長。標的物于可見光光譜中的最大吸收波長可為該特定波長。舉例而言,腸病毒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見光光譜中約560納米(nm)波長處具有一最大吸收，并于紫外光光譜中約280納米(nm)波長處具有一較大吸收。腺病毒(adenovirus)于可見光光譜中約340納米波長處具有一最大吸收，并于紫外光光譜中約280納米(nm)波長處具有一較大吸收。若標的物存在且結合至探針，則光在穿過容器時被散射，進而放大信號并使到達光接收器的光亮度級更高，且光偵測器產生一更大量級的電信號。
[0016]在某些實施例中，光源可產生可見光或紫外光?？捎诠庠磁c容器之間放置一濾光器，使進入容器的光具有一特定波長。作為另一選擇，可將濾光器放置于容器與光偵測器之間，使進入光偵測器的光具有一特定波長。作為另一選擇，可于容器與光偵測器之間放置某些光學元件(例如，狹縫分光鏡、光柵、反射鏡及一線性電荷耦合器件)，以使穿過容器的可見光于進入光偵測器之前變成一具有一特定波長的單色光。光源也可為一單色光源。
[0017]在某些實施例中，該容器包含一基板、一設置于該基板上的材料以及設置于該材料上的一或多個探針。該一或多個探針固定于該材料上。探針可為一生物物質(例如，抗體、抗體片段、核酸、適體、半抗原或酶)或如下任何物質:能夠結合至一有興趣的標的物，使當標的物結合至探針時所發(fā)生光散射的程度大于無標的物結合時所發(fā)生的光散射。該材料可與探針相容，且探針可被固定于該材料上。該材料可例如為一金屬(例如金、銀、銅及鎳)。該基板可由任何對于欲被設置于其上的材料在技術上可行的成分構成，且此并不妨礙如本文所述對一有興趣的標的物進行偵測。適宜基板的某些實例可包含但不限于玻璃、金屬、硅或聚合物。
[0018]該材料包含一圖案，該圖案用以增強標的物結合至探針時的光散射。在某些實施例中，該圖案本身用以在光穿過圖案時散射光。在某些實施例中，該圖案可為涂覆于基板上的一膜。在某些其它實施例中，該涂覆膜可被退火。退火使涂覆膜的表面變得不均勻。不均勻表面可增強光穿過容器的散射。
[0019]在某些實施例中，該圖案可為設置于基板上的一金屬柱陣列。該金屬柱陣列中的一金屬柱的尺寸與上述特定波長相關聯。任何金屬柱的長度既非該特定波長的一倍數，亦非該特定波長的一因數。任何金屬柱的寬度既非該特定波長的一倍數，亦非該特定波長的一因數。二相鄰柱間的距離既非該特定波長的一倍數，亦非該特定波長的一因數。
[0020]探針經由與材料的一或多個化學鍵(例如共價鍵)而被設置或固定于材料上。探針可與傳感器所欲偵測的標的物形成一“鎖與鑰匙”的關系。舉例而言，探針可為DNA、RNA、蛋白質、抗體、抗體片段、適體、抗原或酶。在某些實施例中，探針為一抗體且標的物為該抗體所結合的一抗原。
[0021]一可能包含標的物的樣本被引入傳感器中并隨后流過探針。若標的物存在于該樣本中，則在樣本被引入傳感器之前穿過容器的光子量可不同于在樣本被引入傳感器之后穿過容器的光子量，乃因與探針相耦合的標的物散射光子。若標的物不存在于該樣本中，則穿過容器的光子量保持實質上相同，乃因不存在能夠散射光子的結合標的物。在某些實施例中，樣本于存在結合標的物時所吸收的光子量高于不存在標的物時所吸收的光子量，使得存在標的物時與不存在標的物時所偵測到的光信號兩者間有所差異。
[0022]在某些實施例中，揭露一種用于制造一傳感器的方法。該方法包含:提供一材料，該材料包含一圖案，該圖案用以散射光或增強與有興趣的標的物相關聯的一光散射；將該材料設置于一基板上；以及于該材料上設置一探針，該探針用以與該有興趣的標的物交互作用。
