可放大讯号的分子探针及其试剂组与使用方法与流程

文档序号:15612421发布日期:2018-10-09 20:42阅读:241来源:国知局
本发明揭露涉及一种分子探针,一种试剂组以及一种放大讯号的方法,更明确地,涉及一种分子探针,一种试剂组以及一种放大分子侦测讯号的方法。
背景技术
:传统免疫分析法,如图1所示,利用一组捕捉抗体及侦测抗体可辨认并结合目标分子的能力,可侦测目标分子是否存在于溶液中,已经是实验室检测及医疗诊断的有力工具。为量化目标分子,该侦测抗体通常会与一可被测的标记链接,当抗体与该目标分子结合时,该标记可引发或可被引发发光、发散电磁波、产生颜色变化或催化引发任何可被查觉的变化,产生可被量测的讯号。然而,在此传统侦测方法下,单一目标分子一次仅对应产生单一可被量测的讯号(例如,在冷光呈色免疫分析法中,一个hrp分子仅能与一个luminol分子产生一个光子,且该光子在产生后立即消逝),故当目标分子浓度低时,将导致讯号强度微弱,使侦测的灵敏度及准确度不良。因此,有部份的传统免疫分析方法已知会导致错误诊断及错误治疗。技术实现要素:为增进现有分子检测法的灵敏度及准确度,本发明揭露的一实施例提供一分子探针可放大分子侦测的讯号。该分子探针包含一侦测分子可特异性辨认一目标分子,以及至少一标记共价或非共价连结至该侦测分子,该标记包含一触媒用于自一溶液产生电子及中间物。优选地,该标记的触媒包含至少一奈米材料、一酵素、一金属及一金属复合物。该奈米材料包含奈米颗粒、二维奈米结构物及块状奈米结构材料。该奈米颗粒包含金属奈米颗粒、富勒烯及量子点。该量子点包含金属量子点、氧化石墨稀量子点、石墨烯量子点以及碳量子点。优选地,该触媒产生的中间物可在该溶液中累积存在一段时间。优选地,该中间物可参与一化学反应并产生一讯号,该讯号包含光学特性变化、电磁学性质变化、热力学性质变化或机械性质变化。优选地,该触媒产生的中间物至少包含活性氧类(ros)、活性氮类(rns)、脂质过氧化物或脂质氧化物、三丙胺(tpa)、中间价化合物(intermediatevalencecompounds)、四甲基联苯胺(tmb)、氮氧类持续性自由基、自由基加合物、n-叔丁基α-苯基硝酮(pbn)、5,5-二甲基-1-吡咯啉-n-氧化物(dmpo)、谷胱甘肽、谷胱甘肽二硫化物、烟碱酰胺嘌呤二核苷酸(nad/nadh)、烟碱酰胺嘌呤二核苷酸磷酸(nadph/nadp)及c-亚硝基自旋捕捉物(c-nitrosospintraps)。优选地,该触媒产生中间物的效率可由提供该溶液能量而提高。该能量可包含一化学能、一辐射能、一热能、一电能、一磁能、一电磁能、一音波能、一机械能或其任何组合。优选地,该侦测分子及该目标分子彼此选择性地分子间交互作用,透过一蛋白质类作用关系或一核苷酸序列类作用关系。该蛋白质类作用关系包含一配体-受器作用关系或一抗体-抗原作用关系。优选地,该分子探针被使用于一分子侦测法中,该侦测法于一表面上实施。在本发明揭露的另一实施例中,提供检测一目标分子的方法。该方法包含以下步骤:在一溶液中使至少一个前述的分子探针结合至至少一个目标分子;使该溶液放置一段时间;添加至少一个一化学反应的反应物至该溶液中;以及量测该化学反应产生的讯号。优选地,该使溶液放置一段时间的步骤进一步包含下列步骤:对该溶液提供一能量。总结而言,依据前述实施例,本发明揭露利用被一或多能与溶液反应产生电子及/或中间物的触媒所标记的侦测分子,放大分子侦测法的讯号或测得放大的分子侦测讯号。该中间物可以稳定地在溶液中累积一段时间,并参与分子侦测法中的化学反应,如此可在侦测到目标分子时产生显著增幅放大的讯号(意即,「一对多」放大)。因此,本发明揭露以少量的成本有效地改善了现有检测法的侦测灵敏度。除此之外,由于该电子以及中间物可以同时被生成,此发明揭露提供至少两种可量测的讯号,这提供了双重确认侦测讯号可信度的可能,因此能确保分子侦测的准确性。