[发明专利]基于适配体的比色传感器体系

说明书

联邦政府资助的研究或开发

本申请的主题部分地得到以下研究基金和合同的资助：国家科学基金合同号CTS-0120978和DMR-0117792。美国政府可以享有本发明的权利。

背景技术

检测样品中分析物存在与否的能力具有重要意义。例如，当诸如铅、汞、镉、铬、砷等多种金属和金属离子存在于饮用供水中时，会对健康造成严重威胁。为了防止饮用供水和其他供水受到污染，在将工业废物流排放到水处理厂之前，通常要对其进行检测。还可以在生物流体(例如血液以及来自体组织的体液)中测试多种分析物，以确定机体是否与有害物接触或者是否处于疾病状态。例如，近来需要在各种样品中测定痕量炭疸菌。

比色法通常用于检测土壤、水、废物流、生物样品、体液等中的金属和离子。与基于仪器的分析方法(例如原子吸收光谱法)相比，比色法快速，并对设备或使用者的精通程度几乎没有要求。例如，当加入含有浓度增加的硝酸根离子(NO₃^-)的水样时，水族馆管理人员可以利用变为暗粉色的比色试验。按此方式，比色试验显示样品中存在待测分析物，如硝酸盐，同时通过所产生的特定色调指示样品中分析物的量。虽然常规比色试验十分有用，但其仅能应用于有限的分析物，且经常不能检测到非常少量或痕量的分析物。

由以上描述可看出，日益需要可以识别较宽范围的痕量分析物并增加分析可信度的比色传感器体系。

发明内容

一种用于检测分析物的传感器体系，所述传感器体系包括：包括响应于分析物而折叠的适配体的连接器和与第二寡核苷酸连接的第二粒子，所述第二寡核苷酸与至少一部分所述适配体互补。所述连接器可以包括延伸物，与第一粒子连接的第一寡核苷酸与至少一部分所述延伸物互补。

一种用于检测分析物的方法，所述方法包括：将聚集体与样品混合，以检测响应于所述分析物的颜色变化。所述聚集体可以包括连接器和第二粒子。所述聚集体还可以包括第一粒子，所述连接器可以包括延伸物。

一种用于检测分析物的试剂盒，所述试剂盒包括：含有用于形成聚集体的体系的第一容器，所述聚集体包括第二粒子和连接器，所述连接器包括响应于分析物而折叠的适配体。所述第二粒子与第二寡核苷酸连接，所述第二寡核苷酸与至少一部分所述适配体互补。

一种用于检测适配体对分析物的灵敏性和选择性的方法，所述方法包括：将聚集体与分析物混合，检测响应于所述分析物的颜色变化，并测定是否DNA链折叠而提供颜色变化。所述聚集体包括第二粒子和连接器，所述连接器包括DNA链。所述聚集体还可以包括第一粒子。所述连接器可以包括延伸物。

为了清晰一致地理解说明书和权利要求书，提供以下定义。

术语“样品”定义为待分析的、可能含有待测分析物的组合物。通常，用于分析的样品是液态的，优选的样品是含水混合物。样品可来自任意来源，例如来自废物流的工业样品或者诸如血液、尿液或唾液等生物样品。样品还可以是工业样品或生物样品的衍生物，例如提取物、稀释物、滤液或复水的沉淀。

术语“分析物”定义为可能存在于样品中的一种或多种物质。用分析方法来测定样品中分析物的存在、量或浓度。

术语“比色”定义为一种分析方法，其中当分析物存在或不存在时，构成传感器体系的一种或多种试剂产生颜色变化。

术语“显色”(light-up)”是指响应于样品中的分析物而发生所需颜色变化的比色传感器体系。

术语“不显色”(light-down)”是指样品中存在分析物时不发生颜色变化，而在样品中不存在分析物时发生所需颜色变化的比色传感器体系。

术语“灵敏性”是指传感器体系能检测到的分析物浓度的最小增加(分辨率)或指传感器体系可以从背景信号分辨出响应于分析物的信号的最低浓度(检测下限)。因此，传感器体系对分析物越灵敏，体系对低浓度分析物的测定越好。

术语“选择性”是指在其他物质存在时，传感器体系检测目标分析物的能力。

术语“杂交”是指在低严格条件下，第一多核苷酸与至少一种第二核苷酸形成至少一个氢键的能力。

术语“适配体(aptamer)”是指响应于分析物而发生构象变化的核酸链。

术语“构象变化”是指适配体从其他状态变为三级结构的过程。为了简化，术语“折叠”可用于替换“构象变化”。

附图说明

参考以下的附图和说明可以更好地理解本发明。附图中的元件不必须是按比例绘制的，也不意图准确地表示分子或其相互作用，而重在解释本发明的原理。

图1示出测定样品中分析物存在及任选测定其浓度的比色分析方法。