[0023]在某些實施例中，該材料為一膜。可在將該材料設置于基板上之前清潔基板。在某些實施例中，在將該材料設置于基板上之前，首先于該基板上設置一粘合層。隨后將該材料設置于該粘合層上。該粘合層可為鉻。
[0024]在某些其它實施例中，該材料為一具有不均勻表面圖案的退火膜。在將該材料設置于粘合層上之后，可使該材料在約300攝氏度至約500攝氏度之間退火。
[0025]在某些其它實施例中，該材料包含一柱陣列圖案。將一光蝕刻劑(photoresist)涂覆于基板上并執(zhí)行一光刻工藝，以形成柱陣列。該柱陣列中每一柱的尺寸皆與上述特定波長相關聯。二相鄰柱間的距離也與該特定波長相關聯。[0026]在某些實施例中，揭露一種使用本文所述的一傳感器偵測一有興趣的標的物的方法。該傳感器包含一光源、一容器及一光偵測器。該容器包含一基板、一設置于該基板上的材料以及一探針，該探針用以與該有興趣的標的物交互作用。該探針設置且固定于該材料上。該方法包含:經由該容器自該光源發(fā)射光；以及基于該傳感器的一光偵測器所接收的
光而獲得一第一信號。
[0027]該方法也包含:將一可能包含有興趣的標的物的樣本放置于傳感器中；以及基于將該樣本放置于容器中之后光偵測器所接收的光而獲得一第二信號。該方法更包含:比較該第一信號與該第二信號；以及基于該比較而判斷標的物是否存在該樣本中。
[0028]圖1為一用于偵測一有興趣的標的物的傳感器100的一例示性實施例。傳感器100包含一容器101。該容器形成一用于結合一有興趣的標的物的裝置，且包含一材料111及探針113，材料111設置于一基板110 (例如該容器的一或多個壁)上，且探針113能夠結合到設置于該材料上的標的物。一光112經由容器101而自傳感器100的一光源被發(fā)射至傳感器100的一光接收器。設置于材料111上的探針113被配置于光源所射出的光的路徑中。探針113被配置成使得當有興趣的標的物結合至探針113時，穿過裝置的光被散射。
[0029]將一不包含標的物的溶液(例如一緩沖溶液)引入容器101中。光112用以于一第一時槽內穿過容器101并被光接收器接收。光接收器更包含一光電二極管偵測器，該光電二極管偵測器用以基于光接收器于該第一時槽內所接收光112的量而產生一第一電信號。光接收器更包含一用于處理該第一電信號的處理器。
[0030]隨后，將一可能包含有興趣的標的物901的樣本900引入容器101中。容許流逝一預定時間量，若樣本900中存在有興趣的標的物901，則有興趣的標的物901可結合至材料111上的探針113。在經過預定的時間段之后,借由一泄放泵浦(draining pump)400經由一第一孔107、一通道109及一第二孔108自容器101移除被引入容器101中的包含雜質902的樣本900，而不破壞有興趣的標的物901與探針113間的結合。接著，使用一緩沖溶液以預定次數沖洗容器101。舉例而言，將新鮮緩沖溶液注入容器101中并從容器101中抽出的操作可重復若干次。
[0031]標的物分子結合至該裝置上的探針113時所發(fā)生的光散射將被偵測到，此表示樣本900中存在標的物901。光112用以于一第二時槽內穿過容器101并被光接收器接收。光接收器的光電二極管偵測器用以基于光接收器于該第二時槽內所接收的光的量而產生一第二電信號。光接收器的處理器更用以處理該第二電信號。若第二信號顯著強于第一信號，貝1J處理器判定樣本中存在有興趣的標的物。
