用于捕获分子靶标的液滴内表面工程制造技术

本发明专利技术涉及一种用于捕获存在于油包水乳液的水相中的分子靶标的方法，所述方法基于使用结合系统，所述结合系统包含(a)在亲水头部基团上带有功能性组成部分的表面活性剂，和(b)充当所述功能化的表面活性剂与所述分子靶标之间的分子订书钉的化学探针，所述化学探针包含至少两个不同结构域，即(i)至少一个捕获组成部分，其能够特异性结合所述分子靶标，和(ii)至少一个结合结构域，其能够通过共价或非共价相互作用直接地或通过结合中间体与所述表面活性剂的功能基团相互作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于捕获分子靶标的液滴内表面工程
本专利技术涉及基于液滴的系统中、优选是微流体系统中的界面化学，更具体来说涉及允许目标分子的特异性相互作用和捕获的界面。
技术介绍
微流体技术中的微液滴提供了在其中物质或反应可以被分开的区室。通常，利用微流体两相流中的毛细不稳定性，将一个相的微液滴产生在另一个不混溶相中。向任一或两个所述相添加表面活性剂使所述微液滴对聚结稳定，并允许它们作为分立的微型反应器起作用。范围广泛的化学和生物反应可以在水性微液滴内部进行，包括例如DNA/RNA扩增(Mazutis等，A.D.LabChip,2009,9,2665-2672；Mazutis等，Anal.Chem.,2009,81(12),4813-4821)、体外转录/翻译(Courtois等，Chembiochem.,2008,9(3),439-446)、酶催化(Baret等，LabChip,2009,9(13),1850-1858)和基于细胞的测定法(Clausell-Tormos等，Chem.Biol.,2008,15(8),427-437；Brouzes等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA,2009,106(34),14195-14200)。微液滴的微小尺寸——体积为1皮升至1纳升——便于极高的通量(104个样品/秒)和大大减少的试剂消耗。最近，已设计了功能化的表面活性剂，用于将目标分子集中在液滴界面处。已执行了His标签结合化学，以设计允许蛋白质特异性吸附在液滴内界面处的功能化的表面活性剂(Kreutz等，2009,J.Am.Chem.Soc.131,6042-6043)。然而，这种方法限于捕获带有His标签的重组蛋白。此外，即使在吸附之后，液滴内部的反应或物质的表征也可以受到所述液滴中存在的分子的多样性以及它们的潜在相互作用的限制。因此，对用于从复杂介质捕获目标分子靶标并适合于微流体技术的新方法，存在着需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新的方法，所述方法在使用包含(a)在亲水头部基团上带有功能性组成部分的表面活性剂和(b)化学探针的结合系统的基础上，用于捕获存在于油包水乳液的水相中的分子靶标。第一方面，本专利技术涉及一种用于捕获分子靶标的方法，所述方法包括：a)提供油包水乳液液滴，所述乳液液滴在所述液滴的界面处包含功能化的表面活性剂，所述功能化的表面活性剂包含连接到功能化的亲水头部的至少一个亲脂尾部；b)将所述功能化的表面活性剂与存在于或添加到所述液滴的水相中的化学探针接触，所述化学探针包含至少(i)一个能够特异性结合到分子靶标的捕获组成部分，和至少(ii)一个能够直接或间接结合到所述功能化的表面活性剂的结合结构域；以及c)将所述功能化的表面活性剂与存在于或添加到所述液滴的水相中的所述分子靶标接触，由此将所述分子靶标捕获在所述乳液液滴的内界面处，并且其中步骤b)和c)同时或以任何次序顺序进行。通过(i)所述化学探针与所述功能化的表面活性剂的直接或间接结合和(ii)所述化学探针与所述分子靶标的特异性结合，将所述分子靶标捕获在所述乳液液滴的内界面处。所述功能化的表面活性剂可以在亲水头部基团上包含一个或多个功能性组成部分。所述化学探针可以与存在于所述功能化的表面活性剂的亲水头部中的一个或多个所述功能性组成部分直接或间接地相互作用。优选地，本专利技术的方法使用微流体系统来执行。所述方法还可以包括反转所述油包水乳液液滴的相，由此产生水包油乳液液滴并将被捕获的分子靶标暴露在所述乳液液滴的外表面处。