CN101809433A - 用于增强试样中靶分子荧光检测的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于与照射装置一起使用的增强试样中靶分子荧光检测的系统和方法。提供第一荧光团吸EMF照射，并发射第一信号。提供第二荧光团用于部分吸收第一信号，并发射可区别于第一信号的第二信号。将荧光团与试样结合，并确保靶分子与其相关。第一荧光团从照射装置接受EMF照射后，检测第一信号，以及当存在靶分子时，同时检测第二光谱信号。

Description

用于增强试样中靶分子荧光检测的系统和方法
技术领域
本发明主要涉及荧光检测领域，更确切地说，涉及用于增强试样中靶分子荧光检测的系统和方法。
背景技术
生物分子检测方法一般会需要一个读出信号来确定实验的成功或失败。通常，例如，在现有的生物分子夹心(sandwich)检测方法中，待检分析物或靶分子可能已经结合于生物识别分子(BRM)和标记分子之间。在过去，通过读出信号(读出信号在某些情况下为荧光信号)的检出已经可以确定阳性结果(并由此检出靶分子的存在)。迄今为止，荧光信号可以通过激发结合于标记分子的荧光团来产生，由此荧光团放射出位于可见光谱中的光子(也即，如荧光信号)。
有代表性的现有生物分子夹心检测方法已经包括了基因组检测方法，其中生物识别分子已经成为固定于底物(例如，微珠)表面的单链DNA。类似地，标记分子已经包括了结合于一个或多个荧光团的单链标记DNA。在操作中，这样的现有基因组检测方法可能已经涉及生物识别分子与靶分子(如果存在的话)之间的第一杂交反应。(靶分子可能已经包括试验中的目的单链靶DNA。)其后，这样的现有基因组检测方法可能已经涉及标记分子与靶分子(如果存在的话)间的第二杂交反应。
其他的现有生物分子夹心检测方法可能已经包括了免疫检测方法，其中到目前为止生物识别分子已经可以是固定于某一底物上的第一抗体分子。类似地，标记分子到目前为止已经可以是结合于一个或多个荧光团的第二抗体分子(或者，“标记抗体”)。在操作中，这样的现有免疫检测方法可能已经涉及生物识别分子与靶分子(如果存在的话)之间的第一反应。(靶分子可能已经包括试验中的目的靶抗原分子或分析物。)其后，这样的现有免疫检测方法可能涉及标记抗体与靶抗原分子(如果存在的话)之间的第二反应。
在过去，通常认为分子荧光团能够在生物分子检测方法中为结合事件的探测提供有用和/或灵敏的方法。这样的分子荧光团(在结合后)目前已经被用于提供荧光读出信号。通常已经认为，适宜的分子荧光团可能包括，例如，荧光素、若丹明染料或
Figure GPA00001043040100021
系列染料(例如由Molecular Probes，Inc.of Eugene，Oregon生产的那些)。最近，可能已经考虑到将量子点(QD、QDs)作为荧光团的潜在用途。
迄今为止，通常认为检测方法的灵敏度，以及探测荧光读出信号的能力，依赖于从所选的标记荧光团观察到光散发的能力。因此，直到目前许多检测方法灵敏度研究可能主要目标是提高从所选的标记荧光团观察到光散发的能力。因此，迄今为止相关发展可能已经包括高度敏感的光电倍增管、更有效的光子收集光学和/或微流控系统的利用。其中的一或多项发展已经试图将，有可能从微阵列或微珠生物分子检测方法中一个很小的区域放射出来的，很低的光子流量的探测灵敏度最大化。
当前据信(尽管它对本发明的工作来说并非是关键的)，检测荧光读出信号的灵敏度，而且实际上就是整个检测方法的灵敏度，可能还依赖于激发所选标记荧光团的能力。因此，通过提高激发所选标记荧光团的能力或许更能提高检测方法的探测灵敏度。相应地，所需要的可能是提供一种改进的局部激发特定荧光团的方法和系统。
有可能认为，荧光分子或量子点在能够放射一个或多个在可见光谱内可探测的光子之前进入一种电子“激发状态”，尽管这对本发明的工作来说并非关键。亦据信，尽管这对本发明的工作来说不重要，总体中较高百分比的激活分子可产生较高绝对数量的(可探测)放射光子。尽管这对本发明的工作来说并非关键，可以认为，电子激发的荧光团分子总数的提高可直接提高检测方法对分子总体的探测灵敏度。
迄今为止，各种不同的技术已经被用于产生分子激活，包括利用热能(热)、电刺激、和/或光吸收。当荧光信号的放射即为所需效果时，光吸收的利用可能是一种尤其有效的激活分子荧光团的方法。
以前，激光器已经被用于激活荧光团。激光器可以作为相对密集的光源，且由此可有效激活分子染料。然而，激光器只能发射非常窄带宽的可见光，并具有特定单极。如此，激光器不能如所愿地有效激发分子荧光团的随机方位(orientation)。
如今，在生物分子夹心检测方法中，有利的是在测试阳性方案中，微珠和标记分子都放射荧光读出信号。在这样一种假想情况中，需要多个入射光波长来充分激发微珠荧光团和标记荧光团。
因此，需要提高激发荧光团的能力，和/或提供更多数量的被激发的结合荧光团。
还需要提高激发以多个方位结合的荧光团的能力，和/或提供更多数量的以多个方位结合的被激发的结合荧光团。
还需要通过可控的局部激发来提供更强的放射。
本发明优选实施方式的一个目的是提供用于增强靶分子荧光检测的系统和/或方法。
本发明优选实施方式的一个目的是提供用于增强微珠检测方法中靶分子荧光检测的系统和/或方法。
本发明优选实施方式的一个目的是提供通过从其他生物识别分子或标记荧光团发射的荧光信号(优选生物识别分子荧光团)激发生物识别分子或标记荧光团(优选标记荧光团)的系统和/或方法。
本发明一个优选实施方式的目的是提供一种系统和/或方法，其有利地适应放射图和/或一个或多个量子点的强度，以在检测方法中提供和/或控制一个或多个其他固定化荧光团的局部激发。
本发明的一个目的是避免或削弱一个或多个与现有技术有关的前述缺陷，和/或实现一个或多个前述本发明目的。
发明内容