[0032]圖2A顯示一用于結合一有興趣的標的物的裝置的一例示性實施例。裝置200包含一基板201、設置于該基板上的一膜203以及設置于膜203上的一探針205。膜203的厚度可為例如約5納米至約200納米的一實質上均勻的厚度。探針205的第一表面2051設置于材料(即膜203)上。探針205的對于標的物207具有一結合親和力的第二表面2053被配置成使其在標的物207存在時能夠與標的物207相耦合。探針205于膜203上被配置成使得當標的物207結合至探針205的第二表面2053時，光210 (在圖2A中顯示為箭頭)被散射。該光是根據瑞利散射(Rayleigh scattering)、米氏散射(Mie scattering)、布里淵散射(Brillouin scattering)、拉曼散射(Raman scattering)、非彈性X射線散射或康普頓散射(Compton scattering)而被散射。[0033]圖2B顯示一用于結合一有興趣的標的物的裝置的一例示性實施例。裝置200包含一基板201、設置于該基板上的一柱陣列203'以及設置于柱陣列203'上的一探針205。該柱陣列中的任何柱的寬度及長度皆與自傳感器的一光源發(fā)射的光的波長相關聯。該波長對于一有興趣的標的物207'而言為特定的。二相鄰柱間的距離亦與此波長相關聯。在某些實施例中，該寬度、該長度及該距離均既非該波長的一倍數，也非該波長的一因數。在某些實施例中，該柱陣列中的柱的長度可為約200納米至約900納米長，該柱陣列中的柱的寬度可為約200納米至約900納米寬，該柱陣列中的柱的高度可為約15納米至約1500納米高。二相鄰柱間的距離可為約200納米至約900納米寬。在某些實施例中，該柱陣列中的柱的長度可為約500納米，該柱陣列中的柱的寬度可為約500納米寬，該柱陣列中的柱的高度可為約100納米高，而二相鄰柱間的距離可為約500納米寬。探針205的第一表面2051設置于材料(即柱陣列203')上。探針205的對于標的物207具有一結合親和力的第二表面2053被配置成使其在標的物207存在時能夠與標的物207相耦合。探針205于材料(SP柱陣列203 ')上被配置成使得當標的物207結合至探針205的第二表面2053時，光210(在圖2B中顯示為箭頭)被散射。
[0034]圖2C顯示一用于結合一有興趣的標的物的裝置的一例示性實施例。裝置200包含一基板201、設置于該基板上的一膜203以及設置于膜203上的一探針205。膜203具有一不均勻厚度。在某些實施例中，可首先將該膜涂覆于基板201上并隨后利用退火以使其形成不均勻厚度。在某些實施例中，材料(即膜203)的厚度可在約0.5納米至約30納米之間變化。探針205的一第一表面2051設置于膜203上。探針205的對于標的物207具有一結合親和力的一第二表面2053被配置成使其在標的物207存在時能夠與標的物207相耦合。探針205于材料(即膜203)上被配置成使得當標的物207結合至探針205的第二表面2053時，光210 (在圖2C中顯示為箭頭)被散射。
[0035]圖3顯示一種制造一用于結合一有興趣的標的物的裝置的方法300的一例示性實施例的流程圖。方法300包含步驟301、303及305。在步驟301中，提供一材料。在步驟303中，將該材料設置于一基板上。可將該材料以一圖案形式設置于基板上，該圖案用以容許及/或增強當一有興趣的標的物結合至設置于該材料上的探針時對自一光源射出且穿過該裝置的光的散射。該圖案可例如為一膜、一具有不均厚度的膜或一柱陣列。在步驟305中，將一能夠結合至有興趣的標的物的探針設置于該材料上。該探針用以與傳感器所欲偵測的標的物交互作用。在某些實施例中，在將探針設置于該材料上之前，可對該材料進行清潔及預處理。舉例而言，可使用一酸性溶液、一堿性溶液及/或凈化水來清潔該材料。在某些實施例中，可使用一或多種化合物對該材料進行預處理。在一實施例中，可使用包含至少一個與材料兼容的官能基的一或多種化合物對材料進行預處理。在另一實施例中，可使用包含至少一個與探針兼容的官能基的一或多種化合物對材料進行預處理。該官能基用以與材料表面周圍的自由電子形成一第一穩(wěn)定結合并與探針形成一第二穩(wěn)定結合。某些實例性官能基包含但不限于硫醇基及羥基。
