초록 ▼

본 발명은 캐스케이드 라만 센싱을 이용하여, 혈액 혈청과 같은 생물학적 샘플의 함량을 분석하는 데 이용하는 방법을 제공한다. 공지된 분석물에 특이적으로 결합하는 프로브를 갖는, 형광 생성 나노다공성 생체 센서를 생물학적 샘플과 접촉시켜, 다공성 반도체 구조체에 커플링된 1 이상의 결합 복합체를 형성시킨다. 결합 복합체를 이에 특이적으로 결합하는 라만-활성 프로브와 접촉시켜, 생체 센서가 조명하여 생체 센서로부터 형광 방출을 생성시킨다. 이러한 형광 방출은 결합 복합체로부터 라만 신호를 생성시킨다. 결합 복합체에 의해 생성된 라만 신

본 발명은 캐스케이드 라만 센싱을 이용하여, 혈액 혈청과 같은 생물학적 샘플의 함량을 분석하는 데 이용하는 방법을 제공한다. 공지된 분석물에 특이적으로 결합하는 프로브를 갖는, 형광 생성 나노다공성 생체 센서를 생물학적 샘플과 접촉시켜, 다공성 반도체 구조체에 커플링된 1 이상의 결합 복합체를 형성시킨다. 결합 복합체를 이에 특이적으로 결합하는 라만-활성 프로브와 접촉시켜, 생체 센서가 조명하여 생체 센서로부터 형광 방출을 생성시킨다. 이러한 형광 방출은 결합 복합체로부터 라만 신호를 생성시킨다. 결합 복합체에 의해 생성된 라만 신호를 검출하면, 결합된 단백질-함유 분석물과 회합된 라만 신호는 샘플 내 단백질-함유 화합물의 존재 여부를 지시한다. 본 발명은 환자 샘플의 단백질 프로필을 제공하는 데 유용하다. 본 발명은 또한 본 발명 방법을 실행하는 데 유용한 검출 시스템을 제공한다.

대표청구항 ▼

생물학적 샘플의 함량을 분석하는 방법으로서,a) 적절한 결합 조건 하에서, 생물학적 샘플을, 상층과 하층(상층과 하층 각각은 약 5 내지 약 20 개의 교대 다공성 층을 포함함) 사이에 놓인 중심층을 포함하는 나노다공성 반도체 구조체, 및 다공성 반도체 구조체에 커플링된 1 이상의 제1 프로브(1 이상의 제1 프로브는 샘플 내 1 이상의 분석물에 특이적으로 결합됨)를 포함하는 나노다공성 반도체 센서와 접촉시켜 1 이상의 결합 복합체를 형성시키는 단계|b) 특이적 결합을 촉진하기에 적절한 조건 하에서, 1 이상의 결합 복합체를 라만-

생물학적 샘플의 함량을 분석하는 방법으로서,a) 적절한 결합 조건 하에서, 생물학적 샘플을, 상층과 하층(상층과 하층 각각은 약 5 내지 약 20 개의 교대 다공성 층을 포함함) 사이에 놓인 중심층을 포함하는 나노다공성 반도체 구조체, 및 다공성 반도체 구조체에 커플링된 1 이상의 제1 프로브(1 이상의 제1 프로브는 샘플 내 1 이상의 분석물에 특이적으로 결합됨)를 포함하는 나노다공성 반도체 센서와 접촉시켜 1 이상의 결합 복합체를 형성시키는 단계|b) 특이적 결합을 촉진하기에 적절한 조건 하에서, 1 이상의 결합 복합체를 라만-활성 프로브와 접촉시키는 단계| c) 센서를 조명하여 센서로부터 형광 방출을 유발하는 단계로서, 상기 방출은 결합 복합체로부터 라만 스펙트럼을 생성시키는 단계| 및d) 결합 복합체에 의해 생성된 라만 신호를 검출하는 단계로서, 여기서 결합된 분석물과 회합된 라만 신호는 샘플 내 분석물의 존재 여부 및 유형을 지시하는 단계를 포함하는 방법.제1항에 있어서, 반도체는 규소인 것인 방법.