根据本发明，公开了一种增强试样中靶分子荧光检测的方法。该方法需要利用照射装置。该方法包括步骤：(a)提供一个或多个第一荧光团，所述第一荧光团可有效适于吸收电磁频率(EMF)照射和在吸收EMF照射后发射第一荧光信号。该方法还包括步骤(b)提供一个或多个第二荧光团，所述第二荧光团可有效适于吸收第一荧光信号的第一入射部分和在吸收第一入射部分后发射第二荧光信号。第二荧光信号可区别于第一荧光信号。第一荧光团和第二荧光团适于与试样有效结合，且适于确保与靶分子(如果试样中存在的话)相关，从而确保第一荧光团与第二荧光团相关。通过借助照射装置用EMF照射有效照射至少第一荧光团后，第一荧光团发射第一荧光信号。如果试样中存在靶分子，第二荧光团吸收第一荧光信号的第一入射部分并发射第二荧光信号。如此，第一光谱信号能够被有效检测，并且如果试样中存在靶分子可同时有效检测第二光谱信号。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，在步骤(a)中，第一荧光团可优选地，但非必需地，以第一荧光放射图为特征，优选对应于第一荧光信号。优选在步骤(b)中，第二荧光团可优选地，但非必需地，以第二荧光团吸收分布为特征，其优选与第一荧光团发射分布基本重合。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(a)中，第一荧光团发射分布可优选地，但非必需地，以约580纳米(nm)的波长的峰强度为特征。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(a)中，第一荧光团可优选地，但非必需地，以第一荧光团吸收分布为特征，优选基本对应于EMF照射。优选在步骤(b)中，第二荧光团可优选地，但非必需地，以第二荧光团发射分布为特征，其优选与第一荧光团吸收分布基本无关。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(a)中，第一荧光团可优选地，但非必需地，被微珠结合。优选地，该方法还可优选地包括步骤(c)，优选在步骤(a)后，提供适于有效结合于微珠和/或靶分子的生物识别分子(BRM)，从而更适于确保第一荧光团与靶分子(如果试样中存在的话)相关。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(c)中，生物识别分子优选地，但非必需地，包括一个或多个抗体分子。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法可优选地，但非必需地，用于检测作为靶分子的一个或多个单链靶DNA分子。优选在步骤(c)中，生物识别分子优选地，但非必需地，包括一个或多个互补于和/或适于有效杂交于靶DNA分子的单链生物识别DNA分子。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(a)中，第一荧光团可优选地，但非必需地，包括一个或多个量子点类型的量子点。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(a)中，第一光谱信号的强度可优选地，但非必需地，依赖于结合于各个微珠的量子点数量。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(a)中，第一光谱信号的颜色可优选地，但非必需地，依赖于各个微珠所结合的量子点类型的大小。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(b)中，第二荧光团可优选地，但非必需地，适于基本直接有效地结合于靶分子。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法还可优选步骤(d)，优选在步骤(b)后，提供适于有效地与第二荧光团和/或靶分子结合的标记分子，从而更适于确保第一荧光团与靶分子(如果试样中存在的话)相关。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(d)中，标记分子可优选地，但非必需地，包括一个或多个抗原分子。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法可优选地，但非必需地，用于检测作为靶分子的一个或多个单链靶DNA分子。优选在步骤(d)中，标记分子可优选地，但非必需地，包括一个或多个互补于靶DNA分子和/或适于与靶DNA分子有效杂交的单链标记DNA分子。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法可优选地，但非必需地，可利用激光器作为照射装置。优选在步骤(a)中，EMF照射可优选地，但非必需地，具有约488纳米(nm)波长。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在第一荧光团和/或第二荧光团与试样、靶分子(如果试样中存在的话)有效结合后，可优选将第二荧光团保护在第一荧光团的预设最大范围内。第一光谱信号的辐射流可优选地，但非必需地，在该预设最大范围间足以不衰退。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该预设最大范围可优选地，但非必需地，依赖于第一荧光团，优选地如果在步骤(a)中所提供的第一荧光团。该预设最大范围可优选地，但非必需地，小于约10微米(μm)。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(b)中，第二荧光团还可优选地，但非必需地，有效适于吸收EMF照射，和/或在吸收EMF照射后发射第二荧光信号。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法可优选地，但非必需地，还包括步骤(e)，优选在步骤(b)后，有效地将第一荧光团与试样和/或第二荧光团相结合。
根据本发明一个优选实施方式的另一可选方面，该方法可优选地，但非必需地，包括可选步骤(e)，优选在步骤(c)后，将微珠与生物识别分子、试样和/或第二荧光团有效结合。
根据本发明一个优选实施方式的另一可选方面，该方法可优选地，但非必需地，包括另一个可选步骤(e)，优选在步骤(d)后，将第一荧光团与试样、标记分子和/或第二荧光团有效结合。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法可优选地，但非必需地，还包括步骤(f)，优选在步骤(e)后，用EMF照射至少有效照射第一荧光团，优选借助照射装置。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在步骤(b)中，第二荧光团还可优选地，但非必需地，有效适于吸收EMF照射，和/或在吸收EMF照射后发射第二荧光信号。根据本发明的该方面，该方法可优选地，但非必需地，还包括可选步骤(f)，优选在步骤(e)后，优选借助照射装置，用EMF照射有效照射第一荧光团和/或第二荧光团。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法可优选地，但非必需地，还包括步骤(g)，优选在步骤(f)后，有效检测第一光谱信号，优选地如果试样中存在靶分子，一起检测第二光谱信号。