附图说明图1是根据既有技术,已知的传统分子侦测法的概念示意图;图2是根据本发明揭露的一实施例,分子探针结合传统分子侦测法的概念示意图;图3是根据本发明揭露的一实施例,一放大分子侦测讯号方法的概念示意图;图4是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示氮掺杂氧化石墨烯量子点(ngoqds)的浓度与过氧化氢(h2o2)的浓度之间的相关性;图5a是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示过氧化氢随时间累积;图5b是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示过氧化氢在一段时间内的稳定性;图6a是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示过氧化氢浓度与hrp基质所产生的化学发光讯号强度之间的相关性;图6b是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示过氧化氢浓度与luminol所产生的化学发光讯号强度之间的相关性;图7a是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示氮掺杂氧化石墨烯量子点(ngoqds)的浓度与化学发光讯号的强度之间的相关性;图7b是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示该目标分子的浓度与化学发光讯号强度之间的相关性;图8是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示因光照射而产生的电流讯号;图9是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示提供光能量提高产生过氧化氢的效率;图10是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示电流讯号随介白素(il-6)含量提高而增强;图11是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示在提供光能量的情况下,电流讯号强度随时间的变化;图12a是根据本发明揭露的一实施例,由二氧化钛产生过氧化氢的实验结果;图12b是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示由铁铂奈米粒子产生过氧化氢具浓度相依性;图13是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示提供化学能提高产生过氧化氢的效率;以及图14是根据本发明揭露的一实施例,实验结果显示由铁铂奈米粒子产生的过氧化氢可累积。主要元件说明捕捉抗体1目标分子2侦测抗体3标签分子4反应物5讯号6分子探针7侦测分子8标记9中间物10溶液11能量12特征化学式如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施例此处将参照相对应的图示,更详细描述本发明揭露的各种实施例。然而,本发明揭露可以被不同样态的实验例所实现,不应受所描述的具体实施例的范围所限制。相反地,提供这些实施例是为使本发明揭露清楚和完整,并使本领域技术人员能充份地理解本发明揭露的范围。相同的图标标号始终表示相同的组件。在此用于描述特定实施例的术语不应局限本发明揭露。除非上下文另外清楚地指出,否则在此使用的单数形式「一」、「一个」及「该」也包括复数形式。在此所使用的「包括」、「包含」或「有」将进一步被理解为指称存在着所述特征,区域,整体,步骤,操作,组件和/或组件,但并不排除存在或添加一个或多个其他特征,区域,整体,步骤,操作,组件,组件和/或其组合。术语「和/或」及「至少一个」应被理解为包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。此外,虽然「第一」、「第二」及「第三」等术语被用于描述各种组件,部件,区域,部分和/或区段,但是这些组件,部件,区域,部分和/或部分不应该受这些术语所限制。这些术语仅用于区分一个元素,组件,区域,部分或区段与另一个元素,组件,区域,部分或区段。因此,在不脱离本发明揭露教示的情况下,下面讨论的第一组件,部件,区域,部分或区段可以被称为第二组件,部件,区域,部分或区段。术语「分子侦测法」在此用于描述一生化检测,可量测一目标分子(即,一待分析物)在一溶液(例如,生物体液)中是否存在及/或其浓度。