專利名稱：用于生物檢定的新穎集成電路晶片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對一種含有特別用于生物檢定的物質(zhì)的新穎IC晶片。本發(fā)明針對一種集成電路晶片的新穎用途，該晶片包括一編碼有在檢定生物分子過程中為回應(yīng)無線電信號而傳輸至接收器的信息的應(yīng)答器。此外，本發(fā)明針對使用這些晶片的檢定方法和套組。
背景技術(shù)：
固相檢定程序固相檢定程序已用于確定各種生物樣本(例如，血液、血清、尿、唾液、組織勻漿)中的諸如蛋白質(zhì)、肽、碳水化合物、脂類和小分子的物質(zhì)的存在和/或量。固相用于將結(jié)合于該固相的分子與未結(jié)合于該固相的那些分子分離開來。通常將小珠粒用作固相來捕獲分析物。然而，在常規(guī)程序中，難以約同時在單個樣本中執(zhí)行大量的檢定(多重檢定(multiplex assay))。
已采用的一種用于增加多重檢定范圍的方法是使用與固相珠粒相關(guān)聯(lián)的應(yīng)答器來索引構(gòu)成固相的微粒(例如，參見美國專利第5,641,634號、WO97/20074)。所揭示的用于檢測DNA序列的系統(tǒng)的圖形代表顯示于http//www.pharmaseq.com/illustration.html。該應(yīng)答器具有光生伏特電池作為其利用光或激光的電源(圖6；第5欄，第50-65行)。激光用于激活光電池并供應(yīng)功率。隨后應(yīng)答器發(fā)射無線電信號。此可為一缺陷。
無線標(biāo)簽(Radiotag)或應(yīng)答器也已用于組合化學(xué)方法(評述于Service中，1995年，Science 270577)中。在一個方法中，射頻(RF)可編碼微晶片與衍生化的(derivatized)聚苯乙烯樹脂的聚丙烯膠囊相耦接使得無線電掃描儀記錄膠囊的身份及其所進入的每個燒杯的內(nèi)含物(見美國專利第5,777,045及6,051,377號及Moran等人，1995年，J.Amer.Chem.Soc.11710787-10788)。將數(shù)據(jù)上載至一跟蹤將單體添加至膠囊的順序的計算機。
在Nova等人的另一方法中，實際上使用一將信息寫入晶片的傳輸器來將所獲得的數(shù)據(jù)存儲于微晶片本身上(參見例如，美國專利第5,741,462、5,751,629、5,874,214、5,925,562及6,025,129號)。直到運行完成時方才將資料上載至計算機。因此所揭示的系統(tǒng)包括一記錄裝置和存儲單元。已建議也可將此系統(tǒng)用于免疫檢定和雜交反應(yīng)并用以檢測大分子、識別受體結(jié)合配位體及細胞分類。
RFID射頻識別系統(tǒng)(RFID)于含有具有信息的標(biāo)簽的合適應(yīng)答器中攜帶信息。為回應(yīng)一無線電信號而通過機器可讀構(gòu)件檢索到標(biāo)簽上的信息(查閱RFID，請見www.aimglobal.org)。
一基本RFID系統(tǒng)含有以下三個組件(a)一天線或線圈(b)一編程有唯一信息的應(yīng)答器(c)一對該唯一信息解碼的接收器在應(yīng)答器與接收器之間充當(dāng)管道的天線發(fā)射出無線電信號以激活應(yīng)答器上的標(biāo)簽并從中讀取且寫入信息。
應(yīng)答器含有一標(biāo)簽，該標(biāo)簽為了由應(yīng)答器所產(chǎn)生的信息而回應(yīng)一信號。應(yīng)注意，在本領(lǐng)域中可互換使用術(shù)語“應(yīng)答器”和“標(biāo)簽”。應(yīng)答器或標(biāo)簽邏輯可為只讀或隨機存取。
接收器接收由應(yīng)答器傳輸?shù)男畔⒉ζ浣獯a。該信息可被進一步處理。
已建議RFID可用于運輸和后勤、制造和加工安全、動物標(biāo)簽(animal tagging)、廢物管理、計時和考勤、郵政追蹤飛機行李協(xié)調(diào)和道路通行費管理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對一種用于物質(zhì)檢定的集成電路晶片，其包括(a)一編碼有信息的應(yīng)答器，該信息可包含(但不限于)回應(yīng)無線電信號而傳輸至一接收器的數(shù)據(jù)或二進制碼，和(b)附著至所述應(yīng)答器的至少一種物質(zhì)。
在一特定實施例中，本發(fā)明的晶片進一步包括至少一個金屬選項(metal option)。如本文所定義的，“金屬選項”為一導(dǎo)線，其將電路連接在一起，且在一特定實施例中連接至最高或最低電源。本發(fā)明也針對一種用于獲得所述集成電路晶片的方法。
本發(fā)明進一步針對一種用于檢定一種物質(zhì)的系統(tǒng)，其包括(a)包括如下的射頻識別系統(tǒng)(i)一發(fā)射無線電信號的天線；(ii)一具有只讀標(biāo)簽的應(yīng)答器，其中所述標(biāo)簽含有唯一信息且所述應(yīng)答器由(ii)的所述天線來激活和(iii)接收并解碼所述信息的接收器，和(b)附著至所述應(yīng)答器的至少一種物質(zhì)。
在一特定實施例中，該系統(tǒng)包括(a)一種包括以下各物的射頻識別系統(tǒng)(i)一發(fā)射無線電信號的天線；(ii)一具有只讀標(biāo)簽的應(yīng)答器，其中所述標(biāo)簽含有二進制碼且所述應(yīng)答器由(i)的所述天線來激活和(iii)接收并解碼所述信息的接收器，和(b)附著至所述應(yīng)答器的至少一種物質(zhì)。
在另一特定實施例中，本發(fā)明的晶片進一步包括一電極。該物質(zhì)附著到晶片上從而與該電極相接觸。該物質(zhì)可含有一電化學(xué)發(fā)光部分。
本發(fā)明進一步針對使用所述集成電路來檢測第一物質(zhì)與第二物質(zhì)的結(jié)合的方法，其包括(a)培育本發(fā)明的集成晶片，所述晶片包括一應(yīng)答器和一第一物質(zhì)，該第一物質(zhì)與一第二物質(zhì)附著至所述應(yīng)答器；(b)分析步驟(a)所培育的混合物以檢測所述第一物質(zhì)與所述第二物質(zhì)的結(jié)合且(c)識別附著至所述應(yīng)答器的物質(zhì)。
附著至所述應(yīng)答器的物質(zhì)可含有可檢測部分；或者，該第二物質(zhì)可含有可檢測部分。在另一實施例中，可將可檢測部分添加至步驟(a)所培育的混合物中。在另一實施例中，附著至應(yīng)答器的物質(zhì)為一種生物物質(zhì)。
在一特定實施例中，本發(fā)明針對一種使用本發(fā)明的晶片的多重檢定，其包括(a)提供本發(fā)明的多個集成電路晶片；(b)使所述晶片與一種或多種物質(zhì)接觸以確定所述物質(zhì)是否結(jié)合至每個所述晶片上的物質(zhì)；(c)分析步驟(b)所培育的混合物以檢測所述物質(zhì)與所述晶片的結(jié)合，且(d)識別結(jié)合至所述標(biāo)記物質(zhì)的生物分子在一個更特定的實施例中，相同物質(zhì)附著至每個晶片。在另一更特定的實施例中，使一種不同的物質(zhì)附著至每個晶片。在又一實施例中，該物質(zhì)為生物樣本。在又一實施例中，該物質(zhì)含有可檢測部分。在另一更特定的實施例中，本發(fā)明的方法可用于檢測細胞上的病原體或診斷疾病病癥；創(chuàng)建患者概況，確定草藥中的成份和/或用于藥物篩選。
本發(fā)明進一步針對一種用于檢定生物分子的套組，其包括(a)一包括一標(biāo)簽的應(yīng)答器，該標(biāo)簽帶有回應(yīng)無線電信號而傳輸至一接收器的信息，和(b)一可檢測部分和/或一物質(zhì)庫(例如，噬菌體展示庫、DNA庫、自然產(chǎn)品庫)。
本發(fā)明進一步針對一種用于檢定生物分子的套組，其包括
(a)一種包括如下的射頻識別系統(tǒng)(i)一發(fā)射無線電信號的天線；(ii)一具有只讀標(biāo)簽的應(yīng)答器，其中所述標(biāo)簽含有唯一信息且所述應(yīng)答器由(i)的所述天線來激活，和(iii)接收并解碼所述信息的接收器，和(b)一可檢測部分和/或物質(zhì)庫。


圖1顯示一具有“金屬選項”的RFID系統(tǒng)的圖表。
圖2顯示該“金屬選項”組件的特定實施例的近視圖。每個金屬線路具有兩個金屬選項0或1。因此，14位意味著十四個金屬選項(0或1)。所有14個金屬線路級數(shù)(metalines series)的組合為214ID。
圖3顯示具有用于ECL的電極的RFID(金屬選項)。
圖4描繪了ECL標(biāo)記的物質(zhì)13與含有一電極的RFID晶片的使用程序。
圖5顯示了僅具有電極而無金屬選項ID的RF系統(tǒng)。
圖6描繪了ECL標(biāo)記的物質(zhì)13與僅含有一電極的晶片的使用程序。
圖7顯示熒光團標(biāo)記物質(zhì)與RFID晶片的使用。
圖8顯示用來通過使用本發(fā)明的IC晶片以產(chǎn)生和分析信息的程序。
圖9顯示利用RFID晶片的SPR技術(shù)的使用。
圖10顯示在無電極的RFID晶片上的細胞與熒光團標(biāo)記抗體的使用。
圖11顯示一個特定實施例，其中初級抗體是未標(biāo)記的。
圖12顯示RFID探針系統(tǒng)。
具體實施例方式
本發(fā)明的IC晶片含有應(yīng)答器和附著至所述應(yīng)答器的物質(zhì)?？墒褂么隧椉夹g(shù)中已知的程序使該物質(zhì)附著到本發(fā)明的晶片上。
在一個實施例中，使用此項技術(shù)中已知的一種共軛劑使該物質(zhì)共價地附著至晶片。此一共軛劑包括(但不限于)氨基-烷基硅烷類[例如，正十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)；正十八烷基三氯硅烷(OTCS)][Kleinfeld等人，(1998年)Neurosci，8，4098-4120；Mooney等人，(1996年)Proc.Natl.Acad.Sci.USA，93，12287-12291]，醛硅烷類(aldehyde silanes)，其中醛與蛋白質(zhì)上的第一胺發(fā)生反應(yīng)以形成希夫堿鍵[Macbeath等人，(2000年)Science 289，1760-1757]；清蛋白-烷基吸收[Hart等人，(1994年)Electroanalysis 6，617；Newman等人，(1992年)Anal.Chim.Acta，262，13]；以甲基和胺基為終端的硅烷的光阻技術(shù)[Britland等人，(1992年)Biotechnol.Progr，8，155-160；Britland等人，(1992年)Exp.Cell Res.198，124-129]；具有生物素-抗生物素蛋白的硝基芳基疊氮化物光化學(xué)[Pritchard等人，(1995年)Anal.Chem.，67，3605-3607；Hiller等人，(1987年)Biochem.J.248，167]；具有正羥基琥珀酰亞胺酯的全氟苯基疊氮化物光化學(xué)[Yan等人，(1994年)Bioconjugate Chem.，5，151-157]；重氮甲烷(diazirine)光化學(xué)[Gao等人，(1995年) Bioelectron 10，317-328]；具有EDA的硅烷的深紫外線(deep UV)[Dulcey等人(1991年)Science，252，551-554]；具有OTS的硅烷的深UV[Mooney等人，(1996年)Proc.Natl.Acad.Sci，93，12287-12291]；烷基硫代物(alkane thios)[Knoll等人，(1997年)34，231-251]和激光汽相沉積[Morales等人，(1995年)10，847-852]。
可用于非特定、非共價附著的一種試劑為聚L-賴胺酸。目標(biāo)物質(zhì)將被添加至首先經(jīng)聚L-賴胺酸處理或涂覆的晶片表面。將在目標(biāo)物質(zhì)與聚L-賴胺酸之間形成非特定、非共價鍵。此非共價鍵將該目標(biāo)物質(zhì)固定在該晶片上。此方法可用于各種目標(biāo)物質(zhì)，例如，DNA、蛋白質(zhì)和細胞。
在另一實施例中，可將該物質(zhì)涂覆于晶片上。具體地說，將該晶片直接培育于含有該物質(zhì)的溶液中。隨后將該晶片轉(zhuǎn)移至阻斷溶液(例如，BSA或酪蛋白)[Vogt等人，(1987年)J.Immunol.Methods 101，43-50]以填充晶片表面上未覆蓋的空間。非共價鍵將形成于該物質(zhì)與該晶片表面之間。依溶液中物質(zhì)的要求和濃度而定，可調(diào)整涂層中物質(zhì)的量。
所有程序較佳僅用于一種單一物質(zhì)。然而，為了初級篩選目的可將若干種物質(zhì)的混合物添加至單一晶片上。稍后可接著為每個單一晶片中的此混合物的每個個別物質(zhì)篩選該初級篩選晶片的陽性反應(yīng)(positive reaction)。
附著至應(yīng)答器的物質(zhì)可為生物樣本。在一特殊實施例中，該生物樣本為細胞、亞細胞組份、細胞器或組織。該生物樣本也可為細胞隔離的核酸和/或蛋白質(zhì)、組織、尿和唾液。在另一實施例中，附著至應(yīng)答器的物質(zhì)為一種含有如下非放射性可檢測部分的物質(zhì)(諸如)全細胞、亞細胞微粒、病毒、蛋白感染素、類病毒、脂質(zhì)、脂肪酸、核酸、多糖、蛋白質(zhì)、脂蛋白、脂多糖、糖蛋白、肽、細胞代謝物、荷爾蒙、藥理試劑、鎮(zhèn)定劑、巴比妥酸鹽、生物堿、類固醇、維生素、氨基酸、糖、非生物聚合物、合成有機分子、有機金屬分子、無機分子、生物素、抗生物素蛋白或抗生蛋白鏈菌素(streptavin)。
在一特定實施例中，DNA或噬菌體展示庫(例如，T4噬菌體)的組員可附著至復(fù)數(shù)個應(yīng)答器。該物質(zhì)也可為抗體；在一特定實施例中，該抗體為單克隆抗體。該物質(zhì)也可以是受體或配位體。配位體為結(jié)合至受體的物質(zhì)。
可以用非放射性可檢測部分(諸如，發(fā)色團、熒光團或發(fā)光劑)來標(biāo)記該物質(zhì)。色原基質(zhì)的實例為5-溴-4-氯-3-吲哚基磷酸酯。
當(dāng)在電激發(fā)狀態(tài)的分子通過光子的發(fā)射而衰減至低能態(tài)時出現(xiàn)發(fā)光的情況。在一個實施例中的發(fā)光劑可為化學(xué)發(fā)光劑。在化學(xué)發(fā)光中，該激發(fā)狀態(tài)是由于諸如光敏靈(lumisol)和異光敏靈(isolumisol)的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生。在諸如熒光和磷光的光致發(fā)光中，電激發(fā)狀態(tài)是由于用外部光源對分子進行照明而產(chǎn)生。生物發(fā)光的一實例為酶、熒光素酶。在電化學(xué)發(fā)光(ECL)中，電激發(fā)狀態(tài)是由于在合適周圍化學(xué)環(huán)境中將分子(或前體分子)暴露至電化學(xué)能量而產(chǎn)生。ECL的一般原理描述于Yang等人，1994年，Bio/Technology 12；193-194中。電化學(xué)發(fā)光劑的實例提供于(例如)美國專利第5,147,806、5,641,623號和美國申請案第2001/0018187號中，且包含(但不限于)金屬陽離子-液體復(fù)合物、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的聚芳族分子、諸如異苯并呋喃和吲哚的芳基衍生物的混合系統(tǒng)。在一特定實施例中，電化學(xué)發(fā)光化學(xué)部分可包括含金屬的有機化合物，其中該金屬是選自由以下各物組成的群組釕、鋨、錸、銥、銠、鉑、鈀、鉬、锝和鎢。
在另一實施例中，BIA技術(shù)可用于檢測樣本與本發(fā)明的晶片的結(jié)合。此技術(shù)使用表面等離子共振(surface plasmon resonance，SPR)技術(shù)[BIACORE AB，Sweden]。SPR的原理已經(jīng)由Karlsson等人描述于(2000年)278，1-3和BIACOREAB[http//www.biacore.com/biomol/principle.shtml]中。
IC晶片在一個實施例中，本發(fā)明的IC晶片為RFID系統(tǒng)的組件。每個應(yīng)答器或標(biāo)簽都分別編碼有一個索引號以識別附著至IC晶片的物質(zhì)。該晶片的形狀可為珠粒或矩形。尺寸可在約200-1500(μm)的范圍內(nèi)且較佳為約1500μm。在一特定實施例中，一天線附著至所述應(yīng)答器且該天線可為線性的或平面的。
本發(fā)明包括(但不限于)以下三種IC晶片(1)具有ID“金屬選項”但無ECL應(yīng)用的RF(見圖1和2)。如本文所定義的，“金屬選項”為連接至最高電源(VDD)或最低電源(GND接地)的金屬導(dǎo)線。因此，不需要ROM、RAM和Flash。金屬選項ID邏輯1通過金屬光掩模工藝而創(chuàng)建出一索引ID。光掩模是用于半導(dǎo)體工藝中的特殊膜。調(diào)制器2將ID二進制數(shù)轉(zhuǎn)變成RF頻帶。信號將通過模擬前端(Analog Front End)而傳輸出去到空氣中。電容器和振蕩器將位于那些區(qū)塊中。模擬前端3為一上變頻器電路，主要用以將二進制ID增頻為高頻。天線和能量聚集電路4用于將射頻能量接收和發(fā)送至晶片內(nèi)和外。內(nèi)區(qū)塊5和插腳6用于測試或其它保留功能。晶片可視情況含有層7。SiO2保護IC的大部分區(qū)域而僅插腳區(qū)域6被暴露于空氣。其可通過IC制造商來添加，但此并非必要。
(2)具有ID“金屬選項”也具有ECL應(yīng)用的RF(見圖3和4)。如圖3所示，1-7與以上相同。此實施例也包括一電極8。金屬選項ID和電極位于相同電流上且使用相同電源。物質(zhì)與晶片上的電極8相接觸以讓ECL標(biāo)記的物質(zhì)結(jié)合。電流將穿過ECL標(biāo)記的物質(zhì)并為ECL Ru基板發(fā)射出(例如)600-620nm的波長?？赏瑫r檢測RF ID和ECL信號?；蛘?，可分開檢測該等信號，即，先檢測ECL信號，然后檢測具有兩個射頻輸入的RF ID。當(dāng)共軛目標(biāo)13結(jié)合到所述晶片上的電極上的物質(zhì)9時，本發(fā)明的IC晶片將使用由RF所產(chǎn)生的電流(-3V)來為共軛目標(biāo)13提供功率(見圖4)。此技術(shù)涉及兩個組份ECL標(biāo)簽，諸如耦合到檢測探針(化學(xué)品、DNA、蛋白質(zhì)和藥物)的三(2，2′-二吡啶)釕(Ru)，和存在于反應(yīng)緩沖器中經(jīng)氧化的物質(zhì)，如三丙胺(TPA)。當(dāng)將RF電壓施加于電極時，兩種組份均由氧化來激活。經(jīng)氧化的物質(zhì)轉(zhuǎn)移至高還原劑中，其與經(jīng)激活的ECL標(biāo)簽反應(yīng)以產(chǎn)生激發(fā)狀態(tài)形式。此形式于室溫下伴隨著波長為620nm的光子發(fā)射和長激發(fā)狀態(tài)壽命(-600ns)返回至其接地狀態(tài)。所產(chǎn)生的光的量直接與結(jié)合于本發(fā)明的IC晶片上的ECL標(biāo)簽的量成比例且可被光檢測系統(tǒng)11(例如，光檢測器、照相機、顯微鏡等)捕獲。光的產(chǎn)生表明了ECL共軛目標(biāo)結(jié)合至由RF提供功率的晶片上?？少彽萌舾缮虡I(yè)ECL讀取系統(tǒng)(例如，來自IGEN的Organon Teknika公司的NucleiSens讀取器)。
(3)無金屬ID功能而僅具有ECL應(yīng)用的RF(圖5和6)。圖5描繪無金屬選項ID的Vincogen晶片。調(diào)制器2使ID二進制數(shù)轉(zhuǎn)變至RF頻帶。電容器和振蕩器也可位于該調(diào)制器內(nèi)。模擬前端3為一上變頻器電路，主要用于將二進制ID增頻至高頻。天線和能量聚集電路4用于將射頻能量接收和發(fā)送至晶片內(nèi)和外。內(nèi)區(qū)塊5和插腳6是用于測試或其它保留功能。晶片可視情況含有一層。SiO2保護了IC的大部分區(qū)域且I/O插腳6和8區(qū)域?qū)⒈槐┞队诳諝庵?。其可通過IC制造商來添加。電極8也為插腳裝置。該插腳裝置可為外部材料提供很短時間的電流。如圖6所示，當(dāng)ECL共軛目標(biāo)13結(jié)合至存在于晶片上的電極上的物質(zhì)9時本發(fā)明的晶片將使用由RF產(chǎn)生的電流(-3V)來為ECL共軛目標(biāo)13提供功率。在ECL與電的電化學(xué)反應(yīng)過程中將產(chǎn)生光，且通過光檢測系統(tǒng)(例如，光檢測器、照相機、顯微鏡等)來捕獲所產(chǎn)生的光。光反應(yīng)表明了ECL共軛目標(biāo)結(jié)合至由RF提供功率的晶片上的物質(zhì)上。
在一特定實施例中，本發(fā)明的晶片是一包括射頻識別系統(tǒng)的系統(tǒng)的一部分，該射頻識別系統(tǒng)包括(i)一發(fā)射無線電信號的天線；(ii)一具有只讀標(biāo)簽的應(yīng)答器，其中所述標(biāo)簽含有唯一信息且所述應(yīng)答器是由(i)的所述天線來激活，和(iii)接收并解碼所述信息的接收器。在一特定實施例中，該信息含有二進制碼。
方法和套組本發(fā)明的IC晶片可用于檢測物質(zhì)與樣本的結(jié)合。在一個實施例中，本發(fā)明的IC晶片9與一種物質(zhì)相接觸以確定此物質(zhì)是否結(jié)合至存在于該IC晶片上的物質(zhì)。在一個實施例中，存在于IC晶片上的物質(zhì)含有一可檢測部分。
在另一實施例中，與IC晶片接觸的物質(zhì)含有可檢測部分(見圖7)。在一特定實施例中，該物質(zhì)為熒光團標(biāo)記的物質(zhì)12。一激光和掃描裝置檢測該熒光團標(biāo)記的物質(zhì)且一RF ID讀取器11識別所附著的物質(zhì)9。
在另一實施例中，在晶片接觸物質(zhì)之后添加該可檢測部分。例如，IC晶片可含有結(jié)合至一應(yīng)答器的抗體。將該抗體與抗原培育于(例如)一器皿中以獲得反應(yīng)混合物。將結(jié)合至抗原的第二熒光團或ECL標(biāo)記的抗體添加至該混合物中。隨后洗滌該IC晶片以移除任何未結(jié)合的組份和試劑。使用一熒光團或ECL讀取器來檢測已標(biāo)記的抗體，以識別那些具有抗原結(jié)合的晶片。已結(jié)合的未標(biāo)記抗體也可用無BIA標(biāo)簽的表面等離子共振(SPR)技術(shù)[Karlsson等人，(2000年)278，1-3；BIACORE AB，Sweden]檢測出來。使用一接收器來對這些晶片解碼。
本發(fā)明的一個實施例的圖表顯示于圖8中。接收器11為一收發(fā)器，其可通過射頻來向本發(fā)明的RFID IC晶片傳輸功率并從天線接收ID且解調(diào)制來自RF無線信號的ID。隨后該ID可發(fā)送信息至PC或其它后處理單元19。
本發(fā)明的檢定可(例如)用于創(chuàng)建患者樣本(血液、尿、唾液、汗液……等等)中的疾病病癥蛋白質(zhì)概況，且將其用于對病癥進行診斷?；颊叩臉颖究赏ㄟ^(例如)來自任意肽或抗體噬菌體展示晶片庫的標(biāo)志面板(panel of marker)加以篩選。
可將任意肽或抗體展示庫[Marks等人，(1991年)J.Mol.Biol.222，581-597；Hoogenboom等人，(1992年)，J.Mol.Biol.，227，381-388；Griffiths等人，(1993年)EMBO J，12，725-734；Haard等人，(1999年)J.Biol.Chem.274，18218-18230]創(chuàng)建于T4[Ren等人，(1996年)Gene 195，303-311；Ren等人，(1996年)ProteinScience 5，833-1843]、M13噬菌體展示系統(tǒng)[Winter等人，(1994年)Annu.Rev.Immunol，12，433-455；Clackson等人，(1994年)Trends Biotechnol.12，173-184]或入噬菌體[Santini等人，(1998年)282，125-135]上。
如圖9所示，抗體或任意肽(12-15mer)噬菌體展示庫可創(chuàng)造出不止107-109個個別克隆，足以含蓋所有可能的抗原決定部位。該任意肽或抗體IC晶片展示庫9將篩選出患者和正常人的血清10。患者將在血清中表達出若干唯一的“與疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)(抗原)”。由于該展示庫可含蓋107-109個個別抗原決定部位，因此其應(yīng)該檢測血清中的這些唯一的“與疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)(抗原)”，以通過9與10的結(jié)合來創(chuàng)建真實概況和代替標(biāo)志。
初級篩選程序可通過一個其中每個個別晶片上都含有不同的1000個噬菌體克隆的混合IC晶片庫9來加以應(yīng)用。一個含有用于該第一篩選的104-105個晶片的晶片庫可從107-109個個別克隆獲得。篩選程序涉及利用樣本培育晶片庫(例如)1小時。用洗滌緩沖劑徹底清洗掉未結(jié)合的樣本并使用無BIA標(biāo)簽的表面等離子共振(SPR)技術(shù)[Karlsson等人，(2000年)278，1-13；BIACORE AB，Sweden]來識別已結(jié)合的晶片。晶片的結(jié)合狀況可直接由SPR來檢測并加以確定。讀取器11可識別RF ID。在其中每個個別晶片上僅有一個克隆的混合IC晶片庫中重復(fù)此處理，以確定僅可與患者的血清反應(yīng)的真正克隆或晶片。所有陽性克隆的ID將形成用于此疾病的“代替標(biāo)志的表達概況”且可經(jīng)PC或其它后處理單元加以分析。此概況可用作疾病進展、新藥物目標(biāo)，或疫苗的診斷。
以類似方式進行多重檢定。將本發(fā)明的兩個或更多IC晶片放置于每個檢定器皿中，以同時檢測兩種或更多物質(zhì)。該等IC晶片分成兩類或兩類以上，其中每一類具有一個明顯的索引號。
本發(fā)明的多重檢定可用于1)從晶片上的噬菌體展示庫中識別出未知的拮抗劑或促效劑；2)從晶片上的單克隆展示庫中識別出未知的拮抗劑或促效劑；3)從基因表達IC晶片庫中識別出未知的拮抗劑或促效劑；4)使用物質(zhì)的混合物(例如，草藥的提取物)從基因表達IC晶片庫中識別出未知的拮抗劑或促效劑?；虮磉_庫的檢定將主要集中在促進劑區(qū)域。
可將用于本發(fā)明的方法中的應(yīng)答器與非發(fā)射性標(biāo)記物質(zhì)一起封裝成一個套組。此一物質(zhì)的實例為經(jīng)標(biāo)記的抗體?；蛘撸景l(fā)明的套組可包括該應(yīng)答器和一可檢測部分、此一發(fā)光部分、酶如堿性磷酸酶和基板。該套組還可包括一標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的套組也可包括標(biāo)準(zhǔn)化合物。
特定實施例IC晶片較小且設(shè)計有無線電反射(RF)ID，其可在晶片上具有不同材料(DNA、蛋白質(zhì)、化學(xué)品和細胞)的情況下用于高產(chǎn)量藥物篩選、實時活細胞監(jiān)測處理和基因表達概況。此小的IC晶片在其本身上不需要功率，因為其從無線電信號獲得功率且反射來自其金屬選項ID的編碼。可通過分類器將其分離和恢復(fù)。舉例而言，在14位的情況下其可產(chǎn)生214＝16384數(shù)字來識別每個個別晶片。需要使用這些數(shù)字來識別每個個別晶片，以在使用無線電反射信號的最終恢復(fù)和解碼處理過程中揭露出在該晶片上的材料(DNA、蛋白質(zhì)、化學(xué)品、細胞)?？蓪⒃摼度氲接蒘iO2制得的不同形狀(例如，珠粒、正方形)中。
通過IC晶片的實時活細胞監(jiān)測處理A.單細胞型1.單試劑處理將目標(biāo)細胞(單細胞型)培養(yǎng)或附著至應(yīng)答器/晶片(珠粒形)的表面上，且隨后用試劑將其處理指定的時間段。晶片的表面用聚L賴胺酸進行處理。該等試劑包括(但不限于)藥物、化學(xué)品、生物物質(zhì)(例如，熒光蛋白質(zhì)、細胞激素、內(nèi)分泌物)、病原體(例如病毒)和毒素。在不同的時間點期間，分離和恢復(fù)晶片。用晶片培育特定熒光試劑(例如，熒光探針、熒光蛋白質(zhì))且清洗掉未結(jié)合的熒光試劑。細胞分類器、讀取器和多模式顯微鏡法用于測量用于發(fā)生在活細胞中的各種生物過程的熒光試劑的強度和定位，諸如細胞表面抗原的存在(例如，MHC抗原、HIV gp120……等等)、新陳代謝過程(例如，線粒體電位的變化)[Waggoner A.S.(1985年)“Dye probes of cell，organelle，and vesicle membrane potentials”The Enzymes of Biological Membranes中，第2版，由Martonosi A.Plenum編；第313-331頁]或H+和Ca2+自由金屬離子濃度[Baazov等人(1999年)Biochemistry 38，1435-1445；Grynkiweicz等人，(1985年)J.Biol.Chem.260，3440-3450]、膜受體(例如，細胞激素受體、內(nèi)分泌物受體數(shù)目變化)、基因活性(例如，轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)譯因子、蛋白質(zhì)表達)、細胞周期鑒定(例如，G0、GI、M、S階段時間曲線)；或用于表征諸如細胞器、細胞骨架[Dailey等人，(1999年)Methods 18，222-230；Dai等人，(2000年)J.Cell Biol.150，1321-1334]的此等細胞組份。
此信息通過特定生物標(biāo)志來提供此生物過程的時間曲線。所回收的細胞樣本也可由最終使用者用于進一步的分子分析(例如，PCR)或蛋白質(zhì)分析(例如，HPLC，GC/MS)。
2.多重處理將目標(biāo)細胞(單細胞型)培養(yǎng)于IC晶片的表面上，隨后用不同試劑或不同處理品來處理經(jīng)培養(yǎng)的細胞的不同RF ID。例如，經(jīng)HIV感染的細胞在一個ID晶片上，且HIV未實驗細胞(naive cell)是在不同的ID晶片上?；蛘撸蓪⒉煌瑵舛鹊腍IV感染細胞培養(yǎng)于不同晶片上；每個晶片具有其自身的ID。所有晶片培養(yǎng)在具有或不具有試劑(例如，藥物)的介質(zhì)中，且監(jiān)測細胞蛋白質(zhì)的基因表達(例如，趨化因子受體)和病毒蛋白質(zhì)(例如，HIV gp120)。
在一特定實例中，研究在HIV二級感染未實驗細胞中的HIV動態(tài)循環(huán)。每小時均取細胞樣本以測量細胞表面上的HIV gp160，進行24小時。每小時，RF接收器都選擇晶片以通過細胞的唯一RF ID包括所有經(jīng)不同濃度或張力感染的細胞和未實驗細胞。隨后通過共軛的抗HIV gp160(或其它所研究的目標(biāo)蛋白質(zhì))抗體或利用熒光探針來分析所選擇的晶片。用晶片培育該抗體一段時間并徹底加以清洗以移除未結(jié)合的抗體。熒光讀取器用于測定24小時時期內(nèi)的熒光強度。整個試驗提供了相同條件下在不同張力間細胞響應(yīng)以及病毒表達的相互作用的動態(tài)時間曲線的整個圖像。
B.混合細胞型晶片也可用于執(zhí)行混合細胞型共同培養(yǎng)。這對于評估不同細胞類型或處理之間的細胞激素、促進劑和細胞生物相互作用是非常重要的。將不同細胞類型的細胞培養(yǎng)于具有不同RF ID的應(yīng)答器的表面上，隨后用試劑進行處理。在不同時間點期間，通過細胞分類器來恢復(fù)并分離應(yīng)答器以量測待檢定的來自活性細胞的熒光的功能、特性和/或標(biāo)志。隨后可解碼經(jīng)培養(yǎng)的細胞的不同RF ID。分析得出在共同培養(yǎng)條件下生物過程的時間曲線。
1.HIV感染的細胞不同種類的經(jīng)HIV感染的細胞(例如，巨噬細胞向性或淋巴細胞向性)可以用不同濃度的抗HIV藥物或抗HIV藥物的不同組合(雞尾酒式處理)來進行處理。在每個處理中，不同種類的經(jīng)HIV感染的細胞將在晶片上具有唯一ID。經(jīng)感染的細胞可由上述抗gp160或與熒光探針共軛的其它相關(guān)抗體進行篩選。
有暗示表明，在抗HIV“雞尾酒式”藥物處理之后HIV患者體內(nèi)存在儲存(經(jīng)感染的細胞)。這些HIV儲存的細胞類型尚未明了，盡管已經(jīng)有暗示是神經(jīng)細胞。識別這些儲存并找出新的治療手段來根除HIV是非常重要的。通過使用混合細胞IC晶片培養(yǎng)，可通過細胞表面上的HIV抗原來識別HIV易感細胞。隨后用抗HIV雞尾酒式藥物或候選藥物處理晶片上的混合細胞以識別HIV治療的功效和模型系統(tǒng)。
此外，HIV生物晶片庫可在一個檢定中檢測出多HIV蛋白質(zhì)(抗原)和其它條件性病原體的抗原。HIV蛋白質(zhì)為Gag(p17、p24、p7)、蛋白酶(p15)、逆轉(zhuǎn)錄酶(p66、p51)、整合酶、Env(gp160、gp120、gp41)、Tat(p16/p14)、Rev(p19)、Vif(p23)、Vpr、Vpu、Nef、Tev?；旧?，正將HIV野生型蛋白質(zhì)和突變體的蛋白質(zhì)組合于噬菌體表達展示庫中或根據(jù)活體外合成(例如，大腸桿菌、酵母、其它真核細胞)。其也可在此展示庫中包括所有可能的HIV蛋白質(zhì)突變體。將所有蛋白質(zhì)附著至RF晶片的表面以形成前述的晶片庫。用晶片庫將來自患者的樣本培育一段時間以使人類抗HIV抗體結(jié)合至晶片上的病毒蛋白質(zhì)。用洗滌緩沖劑徹底清洗未結(jié)合的樣本并將其從晶片中移除出來。添加與熒光共軛的第二抗人抗體以用晶片培育一段時間。再次用洗滌緩沖劑移除掉未結(jié)合的與熒光共軛的抗人抗體。激光和掃描裝置檢測熒光標(biāo)記的抗體和RFID讀取器。為了不使用與熒光共軛的第二抗人抗體，此處也可應(yīng)用SPR技術(shù)。
將每一蛋白質(zhì)附著至個別IC晶片的表面以創(chuàng)建出用于篩選目的的展示IC晶片HIV庫?？擅啃瞧谝淮蔚赜么苏故揪瑤靵砗Y選HIV患者的樣本以監(jiān)測HIV總數(shù)的變化。此將有助于患者、醫(yī)師和醫(yī)療系統(tǒng)節(jié)約HIV健康護理的成本，且也有益于患者盡早的改變抗HIV藥物療法的新組合。首先，通過藥物治療的HIV突變體動態(tài)概況的信息將導(dǎo)致甚至在這些HIV藥物治療之前就可預(yù)測HIV突變體。隨后我們可以將此信息用于疫苗和新藥物的開發(fā)。
2.促效劑功能利用在不同細胞系上的熒光呈報基因(fluorescent reporter gene)通過將基因轉(zhuǎn)染至細胞來研究促效劑功能是很普遍的。可獲得的幾個轉(zhuǎn)染技術(shù)包括DEAE-右旋糖苷、磷酸鈣、電穿孔、陽離子脂質(zhì)體、逆轉(zhuǎn)錄酶病毒介導(dǎo)的、基因槍(biolistic particle)、經(jīng)激發(fā)的樹狀分子(dendrimer)、非脂質(zhì)體脂質(zhì)和微量注射[The Qiagen TransfectionResource Book，1999年]。使用常規(guī)程序，將不同細胞培養(yǎng)于分離井中且用轉(zhuǎn)染混合物進行處理。此為勞動密集型過程且在轉(zhuǎn)染混合物上存在由于人為誤差而得到的試驗數(shù)據(jù)偏差。由于在不同晶片上有不同細胞，可在相同條件下利用相同轉(zhuǎn)染混合物執(zhí)行該試驗。以便于高處理量之見，接著對該等結(jié)果執(zhí)行分析。
使用IC晶片的藥物篩選候選藥物的毒性和功效的測試對制藥工業(yè)來說是十分重要的問題?，F(xiàn)在，活體外細胞培養(yǎng)檢定系統(tǒng)具有若干缺陷。最嚴(yán)重的一個缺陷是是每個細胞都需要個別地培養(yǎng)。在人類或其它高級有機體中，所有細胞都是通過細胞激素和內(nèi)分泌系統(tǒng)而彼此相互作用。為了實現(xiàn)接近于自然生理條件的條件，可用本發(fā)明的與IC晶片執(zhí)行混合細胞培養(yǎng)。
不同目標(biāo)細胞(原生細胞或細胞系)可附著至不同IC晶片上。隨后可用候選藥物來處理或培育所有細胞，以觀察在模仿真正的人類生理條件的生物相互作用條件下每個細胞中的細胞毒性。
各個具有不同目標(biāo)蛋白質(zhì)的IC晶片含有由所嵌入的IC而產(chǎn)生的唯一信號或數(shù)字。例如，以14位金屬選項ID，可產(chǎn)生214＝16,384種IC晶片用以標(biāo)記不同蛋白質(zhì)或基因。此唯一信號或ID可用來識別哪個基因或蛋白質(zhì)是在IC晶片上。來自人類、細菌、病毒和用作潛在的藥物目標(biāo)的其它微生物的所有蛋白質(zhì)可表達在活體外或噬菌體展示系統(tǒng)中并可共軛至晶片上以創(chuàng)建藥物篩選庫。該藥物篩選庫可構(gòu)成其中具有IC晶片的不同識別的15,000種不同種類的蛋白質(zhì)。人類基因組的序列[Venter等人，(2001年)Science 291，1304-1351]已經(jīng)使得基因信息是可獲得的。
來自不同生物體(包含人類、小鼠、大鼠、病原體、細菌、病毒)的基因表達IC晶片庫是通過蛋白質(zhì)表達技術(shù)或噬菌體展示系統(tǒng)來構(gòu)成的，且每個蛋白質(zhì)附著至單個IC晶片9上。
用藥物篩選庫將無標(biāo)記的或直接由熒光、由熒光共軛抗體、或由不同RF ID 17(圖12)而標(biāo)記的物質(zhì)(蛋白質(zhì)、抗體、核糖酶、毒素)在4℃下培育2小時。隨后用3倍的洗滌緩沖劑(例如，BSA清潔劑)洗滌該庫以移除自由物質(zhì)。在RF ID探針系統(tǒng)中，可用市售的蛋白質(zhì)交聯(lián)試劑處理樣本，以在物質(zhì)9與17間創(chuàng)建出共價鏈接。隨后兩個ID都可由讀取器11來測定。
通過分類器來分類和恢復(fù)與熒光標(biāo)記物質(zhì)相結(jié)合的藥物篩選庫。若使用無標(biāo)記物質(zhì)，則SPR技術(shù)將用于篩選并恢復(fù)化學(xué)結(jié)合晶片。經(jīng)恢復(fù)的晶片可通過其特定嵌入的IC數(shù)字來解碼且可識別出特定的蛋白質(zhì)。也可分析出該結(jié)合物質(zhì)的身份(例如，GC/MS，HPLC)?？山Y(jié)合到藥物的晶片上的經(jīng)識別的蛋白質(zhì)將是作為進一步分析的候選物。
篩選靈芝(Ganoderma Lucidum)醫(yī)學(xué)蘑菇已用于醫(yī)藥界且已用作免疫調(diào)節(jié)劑、抗HIV和抗腫瘤劑。最有用的醫(yī)學(xué)蘑菇之一為靈芝，在亞洲將其用作延年益壽的良藥已達數(shù)千年。已識別出以下幾種隔離的活性化合物諸如多糖(β-葡聚糖、雜-β-葡聚糖、酸性雜葡聚糖、幾丁質(zhì)木葡聚糖)、微礦物質(zhì)以及小肽的[Tanaka等人(1989年)J.Biol.Chem.264，16372-16377；Willard，(1990年)Reishi Mushroom.Issaquah，SylvanPress，Vancouver，BC，Canada；Wasser和Weis，(1999年)Critical Reviews in Immunology 1965-96]。靈芝的純菌絲體和培養(yǎng)代謝物的動物治療導(dǎo)致增加了噬菌作用活性和肝臟枯否細胞(Kupffer Cell)的數(shù)目以移除廢物與壞死組織[Liu等人(1988年)The Chinese Pharm.J.40，21-29]。巨噬細胞和T淋巴細胞的活體外研究的結(jié)果顯示細胞激素(IL-1，IL-6，TNF-α，和IFN-γ)的分泌通過靈芝得到增強[Wang等人，(1997年)Int.J.Cancer 70，699-705]。在臨床研究中，具有乙型慢性肝炎和急性惡化的患者的肝功能可因通過靈芝的肝細胞再生而加以恢復(fù)[Phounsavan，Say Fone，(1991年)The 5th International Conferenceon Immunopharmacology，Tampa，F(xiàn)lorida，USA.『摘要』第52頁]。
來自人類的基因表達IC晶片庫被用來篩選靈芝提取物。篩選程序與以上給出的程序相似。簡要說來，用人類基因表達RF IC晶片庫將靈芝提取物培育一段時間以讓靈芝成份結(jié)合至人類基因表達RF IC晶片庫。結(jié)合晶片可因未標(biāo)記探針而通過SPR技術(shù)檢測出來。特定基因可通過其唯一RF ID而立即被識別出。稍后可分析并提純來自靈芝的結(jié)合成份，將其作為一種新的候選藥物。
確定草藥中的成份現(xiàn)在沒有用來確定草藥中有效成份的方法或標(biāo)準(zhǔn)。這是由于成份(包含多糖、微礦物質(zhì)和蛋白質(zhì))的極端復(fù)雜性而造成的。噬菌體展示晶片庫被用來建立目標(biāo)草藥的成份概況。此草藥成份概況充當(dāng)了證明草藥功效的索引。有了此索引概況，政府、消費者、商家將會有一個判斷草藥的成份的標(biāo)準(zhǔn)。
簡要說來，抗體或任意肽(12-15mer)噬菌體展示庫可創(chuàng)建出不止107-109個個別克隆，足以含蓋與草藥中所有成份結(jié)合的所有可能的結(jié)合可能性。將初級篩選程序應(yīng)用至其中每個個別晶片上具有1000不同噬菌體克隆的IC晶片庫?？勺?07-109個個別克隆中獲得一個含有用于該第一篩選的104-105個晶片的晶片庫。該篩選程序是用樣本將晶片庫培育一段時間(1小時)。用洗滌緩沖劑徹底清洗掉未結(jié)合的樣本，并使用無BIA標(biāo)簽的表面等離子共振(SPR)技術(shù)[BIACORE AB，Sweden]來識別出已結(jié)合的晶片。晶片的結(jié)合狀況可直接由SPR來檢測并確認。在其中每個個別晶片上僅有一個克隆的混合IC晶片庫中將重復(fù)此過程，以確定僅可與患者的血清相互作用的真正的克隆或晶片。已結(jié)合的晶片的陽性ID的組合將作為此情況下的草藥的索引概況。
首先，可將來自陽性晶片的抗體展示庫用于制造抗體親和層析柱以提純特定成份。
病原體的檢測可檢定來自懷孕的黑虎蝦(black tiger shrimp)(Penaeus monodori)的淋巴樣(血細胞)、鰓細胞以檢測病原體[Vargas等人，(1998年)Advances in Shrimpbiotechnology，5thAsian Fisheries Forum，第161-167頁]的存在。有不止14種病原體感染了黑虎蝦。最嚴(yán)重的病毒病原體為白斑綜合病毒(White Spot Syndrome Virus，WSSV)(Gene Bank#NC_003225)。使用病原體的特定抗原的抗體來檢測細胞表面上的病原體抗原的存在。所用一般程序的圖表描繪于圖10和圖11中。細胞14被附著并培養(yǎng)于本發(fā)明的方法中所使用的IC晶片上。具有唯一ID的每個晶片僅附著一個蝦細胞14。使用固定劑(fixing solution)(如，四甲醛、乙醇)培育晶片上的這些細胞以首先將所有蛋白質(zhì)固定在細胞膜上。隨后使其與對抗病原體的特定抗原的抗體相接觸。該抗體以15來標(biāo)記，或者，用結(jié)合至初級抗體16的二級標(biāo)記抗體18來培育該混合物。用洗滌緩沖劑來洗滌該等晶片以移除未結(jié)合的抗體并為熒光陽性晶片掃描該等晶片以識別蝦中病毒的感染。晶片技術(shù)的優(yōu)點在于，可以以低于任何常規(guī)方法的成本在2天內(nèi)檢查超過20,000的蝦樣本。
本文揭示了該等特定實施例，但是欲將這些實施例用作本發(fā)明的若干方面的示例性說明。任何等價實施例都應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇之內(nèi)。當(dāng)然，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從前述描述中將不難發(fā)現(xiàn)本發(fā)明除本文所顯示和描述的該等內(nèi)容以外的各種修改。該等修正應(yīng)同樣屬于隨附權(quán)利要求的范疇之內(nèi)。
本文引用了各種參考文獻，其全部揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
權(quán)利要求
1.一種用于物質(zhì)檢定中的集成電路晶片，其包括a.一編碼有信息的應(yīng)答器，該信息為回應(yīng)無線電信號而被傳輸至一接收器，和b.附著至所述應(yīng)答器的至少一種物質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中該物質(zhì)是共價地附著至所述應(yīng)答器。
3.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中該物質(zhì)是非共價地附著至所述應(yīng)答器。
4.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中該物質(zhì)為生物分子。
5.如權(quán)利要求4所述的晶片，其中該生物分子是選自由以下各物組成的群組核酸、蛋白質(zhì)、抗體及其至少一個細胞或亞細胞組份。
6.如權(quán)利要求4所述的晶片，其中所述生物分子是噬菌體展示庫的組員。
7.如權(quán)利要求4所述的晶片，其中所述生物分子是一包括病原體的細胞。
8.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中所述物質(zhì)包括一可檢測部分。