根据本发明，还公开了用于增强试样中靶分子荧光检测的系统。该系统需要利用照射装置。该系统包括一个或多个可有效适于吸收电磁频率(EMF)照射并在吸收EMF照射后发射第一荧光信号的第一荧光团。该系统还包括一个或多个可有效适于吸收第一荧光信号的第一入射部分，并在吸收第一入射部分后发射第二荧光信号的第二荧光团。第二荧光信号可区别于第一荧光信号。第一荧光团和第二荧光团适于有效结合试样，且适于确保与靶分子(如果试样中存在的话)相关，从而确保第一荧光团与第二荧光团相关。通过借助照射装置用EMF照射有效照射至少第一荧光团后，第一荧光团发射第一荧光信号，如果试样中存在靶分子，第二荧光团吸收第一荧光信号的第一入射部分并发射第二荧光信号。如此，第一光谱信号能够被有效检测，并且如果试样中存在靶分子可同时有效检测第二光谱信号。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第一荧光团可优选地，但非必需地，以第一荧光放射图为特征，优选对应于第一荧光信号。第二荧光团可优选地，但非必需地，以第二荧光团吸收分布为特征，其优选基本与第一荧光团发射分布重合。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第一荧光团发射分布可优选地，但非必需地，以约580纳米(nm)的波长的峰强度为特征。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第一荧光团可优选地，但非必需地，以第一荧光团吸收分布为特征，优选基本对应于EMF照射。第二荧光团可优选地，但非必需地，以第二荧光发射分布为特征，优选对应于第二荧光信号，其优选与第一荧光团吸收分布基本无关。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第一荧光团可优选地，但非必需地，被微珠结合。该系统可优选地，但非必需地，还包括有效结合于微珠和/或靶分子的生物识别分子(BRM)，优选地由此确保第一荧光团与靶分子(如果试样中存在的话)相关。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，生物识别分子优选地，但非必需地，包括一个或多个抗体分子。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该系统可优选地，但非必需地，用于检测作为靶分子的一个或多个单链靶DNA分子。生物识别分子优选地，但非必需地，包括一个或多个互补于和/或适于有效杂交于靶DNA分子的单链生物识别DNA分子。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第一荧光团可优选地，但非必需地，包括一个或多个量子点类型的量子点。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第一光谱信号的强度可优选地，但非必需地，依赖于结合于各微珠的量子点的数量。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第一光谱信号的颜色可优选地，但非必需地，依赖于各微珠所结合的量子点类型的大小。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第二荧光团可优选地，但非必需地，基本适于直接有效地结合于靶分子。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该系统可优选地，但非必需地，还包括适于有效地与第二荧光团和/或靶分子结合的标记分子，优选地由此确保第一荧光团与靶分子(如果试样中存在的话)相关。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，标记分子可优选地，但非必需地，包括一个或多个抗原分子。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该系统可优选地，但非必需地，用于检测作为靶分子的一个或多个单链靶DNA分子。标记分子可优选地，但非必需地，包括一个或多个互补于和/或适于有效杂交于靶DNA分子的单链标记DNA分子。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第二荧光团可优选地，但非必需地，被有效保证实质与标记DNA分子的末端部分相邻。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第二荧光团可优选地，但非必需地，包括一个或多个荧光染料。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，荧光染料可优选地，但非必需地，包括氰蓝-5(Cy5)分子染料。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第一荧光团可优选地，但非必需地，比第二荧光团具有更高的发射波长。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该系统可优选地，但非必需地，可利用激光器作为照射装置。EMF照射可优选地，但非必需地，具有约488纳米(nm)的波长。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，优选在第一荧光团和/或第二荧光团与试样、靶分子(如果试样中存在的话)结合后，可优选将第二荧光团保护在第一荧光团的预设最大范围内。第一光谱信号的辐射流可优选地，但非必需地，在该预设最大范围间足以不衰退。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该预设最大范围可优选地，但非必需地，依赖于第一荧光团。该预设最大范围可优选地，但非必需地，小于约10微米(μm)。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该预设最大范围可优选地，但非必需地，在约300纳米(nm)的数量级内。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法和/或系统可优选地，但非必需地，用于检测感染性疾病。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法和/或系统可优选地，但非必需地，用于检测癌症。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法和/或系统可优选地，但
