用于表面等离子体共振测定的传感器表面制造技术

本发明专利技术涉及一种用于SPR仪器的改进的传感器表面的生产方法，其包括在表面上形成自组装单层(SAM)，并将配体和蛋白抗性基团、优选聚乙二醇(PEG)直接附接于所述表面上的官能团。本发明专利技术还涉及通过这些方法生产的传感器表面、其在SPR(表面等离子体共振)测定或相互作用中的用途。

Sensor surface for surface plasmon resonance measurement

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于表面等离子体共振测定的传感器表面专利
本专利技术涉及一种用于测定改进的方法和装置。更严密地说，本专利技术涉及一种改进的传感器表面的生产及其在SPR(表面等离子体共振)测定或相互作用中的用途。本专利技术还涉及一种由这些方法生产的传感器表面。专利技术背景可以实时监测分子(如生物分子)之间的相互作用的分析传感器系统正在获得越来越浓厚的兴趣。这些系统通常基于光学生物传感器，并且通常称为相互作用分析传感器或生物特异性仪器，其使用表面等离子体共振(SPR)来检测样品中的分子和固定在传感表面上的分子结构之间的相互作用。当样品在传感器表面上通过时，结合的进展直接反映了相互作用发生的速率。样品注入后是缓冲液流，在此过程中检测器的响应反映了表面上复合物的解离速率。来自GEHealthcare的BIACORE®系统的典型输出是描述分子相互作用随时间推移的进展的图表或曲线，包括缔合相部分和解离相部分。因此，利用BIACORE®系统(和类似的传感器系统)，可以在不使用标记的情况下，并且通常不对所涉及的物质进行纯化的情况下，不仅实时测定样品中特定分子(分析物)的存在和浓度，而且实时测定额外的相互作用参数，包括分子相互作用中结合(缔合和解离)的动力学速率常数，以及对表面相互作用的亲和力。缔合速率常数(ka)和解离速率常数(kd)可通过将对多个不同样品分析物浓度所得到的动力学数据拟合到微分方程形式的相互作用模型的数学描述而获得。亲和力(表示为亲和常数KA或解离常数KD)可由缔合和解离速率常数计算。当样品中的分子与传感器芯片表面上的捕获分子结合时，检测到浓度，并因此检测到表面折射率的变化和SPR响应。绘制相互作用过程中针对时间的响应将提供相互作用的进展的定量测量。这样的绘图或动力学或曲线(结合等温线)通常称为结合曲线或传感图，本领域有时也称为“亲和迹线”或“亲和图”。在BIACORE®系统中，SPR响应值以共振单位(RU)表示。一个RU代表最小反射光强度的角度的0.0001º的变化，对于大多数蛋白和其它生物分子，其对应于传感器表面上大约1pg/mm2的浓度变化。当含有分析物的样品与传感器表面接触时，与传感器表面结合的捕获分子(配体)在称为“缔合”的步骤中与分析物相互作用。当样品初始与传感器表面接触时，这一步骤在结合曲线中以RU的增加表示。相反，当样品流被例如缓冲液流替换时，通常发生“解离”。当分析物从表面结合的配体解离时，该步骤在结合曲线中通过随时间推移的RU的下降表示。因此，SPR仪器系统的一个重要部分是传感器表面，在那里要研究的相互作用发生。它可以由涂覆有一薄层金的玻璃表面组成，在其上，在自组装单层(SAM)上面产生称为基质的亲水层，所述自组装单层防止非特异性结合(NSB)于金芯片。传感器表面也可以是具有不同材料的表面层的刚性基底，所述材料例如聚合物(聚)四氟乙烯、(聚)偏二氟乙烯或其组合。一种常用的基质是羧甲基化葡聚糖(CMDx)，这是一种具有低的非特异性结合性能的柔性碳水化合物聚合物，其在传感器表面上形成三维结构。随着技术发展的进步，SPR仪器硬件的灵敏度不断提高，对传感器表面化学的要求也随之提高。变得尤其重要的是，尽量减少生物分子的漂移和非特异性结合，以便能够检测低的相互作用信号。通过羧基将配体固定在葡聚糖基质上。大部分的羧基不参与配体固定，它们在活化后被水解成羧基或未被活化。基质特性取决于所使用的缓冲条件，例如不同的pH和盐浓度由于不同程度的负电荷和电荷排斥导致基质相对于表面的膨胀的差异。在测定过程中，由于在样品和缓冲液流中样品和缓冲液的差异导致的缓冲条件的差异等，导致葡聚糖膨胀的差异，这引起了基线漂移。这种基质变化影响了SPR信号(基线漂移)，并对测定性能产生负面影响。基质膨胀应在测定中最小化。使用固定在基质上的配体，存在着高风险，即基质运动引起较大的信号变化和对测定(分析)性能的负面影响。不同的捕获分子/配体表现出与其它缓冲液组分不同的性质。测定缓冲液中常见的组分是洗涤剂。洗涤剂特性取决于测定类型。不同的洗涤剂与不同类型的基质结合。不同的靶标和样品对传感器表面具有不同的要求。CMDx对于许多不同类型的样品和测定是有用的，但是当葡聚糖不发挥作用时需要替代基质。