如图1所示,一常见的分子侦测法的组成包含一捕捉抗体1对目标分子2具特异性(即,对该目标子具有亲和力或特定性质,因此可特异性结合至该目标分子),以及一侦测抗体3亦对该目标分子2具特异性并且与一标签分子4链接,当与一试剂或反应物5接触时可催化一化学反应生成一可被侦测的变化,致使该侦测抗体3与该目标分子2结合时产生一可被量测的讯号6。该化学侦测法所用的化学反应可以是氧化还原反应、光化学反应、电化学反应、光电化学反应或其他产生可量测讯号的反应。该可量测讯号可以是光学性质变化、电磁学性质变化、热力学性质变化或机械性质变化的形式。更特定地,该光学性质可包含,但不限于,冷光强度、荧光强度、颜色、冷光波长变化、荧光波长变化以及光波长变化。该电磁学性质可包含,但不限于,电流强度、电位、导电度、电荷量、电压以及相对介电常数。该热力学性质包含,但不限于,温度。该机械性质包含,但不限于,光密度(既,吸光率)、共振频率、振荡频率、表面声波、压电效应以及植体稳定度。该化学反应产生的讯号可被恒电位仪、恒电流仪、循环伏安仪、电化学分析仪、电致变色分析仪、荧光光谱仪、化学发光光谱仪、电化学发光光谱仪、光化学发光光谱仪、光电化学发光光谱仪、安培仪、导电率仪、温度计、压电仪、共振频率分析仪、伏特计、电位计、示波器、拉曼光谱仪、表面声波传感器或石英压晶体管微天平所量测。化学反应的反应物可包含luminal、isoluminol、aridiniumester、tris(2,2’-bipyridyl)ruthenium(ii)、ru(bpy)32+、3-(2'-spiroadamantane)-4-methoxy-4-(3"-phosphoryloxy)phenyl-1,2-dioxetane(amppd)、3-(2'-spiroadamantane)-4-methoxy-4-(3"-beta-d'-galactopyrano-yloxy)phenyl-1,2-dioxetane(ampgd)、10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazine(amplexredreagent)、luciferin、lucigenin、peroxidase、arthromycesramosusperoxidase(arp)、horseradishperoxidase(hrp)、hydrolase、alkalinephosphatase(alp)、glucoseoxidase、beta-d-galactosidase、glucose-6-phosphatedehydrogenase、luciferase、goldnanoparticle、hemin、metalcomplexes(即,cu2+及fe3+phthalocyaninecomplex)或其任意组合。进一步,该捕捉抗体1可被固定于一表面之上,使该分子侦测法可被实行于一器皿、一孔槽、一盒体、一管体、一毛细管、一电极、一腔室、一薄膜、一颗粒、一传感器、一微量孔盘、一微量试片、一半导体传感器芯片或一比色管。部份分子侦测法的例子可包含但不局限荧光分析法(fluorescentassay)、酵素分析法(elisa)、侧流分析法(lateralflowassay)、电化学分析法(electrochemicalassay)、光化学分析法(photochemicalassay)及光电化学分析法(photoelectrochemicalassay)。除非另外说明,否则在本发明揭露所用的术语(包含技术及科学用语)具有与相关领域习知通常技艺者所理解的意义。进一步理解的是,诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关领域和本发明揭露内中相同的含义,并且除非有明确地定义,否则不应被理想化或过于形式地解释。参照图2,本发明揭露首先提供了一放大讯号的分子探针。在一实施例中,该分子探针7包含一侦测分子8以及至少一连结至该侦测分子的标记9。该标记9以例如:酯键、肽键或硫酯键等共价键结,或以例如:氢键或π–π交互等非共价键结的方式连结于该侦测分子8。该标记9包含一触媒可自一溶液产生电子及/或中间物10。该侦测分子8可以是一抗体、一抗原、一配体、一受器或一核苷酸序列,对一目标分子2具特异性(即,可特异性结合)。该目标分子2可以是一有机化合物、一无机化合物或一生物分子。