非必需地，用于检测囊性纤维变性(cystic fibrosis)。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法和/或系统可优选地，但非必需地，用于生物分子检测方法中。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，该方法和/或系统可优选地，但非必需地，用于夹心检测中作为生物分子检测。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第二荧光团还可优选地，但非必需地，有效适于吸收EMF照射，和/或在吸收EMF照射后发射第二荧光信号。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，微珠可优选地，但非必需地，有效结合生物识别分子、试样和/或第二荧光团。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第一荧光团可优选地，但非必需地，有效结合试样、标记分子和/或第二荧光团。
根据本发明一个优选实施方式的一个方面，第二荧光团还可优选地，但非必需地，有效适于吸收EMF照射，和/或在吸收EMF照射后发射第二荧光信号。第一荧光团和/或第二荧光团可优选地，但非必需地，用EMF照射来有效照射第一荧光团和/或第二荧光团，优选借助照射装置。
根据本发明，还公开了用于上述方法和/或系统中作为第一或第二荧光团的荧光团、量子点和/或荧光染料。
根据本发明，还公开了用于上述方法和/或系统中的为微珠、生物识别分子和/或标记分子。
本发明的其他优点、特征和/或特性，以及与该方法和系统相关的元件的操作方法和/或功能，和/或步骤组合，生产部分和/或经济，在参照附图考虑了以下详细描述和所附权利要求书之后将会变得显而易见，将在下文对附图作简短描述。
附图说明
通过以下附图可以更好地理解被认为是本发明方法和系统的特性的新特征，以它们的结构、组织、用途和/或操作方法，及其进一步的目的和/或优点。然后，需要明白，这些附图仅仅是用于描述和说明的目的，且无意于作为限制本发明的定义。在附图中：
附图1是根据本发明一个优选实施方式的第一荧光团吸收和发射分布图形；
附图2是附图1所示第一荧光团的发射分布图形，和根据本发明该优选实施方式的第二荧光团吸收分布图形；
附图3是附图2所示第二荧光团的吸收和发射分布图形；
附图4是附图1和2分别所示第一和第二荧光团的吸收和发射分布图形；
附图5是根据本发明该优选实施方式的系统示意图，该系统中包括显示与靶分子相连的第一和第二荧光团；
附图6是根据本发明优选实施方式的各种不同第一荧光团在微珠中的掺入百分比相对于第一荧光信号强度的图形；
附图7A是附图5的系统的示意图，未示出靶分子、标记分子和第二荧光团；
附图7B是附图7A的系统的示意图，其中显示与靶分子相连；
附图7C是附图7B的系统的示意图，其中显示与标记分子和第二荧光团相连；
附图8是根据本发明优选实施方式的各种不同第一荧光信号强度相对中值第二荧光信号强度的示意图，其中显示了一种分子FAM染料的中值荧光发射信号作为比较；
附图9是根据本发明优选实施方式的各种不同中值第一荧光信号强度相对第二荧光信号的增强系数的图形；和
附图10是类似于附图5的根据本发明另一种优选实施方式的一种替代系统的示意图，该系统包括第一与第二荧光团，其中显示其与靶分子相连。
具体实施方式
参照附图1～10，它们代表根据本发明的用于靶分子60的荧光检测方法和系统。根据本发明的系统和方法适于测试靶分子60在试样中(未示出)的存在。
通常，且正如附图5、7C和10中最佳显示的，该系统包括微珠20和生物识别分子(BRM)50。各微珠20包含第一荧光团26。生物识别分子50结合靶分子60(若存在于试样中)，靶分子60反过来与结合于第二荧光团76的标记分子70结合。
本发明在生物分子检测方法中的应用可有利地提供一个微珠20的内部容积用作容纳无数个第一荧光团26的局部腔室。由于，如同在本文它处详细描述的，第一荧光团26优选为高度定制的量子点(QD)，各微珠20可包含成千甚至上百万的第一荧光团26。此外，正如本文其它其他还要更详细描述的那样，由于量子点可以被裁减和/或定制成具有各种不同的预定和/或所选则的发射能量，因而可以对第一荧光团26进行选择并将其植入微珠20中，由此第一荧光团26的荧光发射特性将优选地仅与另一特定荧光团重叠。
如附图5、7A和10最佳示出，生物识别分子50结合于微珠20的表面22。更确切地说，且如附图10最佳示出，生物识别分子50的最接近末端部分52(朝向微珠20最近处定位的那些部分)优选结合于微珠20的表面22提供的官能团24。
在本发明的一个优选实施方式中，且如附图5和7A-7C最佳示出，生物识别分子50可作为一个或多个单链生物识别DNA(BRM-ssDNA)分子来提供。当生物识别分子50有效结合于微珠20，它们一起形成微珠/BRM-ssDNA底物(如附图7A最佳示出)。
之后可优选地将微珠/BRM-ssDNA底物加入到溶液(例如，血浆/PCR产物)中。优选地，微珠/BRM-ssDNA底物之后在通过杂交来寻找和/或净化靶分子60的过程中在该溶液中扩散。
在本发明的一个优选实施方式中，且如附图7B最佳示出，靶分子60可以是一个或多个与至少一个BRM-ssDNA分子互补的核酸序列靶链。如附图7B所示，靶分子60有效结合于生物识别分子50，且具有未结合的末端部分62——优选每个至少具有一个。末端部分62是靶分子60上具有有效结合构型(如附图7B所示)的部分，最大程度地从微珠20的表面22去除。当靶分子60有效结合于微珠/BRM-ssDNA底物，它们一起形成微珠/BRM-ssDNA/靶底物(如附图7B最佳示出)。
随后，如附图7B所示，标记分子70优选加入微珠/生物识别分子/靶底物。如附图7C所示将优选发生第二杂交反应形成测试阳性末端产物。第二荧光团76优选有效结合于标记分子70的末端部分72(如附图7C最佳示出)。末端部分72是标记分子70上处于有效结合构型(如附图7C所示)被从微珠20的表面22最彻底去除的那些部分。优选地，标记分子70有效结合于靶分子60的末端部分62(如附图7C最佳示出)。