[0036][實例I]
[探針固定]
將一用以容納一樣本的玻璃容器放置于一塑料座中，隨后將該玻璃容器及該塑料座放置于pTricorder傳感器(中國臺灣省臺北市永加利醫(yī)學科技股份有限公司)中。于該容器的一內表面上以一具有約5納米至約20納米的不均勻厚度的膜形式設置金。在將探針引入容器中之前，依序使用0.1摩爾/升(M)的鹽酸溶液、凈化水、0.1摩爾/升的氫氧化鈉溶液及凈化水清潔該金膜。
[0037]在清潔之后，將一包含110微升(L)胱胺的水溶液(在PH為7.2的磷酸緩沖鹽溶液(phosphate buffered saline ;PBS)中濃度為20毫摩爾/升(mM))添加至容器中并在室溫下溫育20分鐘，以容許胱胺結合至容器壁上的金。隨后自容器中移除剩余的胱胺溶液。隨后，將一包含110微升戊二醛的水溶液(在PH為7.2的PBS溶液中濃度為2.5%)添加至容器中并在室溫下溫育20分鐘，以容許戊二醛結合至胱胺。
[0038]在自容器中移除剩余的戊二醛溶液之后，將110微升可商購獲得的抗腸病毒71型單克隆抗體的一水溶液添加至容器中并在室溫下溫育20分鐘，以容許抗腸病毒71型單克隆抗體結合至戊二醛交聯劑。隨后，借由傳感器的一泄放泵浦經由玻璃容器底部處的一孔而自容器中移除未結合的抗腸病毒71型單克隆抗體。隨后，將甘胺酸濃度為0.5摩爾/升的一水溶液添加至容器中，以與剩余的未結合戊二醛反應。最后，自容器中移除甘胺酸并將PBS添加至容器中。
[0039][樣本偵測]
傳感器更包含一可見光光源及一用于偵測腸病毒71型的光偵測器?？梢姽庾钥梢姽夤庠窗l(fā)射并穿過一濾光器。該濾光器用以過濾可見光，且僅具有一 560納米波長的光可穿過該濾光器。隨后，該光(即，具有560納米波長的光)穿過上述玻璃容器。該光于穿過玻璃容器之后最終被光偵測器接收。圖4A為例示在一采自受感染患者的10%稀釋樣本中偵測腸病毒71型期間所得信號強度的一圖表。該樣本借由一咽喉式拭子(throat swab)采自受感染患者。
[0040]開啟傳感器，使自傳感器的一光源發(fā)射的光穿過容器并經過容器內表面上的探針。在此階段中，容器中如上所述容納有PBS。將使用PBS時所偵測到的信號(如圖4A中的401處所示)用作一參考。
[0041]約I分鐘之后，自容器中移除PBS并將10%腸病毒71型稀釋樣本添加至容器中。采集數據10分鐘。自容器偵測到的光顯示于圖4A中的403處。10分鐘之后，自容器中移除腸病毒71型稀釋樣本。
[0042]添加PBS來沖洗容器，以移除以非特異性方式結合的腸病毒71型。將該沖洗過程重復若干次。該沖洗引起如圖4A中的405處所示的各種頂點。在沖洗之后，將PBS添加至容器中并采集數據3分鐘，以采集自容器偵測到的光的數據(如圖4A中的407處所示)。407處的所偵測到的光信號與401處的所偵測到的信號間的差異表示該樣本中存在腸病毒71型。
[0043][比較例I]
圖4B為例示在偵測一采自健康的人的對照樣本期間所得信號強度的一圖表。該偵測方法與上述10%腸病毒71型稀釋樣本的偵測方法相同。
[0044]開啟傳感器，使自傳感器的一光源發(fā)射的一光穿過容器并經過容器內表面上的探針。在此階段中，容器中容納有PBS。將使用PBS時偵測到的信號(如圖4B中的411處所
示)用作一參考。
[0045]約I分鐘之后，自容器中移除PBS并將對照樣本添加至容器中。采集數據10分鐘。自容器所偵測到的光顯示于圖4B中的413處。10分鐘之后，自容器中移除對照樣本。