优选地,该有机化合物是一芳香族化合物、醇类、醛类、酮类、酸类、胺类、尿素或一其聚合物或复合物;该无机化合物是十二硼酸盐(dodecarborate)、氮化物或含金属复合物;以及该生物性分子是胺基酸、核苷酸、脂质、醣类、胜肽、核酸、多醣、维他命、荷尔蒙或一其聚合物或复合物。该侦测分子8与该目标分子2彼此间具有选择性地分子间交互作用,该选择性分子间交互作用包含一蛋白质类作用关系、一核苷酸序列类作用关系或一其组合。该蛋白质类作用关系可以是一配体-受器作用关系或一抗体-抗原作用关系。更明确地,在部份实施例中,该配体-受器作用关系包含,但不限于,一蛋白质及脂质间作用关系(例如:annexina5及phosphatidylserine)、一蛋白质及聚醣/多醣间作用关系(例如:intelectins及微生物聚醣)、一蛋白质及金属间作用关系(例如:ferritin及铁)或一蛋白质及小分子间作用关系(例如:epidermalgrowthfactorreceptor(egfr)及gefitinib;或streptavidin及biotin)。在部份实施例中,该抗体-抗原作用关系包含,但不限于,一脱氧核糖核酸及抗体间作用关系(例如:抗双股脱氧核糖核酸抗体)、一小分子及抗体间作用关系(例如:抗黄曲毒素抗体)、一脂质及抗体间作用关系(例如:抗磷脂质抗体)、一有机化合物及抗体间作用关系(例如:抗氯酚抗体)、一无机化合物及抗体间作用关系(例如:抗mercaptoundecahydrododecaborate抗体(anti-bshantibody))或一环境污染物或食品污染物及抗体间作用关系(例如:抗直链烷基苯磺酸盐抗体)。在部份实施例中,该核苷酸类作用关系包含,但不限于,一寡脱氧核糖核酸/寡核糖核酸间互补序列的作用关系、一小分子及适配体(aptamer)间作用关系(例如:抗多巴胺适配体)、一蛋白质及适配体间作用关系(例如:抗凝血酶适配体)或一核酸及适配体间作用关系(例口:抗人类免疫缺陷病毒反式作用适配体)。前述交互作用关系可被免疫分析法、核酸侦测分析法、脂质侦测分析法或醣类侦测分析法所侦测。该标记9的触媒可以至少是一奈米材料、一酵素、一金属以及一金属复合物。该奈米材料可包含二维奈米结构物(例如,石墨烯奈米片及氧化石墨烯奈米片)、块状奈米结构材料(例如,奈米多孔材料、奈米复合物以及奈米晶体材料)以及一奈米粒子(例如:金奈米粒子、银奈米粒子、铂奈米粒子、铁奈米粒子、铁金奈米粒子、铁铂奈米粒子、二氧化钛奈米粒子以及量子点(qds))。该量子点可包含,但不限于,core-type量子点、core-shell量子点、合金量子点、碲化镉量子点、硒化镉量子点、硫化镉量子点、硫化锌量子点、硫化铅量子点、硫化汞量子点、硒化铅量子点、石墨烯量子点(gqd)、砷化铟/硒化锌量子点、砷化铟/硒化碲量子点、砷化铟/磷化铟量子点、铜:磷化铟/硒化锌量子点、磷砷化铟/磷化铟/硒化锌量子点(inasxp1–x/inp/znseqds)。该酵素可包含,但不限于,过氧化物酶、氧化酶或其衍生物,如:arthromycesramosusperoxidase(arp)、horseradishperoxidase(hrp)、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、烟碱酰胺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶、葡萄糖氧化酶、细胞色素p450氧化酶、l-古洛糖酸内酯氧化酶、单胺氧化酶或离胺基氧化酶;水解酶、碱性磷酸酶(alp)或其衍生物;葡萄糖氧化酶或其衍生物,例如:beta-d-galactosidase、glucose-6-phosphatedehydrogenase;超氧化物歧化酶、脂氧合酶或荧光素酶)。该金属及金属复合物可包含,但不限于,单原子钌、二价铜酞菁复合物、三价铁酞菁化合物、血红蛋白、过渡金属卡宾复合物,例如:格拉布触媒(grubb’scatalyst))。在部份实施例中,该奈米材料被进一步地掺杂镁、氧、磷、硼、铁、钴、镍或其他iia族、iiia族、iva族、va族、via族元素或具有空的d轨域的过渡元素,优选的比例约由0摩尔百分比(mol%)至50摩尔百分比。