因此，需要使漂移和非特异性结合最小化的改进的传感器表面。众所周知，PEG(聚乙二醇)或OEG(低聚乙二醇)表面具有蛋白排斥特性，并且PEG或OEG已被用于传感器表面上，以减少测定中不必要的结合。在这样的技术中，PEG或OEG部分也被用于连接在相互作用分析中包括的相互作用物的一种(捕获分子)。或者，如WO2006/041392中所述，配体和蛋白抗性化合物被偶联到水凝胶(例如CMDx)的单独部分。然而，该表面可能不适合某些敏感样品，因为它们受到基线波动的影响。还存在具有OEG表面的传感器芯片的实例，所述表面通过烷烃-OEGSAM层构建，其中配体被固定到OEG。一个实例是Reicherts。http://www.reichertspr.com/products/sensor-chips/planar-polyethylene-glycol-carboxyl-sensor-chip-part-13206061/back=products。然而，依赖于样品的类型，目前已知的几种基质有几个缺点，如高的背景噪声和非-特异性结合。因此，需要具有可替换的基质和聚合物的传感器表面。专利技术概述本专利技术人已经发现，通过将惰性基质和捕获分子固定到SAM上的组合使SPR传感器表面上的基质波动最小化，可以减少测定噪声。在第一方面，本专利技术提供了一种用于SPR仪器的传感器表面的生产方法，其包括通过使所述表面与一种或多种具有至少一种官能团的硫醇C10-C30烷烃试剂反应，在表面上形成自组装单层(SAM)，其中一种或多种蛋白抗性化合物与第一部分的官能团偶联；并且其中一种或多种捕获分子被直接偶联到第二部分的官能团，或通过不是所述蛋白抗性化合物的接头偶联到第二部分的官能团，其中没有捕获分子偶联到蛋白抗性化合物。用于配体固定的官能团只在SAM上，而不在蛋白抗性化合物/基质上为可利用的。所述表面是金属(优选金或银)镀覆的表面或适用于SPR应用的任何其它表面。第二部分的官能团被包括在通过第一部分的官能团偶联蛋白抗性化合物后残留在表面上的那些中。SAM上的官能团被用于捕获分子和蛋白抗性化合物的偶联。相同或不同类型的官能团可用于这些偶联，并且如果存在，可以使用相同或不同的接头。蛋白抗性化合物也称为基质形成化合物或仅仅称为基质，并且可以通过接头与表面偶联。捕获分子是相互作用物的任一种，即直接与分析物相互作用的配体，或者可与配体结合，正如本领域中的常规格式。本专利技术不限于结合反应的类型，而是涉及分析物与其结合配偶体之间的任何类型的反应。例如，接头可以是表氯醇、胱胺、双官能活化试剂、卡巴肼等。C10-C30硫醇烷烃试剂的官能团优选是羧基、羟基、氨基、醛基、环氧基、乙烯基、羰基或硫醇基的一种或多种，或准备用于固定配体的预活化基团本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备用于SPR仪器的传感器表面的方法，其包括通过使所述表面与一种或多种具有至少一种类型的官能团的硫醇C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170615 GB 1709503.51.一种制备用于SPR仪器的传感器表面的方法，其包括通过使所述表面与一种或多种具有至少一种类型的官能团的硫醇C10-C30烷烃试剂反应，在表面上形成自组装单层(SAM)，其中一种或多种蛋白抗性化合物与第一部分的所述官能团偶联；和其中一种或多种捕获分子直接或经由接头偶联到所述表面上的第二部分的所述官能团，所述接头不是所述蛋白抗性化合物，其中没有捕获分子偶联到蛋白抗性化合物。


2.依据权利要求1的方法，其中第二部分的官能团被包括在通过第一部分的官能团偶联蛋白抗性化合物之后在表面上剩余的那些中，并且其中第一和第二部分的官能团具有相同或不同的类型。


3.依据权利要求1或2的方法，其中所述表面是金属镀覆的表面，优选金或银镀覆的表面。


4.依据权利要求1、2或3的方法，其中C10-C30硫醇烷烃试剂的官能团是羧基、羟基、氨基、醛基、环氧基、乙烯基、羰基或硫醇基的一种或多种。


5.依据上述权利要求的一项或多项的方法，其中C10-C30硫醇烷烃试剂是MHA(巯基十六烷酸)或其衍生物。


6.依据上述权利要求的一项或多项的方法，其中蛋白抗性化合物是选自聚乙二醇或其衍生物的亲水性聚合物，例如具有<20000的mw的甲氧基聚乙二醇胺。


7.依据上述权利要求的一项或多项的方法，其中蛋白抗性化合物是具有100-20000的mw，优选2000...

【专利技术属性】
技术研发人员：L温特巴克，A拉格尔，P谢林，T达尔摩，
申请(专利权)人：通用电气健康护理生物科学股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE