用于糖类的传感系统技术方案

本发明专利技术提供了检测糖类的分析系统。该分析系统包括连接到固相基质上的糖类传感分子，以及检测至少一个结合到传感分子或未结合到传感分子上的糖的装置。在一个实施方案中，糖传感分子优选检测葡萄糖。本发明专利技术还提供了其上结合有糖传感分子的珠子，以及使用该系统检测葡萄糖的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的来说涉及荧光传感分子，具体来说涉及一类新的模块荧光传感分子。现有技术的描述已经开发了大量的分析方法用来检测包含在生物化学样品中的分析物并对它们进行定量测定。目前使用的分析方法中大部分依赖于分析物与分析试剂之间的特异性结合反应。分析物可以是大的复杂分子，例如蛋白、病毒、病毒抗原、细菌细胞、细胞表面受体、酶、激素、多糖、糖蛋白、脂蛋白，或小的半抗原分子，例如肽、某些激素、治疗药物和滥用的药物等。结合性分析方法根据它们的形式分成两个主要的类别同质的和异质的分析方法。同质分析是基于分析物和分析试剂之间的单相反应。异质分析一般来说包括将包含在液体样品中的分析物与连接在固相支持物上的分析试剂结合。已经有各种不同的材料被用做支持表面，包括玻璃棒、玻璃珠、二氧化硅浸渍的条带、玻璃纤维和微粒。总的来说，染料、特别是荧光染料，在同质的和异质的分析方法中都经常被使用，以提供可检测的信号。但是，分析物与标记物结合而产生的荧光信号的精确检测，常常被由于生物样品本身的荧光而产生的高的、变化的背景所阻碍。液体流式细胞计量术可以帮助克服这个问题。在流式细胞计量术中，将与分析物结合的标记的微粒通过激光束。微粒所发射出的荧光信号被测量并与分析物的存在和量关联。这种方法的主要优点是它在样品中存在其它未被结合的成分的情况下，精确检测和测量与结合的分析物相关的荧光信号的能力。糖类代表了一类重要的生物化学分析物。现有的测定它们在样品中的浓度的方法一般依赖于酶法分析。尽管酶法分析已经被证明是可靠的，但是它们必须依赖相当不稳定的酶，这些酶在存在其底物的情况下将被耗尽。此外，传统的酶学分析方法不能被应用在方便的流式细胞计量方式中。基于微粒的分析方法，例如在流式细胞计量术中使用的分析方法需要信号的变化局限于微粒。但是常用的酶学分析方法使用可自由扩散的中间体，与这种需要相违背。糖类的测定在临床背景中特别重要。糖尿病和低血糖症的治疗需要经常地测量组织的葡萄糖浓度。这通常是通过每天几次抽取少量血液样品(例如通过针刺手指)而完成的。通常使用刺血针从病人抽取一滴血，将这滴血滴在试纸条上，在一个小仪器上读数。这个过程是有痛感的、侵入性的和耗时的。最近，在1999年9月10日提交的美国专利申请Ser.No.09/393,738中公开了一种侵入性最低的测量体内葡萄糖的方法，该申请已经被正常指定给本专利技术的受让人，并在此引为参考。该方法基于被植入的传感微粒的使用，这些传感微粒能够对身体中的分析物浓度作出反应而产生可检测的分析物信号。该提议的方法比常规的针刺手指测量血液中D-葡萄糖的技术侵入性小。它只需要定期替换皮肤中的传感微粒。传感微粒一般含有荧光传感分子，它们或结合在微粒的表面或掺入微粒体内部。传感分子对靶分析物具有特异性。传感分子与分析物的结合产生了能够反映分析物浓度的可检测的信号。当分析物是葡萄糖时，使用与荧光剂结合的二硼酸。类似的特异性针对葡萄糖的荧光传感分子，在James等，Journal ofthe American Chemical Society，1995，vol.117，8982-8987页、James等，美国专利No.5,503,770以及Takeuchi等，Tetrahedron，vol.52，No.4，1195-1204页中也有描述。简单来说，James和Takeuchi的荧光传感分子具有下面的通式 在通式中，F代表荧光基团，R是小的脂肪或芳香基团，n+m是2或3。传感分子的荧光强度对氨基基团和荧光基团之间的光诱导的电子传递(PET)作出反应而发生变化，而光诱导的电子传递受葡萄糖的羟基与一对硼酸的结合的调节。在未结合葡萄糖的情况下，荧光基团产生的荧光被氮原子的未共享电子对所猝灭。当结合了葡萄糖时，未共享电子对被用于键的形成而不参与荧光的猝灭。结果，传感分子固有的荧光被表现出来。