제1항에 있어서, 상층 및 하층 각각은 9 내지 10 개의 교대 다공성 층을 포함하는 것인 방법.제1항에 있어서, 다공성 반도체 구조체는 평균 공극 크기가 약 10 nm 내지 약 100 nm인 공극을 포함하는 것인 방법.제1항에 있어서, 제1 프로브는 아비딘, 펩티도미메틱 화합물 및 밴코마이신으로 구성된 군에서 선택되는 비중합 소분자인 것인 방법.제1항에 있어서, 제1 프로브는 지질다당류에 결합하는 테트라트립토판 ter-시클로펜탄인 것인 방법.제1항에 있어서, 제1 프로브는 세포 표면 분자에 대한 수용체, 지질 A 수용체, 이의 항체 또는 단편, 펩티드 단체(monobody), 지질다당류-결합 폴리펩티드, 펩티도글리칸-결합 폴리펩티드, 탄수화물-결합 폴리펩티드 및 인산염-결합 폴리펩티드로 구성된 군에서 선택된 폴리펩티드인 것인 방법.제1항에 있어서, 제1 프로브는 샘플 내 단백질-함유 분석물에 특이적으로 결합하는 항체이고, 라만-활성 프로브는 2차 항체 및 라만-활성 라벨을 포함하는 것인 방법.제1항 또는 제8항에 있어서, 생성되고 검출된 라만 스펙트럼이 SERS 스펙트럼이 되도록, 구조체의 상층 및 이 위에 결합된 라만-활성 프로브 상에 생체 센서를 조명하는 광원의 약 1/2의 파장 두께를 갖는 금 또는 은 나노입자의 층을 침착하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.제1항에 있어서, 센서는 다공성 반도체 구조체에 부착된 제1 부분 및 제1 프로브에 결합된 제2 부분을 각각 포함하는 1 이상의 커플링제를 더 포함하는 것인 방법.제10항에 있어서, 1 이상의 커플링제는 실란인 것인 방법.제10항에 있어서, 1 이상의 제1 프로브 각각은 다수의 결합 자리를 포함하고, 이 중 1 이상은 분석물에 결합하고, 이 중 1 이상은 커플링제의 제2 부분에 결합하는 것인 방법.제1항에 있어서, 1 이상의 제1 프로브는 동일한 것인 방법.제1항에 있어서, 제1 프로브는 다수의 상이한 단백질-함유 분석물과 특이적으로 결합하는 다수의 1차 항체이고, 라만-활성 프로브는 2차 항체 및 라만-활성 라벨을 포함하는 것인 방법.제1항에 있어서, 1 이상의 제1 프로브는 중심층 및 상하층을 통해 다공성 반도체 구조체에 커플링시키는 것인 방법.제9항에 있어서, SERS 스펙트럼은 스펙트럼 범위에 걸쳐 생성되는 것인 방법.제16항에 있어서, 검출은, 전달된 신호를 단일 채널 검출기를 이용하여 수집하면서, 특정한 선의 신호만을 전달하는 파브리-페로트 간섭계를 이용하는 것을 포함하는 것인 방법.제17항에 있어서, SERS 스펙트럼의 범위는 주사용 간섭계의 전달 선을 튜닝하여 수집하는 것인 방법.제1항에 있어서, 라만 신호는 1 이상의 결합 복합체 내의 분석물에 대해 상이한 스펙트럼 정보를 수득하기 위해, 상이한 여기 파장을 이용하여 순차로 생성시키는 것인 방법.제1항 또는 제8항에 있어서, 샘플은 체액, 수용액 중 고체의 현탁액, 세포 추출물 또는 조직 균질물인 것인 방법.제20항에 있어서, 체액은 소변, 혈액, 혈장, 혈청, 타액, 정액, 대변, 가래, 뇌척수액, 눈물 및 점액 중에서 선택되는 것인 방법.제1항에 있어서, 샘플 내 세포의 세포막을 파열시키기에 유효한 방식으로, 상기 접촉 전에 샘플을 처리하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.