[0046]添加PBS來沖洗容器，以移除以非特異性方式結合的材料。將該沖洗過程重復若干次。該沖洗引起如圖4B中的415處所示的各種頂點。在沖洗之后，將PBS添加至容器中并采集數據3分鐘，以采集自容器偵測到的光的數據(如圖4B中的417處所示)。411與417的相似的信號強度表明，對照樣本中不存在腸病毒71型。
[0047][實例2]
[探針固定]
將一用以容納一樣本的玻璃容器放置于一塑料座中，隨后將該玻璃容器及該塑料座放置于pTricorder傳感器(中國臺灣省臺北市永加利醫(yī)學科技股份有限公司)中。于該容器的一內表面上以一具有約5納米至約20納米的一不均勻厚度的膜形式設置金。在將探針引入容器中之前，依序使用0.1摩爾/升的鹽酸溶液、凈化水、0.1摩爾/升的氫氧化鈉溶液及凈化水清潔該金膜。
[0048]在清潔之后，將一包含110微升胱胺的水溶液(在PH為7.2的磷酸緩沖鹽溶液(phosphate buffered saline ;PBS)中濃度為20毫摩爾/升)添加至容器中并在室溫下溫育20分鐘，以容許胱胺結合至容器壁上的金。隨后自容器中移除剩余的胱胺溶液。隨后，將一包含110微升戊二醛的水溶液(在PH為7.2的PBS溶液中濃度為2.5%)添加至容器中并在室溫下溫育20分鐘，以容許戊二醛結合至胱胺。
[0049]在自容器中移除剩余的戊二醛溶液之后，將110微升可商購獲得的抗A型流感病毒抗體的一水溶液(在PH為7.2的PBS溶液中濃度為20微克/毫升(g/ml))添加至容器中并在室溫下溫育20分鐘，以容許抗A型流感病毒抗體結合至戊二醛交聯劑。隨后，借由傳感器的一泄放泵浦經由玻璃容器底部處的一孔而自容器中移除未結合的抗A型流感病毒抗體。隨后，將甘胺酸濃度為0.5摩爾/升的一水溶液添加至容器中，以與剩余的未結合戊二醛反應。最后，自容器中移除甘胺酸并將PBS添加至容器中。
[0050][樣本偵測]
傳感器更包含一可見光光源及一用于偵測A型流感病毒的光偵測器。可見光自可見光光源發(fā)射并穿過一濾光器。該濾光器用以過濾可見光，且僅具有一 560納米波長的光可穿過該濾光器。隨后，該光(即，具有560納米波長的光)穿過上述玻璃容器。該光在穿過玻璃容器之后最終被光偵測器接收。圖5A為例示在一采自受感染患者的10%稀釋樣本中偵測A型流感病毒期間所得信號強度的一圖表。該樣本是借由一咽喉式拭子(throat swab)采自受感染患者的咽喉。
[0051]開啟傳感器，使自傳感器的一光源發(fā)射的光穿過容器并經過容器內表面上的探針。在此階段中，容器中如上所述容納有PBS。將使用PBS時所偵測到的信號(如圖5A中的501處所不)用作一參考。
[0052]約I分鐘之后，自容器中移除PBS并將10% A型流感病毒稀釋樣本添加至容器中。采集數據10分鐘。自容器偵測到的光顯示于圖5A中的503處。10分鐘之后，自容器中移除A型流感病毒稀釋樣本。
[0053]添加PBS來沖洗容器，以移除以非特異性方式結合的材料。將該沖洗過程重復若干次。該沖洗引起如圖5A中的505處所示的各種頂點。在沖洗之后，將PBS添加至容器中并采集數據3分鐘，以采集自容器偵測到的光的數據(如圖5A中的507處所示)。507處的所偵測到的光信號與501處的所偵測到的信號間的差異表示該樣本中存在A型流感病毒。
[0054][比較例2]
圖5B為例不在偵測一米自一健康的人的對照樣本期間所得信號強度的一圖表。該偵測方法與上述A型流感病毒稀釋樣本的偵測方法相同。
[0055]開啟傳感器，使自傳感器的一光源發(fā)射的一光穿過容器并經過容器內表面上的探針。在此階段中，容器中容納有PBS。將使用PBS時偵測到的信號(如圖5B中的511處所
示)用作一參考。
[0056]約I分鐘之后，自容器中移除PBS并將對照樣本添加至容器中。采集數據10分鐘。自容器所偵測到的光顯示于圖5B中的513處。10分鐘之后，自容器中移除對照樣本。