在一种替代优选实施方式中，如附图10所示，生物识别分子50可提供为一个或多个生物识别分子抗体分子，靶分子60可提供为一个或多个靶抗原分子，以及标记分子70可提供为一个或多个标记抗体分子。生物识别分子抗体分子和标记抗体分子可有效结合于靶抗原分子。第二荧光团76可优有效结合于标记抗体的末端部分72。
优选地，且如附图5、7C和10最佳示出，当靶分子60存在于试样中(未示出)，它们有效地确保第一荧光团26与第二荧光团76相关。
进一步参照附图5，将看到第一荧光团26在吸收电磁频率(EMF)照射40后将有效发射第一荧光信号34。该第一荧光信号34优选从微珠20的表面22照出。
如附图5最佳示出，第一荧光信号34的第一入射部分34A优选与第二荧光团76中的一个或多个相关联，且第一荧光信号34的第二可探测部分34B仍从微珠20照出。
第二荧光团76适于有效吸收第一荧光信号的第一入射部分34A。吸收第一入射部分34A后，第二荧光团76有效发射第二荧光信号84(如附图5所示)。如同可以从附图4最佳理解的，以及如同本文它处最详细描述的那样，第二荧光信号84优选易于与第一荧光信号34相区分。
如附图5、7C和10所示，靶分子60确保第一荧光团26与第二荧光团76相关。如此，第一荧光信号34的第一入射部分34A选择性激发第二荧光团76，并优选如果试样中存在靶分子60则增强第二荧光信号84的激发(未示出)。无意于受理论限制，据信前述效果仅在试样中存在靶分子60时发生，因为靶分子60有效确保第一荧光团26和第二荧光团76彼此相关。通过这种方式，靶分子60能够通过第二荧光团76更大吸收第一荧光信号34。当靶分子60存在于试样中时第一荧光团26对第二荧光团的选择性激发据信——亦无意于受限于理论——赋予该检测方法以灵敏度和选择性，因为未结合的第二荧光团76(或具有其他能量的分子染料)可能显示对它们各自的发射光谱极小或没有增强。
更确切地说，且如附图5最佳示出，第一荧光团26将优选从各个方向从微珠20的表面22发射光子(以第一荧光信号34的形式)。以这种方式，第二荧光信号84的增强依赖于位于距离第一荧光团26预设最大范围(如附图5中通常指示为直径“D”)内的第二荧光团76。其中，正如此处，第一荧光团26可充分结合于微珠20的表面22，有可能确定距离微珠20的表面22该预设最大范围“D”。该预设最大范围“D”定义为：对第一荧光信号34具有基本不衰退辐射流(或高光子流)的区域36。在该区域36中，在微珠20表面22和距离表面22该预设最大范围“D”处可观察到类似的光子密度(例如，在10％以内)。无意于受限于理论，据信，当第二荧光团76结合在距离微珠20表面22的这一预设最大范围“D”内时，检测方法的效率的减弱可以被忽略。尽管对本发明的工作并非是重要的，通常相信，根据一个优选实施方式以及仅通过非限制性实施例，当微珠20的直径为约5微米(5μm)，该预设最大范围“D”可以为约300纳米(nm)的数量级。
在一种优选实施方式中，且如附图5和7A-7C最佳示出，植入微珠20中的第一荧光团26可以适于发射以约580纳米(nm)为中心(也即通常在可见光谱的黄色范围内)的量子点形式提供。这些量子点可作为第二荧光团76的激发能来源，其优选可以氰蓝-5(Cy5)分子染料的形式提供，更优选地，以氰蓝-5.5(Cy5.5)分子染料的形式提供，分子染料强烈吸收黄光并发射具有通常位于朝向可见光谱红色末端的波长的光子。
正如可从对附图3的考虑所理解的，当第二荧光团76以Cy5分子染料形式提供时，它们可以被，尤其是，具有约635纳米(nm)波长的入射照射90(例如，来自激光器的相干光)激发，也即，假设入射相干照射90位于作为Cy5分子染料特征的第二荧光团吸收分布78内(如附图3最佳示出)。其后，CY5分子染料适于有效发射第二荧光信号84。第二荧光信号84对应于作为Cy5分子染料特征的第二荧光团发射分布80(如附图3最佳示出)。尽管对于本发明的工作不是必需的，由Cy5分子染料发射的第二荧光信号84的强度通常可依赖于由吸收的入射照射90的量。
尽管本发明的实施不是必需的，在一种优选实施方式中，基本不衰退辐射流的区域36(如附图5最佳示出)可依赖于结合于微珠内的量子点浓度和/或量子产量。仅通过非限制性实施例的方式，当微珠20的掺入量为(i)任意100％量子点浓度，和(ii)相对10％量子点浓度(也即，十分之一的量子点浓度)，100％量子点掺入量的微珠的预设最大范围“D”可以比10％量子点掺入量的微珠的高出约三至约五(～3至～5)倍的大致数量级。此外，仍然通过实施例，如果10％量子点掺入量的微珠的预设最大范围“D”规定为约300纳米(nm)，则100％量子点掺入量的微珠可能规定为约一微米(～1μm)或更大的预设最大范围。任何特定微珠20的预设最大范围“D”可依赖于区域36内的光子流量，和微珠20内的量子点掺入浓度。
现在将简要提及根据本发明一个或多个优选实施方式的增强试样中靶分子60荧光检测的方法(未示出)。该方法用于与照射装置(未示出)一起适用，且优选地，用于与附图5、7A-7C和10中的系统一起使用。当然，应当理解，根据本发明，这些方法可独立于本文它处所述系统使用。
如今，根据本发明，该方法优选包括步骤(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)和/或(g)。
在步骤(a)中，提供了一个或多个第一荧光团26(如附图5、7A-7C和10所示)。第一荧光团26适于吸收EMF照射40。第一荧光团26还适于在吸收EMF照射40后放射第一荧光信号34。如附图1所示，第一荧光团26的特征在于第一荧光团吸收分布28(基本围绕EMF照射40的波长)和第一荧光团发射分布30(基本对应于第一荧光信号34)。第一荧光团发射分布30自身优选以波长约580纳米(nm)的峰强度32为特征。
在步骤(a)中，且如附图5、7A和10最佳示出，第一荧光团26结合于微珠20。在一种优选实施方式中，第一荧光团26以一个或多个量子点类型的量子点的形式提供。例如，在附图10中，量子点是两种不同的量子点类型：26A和26B。第一光谱信号的强度34优选依赖于结合于微珠20的量子点数量。第一光谱信号的颜色34优选依赖于结合于微珠20的量子点类型，即26A和26B的大小。
正如可从对附图1的考虑所理解的，第一荧光团76以其在约580纳米(nm)处具有的最高峰强度的量子点形式提供，它们可被，尤其是，波长为约488纳米(nm)的EMF照射40激发，假设488nm位于，正如其所优选位于的，作为第一荧光团76特征的第一荧光团吸收分布28内(如附图1最佳示出)。