제22항에 있어서, 상기 처리는 화학적 처리, 기계적 처리, 초음파 처리 또는 동결을 포함하는 것인 방법.a) 상층과 하층(상층과 하층 각각은 교대 다공성 층을 포함함) 사이에 놓인 중심층을 포함하는 다공성 반도체 구조체를 포함하는 나노다공성 생체 센서| b) 생체 센서를 조명하기 위해 배치된 조명원| 및c) 센서에 결합된 복합체로부터의 라만 신호를 포착하기 위해 배치된 검출기를 포함하는 검출 시스템.제24항에 있어서, 구조체 내 1 이상의 공극에 생물학적 분자가 결합시, 생체 센서로부터의 광발광 방출을 포착하고, 생체 센서로부터의 광발광 방출의 변화를 검출하기 위해 배치된 검출기를 더 포함하는 것인 시스템.제24항에 있어서, 조명원은 수은 또는 텅스텐 램프인 것인 시스템.생물학적 샘플 내 단백질-함유 분석물의 존재를 검출하는 방법으로서,a) 샘플 내 단백질-함유 분석물을 특이적으로 결합시키는 데 효과적인 조건 하에서, 샘플을, 상층과 하층(상층 및 하층 각각은 교대 다공성 층을 포함함) 사이에 놓인 중심층을 포함하는 나노다공성 규소 구조체를 포함하는 나노다공성 생체 센서에 커플링된 1 이상의 제1 프로브(1 이상의 제1 프로브는 다공성 반도체 구조체에 커플링됨)에 접촉시키는 단계로서, 결합은 1 이상의 결합 복합체를 형성시키는 단계| b) 결합 복합체를, 복합체에 결합하는 라만-활성 프로브와 접촉시키는 단계|c) 결합 복합체를 은 또는 금 나노입자의 박층으로 덮는 단계| d) 센서를 조명하여 센서로부터 형광 방출을 유발하는 단계로서, 방출은 결합 복합체로부터 SERS 신호를 생성시키는 단계| 및e) SERS 신호에 의해 생성된 SERS 스펙트럼을 검출하는 단계로서, 여기서 결합된 단백질-함유 분석물과 회합된 SERS 스펙트럼은 샘플 내 단백질-함유 분석물의 존재 여부를 지시하는 단계를 포함하는 방법.제27항에 있어서, 상층과 하층 각각은 6개 이상의 교대 다공성 층을 포함하는 것인 방법.제27항에 있어서, 다공성 반도체 구조체는 평균 공극 크기가 약 10 nm 내지 약 100 nm인 공극을 포함하는 것인 방법.제27항에 있어서, 제1 프로브는 샘플 내 1 이상의 단백질-함유 분석물에 특이적으로 결합하는 항체를 포함하고, 라만-활성 프로브는 2차 항체 및 라만-활성 라벨을 포함하는 것인 방법.제27항 또는 제30항에 있어서, 제1 프로브는 다수의 상이한 단백질-함유 분석물에 대한 특이성을 갖는 다수의 1차 항체이고, 라만-활성 프로브는 2차 항체 및 라만-활성 라벨을 포함하는 것인 방법.제27항 또는 제30항에 있어서, SERS 신호는 스펙트럼 범위에 걸쳐 생성되는 것인 방법.제32항에 있어서, 검출은, 전달된 신호를 단일 채널 검출기를 이용하여 수집하면서, 특정한 선의 신호만을 전달하는 파브리-페로트 간섭계를 이용하는 것을 포함하는 것인 방법.제33항에 있어서, 스펙트럼의 범위는 주사용 간섭계의 전달 선을 튜닝하여 수집하는 것인 방법.제27항에 있어서, 라만 신호는 1 이상의 결합 복합체 내의 단백질-함유 분석물에 대해 상이한 스펙트럼 정보를 수득하기 위해, 상이한 조명 파장을 이용하여 순차로 생성시키는 것인 방법.