[0057]添加PBS來沖洗容器，以移除以非特異性方式結合的材料。將該沖洗過程重復若干次。該沖洗引起如圖5B中的515處所示的各種頂點。在沖洗之后，將PBS添加至容器中并采集數據3分鐘，以采集自容器偵測到的光的數據(如圖5B中的517處所示)。511與517的相似的信號強度表明，對照樣本中不存在A型流感病毒。
[0058][實例3]
[探針固定]
將一用以容納一樣本的玻璃容器放置于一塑料座中，隨后將該玻璃容器及該塑料座放置于pTricorder傳感器(中國臺灣省臺北市永加利醫(yī)學科技股份有限公司)中。于該容器的一內表面上以一具有約5納米至約20納米的一不均勻厚度的膜形式設置金。在將探針引入容器中之前，依序使用0.1摩爾/升的鹽酸溶液、凈化水、0.1摩爾/升的氫氧化鈉溶液及凈化水清潔該金膜。
[0059]在清潔之后，將一包含110微升胱胺的水溶液(在PH為7.2的磷酸緩沖鹽溶液(phosphate buffered saline ;PBS)中濃度為20毫摩爾/升)添加至容器中并在室溫下溫育20分鐘，以容許胱胺結合至容器壁上的金。隨后自容器中移除剩余的胱胺溶液。隨后，將一包含110微升戊二醛的水溶液(在PH為7.2的PBS溶液中濃度為2.5%)添加至容器中并在室溫下溫育20分鐘，以容許戊二醛結合至胱胺。
[0060]在自容器中移除剩余的戊二醛溶液之后，將110微升可商購獲得的抗B型流感病毒抗體的一水溶液(在PH為7.2的PBS溶液中濃度為20微克/毫升)添加至容器中并在室溫下溫育20分鐘，以容許抗B型流感病毒抗體結合至戊二醛交聯劑。隨后，借由傳感器的一泄放泵浦經由玻璃容器底部處的一孔而自容器中移除未結合的抗B型流感病毒抗體。隨后，將甘胺酸濃度為0.5摩爾/升的一水溶液添加至容器中，以與剩余的未結合戊二醛反應。最后，自容器中移除甘胺酸并將PBS添加至容器中。
[0061][樣本偵測]
傳感器更包含一可見光光源及一用于偵測B型流感病毒的光偵測器?？梢姽庾钥梢姽夤庠窗l(fā)射并穿過一濾光器。該濾光器用以過濾可見光，且僅具有一 560納米波長的光可穿過該濾光器。隨后，該光(即，具有560納米波長的光)穿過上述玻璃容器。該光于穿過玻璃容器之后最終被光偵測器接收。圖6A為例示在采自一受感染患者的一 10%稀釋樣本中偵測B型流感病毒期間所得信號強度的圖表。該樣本是借由一咽喉式拭子采自受感染患者的咽喉。
[0062]開啟傳感器，使自傳感器的一光源發(fā)射的光穿過容器并經過容器內表面上的探針。在此階段中，容器中如上所述容納有PBS。將使用PBS時所偵測到的信號(如圖6A中的601處所不)用作一參考。
[0063]約I分鐘之后，自容器中移除PBS并將10%B型流感病毒稀釋樣本添加至容器中。采集數據10分鐘。自容器偵測到的光顯示于圖6A中的603處。10分鐘之后，自容器中移除B型流感病毒稀釋樣本。
[0064]添加PBS來沖洗容器，以移除以非特異性方式結合的材料。將該沖洗過程重復若干次。該沖洗引起如圖6A中的605處所示的各種頂點。在沖洗之后，將PBS添加至容器中并采集數據3分鐘，以采集自容器所偵測到的光的數據(如圖6A中的607處所示)。607處的所偵測到的光信號與601處的所偵測到的信號間的差異表示該樣本中存在B型流感病毒。
[0065][比較例3]
圖6B為例不在偵測一米自一健康的人的對照樣本期間所得信號強度的一圖表。該偵測方法與上述B型流感病毒稀釋樣本的偵測方法相同。
[0066]開啟傳感器，使自傳感器的一光源發(fā)射的一光穿過容器并經過容器內表面上的探針。在此階段中，容器中容納有PBS。將使用PBS時偵測到的信號(如圖6B中的611處所
示)用作一參考。
[0067]約I分鐘之后，自容器中移除PBS并將對照樣本添加至容器中。采集數據10分鐘。自容器所偵測到的光顯示于圖6B中的613處。10分鐘之后，自容器中移除對照樣本。