该奈米材料也可以胺基(-nh2)、亚磷酸基(-po3)、羰基(-co)、羟基(-oh)、羧基(-cooh)、丙烯酰基、硼原子(b)、氢原子(h)、氮原子(n)、氧原子(o)、硫原子(s)、磷原子(p)或其他iiia族、iva族、va族、via族、viia族元素官能团进行修饰,优选的比例以由0摩尔百分比(mol%)至50摩尔百分比。在部份实施例中,该奈米材料的颗粒粒径范围由约0.34奈米至100奈米,例如:0.34奈米、0.51奈米、3奈米、5奈米、10奈米、15奈米、20奈米、25奈米、30奈米、35奈米、40奈米、45奈米、50奈米、55奈米或60奈米。该奈米材料的形状一般而言是球状、柱状或盘状。在部份实施例中,该奈米材料为盘状的氧化石墨烯,具有的厚度范围由约约0.34奈米至20奈米,例如:0.34奈米、0.5奈米、1奈米、3奈米、5奈米、10奈米、15奈米或20奈米。再次参照图2,该标记9的触媒可以在给予能量或无给予能量时,由一溶液产生电子及/或中间物10,在各种温度下(优选地,在摄氏4度至56度间,或更优选地,在摄氏4度、25度、37度或50度)。该中间物10可以是活性氧类(ros;例如:有机氢过氧化物、有机过氧化物、自由基引发剂、过氧化氢、氢氧根离子、超氧自由基、氢氧自由基或臭氧)、活性氮类(rns;例如:一氧化氮、二氧化氮或peroxynitrousacid)、脂质过氧化物或脂质氧化物(例如:脂肪酸自由基或过氧化脂肪酸自由基)、三丙胺(tpa)、中间价化合物(例如:氯化亚锡、硫酸亚铁、一氧化碳、二氧化钌或三氯化钛)、四甲基联苯胺(tmb)、氮氧类持续性自由基、自由基加合物、n-叔丁基α-苯基硝酮(pbn)、5,5-二甲基-1-吡咯啉-n-氧化物(dmpo)、谷胱甘肽、谷胱甘肽二硫化物、烟碱酰胺嘌呤二核苷酸(nad/nadh)、烟碱酰胺嘌呤二核苷酸磷酸(nadph/nadp)及c-亚硝基自旋捕捉物(例如:3,5-dibromo-4-nitrosobenzenesulfonicacid(dbnbs)及5-diisopropoxyphosphoryl-5-methyl-1-pyrroline-n-oxide(dippmpo)。该溶液可以是气态溶液、液态溶液以及固态溶液。假如该溶剂是一气体,在给定条件下只有气体溶于其中。假如该溶剂是液体,几乎所有气体、液体及固体可被溶解,包含气体于液体中、液体于液体中以及固体于液体中。假如该溶剂是一固体,气体、液体及固体可被溶解,包含气体于固体中、液体于固体中以及固体于固体中。该液体溶液可进一步被分类为极性与非极性溶液,根据该溶液的分子是否具有永久性电偶极矩。该中间物可于该溶液中累积一段时间,时间范围可为数秒至数个月,并参与一产生可量测讯号6的化学反应,因此当侦测到该目标分子2时能得到放大的讯号。换言之,本发明揭露实施例中的每一个触媒可产生复数个中间物,每个中间物可与该化学反应的反应物进行反应,同时产生复数个可量测讯号,因此达成「一对多」的讯号放大模式。该外部提供、用于增强该中间物产生的能量可以是一化学能、辐射能、热能、电能、磁能、电磁能、超音波能、机械能或其任意组合。该能量可藉由一电射、一水银灯、一可见光、一紫外光、一红外光、一内视镜光源、一x射线、一音波、一电场、一磁场、一核磁共振、一函数产生器、一加热板或一发光二极管提供。根据本发明揭露的一实施例,该分子探针可使用于一分子侦测分析法(例如:酵素免疫分析法(elisa)、荧光免疫分析法(fluorescentimmunoassay)、侧流免疫分析法(lateralflowassay)、电化学免疫分析法(electrochemicalimmunoassay)、光化学免疫分析法(photochemicalimmunoassay)及光电化学免疫分析法(photoelectrochemicalimmunoassay),放大该分子侦测分析法的侦测讯号。更明确地,在部份实施例中利用该分子探针用于分析一目标分子的方法包含下列步骤:在一溶液中使至少一个前述的分子探针结合至至少一个目标分子;使该溶液放置一段时间;添加至少一个一化学反应的反应物至该溶液中;以及量测该化学反应产生的讯号。在该实施例中,该目标分子在与该分子探针结合前,藉由与捕捉抗体或侦测分子交互作用而固定于一表面,该交互作用可以是蛋白质类或核苷酸序列类的作用关系。