所述方法也可以进一步包括回收、检测和/或定量被捕获的分子靶标的步骤。优选地，所述分子靶标是蛋白质或核酸。优选地，所述化学探针的捕获组成部分选自所述分子靶标的抗体、镜像异构适体(spiegelmer)、肽适体、适体、配体或底物，能够杂交所述分子靶标的核酸，以及能够结合所述分子靶标的受体片段。在优选实施方式中，所述功能化的表面活性剂是二嵌段或三嵌段表面活性剂。所述化学探针可以通过共价或非共价相互作用、优选地通过共价相互作用结合所述功能化的表面活性剂。所述化学探针可以通过共价相互作用直接结合所述功能化的表面活性剂。优选地，所述表面活性剂的功能化的亲水头部和所述化学探针的结合结构域各自带有能够通过点击反应或生物偶联反应来一起反应的反应性化学组成部分。或者，所述化学探针可以通过结合中间体结合所述功能化的表面活性剂。优选地，所述表面活性剂的功能化的亲水头部和所述结合中间体各自带有能够通过点击反应或生物偶联反应来一起反应的反应性化学组成部分。特别地，所述点击反应可以选自铜催化的叠氮化物-炔烃偶极环加成(CuAAC)、环张力促进的炔烃-叠氮化物环加成(SPAAC)、使用四嗪和具有环张力的炔烃或烯烃的狄尔斯-阿尔德反应、四嗪-异腈环加成、硫醇-烯烃点击反应例如马来酰亚胺-半胱氨酸环加成、以及悉尼酮-炔烃环加成，优选为环张力促进的炔烃-叠氮化物环加成(SPAAC)。所述化学探针可以通过非共价相互作用直接地或通过结合中间体结合所述功能化的表面活性剂。特别地，所述化学探针与所述功能化的表面活性剂之间的非共价相互作用可以依赖于亲和系统或蛋白质标签。在一些实施方式中，所述分子靶标来自于包封在所述液滴内的生物实体，并且所述方法任选地包括裂解所述实体以释放出所述分子靶标。优选地，每个乳液液滴包含单个遗传元件或生物实体。第二方面，本专利技术还涉及一种用于按照本专利技术的方法捕获分子靶标的试剂盒，其包含：-功能化的表面活性剂，其包含连接到功能化的亲水头部的至少一个亲脂尾部；和-化学探针，其包含至少(i)一个能够特异性结合到分子靶标的捕获组成部分，和至少(ii)一个能够直接或间接地结合到所述功能化的表面活性剂的结合结构域。所述试剂盒还可以包含能够结合所述化学探针和功能化的表面活性剂两者，由此在所述两个实体之间充当桥的结合中间体。所述试剂盒还可以进一步包含：-非功能化的表面活性剂；和/或-水相；和/或-油相；和/或-微流体芯片，优选为包含下述模块的微流体芯片：用于产生油包水乳液液滴或重新注射油包水乳液的模块，与所述用于产生油包水乳液液滴或重新注射油包水乳液的模块流体连通并在其下游的用于产生双重乳液的模块，以及与所述用于产生双重乳液的模块流体连通并在其下游的相反转模块；和/或-为使用这种试剂盒提供指导的小册子。本专利技术还涉及本专利技术的试剂盒的用途，其用于按照本专利技术的方法捕获分子靶标。在本专利技术的方法或试剂盒的一些实施方式中，所述功能化的表面活性剂包含式(Ib)的组成部分或由式(Ib)的组成部分构成：其中：-a和b是独立地选自1至5的整数，-每个LIPO是亲脂尾部，其独立地选自任选地被一个或多个杂原子中断并任选地被选自C1-C3烷基、卤素如F、Cl或Br、-OH、-OMe和-CF3的一个或多个基团取代的饱和或不饱和烃链，全氟聚醚链，全氟化碳链及其组合，-每个HYDRO是亲水头部，其包含独立地选自二吗啉磷酸酯基团、聚醚、聚醚胺、聚甘油及其组合的组成部分，-每个FUNCT是所述表面活性剂的功能性组成部分，其选自炔基、叠氮基、生物素、链亲合素和亲和素。在本专利技术的方法或试剂盒的一些其他实施方式中，所述功能化的表面活性剂包含：-一个或两个亲脂尾部，其包含式(L1)的组成部分或由式(L1)的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于捕获分子靶标的方法，所述方法包括：a)提供油包水乳液液滴，所述乳液液滴在所述液滴的界面处包含功能化的表面活性剂，所述功能化的表面活性剂包含连接到功能化的亲水头部的至少一个亲脂尾部；b)将所述功能化的表面活性剂与存在于或添加到所述液滴的水相中的化学探针接触，所述化学探针包含至少(i)一个能够特异性结合到分子靶标的捕获组成部分，和至少(ii)一个能够直接或间接结合到所述功能化的表面活性剂的结合结构域；以及c)将所述功能化的表面活性剂与存在于或添加到所述液滴的水相中的所述分子靶标接触，由此通过(i)所述化学探针与所述功能化的表面活性剂的直接或间接结合和(ii)所述化学探针与所述分子靶标的特异性结合，将所述分子靶标捕获在所述乳液液滴的内界面处，并且其中步骤b)和c)同时或以任何次序顺序进行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.05 EP 16305394.51.