[发明专利]表面声波传感器生物活性涂层

说明书

提供一种声波传感器元件。所述声波传感器包括：具有或不具有3D基质微结构的压电基板以增加有效传感区域的表面，以及共价键合到压电基板表面的锚定物质；并且所述锚定物质可结合至捕捉试剂。还提供制造使用包含锚定物质的生物活性膜涂覆压电材料表面的所述3D生物传感器表面和元件的方法。

相关申请的交叉引用

本专利申请主张2017年7月7日提交的美国临时专利申请62/529,986和2017年7月10日提交的美国临时专利申请62/530,735的权益和优先权，其各自通过引用而整体并入本文。

技术领域

本申请一般涉及对使用压电表面的表面声波技术的具有微射流的单一或复用生物传感器装置进行生物活性涂覆和3D修饰的方法。更特别地，本申请涉及下述方法：对压电晶体或进食的表面进行生物涂覆以创建三维(3D)表面，从而增加捕捉剂结合密度并改善对缓冲液和可能被感染的患者或动物的生物样品中的小分子、核酸序列、蛋白质、抗体和细胞实施夹心分析的灵敏度；以及创建适用于研发基于表面声学的生物传感器的平台技术。

背景技术

不执行诊断医学是盲目的，因此快速准确地识别疾病和威胁是诊断领域的关键。传统上，用来诊断生物现象的检测技术采用光传感器和化学传感器，近年来声学技术的发展导致了声学方法在生物传感中的潜在应用。声学方法使用响应性压电材料的功能，该材料对电信号作出响应，并产生声波(即，甚高频声音)作为基本传感特性。随着声波通过声波传感器材料的表面或在其上传播，被分析的结合引入质量负载和/或波径上的粘度变化，可能影响表面声波或体声波的速度和/或振幅。可将这些变化关联至键合到它们的表面上的相应数量，并测量这些变化以提供对所述被分析物的传感/检测。不幸的是，目标分子与传感器表面间的结合可能较弱，因此声波传感器往往缺乏敏感性，并且当它们与目标一起存在时不能有效地操作。因此，需要稳定、高强度的受体分子固定化，使得感兴趣的生物分子/被分析物能有效地结合在所述表面上，以增强检测灵敏度。

发明内容

一方面，本申请提供一种生物传感器元件，包括：涂覆有金属的基板；以及锚定物质，所述锚定物质包含结合蛋白和具有至少一个硫原子的官能团，其中所述锚定物质通过所述官能团直接结合到所述金属并在所述涂覆有金属的基板上形成单层；并且其中所述锚定物质配置为与捕捉试剂连接。

一个具体实施例中，金属选自由铝、金、铝合金、以及其任意组合所组成的组。

一个具体实施例中，金属是铝。

一个具体实施例中，官能团是硫醇基。

一个具体实施例中，结合蛋白是亲和素、寡核苷酸、抗体、亲和体(affimer)、适配体或多核苷酸。

一个具体实施例中，结合蛋白是选自由下列所组成组的亲和素：中性亲和素、天然亲和素、链霉亲和素以及其任意组合。

一个具体实施例中，捕捉试剂包含用于结合到锚定物质的结合蛋白的生物素部分。

一个具体实施例中，捕捉试剂包含用于结合到全细胞、细菌、真核细胞、肿瘤细胞、病毒、真菌、寄生虫、孢子、核酸、小分子或蛋白质的部分。

一个具体实施例中，所述部分选自由抗体、亲和体或适配体所组成的组。

一个具体实施例中，生物传感器还包括声波换能器。

一个具体实施例中，声波换能器生成体声波。

一个具体实施例中，体声波选自由厚度剪切模式、声板模式和水平板模式所组成的组。

一个具体实施例中，生物传感器元件是基于膜体声波谐振器(基于FBAR)的装置。

一个具体实施例中，声波换能器生成表面声波。