因此,在该分子探针与该目标分子结合后,该方法可选择性地包括一步骤:移除一部份未结合至该目标分子的分子探针,举例而言,重复地移除该溶液并加入一不同有该目标分子或分子探针的新鲜溶液。在其他实施例中,该分子探针7可被固定于该表面,以及该标记9在与该目标分子2结合时,可被透过一构形改变或其他机制而被活化。优选地,该分子探针8的标记9在该溶液中的最终浓度范围约为1x10-15mg/ml至500mg/ml。该方法可被实行于一表面上,例如一器皿、一孔槽、一盒体、一管体、一毛细管、一电极、一腔室、一薄膜、一颗粒、一传感器、一微量孔盘、一微量试片、一半导体传感器芯片或一比色管。在另一些实施例中,该分子探针可提供于一试剂组中,与分子检测分析法一起使用,用以放大该分子侦测分析的讯号。在一实施例中,该试剂组包含至少一个前述侦测分子,至少一个前述含触媒的标记以及一或多的试剂用于共价或非共价连结该侦测分子及该含触媒的标记。在实行该分子侦测分析法之前,该侦测分子及该标记藉由添加该试剂而相连结。在部分实施例中,该试剂组进一步包含一氧化还原反应增强物。该氧化还原反应增强物可以是营养物、维他命、碱金属盐或缓冲液、有机化合物、无机化合物、具有空的d或f或g轨域的过渡金属离子与其化合物。该营养物可以包含无血清rpmi、无血清dmem、无血清memα、无血清f12、无血清l15、无血清hybri-care或胎牛血清。该维他命可包含抗坏血酸、辅酶q10、谷胱甘肽、虾青素。该碱金属盐或缓冲液可包含磷酸盐缓冲液及多硫化物。该有机化合物可包含卟啉、叶绿素、组织胺、甲醇、乙醇、三羟乙基胺、乳酸、尿素或其它具有至少一个羟基,羰基或氮原子的杂环或大环化合物。该无机化合物可包含硝酸银或碘酸钠。该具有空的d或f或g轨域的过渡金属离子可包含三价铁离子、二价铁离子、钴离子、镍离子、过锰酸钾或其任意组合。优选地,该化还原增加物可以浓度范围大约为1×10-12体积/体积百分比(%v/v)至50体积/体积百分比(%v/v)或在1×10-15体积摩尔浓度(m)至10体积摩尔浓度(m)的范围添加至该试剂组中。参照图3,本发明揭露提供一侦测目标分子的方法。在一实施例中,该方法包含下列步骤:(s1)提供至少一个固定于一表面的补捉抗体1;(s2)添加一含有至少一个目标分子2的样本,使该捕捉抗体1可以与目标分子2在一溶液中结合;(s3)添加至少一个前述的分子探针7,使该分子探针7的侦测分子可与该目标分子2结合;(s4)使该溶液放置一段时间,使该分子探针7的标记9可生成中间物10并累积于该溶液中;(s5)添加至少一个反应物5至该溶液,使一化学反应开始进行,产生可量测讯号6;以及(s6)量测该讯号6的强度。优选地,该分子探针8的标记9在该溶液中的最终浓度范围约为1x10-15mg/ml至500mg/ml。同时,当该分子探针加入时,该溶液可含有所有实行该分子侦测法所需的试剂及缓冲溶液,除了用于使该化学反应进行的部份(例如,该化学反应的反应物)。由该标记9产生的该中间物10可以是活性氧类(ros)、活性氮类(rns)、脂质过氧化物或脂质氧化物、三丙胺(tpa)、中间价化合物(intermediatevalencecompounds)、四甲基联苯胺(tmb)、氮氧类持续性自由基、自由基加合物、n-叔丁基α-苯基硝酮(pbn)、5,5-二甲基-1-吡咯啉-n-氧化物(dmpo)、谷胱甘肽、谷胱甘肽二硫化物、烟碱酰胺嘌呤二核苷酸(nad/nadh)、烟碱酰胺嘌呤二核苷酸磷酸(nadph/nadp)及c-亚硝基自旋捕捉物(c-nitrosospintraps)。该中间物可累积于该溶液中,优选地累积期间是数分钟至数周,并参与该化学反应,藉此在侦测到目标分子2时,增加该化学反应的量,达成「一对多」讯号放大。优选地,在添加该反应物5之前,放置含有该分子探针以及固定化的该目标分子的该溶液于室温中1分钟。然而,应被理解的是在本发明揭露中的溶液放置时间及温度不应受限;只要该中间物能稳定地产生及累积于该溶液中,本发明揭露之实施例皆可运作。在部份实施例中,该可量测讯号可以是光学性质变化、电磁学性质变化、热力学性质或机械性质变化的形式。举例来说,该光学性质可包含冷光强度、荧光强度、颜色、冷光波长变化、荧光波长变化以及光波长变化。该电磁学性质可包含电流强度、电位、导电度、电荷量、电压以及相对介电常数。该热力学性质包含,但不限于,温度。