9.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中所述應(yīng)答器包括二進制碼。
10.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中所述應(yīng)答器進一步包括一電極。
11.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中所述物質(zhì)與所述電極相接觸。
12.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中所述物質(zhì)是選自由以下各物組成的群組全細胞、亞細胞微粒、病毒、蛋白感染素、類病毒、脂質(zhì)、脂肪酸、核酸、多糖、蛋白質(zhì)、脂蛋白、脂多糖、糖蛋白、肽、細胞代謝物、荷爾蒙、藥理試劑、鎮(zhèn)定劑、巴比妥酸鹽、生物堿、類固醇、維生素、氨基酸、糖、非生物聚合物、合成有機分子、有機金屬分子、無機分子、生物素、抗生物素蛋白或抗生蛋白鏈菌素。
13.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中所述晶片包括至少一個金屬選項。
14.一種用于檢定生物分子的系統(tǒng)，其包括(a)一包括如下各物的射頻識別系統(tǒng)(i)一發(fā)射無線電信號的天線；(ii)一具有一只讀標(biāo)簽的應(yīng)答器，其中所述標(biāo)簽含有唯一信息且所述應(yīng)答器是由(i)的所述天線來激活，和(iii)接收并解碼所述信息的接收器，和(b)附著至所述應(yīng)答器的至少一種物質(zhì)。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述天線是附著至所述應(yīng)答器。
16.一種用于檢測第一物質(zhì)與一第二物質(zhì)的結(jié)合的方法，其包括a.培育如權(quán)利要求1所述的該集成晶片，所述晶片包括一應(yīng)答器和一第一物質(zhì)，該第一物質(zhì)與一第二物質(zhì)在用來使該等第一和第二物質(zhì)結(jié)合的條件下附著至所述應(yīng)答器一段時間；b.分析步驟a所培育的混合物以檢測所述第一物質(zhì)與所述第二物質(zhì)的結(jié)合，且c.識別附著至所述應(yīng)答器的該物質(zhì)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中附著至所述應(yīng)答器的該物質(zhì)是通過對所述應(yīng)答器上的該信息解碼來加以識別。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中附著至所述應(yīng)答器的所述物質(zhì)為生物樣本。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中附著至所述生物樣本的所述物質(zhì)是選自由以下各物組成的群組細胞、亞細胞組份、病毒和組織。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中附著至所述應(yīng)答器的所述物質(zhì)為包括一可檢測部分的物質(zhì)。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述物質(zhì)是選自由以下各物組成的群組DNA、RNA、蛋白質(zhì)、自然產(chǎn)品和藥理試劑。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述物質(zhì)為抗體。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述抗體為單克隆抗體。
24.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述物質(zhì)為熔融蛋白質(zhì)。
25.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述物質(zhì)為展示庫的一個組員。
26.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述物質(zhì)為噬菌體展示庫的一個組員。
27.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述庫是選自由以下各庫組成的群組基因表達庫、蛋白質(zhì)庫和抗體庫。
28.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述物質(zhì)為配位體。
29.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述可檢測部分是選自由以下各物組成的群組發(fā)色團、熒光團和發(fā)光劑。
30.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述可檢測部分是選自由以下各物組成的群組的發(fā)光劑化學(xué)發(fā)光、光致發(fā)光、生物發(fā)光和電化學(xué)發(fā)光劑。
31.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述應(yīng)答器進一步包括一電極。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述物質(zhì)附著至所述電極。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述物質(zhì)與具有一電化學(xué)發(fā)光部分的物質(zhì)相接觸。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中附著至所述電極的所述物質(zhì)與含有一電化學(xué)發(fā)光部分的物質(zhì)相接觸。
35.如權(quán)利要求16所述的方法，其中含有一可檢測部分的所述物質(zhì)是選自由以下各物組成的群組抗體、蛋白質(zhì)和藥物。
36.如權(quán)利要求16所述的方法，其中附著至所述應(yīng)答器的所述物質(zhì)為受體。
37.如權(quán)利要求16所述的方法，其中附著至所述應(yīng)答器的所述物質(zhì)為配位體。
38.如權(quán)利要求16所述的方法，其中與附著至所述應(yīng)答器的所述物質(zhì)結(jié)合的所述物質(zhì)為生物樣本。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述生物樣本是選自由以下各物組成的群組血液、血清、唾液、尿、組織和細胞樣本。
40.如權(quán)利要求16所述的方法，其中附著至所述應(yīng)答器的所述物質(zhì)是用SPR技術(shù)來加以識別。
41.如權(quán)利要求16所述的方法，其中在分析所述混合物之前將所述一可檢測部分添加至步驟(a)的該混合物。
42.一種用于檢測生物分子與物質(zhì)的結(jié)合的方法，其包括a.培育如權(quán)利要求1所述的該集成晶片，所述晶片包括一應(yīng)答器和附著至所述應(yīng)答器的物質(zhì)，該應(yīng)答器具有以一可檢測部分來標(biāo)記的物質(zhì)；b.分析步驟a所培育出的混合物以檢測所述生物分子與所述標(biāo)記物質(zhì)的結(jié)合，且c.識別附著至所述應(yīng)答器的該生物分子。