제27항에 있어서, 검출은 1 이상의 단백질-함유 분석물을 확인시키는 것인 방법.제27항에 있어서, 샘플은 소변, 혈액, 혈장, 혈청, 타액, 정액, 대변, 가래, 뇌척수액, 눈물, 점액, 체액 중 고체의 현탁액 및 조직 균질물 중에서 선택되는 것인 방법.제37항에 있어서, 샘플은 임상학적 분리물로부터의 세포 현탁액인 것인 방법.제27항에 있어서, 샘플 내 세포의 세포막을 파열시키기에 유효한 방식으로, 상기 접촉 전에 샘플을 처리하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.제27항에 있어서, 라만 태그는 아데닌, 4-아미노-피라졸로(3,4-d)피리미딘, 2-플루오로아데닌, N6-벤졸리아데닌, 키네틴, 디메틸-알릴-아미노-아데닌, 제아틴, 브로모-아데닌, 8-아자-아데닌, 8-아자구아닌, 6-메르캅토푸린, 4-아미노-6-메르캅토피라졸로(3,4-d)피리미딘, 8-메르캅토아데닌 또는 9-아미노-아크리딘 중에서 선택되는 것인 방법.생물학적 샘플의 함량을 분석하는 방법으로서,a) 적절한 결합 조건 하에서, 생물학적 샘플을, 상층과 하층(상층과 하층 각각은 약 5 내지 약 20 개의 교대 다공성 층을 포함함) 사이에 놓인 중심층을 포함하는 나노다공성 반도체 구조체, 및 다공성 반도체 구조체에 커플링된 1 이상의 제1 프로브(1 이상의 제1 프로브는 샘플 내 1 이상의 분석물에 특이적으로 결합됨)를 포함하는 나노다공성 반도체 센서와 접촉시켜 1 이상의 결합 복합체를 형성시키는 단계|b) 특이적 결합을 촉진하기에 적절한 조건 하에서, 1 이상의 결합 복합체를 형광-활성 프로브와 접촉시키는 단계| c) 센서를 조명하여 센서로부터 형광 방출을 유발하는 단계로서, 상기 방출은 결합 복합체로부터 2차 형광 방출을 생성시키는 단계| 및d) 결합 복합체에 의해 생성된 2차 형광 방출을 검출하는 단계로서, 여기서 결합된 분석물과 회합된 2차 형광 방출은 샘플 내 분석물의 존재 여부 및 유형을 지시하는 단계를 포함하는 방법.제41항에 있어서, 제1 프로브는 다수의 상이한 단백질-함유 분석물에 특이적으로 결합하는 다수의 1차 항체이고, 형광-활성 프로브는 2차 항체 및 형광 라벨을 포함하는 것인 방법.생물학적 샘플의 함량을 분석하는 방법으로서,a) 적절한 결합 조건 하에서, 생물학적 샘플을, 상층과 하층(상층과 하층 각각은 약 5 내지 약 20 개의 교대 다공성 층을 포함함) 사이에 놓인 중심층을 포함하는 나노다공성 반도체 구조체, 및 다공성 반도체 구조체에 커플링된 1 이상의 제1 프로브(1 이상의 제1 프로브는 샘플 내 1 이상의 분석물에 특이적으로 결합됨)를 포함하는 나노다공성 반도체 센서와 접촉시켜 1 이상의 결합 복합체를 형성시키는 단계|b) 센서를 조명하여 결합 복합체 내 분석물로부터 광 방출을 유발하는 단계| 및c) 결합 복합체 내 분석물에 의해 생성된 광 방출을 검출하는 단계로서, 여기서 광학 방출은 결합 복합체 내 분석물의 존재 여부 및 유형에 관한 정보를 제공하는 단계를 포함하는 방법.제43항에 있어서, 분석물은 단백질-함유 분석물 또는 DNA 분자인 것인 방법.제44항에 있어서, 광 방출은 라만 신호인 것인 방법.제44항에 있어서, 광 방출은 형광인 것인 방법.