[发明专利]用于检测结合亲和力的装置

说明书

一种用于检测结合亲和力的装置包括基板(3)、布置在其上并具有外表面(7)的平面波导(2)。该装置还包括光栅(4)，光栅(4)用于将预定波长的相干光耦入平面波导(2)，使得耦入平面波导(2)的相干光(5)沿着预定传播方向传播通过平面波导。相干光(5)的瞬逝场(6)沿着平面波导(2)的外表面(7)传播。平面波导(2)的外表面(7)上面布置受体分子(8)，这些受体分子(8)能够使目标样本(9)与受体分子(8)结合，使得瞬逝场(6)的光被与受体分子(8)结合的目标样本(9)衍射。受体分子(8)沿着多个平行直线(11)布置，这些平行直线彼此间隔开，使得瞬逝场的光的一部分被与受体分子(8)结合的目标样本(9)衍射，并形成沿着预定检测方向(13)从平面波导(2)传播出去的衍射相干光的准直光束(12)。

技术领域

本发明涉及根据相应的独立权利要求的用于检测结合亲和力的装置和系统。

背景技术

这样的装置例如可以在多种应用中用作生物传感器。一种特定的应用是检测或监视结合亲和力或过程。例如，借助于此类生物传感器，可以执行各种试验，检测目标样本与结合位点的结合。通常，对以二维微阵列布置在生物传感器表面上的点处的生物传感器上执行大量此类试验。微阵列的使用提供了一种在高通量筛选中同时检测不同目标样本的结合亲和力或过程的工具。为了检测目标样本与特定结合位点的结合亲和力，例如，目标分子与特定捕获分子的结合亲和力，将大量捕获分子固定在各个点处的生物传感器的外表面上，例如通过喷墨定位或光刻。每个点形成预定类型目标分子的单独的测量区。检测目标分子与特定类型的捕获分子的结合，并将其用于提供有关目标分子相对于特定捕获分子的结合亲和力的信息。

用于检测目标样本的结合亲和力的已知技术利用荧光标签。荧光标签能够在被激发时发射荧光。发射的荧光具有特征发射光谱，该特征发射光谱表示荧光标签在特定点处的存在。所识别的荧光标签指示标记的目标分子已经与存在于该点的特定类型的捕获分子结合。

一种用于检测标记的目标样本的传感器在文章“Zeptosens'proteinmicroarrays:A novel high performance microarray platform for low abundanceprotein analysis(Zeptosens蛋白质微阵列：一种用于低丰度蛋白质分析的新型高性能微阵列平台，Proteomics 2002年，第2卷，第383至393页，Wiley-VCH Verlag GmbH，69451魏茵海姆，德国)”中进行了描述。此处描述的传感器包括布置在基板上的平面波导。平面波导具有外表面，其上附着有多个捕获分子。此外，平面波导具有光栅，该光栅用于以使得相干光束沿着平面波导传播的方式将相干光束耦入平面波导。相干光在全反射下传播通过平面波导，其中相干光的瞬逝场沿着平面波导的外表面传播。瞬逝场在平面波导的外表面处进入具有较低折射率的介质的穿透深度约为通过平面波导传播的相干光的波长的一部分的几倍。瞬逝场激发与布置在平面波导表面上的捕获分子结合的标记的目标样本的荧光标签。由于瞬逝场在平面波导的外表面处进入光学上较薄的介质的穿透深度很小，因此仅激发与固定在平面波导的外表面上的捕获分子结合的标记样本。然后借助CCD相机检测从这些标签发出的荧光。

尽管原则上可以使用荧光标签检测结合亲和力，但是该技术的缺点在于，检测到的信号是由荧光标签而不是由结合伴侣自身产生的。此外，标记目标样本还需要其他准备步骤。而且，标记的目标样本比较昂贵。另一缺点是由荧光标签在目标样本上的位阻(可能会干扰目标样本与捕获分子的结合)导致的结果伪造。进一步的缺点是由标签的光致漂白或猝灭效应导致的结果伪造。

US 8,619,260公开了一种用于光学读取器系统的无标签多光栅谐振波导传感器。来自光源的光形成入射光束，并被引导到谐振波导传感器以在其上形成光斑。反射光的波长取决于可能位于谐振波导传感器表面的物质。使用通常相当昂贵的光谱仪，检测并分析来自谐振波导传感器上的光斑的反射光并对其波长进行分析。