该机械性质包含光密度(既,吸光率)、共振频率、振荡频率、表面声波、压电效应以及植体稳定度。在部份实施例中,该讯号可被恒电位仪、恒电流仪、循环伏安仪、电化学分析仪、电致变色分析仪、荧光光谱仪、化学发光光谱仪、电化学发光光谱仪、光化学发光光谱仪、光电化学发光光谱仪、安培仪、导电率仪、温度计、压电仪、共振频率分析仪、伏特计、电位计、示波器、拉曼光谱仪、表面声波传感器或石英压晶体管微天平所量测。在部份实施例中,该方法可被实行于一表面上,例如:一器皿、一孔槽、一盒体、一管体、一毛细管、一电极、一腔室、一薄膜、一颗粒、一传感器、一微量孔盘、一微量试片、一半导体传感器芯片或一比色管。在一替代性的实施例中,该方法不需使用该捕捉抗体。意即该分子探针7可被固定在该表面,以及该标记9在与该目标分子2结合时,可被透过一构形改变或其他机制而被活化。在一个较佳的实施例中,该侦测一目标分子的方法可进一步包含一步骤:在放置该溶液一段时间的同时提供能量12给该分子侦测法的溶液。该能量12可以是化学能、辐射能、热能、电能、磁能、电磁能、音波能、机械能或其任意组合。该能量可藉由一电射、一水银灯、一可见光、一紫外光、一红外光、一内视镜光源、一x射线、一超音波、一电场、一磁场、一核磁共振、一函数产生器、一加热板或一发光二极管提供。该能量应足以加速或促进该探针分子7的标记9产生电子或/及中间物10。优选地,该能量以光照一段时间的方式(例如,100mw/cm2的可见光照20秒)及/或添加一氧化还原增加物的方式(例如,10mm的抗坏血酸)提供给该溶液。更明确地,可提供1皮米至1600奈米波长范围的辐射能,或优选地,1皮米至1奈米(游离辐射)、10奈米至400奈米(紫外光)、400奈米至1000奈米(可见光及红外光)或其任意组合。该辐射能以约1x10-6微瓦特每平方厘米(μw/cm2)至约100瓦特每平方厘米(w/cm2),或优选地以约10微瓦特每平方厘米(μw/cm2)至约5瓦特每平方厘米(w/cm2)的功率范围施用。可提供约1x10-6微瓦特每平方厘米(μw/cm2)至约100瓦特每平方厘米(w/cm2)功率范围的热能,或优选地以约10微瓦特每平方厘米(μw/cm2)至约5瓦特每平方厘米(w/cm2)的功率范围。可提供电势范围约0.0001伏特至约500伏特的电能,或优选地以约0.1伏特至约5伏特的电势范围。此外,该电能以约1x10-15安培每平方厘米(a/cm2)至约100安培每平方厘米(a/cm2)的电流强度范围内施用,或优选地以约1x10-12安培每平方厘米(a/cm2)至约10安培每平方厘米(a/cm2)的电流强度范围内施用。可提供约1x10-6微瓦特每平方厘米(μw/cm2)至约100瓦特每平方厘米(w/cm2)功率范围的磁能,或优选地以约10微瓦特每平方厘米(μw/cm2)至5瓦特每平方厘米(w/cm2)的功率范围内施用。可以约1x10-6微瓦特每平方厘米(μw/cm2)至约100瓦特每平方厘米(w/cm2)功率范围的超声波能的形式提供机械能,或优选地以约10微瓦特每平方厘米(μw/cm2)至5瓦特每平方厘米(w/cm2)的功率范围。参照图4,本发明揭露的实施例中分子探针的触媒数量与所生成的中间物具相关性。在一实施例中,如图4所示,待测溶液中的过氧化氢浓度随氮掺杂氧化石墨烯量子点的浓度增加而增加,说明该氮掺杂氧化石墨烯量子点可以引发自溶液生成过氧化氢的反应。参照图5a及5b,本发明揭露的实施例展示该中间物可在待测的溶液中累积及维持一段时间。如图5a所示,当一分析法加入0.005mg/ml终浓度的氮掺杂氧化石墨烯量子点,以购得的redhydrogenperoxide/peroxidaseassaykit量测过氧化氢浓度,结果显示在50mw/cm2的光能提供下3分钟即累积超过60μm。累积的过氧化氢稳定性佳;如图5b所示,1μm的过氧化氢可稳定存在待测溶液中至少2个小时。参照图6a及6b,本发明揭露的实施例中所生成的中间物与冷光讯号的放大有明显关联性。如图6a所示,使用hrp及化学发光hrp基质的免疫分析法生成的冷光讯号强度随过氧化氢的浓度增加而增加。相同地,如图6b所示的另一实验,由luminol所生成的化学冷光讯号也随过氧化氢的浓度增加而增加。参照图7a及7b,实施例说明本发明揭露可放大一用于侦测介白素(il-6)的免疫分析讯号。