专利技术简述尽管上面描述的荧光传感分子在生物化学分析和临床化验中的应用与以前的基于酶的体外方法相比提供了某些优点，但它仍然具有严重的缺点。因为荧光基团被用做隔离物将糖结合基团分离开来并提供所需的分析物选择性，这就必需要求对荧光基团的类型、它的大小和构象有严格的限制。出于同样的原因，对于能够与被公开的荧光化合物特异性结合并产生可检测信号的分析物的类型、大小和构象也有极大的限制。此外，尽管引用的技术建议在异质的分析方式中使用PET类型的荧光化合物，但没有提供将化合物结合在固相支持物上的方法。此外，考虑到对于荧光分子的构象和结构的严格限制，这样的结合将是特别困难的。因此，本专利技术的一个目的是提供荧光传感分子、特别是PET类型的传感分子，它具有模块式的结构，允许独立地选择荧光基团和结合基团。本专利技术的另一个目的是提供能够被容易地改造以与广范围的分析物特异性结合的荧光传感分子。本专利技术的下一个目的是提供可以用于同质的和异质的结合分析形式中并可以容易地结合到固相表面的荧光传感分子。最后，本专利技术还有一个目的是提供方便的制造和使用荧光传感分子的方法。这些以及其它的目的和优点在本专利技术的模块式荧光传感分子中实现了，它具有下面的通式 在上面的通式中，F1是荧光团，N是氮原子，Bd1和Bd2是独立选择的结合基团，Sp是脂肪族间隔物，An是将传感分子结合到固相基质上的锚定基团。n＝1或2，m＝1或2，y＝1或3，x是一个整数。结合基团能够与分析物分子结合形成稳定的1∶1的复合物。结合基团的例子包括但不限于硼酸、冠醚和氮杂冠醚，例如1，4，7，10，13-五氧-16-氮杂-环十八烷(aza 18-crown-6)和1，4，7，13-四氧-10-氮杂-环十六烷(aza 15-crown-5)。在优选实施方案中，Bd1是R1-B(OH)2，Bd2是R2-B(OH)2。R1和R2是彼此独立选择的脂肪族或芳香族官能团，B是硼原子。优选情况下Sp含有6个碳原子。另一方面，本专利技术提供了合成模块式荧光传感分子的方法。该方法包括下列步骤(a)形成具有下列通式的不对称化合物 以及(b)用Bd1和Bd2基团取代氢原子。在上面的通式中，F1是荧光团，N是氮原子，H是氢原子，Sp是脂肪族间隔物，An是将传感分子结合到固相基质上的锚定基团。Bd1和Bd2是能够与分析物分子结合形成稳定的1∶1复合物的独立选择的结合基团，n＝1或2，x是一个整数。本专利技术还提供了标记固相基质的方法。该方法包括下列步骤(a)提供固相基质；(b)提供本专利技术通式(2)的模块式荧光传感分子，其中An能够被结合到固相基质上；(c)将传感分子与固相基质在足够将传感分子连接到基质上的条件下进行反应。固相基质可以是例如珠子、颗粒或微粒。当将传感分子结合到珠子上时，它可以结合在珠子的外表面上，也可以结合到珠子的内部。本专利技术还提供了用于检测糖类的分析系统，包括a)已知含有或怀疑含有糖的样品；一种或一种以上的固相基质，固相基质上连接有一个或多个糖传感分子，它们具有下面的通式 在上面的通式中，Z从氢、烷基或芳香基中选择；N是氮原子；Bd1和Bd2是独立选择的结合基团，其中结合基团能够与分析物分子结合形成稳定的1∶1复合物；Sp是脂肪族间隔物；An是将传感分子结合到固相基质上的锚定基团；S是固相基质；n＝1或2，m＝1或2，y＝1或2，x是一个整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测糖类的分析系统，包括：ａ）已知含有或怀疑含有糖类的样品；ｂ）一个或多个固相基质，固相基质上已经连接有一个或多个糖类传感分子，传感分子具有下列通式：＊＊＊其中：Ｚ选自氢、烷基和芳香基基团；　 　Ｂ↓［ｄ１］和Ｂ↓［ｄ２］是独立选择的结合基团；Ｎ是氮原子；Ｓｐ是脂肪族间隔物；Ａｎ是将传感分子结合到固相基质上的锚定基团；Ｓ是固相基质；以及ｎ＝１或２，ｍ＝１或２，ｙ＝１或２，并且ｘ是整数；以及　 　ｃ）检测至少一个结合到传感分子上的糖或未结合到传感分子上的糖的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔L贝尔，托尼D詹姆士，有森奏，
申请(专利权)人：贝克曼考尔特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]