[发明专利]用于增强荧光的基底

说明书

本发明涉及使用基底来增强荧光分子的荧光的用途，其中所述基底包括具有多个彼此不同的凹陷的固体聚合物载体并且固体载体至少部分地涂覆有至少一种金属。

本发明涉及提供纳米结构化的表面，当适合的分子接近该表面时，这些纳米结构化的表面适合以特别有利的方式增强所述分子的荧光。这种效应也被称为金属增强荧光(MEF)或表面增强荧光(SEF)。

MEF和SEF基于入射(激发)的、通常相干(即激光)的光与金属纳米结构的电子等离子体的电磁相互作用。当荧光分子接近(例如，结合(键合))具有这种金属结构的表面时，这导致荧光分子的光产量的增强。由此，表面结合的分子会更强烈地发光，因为它们的荧光得以增强。

由于荧光的增强，结合到表面的分子可在最低浓度下测量。例如，经荧光标记的抗体的结合可以其结合动力学的形式直接追踪。

增强的量取决于金属纳米结构的形状、大小和距离以及使用的金属的类型(例如Au、Ag、Al等)。在文献中有关于球形(常常为胶体；参见例如Yang等人Small 6(2010):1038-43；Corrigan T等人J Fluorescence 15(2005):777-784)、三角形或金字塔状(参见例如Pompa等人Nature Nanotechnology 1(2006):126-130；Cade等人Nanotechnology.15(2009):20(28))或者线状或棒状金属结构的描述，它们是不连续的并形成所谓的金属岛。然而，获得的增强因子相差很大，并且金属纳米结构在大多数情况下都是不可再现的。

在US 2005/214841中描述了具有多个凹陷并且至少部分地涂覆有金属的基底。基底可由各种材料组成，例如玻璃、陶瓷或金属。根据US 2005/214841，在基底的表面上、特别地在其凹陷中施加有连接器，其能够由于官能团而固定生物物质。在这个美国申请中没有提到其中描述的基底适合于增强分子的荧光。

在US 6,902,705中描述了如下的基底，其也可包括凹陷并且可以金属(例如金)涂覆。基底的表面被修饰，以使生物物质(例如DNA)结合到基底的表面上。在基底上提供凹陷似乎具有如下的优点，即可由此进行荧光测量而不获得任何干扰和妨碍信号。然而，使用这些基底无法实现荧光信号的增强。然而，使用这些基底无法实现荧光信号的增强。

本发明的目的在于提供如下的基底，该基底可以可再现的方式来制造并且一旦使荧光物质进入该基底附近(例如10nm或更小)，该基底就能够增强荧光物质的荧光，其中这些基底在MEF测量中应该允许高于平均值的高增强因子。

本发明涉及基底及其用于增强一种或多种荧光分子的荧光的用途，其中所述基底包括具有彼此分离的多个凹陷的固体聚合物载体并且固体载体至少部分地涂覆有至少一种金属。

已经令人惊讶地发现，如果至少个荧光分子或荧光团位于具有根据本发明的构造的基底附近，则具有根据本发明的构造的基底能够使用相干光或不使用相干光来显著地增加荧光分子或荧光团的荧光产率(量子产率)(金属增强荧光；MEF)。“荧光产率”或“量子产率”应理解为发射和吸收的光子数量之间的比率。

使用根据本发明的基底的荧光产率甚至比使用迄今已知的基底(其表面上通常存在金属岛)的情况下的产率高许多倍。荧光产率的这种增加是令人惊讶的，因为迄今为止假设MEF效应仅可发生在如下的表面上，其具有沉积的含金属胶体形式的金属岛或表面上的其它彼此分离的并且经金属涂覆的区域(Matveeva E.等人,Anal Biochem 334(2004):303-11；Geddes CD.,等人J Fluoresc 12(2002):121-129)。已知具有连续的金属层或没有任何隆起的基底由于金属表面自身的荧光猝灭效应而不显示任何或仅具有非常小的MEF效应(Pineda E.C.,等人J.Chem.Phys.83(1985):5330-5337；Barnes W.L.,J Mod Opt,45(1998):661-699)。出于这些原因，本领域技术人员在不知晓本发明的情况下将会选择具有隆起的固体载体而不是具有凹陷的载体来用金属涂覆。