在一实施例中,如图7a所示,该分子探针的标记包含氮掺杂氧化石墨烯量子点(ngoqds),以及该免疫分析法包含使用一化学发光hrp基质及一hpr的冷光反应,该待分析溶液在给予20秒100mw/cm2的光能后,所侦测到的冷光讯号强度随氮掺杂氧化石墨烯量子点的剂量增加而增加。同时,如图7b所示,在一使用氮掺杂氧化石墨烯量子点标记的分子探针的三明治免疫分析法中,所产生的冷光讯号强度随il-6的浓度增加而增加。参照图8,本发明揭露的实施例展示该分子侦测法的化学反应会产生电子,因此有电流发生。在图8所示的实验中,当该含氮掺杂氧化石墨烯量子点标记的分子探针的待测溶液受到100mw/cm2的光照射时,可侦测到电流产生;该光照持续20秒,期间电流持续产生但随时间逐渐减弱。在光照停止后该电流亦停止产生。进一步地,如同本发明揭露中的实施例利用分子探针上的触媒同时产生电子及中间物,如图8所示,也指示了中间物(例如:过氧化氢)的生成时间及相对量。参照图9,根据本发明揭露的实施例显示产生中间物的效率可由提供该溶液一能量(例如:光能)而提高。在图9所示的一实验中,当提供2mm的抗坏血酸给含有0.008mg/ml或0.0008mg/ml氮掺杂氧化石墨烯量子点的溶液,该氮掺杂氧化石墨烯量子点曝露于50mw/cm-2的光照下10分钟,过氧化氢的生成量为没有光照的(nl)组别的生成量的近5倍。参照图10,本发明揭露的实施例进一步说明如何用于侦测及定量一目标分子。如图10所示的实验中,当该具有氮掺杂氧化石墨烯量子点标记之分子探针加入一侦测il-6的三明治免疫分析法中,侦测所得的电流强度随着il-6浓度增加而增加。参照图11,根据本发明揭露的实施例,显示该触媒所标记的分子探针产生电子的现象是可在同时提供超过一种能量时被增强。如图11所示的实验,当对含有氮掺杂氧化石墨烯量子点标记的分子探针的溶夜提供10mm的抗坏血酸(即,化学能)及不连续的光照(即,辐射能)时,可持续地侦测到该氮掺杂氧化石墨烯量子点在有化学能的环境中产生的电流,并随光能的开/关而变动。参照图12a及12b,根据本发明揭露的部份实施例,该分子探针的触媒可以是奈米粒子或其他种类的量子点(例如:金属半导体量子点)。如图12a及12b所示的实验,二氧化钛及铁铂奈米粒子可以由一水溶液中产生过氧化氢。参照图13,根据本发明揭露的部份实施例,提供一能量(例如:一化学能)给该溶液,可提高产生中间物的效率。举例而言,如图13所示的实验,对含有0.01mg/ml或0.001mg/ml铁铂奈米粒子的水溶液添加抗坏血酸(于图中标记为aa),导致过氧化氢生成量相较于没有抗坏血酸的控制组(标记为mq)显著地提高,此结果同时显示铁铂奈米粒子产生过氧化氢是具浓度相依性。参照图14,根据本发明揭露的部份实施例,由其他种类触媒(例如:奈米粒子)产生的中间物也可以于溶液中累积一段时间。如图14所示的实验,由0.001mg/ml的铁铂奈米粒子,存在2mm抗坏血酸的环境下30分钟,产生累积的过氧化氢浓度已超过8μm。总结而言,根据前述实施例,本发明揭露藉由被标记一或多触媒的侦测分子可由溶液产生电子及中间物,可放大或得到放大的分子侦测讯号。该中间物可稳定累积于溶液中一段时间,并参与分子侦测法的化学反应进行,因此在侦测到目标分子存在时能产生显著放大的讯号(意即,「一对多」放大)。据此,本发明揭露能以少量的成本有效增进现有分析法的灵敏度及准确度。除此之外,由于该电子及中间物是同时被生成,本发明揭露提供至少两种可量测讯号,这提供了双重确认侦测讯号可信度的可能,因此能确保分子侦测的准确性。以上描述仅为本发明揭露的实施例,不应用于限制本发明揭露之范围。上面示出和描述的实施例仅仅是示例。在本领域中经常发现许多细节,例如氧化石墨烯量子点的其它特征。因此,许多这样的细节既未示出也未描述。尽管在前面的描述中已经阐述了本技术的许多特征和优点,连同本公开的结构和功能的细节,但是本公开仅是说明性的,并且可以在细节上进行改变,包括在本公开的原理内的部件的类型、尺寸和浓度,并且包括由权利要求中使用的术语的宽泛的一般含义所确定的全部范围。因此,应当理解,可以在权利要求的范围内修改上述实施例。此外,摘要和标题仅用于便于检索专利文献,并不意图以任何方式限制要求保护的公开的范围。当前第1页12
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