在步骤(b)中，提供了一个或多个第二荧光团76(如附图5、7C和10中最佳示出)。第二荧光团76适于吸收第一荧光信号34的第一入射部分34A。第二荧光团76还适于在吸收第一荧光信号34后发射第二荧光信号84(正如可从对附图2和3的考虑所最佳理解的)。
如附图3最佳示出，第二荧光团76的特征在于第二荧光团吸收分布78和第二荧光团发射分布80(对应于第二荧光信号84)。如附图2所示，第二荧光团吸收分布78与第一荧光团发射分布30基本重合，以定义一个重合区100。在本文中，且为本申请的目的，“基本重合”意味着足以激发所影响的荧光团的程度。也即，第一荧光团发射分布30在其(与第二荧光团吸收分布78)重合区域100内可有效激发第二荧光团76。
如附图4所示，第二荧光团发射分布80(和第二荧光信号84)能够与第一荧光团发射分布30(和第一荧光信号34)相区分。优选地，正如可从对附图1和4的考虑所最佳理解的，第二荧光团发射分布80(如附图最佳示出4)与第一荧光团吸收分布28基本无关——也即基本不重合(如附图最佳示出1)。正如本文它处相当详细描述的，第一荧光信号34和第二荧光信号84在相同的可见光谱中可被有效检测(也即，如果靶分子60存在于试样中)。
步骤(c)优选在步骤(a)后完成。在步骤(c)中，提供生物识别分子50。优选地，且如附图10最佳示出，生物识别分子50适于有效结合微珠20和靶分子60(如果存在于试样中)，从而确保第一荧光团26与靶分子60相关。
优选地，步骤(d)在步骤(b)后完成。在步骤(d)中，提供标记分子70。如附图10最佳示出，标记分子70适于有效结合于第二荧光团76和靶分子60(如果存在于试样中)。以这种方式，标记分子70确保第二荧光团76与靶分子60(如果存在于试样中)相关。
步骤(e)优选在步骤(b)至(d)中至少一个或者优选全部之后完成。正如可从对附图10的考虑所最佳理解的，在步骤(e)中，含有第一荧光团26的微珠20可有效结合生物识别分子50、潜在包含靶分子60的试样(未示出)、标记分子70和/或第二荧光团76。
优选地，步骤(f)在步骤(e)后完成。在步骤(f)中，如附图5所示，至少第一荧光团26可借助照射装置(未示出)以EMF照射40来有效照射。优选地，第二荧光团76亦可用EMF照射40来有效照射。
步骤(g)优选在步骤(f)后完成。在步骤(g)中，且正如可从对附图4和5的考虑所最佳理解的，第一光谱信号34可被有效检测，如果试样中存在靶分子60的话同时检测第二光谱信号84。
在一种优选实施方式中，以及参考附图10，微珠20可以两种不同的类型，即26A和26B，掺入第一荧光团26，以形成一种特定的发射谱(“条形码”)，该发射谱可唯一地鉴定具有与之结合的一个特定组生物识别分子50的特定微珠20。掺入过程中，微珠20的整体强度和颜色优选由不同的量子点类型，即26A和26B的量、大小和/或比率来确定。
附图6显示从一系列合成的微珠20产生的发射波长的中值强度，其中量子点(也即，第一荧光团26)掺入百分比为介于约10％和约100％的母液量子点浓度。在附图6中，微珠20样品系列的平均发射强度如FACSCalibur流细胞计所示。
在本发明的一个优选实施方式中，微珠20中掺入发射具有波长中心约580纳米(nm)的第一荧光信号34的量子点(也即，第一荧光团26)——如此，这些微珠可在本文中称作量子点580掺入的微珠20。根据本发明一个或多个优选方法，量子点580掺入的微珠20可用作，例如，夹心核酸或基因组检测方法(如附图5和7A-7C中所示)或夹心免疫检测方法中的底物。优选地，量子点(也即，第一荧光团26)由此可有效敏化和/或增强第二荧光团76(例如，Cy5分子染料)的发射强度。
优选地，且正如可从对附图1的考虑所最佳理解的，488nm激光器(未示出)可用于激发量子点580掺入的微珠20。如附图5所示，量子点580掺入的微珠20可结合靶分子60，其反过来结合标记DNA分子(也即，标记分子70)。各标记DNA分子可优选带有一个或多个Cy5.5分子染料(DNA-Cy5.5)，其提供朝向可见光谱红色末端的发射。附图8用曲线图表示Cy5.5分子染料的中值染料强度和量子点580掺入的微珠的中值量子点强度。
用488nm激光器激发时，量子点被选择性激发，DNA-Cy5.5发射被增强(伴随其中值量子点强度的提高)，正如可从对附图8的考虑所最佳理解的。
与该参照线比较，附图8还用曲线图表示了与标记DNA分子、靶分子60和量子点580掺入的微珠结合的FAM分子染料(DNA-FAM)的中值染料强度。FAM分子染料基本提供在可见光绿色范围内的发射。可能特别地，FAM分子染料通常位于自通常的黄色发射的量子点580掺入微珠的蓝色(较高能量)方向。
在附图8中，DNA-Cy5.5发射的强度与中值量子点强度范围内的DNA-FAM发射强度作比较。正如可从对附图8的考虑所最佳理解的，所表示的数据不能显示由量子点580掺入微珠对表面结合的DNA-FAM的相应增强和激发。
现有技术迄今为止大部分基于对通常位于与量子点(也即，第一荧光团26)相关的朝向光谱“蓝色”端的第二荧光团76的利用。如此，在现有技术中，第二荧光团76可以被有效淬灭，第二荧光信号84被量子点掺入微珠20的第一荧光团吸收分布28和/或第一荧光团发射分布30(如附图1所示)去除。
为增强第二荧光信号84(且并非之前已知的相反淬灭效果)，通常可以认为优选——尽管可能对本发明并不重要——第二荧光团发射分布80(以及由此由第二荧光团76发射的第二荧光信号84)被定位于可见光谱中朝向“红色”端，也即，与由第一荧光团26发射的第一荧光信号34相关。第一荧光团发射分布30(且由此第一荧光团26的第一荧光信号34)还优选位于可见光谱中黄色范围内。
可以理解，附图9中所示曲线图描绘了适于发射增强的第二荧光信号84(优选地，Cy5分子染料)与掺入微珠20中的量子点的函数。优选地，Cy5发射强度提高至与对照(未掺入)微珠20样品相比更亮超过约200倍的数量级。(缺少对照——例如，空白微珠——在现有实验中可能已经使得其结果和/或程序基本不适于任何本文所述增强效果的测试或开发)。尽管对本发明的工作不重要，据信单独地利用微珠20发射产生的强度，与单独用激光器产生的一样大(或更大)。
据信，整体的荧光检测灵敏度可由第二荧光团76的增强得到实质的提高，由此使第二荧光团76(无论它们是染料分子或是量子点)能够与更大或更高强度的发射分子联合使用，比如本文所述微珠。
在设计和生产根据本方面的其他实施方式中可以作其他修饰和改变，而不背离本发明的精神和范围，本发明的精神和范围仅仅受到本申请所附权利要求书的限制。例如，尽管上述系统和方法已经，在一种优选实施方式中，出现在免疫检测方法和基因组检测方法的情境中，该方法和系统也同样可应用于其他类型的检测方法(和/或用于检测其他类型的靶分子，这些靶分子可能在其他类型的试样中)。
