[发明专利]用表面等离子共振技术检测人血清肿瘤标志物的方法以及其中使用的芯片

说明书

发明领域

本发明属于人血清肿瘤标志物检测领域。具体的，涉及一种用表 面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance，SPR)检测人血清 肿瘤标志物的方法，具体而言，本发明涉及将SPR技术用于人血清肿 瘤标志物的临床检测和诊断。由此实现了多种血清肿瘤标志物的同时 检测，并且显著提高了检测灵敏度及临床检测线性范围的方法。本发 明也涉及用于上述方法的改良的SPR生物传感器芯片，以及包含该芯 片和核酸探针的试剂盒。

背景技术

表面等离子体共振技术(SPR)是利用在金属膜/液面界面，由光 的全反射引起的物理光学现象来分析分子间相互作用的技术。SPR仪 由自动采样机械手、高分辨率的CCD照相仪和上面布有一个或多个流 池的镀金或镀银SPR生物传感器芯片构成。SPR技术在检测、分析生 物分子间的相互作用等方面得到广泛的应用。

SPR技术利用了能够在某些金属(特别是金、银)界面上激发产 生的表面等离子波。当入射光以大于临界角的角度入射到金属界面上 时，发生全反射，在合适的角度下，入射光的平行矢量与表面等离子 波的频率相匹配时，发生共振，能量从入射光转移到表面等离子波中， 反射光的反射率表现出急剧衰减(反射光强度最低时所对应的入射角 称为“共振角”)。发生共振时的入射角或波长高度依赖于金属表面 近表面的折射率。表面上的生物分子的结合会改变此处的折射率，从 而引起发生共振的入射角的变化。

通过监测共振角的变化，可以实现实时检测传感芯片表面的生物 分子间的相互作用。传统的SPR传感器测量完整的SPR曲线作为入射 光角度或者波长的函数，这种模式应用广泛，但通量较低。而高通量 的SPR仪可以通过成像系统实现同时检测成千上万个生物分子的相互 作用。一个典型的SPR成像装置包括一个p偏振光源和一个随后接收 来自SPR生物传感芯片的反射光的探测器。CCD照相仪以成像的方式 来收集反射光强度。SPR成像检测以固定入射角的方式来检测时，光 强度变化与由生物分子结合到表面后引起的折射率变化成比例。结果， 引起的光暗度与结合到探测区的物质的量有关。另外影响SPR成像系 统灵敏度的一个因素是光源强度。来自金属表面的信号强度与入射光 强度成线性比例，因此相对于发光二极管和卤素灯，优先选择激光光 源。

SPR仪是一种光学传感器，可以通过检测金膜近表面折射率的变 化来检测金属表面生物分子的结合。对金属-水界面的探测深度在 100-1000nm以内，这使得SPR成为一种比较理想的研究固定的生物分 子与溶液中分析物质相互作用的工具。相对于传统技术如基于荧光或 ELISA的技术，SPR技术有如下几个优点：1 因为检测的是折射率， 所以分析物质无需任何标记(如放射性或荧光标记)而直接用于检测； 2 检测能够实时进行，可以让用户收集动力学数据；3 SPR是一项通 用技术，能够检测宽范围的具有不同分子量和亲和力的分析物质。因 此，SPR技术是一种研究生物分子相互作用的有力工具。至今，在研 究领域内，SPR技术已经用于研究蛋白-肽相互作用、蛋白-DNA相互 作用，DNA杂交等。但目前SPR方法还未有用于临床检测及诊断的报 道。

恶性肿瘤严重危害人类的健康，近年来多种恶性肿瘤的发病率及 发病绝对人数皆有不断升高的趋势，并趋于年轻化。血液肿瘤标志物 的检测是肿瘤诊断的常用方法之一，对于恶性肿瘤的诊断、疗效的观 察、病情进展的判断和复发的监测等皆有一定的临床应用价值，并具 有简便无创、测定结果定量客观、可重复测定以便动态监测、费用相 对低廉等优点。

肿瘤标志物是癌细胞生长过程中产生的一种或几种正常情况下没 有的或含量很低的特异性物质，或是宿主细胞因癌细胞入侵而过量产 生的正常细胞组分。肿瘤标志物存在于组织、细胞、血液或体液中， 可用生物化学、免疫学或分子生物学方法对其进行定性或定量检测， 目前最常用的是酶联免疫吸附法(ELISA)和放射免疫分析法(RIA)。传 统的肿瘤标志物检测方法操作繁琐，需要标记，多数不能同时检测多 种肿瘤标志物。