[0068]添加PBS來沖洗容器，以移除以非特異性方式結合的材料。將該沖洗過程重復若干次。該沖洗引起如圖6B中的615處所示的各種頂點。在沖洗之后，將PBS添加至容器中并采集數據3分鐘，以采集自容器偵測到的光的數據(如圖6B中的617處所示)。611與617的相似的信號強度表明，對照樣本中不存在B型流感病毒。
[0069]盡管為理解清晰起見以例示及舉例方式相當詳細地闡述了上述發(fā)明，然而，對于熟悉此項技術者顯而易見，可在不背離本發(fā)明的精神及范圍的條件下實踐某些改變及潤飾。因此，本說明書不應被視為限制本發(fā)明的范圍。
[0070]本文所引用的所有公開案、專利及專利申請案針對所有目的以引用方式全文并入本文中，猶如具體地且分別地指明每一各別公開案、專利或專利申請案均被如此以引用方式并入一般。
【權利要求】
1.一種用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，其包含: 一基板； 一材料，設置于該基板上；以及 一探針，設置于該材料上且用以結合該有興趣的標的物，其中該探針用以于該有興趣的標的物結合至該探針時散射自一光源射出的光。
2.如權利要求1所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該探針包含DNA、RNA、蛋白質、抗體、抗體片段、適體、抗原或表位。
3.如權利要求1所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該有興趣的標的物為一生物分子。
4.如權利要求1所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該標的物包含病毒、蛋白質、核酸、碳水化合物、脂質、半抗原或毒素。
5.如權利要求1所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該探針以100微微牛頓至500微微牛頓的一親和力結合至該有興趣的標的物。
6.如權利要求1所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該材料包含一金屬。
7.如權利要求1所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該材料包含一圖案，該圖案用以散射自該光源射出的光。
8.如權利要求7所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該圖案更用以利于該探針于該有興趣的標的物結合至該探針時散射自該光源射出的光。
9.如權利要求7所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該圖案于該基板上包含一膜。
10.如權利要求9所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該膜的厚度是均勻的或不均勻的。
11.如權利要求7所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，自該光源射出的該光具有與該有興趣的標的物相關聯的一波長。
12.如權利要求11所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該圖案包含一柱陣列，該柱陣列設置于該基板上。
13.如權利要求12所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該柱陣列中的一柱的尺寸與該波長相關聯。