43.一種用于檢測生物分子與物質(zhì)的結(jié)合的方法，其包括a.培育如權(quán)利要求1所述的該集成晶片，所述晶片包括一應(yīng)答器和具有一可檢測部分的物質(zhì)，該物質(zhì)與生物分子附著至所述應(yīng)答器；b.分析步驟a所培育的混合物以檢測附著至所述應(yīng)答器的所述生物分子與所述物質(zhì)的結(jié)合，且c.識別附著至所述應(yīng)答器的該生物分子。
44.一種用于檢測生物樣本與物質(zhì)的結(jié)合的方法，其包括a.將所述樣本附著至一應(yīng)答器，該應(yīng)答器含有一對所述應(yīng)答器而言特定的標(biāo)簽，所述標(biāo)簽含有識別所述應(yīng)答器并通過(i)用無線電波激活所述標(biāo)簽和(ii)對所述標(biāo)簽上的所述信息解碼而加以識別的信息；b.使步驟a的所述附著樣本與一物質(zhì)接觸以獲得混合物；c.分析步驟b的該混合物以確定所述樣本與所述物質(zhì)的結(jié)合；d.對所述應(yīng)答器上的該標(biāo)簽解碼以識別結(jié)合至所述物質(zhì)的該生物樣本。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中所述生物樣本是選自由以下各物組成的群組組織、一個或多個細胞、病毒微粒和亞細胞結(jié)構(gòu)。
46.如權(quán)利要求44所述的方法，其中該標(biāo)記的物質(zhì)為藥理試劑。
47.如權(quán)利要求44所述的方法，其中在分析所述混合物之前將所述一可檢測部分添加至步驟a的該混合物。
48.一種用于檢測生物樣本與一物質(zhì)的結(jié)合的方法，其包括a.將所述物質(zhì)附著至一應(yīng)答器，該應(yīng)答器含有一對所述應(yīng)答器而言特定的標(biāo)簽，所述標(biāo)簽含有識別所述應(yīng)答器并通過(i)用無線電波激活所述標(biāo)簽和(ii)對所述標(biāo)簽上的所述信息解碼而加以識別的信息，其中附著至所述應(yīng)答器的所述物質(zhì)具有一可檢測部分；b.使步驟a的所述附著物質(zhì)與一生物樣本接觸以獲得混合物；c.分析步驟b的該混合物以確定所述樣本與所述物質(zhì)的結(jié)合；d.對所述應(yīng)答器上的該標(biāo)簽解碼以識別結(jié)合至所述物質(zhì)的該生物樣本。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其中在分析所述混合物之前將一可檢測部分添加至步驟a的該混合物。
50.一種用于獲得如權(quán)利要求1所述的集成電路的方法，其包括使一種物質(zhì)附著至一應(yīng)答器，該應(yīng)答器含有一對所述應(yīng)答器而言特定的標(biāo)簽，所述標(biāo)簽含有識別所述應(yīng)答器并通過(i)用無線電波激活所述標(biāo)簽和(ii)對所述標(biāo)簽上的所述信息解碼而加以識別的信息。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中以共軛劑使所述生物分子便利地附著至所述應(yīng)答器。
52.如權(quán)利要求50所述的方法，其中所述方法進一步包括使所述物質(zhì)與一可檢測部分相接觸。
53.一種多重檢定方法，其包括a.提供如權(quán)利要求1所述的多個集成電路晶片，其包括一附著至所述晶片的物質(zhì)；b.使所述晶片與一種或多種物質(zhì)接觸，以確定所述物質(zhì)是否結(jié)合至所述晶片的每個晶片上的物質(zhì)；c.分析步驟b所培育出的混合物，以檢測所述物質(zhì)與所述晶片的結(jié)合，且d.識別結(jié)合至所述晶片上的所述物質(zhì)的該等物質(zhì)。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其中每個集成電路晶片包括相同物質(zhì)。
55.如權(quán)利要求53所述的方法，其中在所述晶片上的所述物質(zhì)為生物樣本。
56.如權(quán)利要求53所述的方法，其中在所述晶片上的所述物質(zhì)含有一可檢測部分。
57.如權(quán)利要求53所述的方法，其中使每個晶片與含有一可檢測部分的一種以上的物質(zhì)相接觸。
58.如權(quán)利要求53所述的方法，其中每個晶片包括相同生物分子且每個晶片與一種以上的物質(zhì)相接觸。
59.如權(quán)利要求53所述的方法，其中每個晶片包括相同物質(zhì)且每個晶片與一種或多種生物樣本相接觸。
60.如權(quán)利要求53所述的方法，其進一步包括將一可檢測部分添加至步驟a的該混合物。
61.一種用于對一樣本中的生物分子執(zhí)行多重檢定的方法，其包括a.提供一包括如下物質(zhì)的集成電路晶片(i)一發(fā)射無線電信號的天線和(ii)一具有只讀標(biāo)簽的應(yīng)答器，其中所述標(biāo)簽含有唯一信息且所述應(yīng)答器是由(i)的所述天線來激活；b.使一物質(zhì)附著至步驟a中的所述應(yīng)答器；c.使步驟b中的所述物質(zhì)與一種或多種物質(zhì)相接觸，以確定所述物質(zhì)是否結(jié)合至所述晶片上的每個生物分子；d.分析步驟c的該混合物，以確定與所述晶片上的所述物質(zhì)接觸的所述物質(zhì)的結(jié)合；e.解碼所述應(yīng)答器上的該標(biāo)簽，以識別結(jié)合至所述物質(zhì)的該生物樣本。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其進一步包括在步驟(c)之后及在步驟(d)之前將該等晶片彼此分離開來。
63.如權(quán)利要求61所述的方法，其中用一接收器來解碼所述標(biāo)簽。
64.一種用于檢定生物分子的套組，其包括一包含一標(biāo)簽的應(yīng)答器，該標(biāo)簽具有為回應(yīng)無線電信號而被傳輸至一接收器的信息。
65.如權(quán)利要求64所述的套組，其進一步包括一物質(zhì)庫。
66.如權(quán)利要求65所述的套組，其中該庫為一噬菌體展示庫。
67.如權(quán)利要求64所述的套組，其進一步包括一可檢測部分。
68.一種用于檢定生物分子的套組，其包括a.一種包括如下物質(zhì)的射頻識別系統(tǒng)(i)一發(fā)射無線電信號的天線；(ii)一具有一只讀標(biāo)簽的應(yīng)答器，其中所述標(biāo)簽含有唯一信息且所述應(yīng)答器是由(i)的所述天線來激活，和(iii)接收并解碼所述信息的接收器，和b.一可檢測部分。
69.一種用于物質(zhì)檢定中的集成電路晶片，其包括a.一編碼有為回應(yīng)無線電信號而被傳輸至一接收器的二進制碼的應(yīng)答器，和b.附著至所述應(yīng)答器的至少一種物質(zhì)。
70.一種用于檢定物質(zhì)的系統(tǒng)，其包括a.一包括如下物質(zhì)的射頻識別系統(tǒng)(i)一發(fā)射無線電信號的天線；(ii)一具有一只讀標(biāo)簽的應(yīng)答器，其中所述標(biāo)簽含有唯一信息碼且所述應(yīng)答器由(ii)的所述天線來激活，和(iii)接收并解碼所述二進制碼的接收器，和b.附著至所述應(yīng)答器的至少一種物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明針對一種含有特別用于生物檢定的物質(zhì)的新穎IC晶片。此外，本發(fā)明針對使用這些晶片的檢定方法和套組。
文檔編號C40B40/10GK1643128SQ03806734
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月26日
發(fā)明者來德行 申請人:來德行