此外，根据本发明的系统和方法可优选用于传染性疾病、癌症、囊性纤维变性和其他人兽或环境养料的大量体外生物分子检测方法包括基因组和/或蛋白质组学的标记鉴定。类似地，根据本发明的系统和方法可优选用于检测心脏病症状和/或检测心脏状况和易患病体质的生物标记。根据本发明的系统和还优选适用于医疗成像和其他体内应用。
综视前述内容，或许值得再次强调，前述为阐释目的所列说明无意于详尽无遗或者限制本发明至所公开的确切形式。正如对本领域技术人员来说显而易见的，在本文的教导下，可能作出许多进一步修饰和/或变化。本发明的范围无意于受到说明书的限制而仅受所附权利要求书的限制。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种增强试样中靶分子荧光检测的方法，用于与照射装置一起使用，该方法包括如下步骤：
(a)提供一个或多个第一荧光团，所述第一荧光团有效适于吸收电磁频率(EMF)照射和在吸收电磁频率照射后发射第一荧光信号；和
(b)提供一个或多个第二荧光团，所述第二荧光团有效适于吸收第一荧光信号的第一入射部分和在吸收第一入射部分后发射第二荧光信号，第二荧光信号区别于第一荧光信号；
其中第一荧光团和第二荧光团适于与试样有效结合，且适于确保当试样中存在靶分子时，与靶分子相关，从而确保第一荧光团与第二荧光团相关；和
其中，在借助照射装置用电磁频率照射来有效照射至少第一荧光团后，第一荧光团发射第一荧光信号，并且，当试样中存在靶分子时，第二荧光团吸收第一荧光信号的第一入射部分并发射第二荧光信号；
由此第一荧光信号被有效检测，并且当试样中存在靶分子时，同时有效检测第二荧光信号。
2.根据权利要求1的方法，其中在步骤(a)中，第一荧光团的特征在于第一荧光团发射分布对应于第一荧光信号，以及在步骤(b)中，第二荧光团的特征在于第二荧光团吸收分布基本重合第一荧光团发射分布。
3.根据权利要求2的方法，其中在步骤(a)中，第一荧光团发射分布具有约580纳米(nm)波长的峰强度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中，第一荧光团的特征在于第一荧光团吸收分布基本对应于电磁频率照射，且在步骤(b)中，第二荧光团的特征在于第二荧光团发射分布对应于第二荧光信号，第二荧光团发射分布与第一荧光团吸收分布基本无关。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中，第一荧光团与微珠结合；以及在步骤(a)后还包括步骤(c)，提供适于与微珠和靶分子有效结合的生物识别分子(BRM)，由此确保当试样中存在靶分子时第一荧光团与靶分子相关。
6.一种根据权利要求5的方法，其中在步骤(c)中，生物识别分子含有一个或多个抗体分子。
7.一种根据权利要求5的方法，用于检测作为靶分子的一个或多个单链靶DNA分子，且其中在步骤(c)中，生物识别分子包括一个或多个单链生物识别DNA分子，其互补于靶DNA分子且适于与靶DNA分子有效杂交。
8.一种根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中，第一荧光团包括一个或多个量子点类型的量子点。
9.一种根据权利要求8的方法，其中在步骤(a)中，第一光谱信号的强度依赖于结合于各微珠的量子点的数量。
10.一种根据权利要求8和9中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中，第一光谱信号的颜色依赖于各微珠结合的量子点类型的大小。
11.一种根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中，第二荧光团适于基本直接有效结合靶分子。
12.一种根据权利要求1至10中任一项所述的方法，在步骤(b)之后，还包括步骤(d)，提供适于有效与第二荧光团和靶分子结合的标记分子，由此确保当试样中存在靶分子时第二荧光团与靶分子相关。
13.一种根据权利要求12的方法，其中在步骤(d)中，标记分子包括一个或多个抗原分子。
14.一种根据权利要求12的方法，用于检测作为靶分子的一个或多个单链靶DNA分子，以及其中在步骤(d)中，标记分子包括一个或多个单链标记DNA分子，其与靶DNA分子互补且适于与靶DNA分子杂交。
15.一种根据权利要求14的方法，其中第二荧光团适于被有效确保基本与标记DNA分子的末端部分相邻。
16.一种根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中第二荧光团包括一种或多种荧光染料。
17.一种根据权利要求16的方法，其中荧光染料包括氰蓝-5(Cy5)分子染料。
18.一种根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中第一荧光团具有高于第二荧光团的发射波长。
19.一种根据权利要求1至18中任一项所述的方法，利用激光器作为照射装置，并在步骤(a)中，电磁频率照射具有约488纳米(nm)的波长。
20.一种根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中当试样中存在靶分子时，将第一荧光团和第二荧光团与试样、靶分子有效结合后，将第二荧光团保护在第一荧光团的预设最大范围内，第一光谱信号的辐射流在该预设最大范围内基本不衰减。
21.一种根据权利要求20的方法，其中的该预设最大范围依赖于步骤(a)中提供的第一荧光团，且其中该预设最大范围小于约10微米(μm)。
22.一种根据权利要求21的方法，其中的该预设最大范围在约300纳米(nm)的数量级内。
23.一种根据权利要求1至22任一项所述的方法，用于检测传染性疾病。
24.一种根据权利要求1至22任一项所述的方法，用于检测癌症。
25.一种根据权利要求1至22任一项所述的方法，用于检测囊性纤维变性。
26.一种根据权利要求1至25任一项所述的方法，用于生物分子检测方法。
27.一种根据权利要求26的方法，用于夹心检测方法作为生物分子检测方法。
28.一种根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中，第二荧光团还有效适于吸收电磁频率照射，并且在吸收电磁频率照射后发射第二荧光信号。