14.如權利要求12所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該柱陣列的一柱的長度及寬度既非該波長的一倍數，也非該波長的一因數。
15.如權利要求12所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該柱陣列的二相鄰柱間的一距離既非該波長的一倍數，亦非該波長的一因數。
16.如權利要求1所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，于該標的物結合至該探針時，自該光源發(fā)射的該光被該探針及該有興趣的標的物散射。
17.如權利要求1所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該裝置用以于該有興趣的標的物結合至該探針時散射自該光源發(fā)射的光，其中該光是根據瑞利散射、米氏散射、布里淵散射、拉曼散射、非彈性X射線散射或康普頓散射而被散射。
18.如權利要求12所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該柱陣列的一柱具有200至900納米的長度、200至900納米的寬度及15至1500納米的高度。
19.如權利要求10所述的用于結合有興趣的標的物的裝置，其特征在于，該膜的均勻厚度為5納米至200納米或該膜的不均勻厚度于0.5納米至30納米之間變化。
20.一種傳感器，包含權利要求1所述的裝置，其特征在于，該傳感器更包含: 一光源，用于射出光； 一光接收器，用于接收光；以及 一偵測器，用以產生一電信號，該電信號的大小反映由該光接收器所接收的光的量， 其中該裝置位于該光源與該光接收器之間，以及 其中該裝置被配置成使該探針位于該光源所射出的該光的路徑中。
21.如權利要求20所述的傳感器，其特征在于，自該光源射出的該光包含200納米至800納米的一波長。
22.一種用于制造權利要求1所述的裝置的方法，其特征在于，該方法包含: 于該基板上以一圖案形式設置該材料，該圖案用以增強該有興趣的標的物在結合至該探針時對光的散射；以及 于該材料上設置該探針，該探針用以與該有興趣的標的物交互作用。
23.如權利要求22所述的方法，其特征在于，該圖案于該材料上包含一柱陣列。
24.如權利要求23所述的方法，其特征在于，設置該材料的步驟更包含將該材料退火至該基板。
25.如權利要求24所述的方法，其特征在于，該退火溫度大于250攝氏度。
26.如權利要求22所述的方法，其特征在于，于該探針的設置之前，該方法更包含清潔及預處理該材料以利于該探針于該材料上的設置。
27.如權利要求26所述的方法，其特征在于，該預處理包括使用具有一硫醇基或一羥基的一化合物來預處理該材料。
28.如權利要求22所述的方法，其特征在于，該材料包含金、銀、銅或鎳。
29.一種使用權利要求20所述的傳感器來偵測一有興趣的標的物的方法，其特征在于，該方法包含: 于不存在該有興趣的標的物時經由該裝置自該光源發(fā)射光，進而產生一第一電信號； 于存在一疑包含該有興趣的標的物的樣本時經由該裝置自該光源發(fā)射光，進而產生一第二電信號；以及 比較該第一電信號與該第二電信號，其中該二信號的一差異表示該標的物存在于該樣本中。
30.如權利要求29所 述的方法,其特征在于,該第二電信號強于該第一電信號。
【文檔編號】G01N23/20GK103728277SQ201310224473
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年6月6日 優(yōu)先權日:2012年6月6日
【發(fā)明者】林世明, 李嗣涔, 張鑾英 申請人:林世明