一种用于捕获分子靶标的方法，所述方法包括：a)提供油包水乳液液滴，所述乳液液滴在所述液滴的界面处包含功能化的表面活性剂，所述功能化的表面活性剂包含连接到功能化的亲水头部的至少一个亲脂尾部；b)将所述功能化的表面活性剂与存在于或添加到所述液滴的水相中的化学探针接触，所述化学探针包含至少(i)一个能够特异性结合到分子靶标的捕获组成部分，和至少(ii)一个能够直接或间接结合到所述功能化的表面活性剂的结合结构域；以及c)将所述功能化的表面活性剂与存在于或添加到所述液滴的水相中的所述分子靶标接触，由此通过(i)所述化学探针与所述功能化的表面活性剂的直接或间接结合和(ii)所述化学探针与所述分子靶标的特异性结合，将所述分子靶标捕获在所述乳液液滴的内界面处，并且其中步骤b)和c)同时或以任何次序顺序进行。2.权利要求1的方法，其使用微流体系统来执行。3.权利要求1或2的方法，其还包括反转所述油包水乳液液滴的相，由此产生水包油乳液液滴并将被捕获的分子靶标暴露在所述乳液液滴的外表面处。4.权利要求1至3任一项的方法，其还包括回收、检测和/或定量被捕获的分子靶标的步骤。5.权利要求1至4任一项的方法，其中所述分子靶标是蛋白质或核酸。6.权利要求1至5任一项的方法，其中所述化学探针的捕获组成部分选自所述分子靶标的抗体、镜像异构适体、肽适体、适体、配体或底物，能够杂交所述分子靶标的核酸，以及能够结合所述分子靶标的受体片段。7.权利要求1至6任一项的方法，其中所述功能化的表面活性剂是二嵌段或三嵌段表面活性剂。8.权利要求1至7任一项的方法，其中所述化学探针通过共价相互作用结合所述功能化的表面活性剂。9.权利要求1至8任一项的方法，其中所述化学探针通过共价相互作用直接结合到所述功能化的表面活性剂。10.权利要求9的方法，其中所述表面活性剂的功能化的亲水头部和所述化学探针的结合结构域各自带有能够通过点击反应或生物偶联反应来一起反应的反应性化学组成部分。11.权利要求1至7任一项的方法，其中所述化学探针通过结合中间体结合到所述功能化的表面活性剂。12.权利要求11的方法，其中所述表面活性剂的功能化的亲水头部和所述结合中间体各自带有能够通过点击反应或生物偶联反应来一起反应的反应性化学组成部分。13.权利要求9至12任一项的方法，其中所述点击反应选自铜催化的叠氮化物-炔烃偶极环加成(CuAAC)、环张力促进的炔烃-叠氮化物环加成(SPAAC)、使用四嗪和具有环张力的炔烃或烯烃的狄尔斯-阿尔德反应、四嗪-异腈环加成、硫醇-烯烃点击反应例如马来酰亚胺-半胱氨酸环加成、以及悉尼酮-炔烃环加成，优选为环张力促进的炔烃-叠氮化物环加成(SPAAC)。14.权利要求1至7任一项的方法，其中所述化学探针通过非共价相互作用直接地或通过结合中间体结合所述功能化的表面活性剂。15.权利要求14的方法，其中所述化学探针与所述功能化的表面活性剂之间的非共价相互作用依赖于亲和系统或蛋白质标签。16.权利要求1至15任一项的方法，其中所述分子靶标来自于包封在所述液滴内的生物实体，并且其中所述方法任选地包括裂解所述实体以释放出所述分子靶标。17.权利要求16的方法，其中每个乳液液滴包含单个遗传元件或生物实体。18.权利要求1-17任一项的方法，其中所述功能化的表面活性剂包含式(Ib)的组成部分或由式(Ib)的组成部分构成：其中：-a和b是独立地选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·瓦格纳，西尔万·乌尔苏艾古伊，迈克尔·里茨卡尔因克，凯蒂·佩尔诺，安德鲁·大卫·格里菲思，
申请(专利权)人：斯特拉斯堡大学，法国国家科学研究中心，化学前沿国际研究中心，
类型：发明
国别省市：法国,FR