[发明专利]靶物质的体外磁共振检测

说明书

本发明提供通过磁共振检测在生物样本中靶物质的存在的体外方法，该方法包括：(a)提供包括生物样本和多个磁纳米颗粒的混合物，其中所述磁纳米颗粒包含当靶物质存在于生物样本中时能够结合靶物质的结合剂；和(b)确定与样本中的靶物质结合的磁纳米颗粒对应的T₂弛豫时间(T_2结合)；其中T_2结合不同于未与靶物质结合的磁纳米颗粒对应的T₂弛豫时间(T_2自由)，和其中T_2结合在没有将与靶物质结合的磁纳米颗粒和未与靶物质结合的磁纳米颗粒物理上分离的情况下确定。

技术领域

本文中公开的主题物质涉及使用磁共振检测在生物样本中的靶物质例如细胞或病原体的体外方法。

发明背景

检测在生物样本中的临床相关物质，例如细胞和病原体，在诊断领域中是重要的。许多传统检测策略基于光学技术。然而，所述技术常常受有害作用例如光散射、吸收和自发荧光影响。将所述作用最小化可需要在记录测量之前的大量的样品纯化。

运用磁纳米颗粒的检测策略提供超过传统检测方法的独特的优势。例如，生物样本显示可忽略不计的磁性背景，并因此磁纳米颗粒的使用提供了在不让样本经历大量预处理步骤的情况下在样本中获得非常灵敏的测量的机会。

磁纳米颗粒可包括无机的磁性核和在生理条件下稳定该颗粒的生物相容性表面涂层。通过应用合适的表面化学，功能性配体可被掺合在所述纳米颗粒上以赋予分子特异性。

当将磁纳米颗粒放置在外场中，每个颗粒产生局部磁场，其增加了场的不均一性。当水分子散布在所述纳米颗粒的附近时，这具有扰乱水质子自旋的相干旋进（coherentprecession）的作用。结果，净效果是在磁共振信号中的变化，其被测量作为纵向(T1，自旋-晶格)和横向(T2，自旋-自旋)弛豫时间的缩短。

术语“T₂”是指表征信号衰减的自旋-自旋弛豫时间常数，并可通过以下等式表示：

M_xy(t) = M_xy(0)e^-t/T2

其中M_xy是由射频(RF)脉冲倾斜的磁化矢量的横向分量。

以前磁纳米颗粒已经用于测量生物靶例如细菌和哺乳动物细胞。使用靶-特异性磁纳米颗粒，其加上了细胞表面生物标志物标签，由此给予磁矩。在弛豫速率R₂ = 1/T₂中的增加直接地与靶结合的纳米颗粒的数量成比例（并也指示标志物表面标志物的量）。因此R₂的变化和由此T₂的变化可用于检测在样本溶液中细胞的存在(Shao等人, Beilstein J.Nanonotechnol; (2010); 1; 142-154页)。然而，在现有技术中描述的方法需要除去未结合的磁纳米颗粒以确保测定的灵敏性，所述除去一般通过过滤来完成。在检测通过运用微-MR装置完成的情况下，该装置在反应流动通路的终点需要过滤膜用于滤出的未结合的磁纳米颗粒(Lee等人, Angew Chem Int Ed Engl; (2009); 48;5657-5660页)。

从结合的磁纳米颗粒中除去未结合的磁纳米颗粒的需求引起许多问题。例如运用微流体性网络和过滤膜增加MR检测装置的成本。额外的过滤步骤也可增加样本制备的成本，该因素在其中可负担得起的测试技术是首要的发展中国家中尤其重要。此外，对额外的分离步骤的需求将实施诊断测试的技术员暴露于潜在危险的物质。

发明简述

本发明涉及通过磁共振检测在样本中的靶物质的存在的体外方法，所述方法包括：

(a)提供包含生物样本的测试样本；

(b)提供多个磁纳米颗粒，其中所述磁纳米颗粒包括能够结合靶物质的结合剂；