29.一种根据权利要求1至27中任一项所述的方法，在步骤(b)之后，还包括步骤(e)，将第一荧光团与试样和第二荧光团有效结合。
30.一种根据权利要求5至10中任一项所述的方法，在步骤(c)之后，还包括步骤(e)，将微珠与生物识别分子、试样和第二荧光团有效结合。
31.一种根据权利要求12至15中任一项所述的方法，在步骤(d)之后，还包括步骤(e)，将第一荧光团与试样、标记分子和第二荧光团有效结合。
32.一种根据权利要求29至31中任一项所述的方法，在步骤(e)之后，还包括步骤(f)，利用照射装置用电磁频率照射来至少有效照射第一荧光团。
33.一种根据权利要求29至31中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中，第二荧光团还有效适于吸收电磁频率照射，并在吸收电磁频率照射后发射第二荧光信号，以及在步骤(e)之后还包括步骤(f)，借助照射装置用电磁频率照射来有效照射第一荧光团和第二荧光团。
34.一种根据权利要求32和33中任一项所述的方法，在步骤(f)之后，还包括步骤(g)，有效检测第一荧光信号，当试样中存在靶分子时，同时检测第二荧光信号。
35.一种用于增强试样中靶分子荧光检测的系统，用于与照射装置一起使用，该系统包括：
(a)一个或多个第一荧光团，所述第一荧光团有效适于吸收电磁频率(EMF)照射和在吸收电磁频率照射后发射第一荧光信号；和
(b)一个或多个第二荧光团，所述第二荧光团有效适于吸收第一荧光信号的第一入射部分和在吸收第一入射部分后发射第二荧光信号，第二荧光信号区别于第一荧光信号；
其中第一荧光团和第二荧光团适于与试样有效结合，且当试样中存在靶分子时候，适于确保与靶分子相关，从而确保第一荧光团与第二荧光团相关；和
其中，在借助照射装置用电磁频率照射来有效照射至少第一荧光团后，第一荧光团发射第一荧光信号，并且，当试样中存在靶分子时，第二荧光团吸收第一荧光信号的第一入射部分并发射第二荧光信号；
由此第一荧光信号被有效检测，并且当试样中存在靶分子时，同时有效检测第二荧光信号。
36.一种根据权利要求35的系统，其中第一荧光团的特征在于第一荧光团发射分布对应于第一荧光信号，第二荧光团的特征在于第二荧光团吸收分布基本重合第一荧光团发射分布。
37.一种根据权利要求36的系统，其中第一荧光团发射分布具有约580纳米(nm)波长的峰强度。
38.一种根据权利要求35至37中任一项所述的系统，其中第一荧光团的特征在于第一荧光团吸收分布基本对应于电磁频率照射，第二荧光团的特征在于第二荧光团发射分布对应于第二荧光信号，第二荧光团发射分布与第一荧光团吸收分布基本无关。
39.一种根据权利要求35至38中任一项所述的系统，其中第一荧光团与微珠结合；还包括适于与微珠和靶分子有效结合的生物识别分子(BRM)，由此确保当试样中存在靶分子时，第一荧光团与靶分子相关。
40.一种根据权利要求39的系统，其中生物识别分子包括一种或多种抗体分子。
41.一种根据权利要求39的系统，用于检测一种或多种作为靶分子的单链靶DNA分子，且其中生物识别分子包括一个或多个单链生物识别DNA分子，其互补于靶DNA分子且适于与靶DNA分子有效杂交。
42.一种根据权利要求39至41中任一项所述的系统，其中第一荧光团包括一种或多种量子点类型的量子点。
43.一种根据权利要求42的系统，其中第一光谱信号的强度依赖于结合于各微珠的量子点的数量。
44.一种根据权利要求42和43中任一项所述的系统，其中第一光谱信号的颜色依赖于结合于各微珠的量子点类型的大小。
45.一种根据权利要求35至44中任一项所述的系统，其中第二荧光团适于基本直接有效结合于靶分子。
46.一种根据权利要求35至44中任一项所述的系统，还包括适于与第二荧光团和靶分子有效结合的标记分子，从而确保当试样中存在靶分子时，荧光团与靶分子相关。
47.一种根据权利要求46的系统，其中标记分子包括一个或多个抗原分子。
48.一种根据权利要求46的系统，用于检测作为靶分子的一种或多种单链靶DNA分子，且其中标记分子包括一种或多种单链标记DNA分子，其互补于靶DNA分子且适于与靶DNA分子有效杂交。
49.一种根据权利要求48的系统，其中第二荧光团适于被有效确保实质与标记DNA分子的末端部分相邻。
50.一种根据权利要求45至49中任一项所述的系统，其中第二荧光团包括一种或多种荧光染料。
51.一种根据权利要求50的系统，其中荧光染料包括氰蓝-5(Cy5)分子染料。
52.一种根据权利要求35至51中任一项所述的系统，其中第一荧光团具有高于第二荧光团的发射波长。
53.一种根据权利要求35至52中任一项所述的系统，用于以激光器作为照射装置，且其中电磁频率照射具有约488纳米(nm)的波长。
54.根据权利要求35至53中任一项所述的一种系统，其中当试样中存在靶分子时，将第一荧光团和第二荧光团与试样、靶分子有效结合后，将第二荧光团保护在第一荧光团的预设最大范围内，第一光谱信号的辐射流在该预设最大范围内基本不衰减。
55.一种根据权利要求54的系统，其中该预设最大范围依赖于第一荧光团，且其中该预设最大范围小于约10微米(μm)。
56.一种根据权利要求55的系统，其中该预设最大范围在约300纳米(nm)的数量级内。
57.一种根据权利要求35至56中任一项所述的系统，用于检测传染性疾病。
58.一种根据权利要求35至56中任一项所述的系统，用于检测癌症。
59.一种根据权利要求35至56中任一项所述的系统，用于检测囊性纤维变性。
60.一种根据权利要求35至59中任一项所述的系统，用于生物分子检测方法。
61.一种根据权利要求60的系统，用于夹心检测方法作为生物分子检测方法。
62.一种根据权利要求35至61中任一项所述的系统，其中第二荧光团还有效适于吸收电磁频率照射，并且在吸收电磁频率照射后发射第二荧光信号。
63.一种根据权利要求39至44中任一项所述的系统，其中微珠与生物识别分子、试样和第二荧光团有效结合。
64.一种根据权利要求46至49中任一项所述的系统，其中第一荧光团与试样、标记分子和第二荧光团有效结合。
65.一种根据权利要求63和64中任一项所述的系统，其中第二荧光团还有效适于吸收电磁频率照射，并在吸收电磁频率照射后发射第二荧光信号，且其中借助照射装置用电磁频率照射来有效照射第一荧光团和第二荧光团。
66.一种用于权利要求1至34中任一项所述的方法或权利要求35至65中任一项所述的系统中作为第一荧光团之一的荧光团。
67.一种用于权利要求1至34中任一项所述的方法或权利要求35至65中任一项所述的系统中作为第一荧光团之一的量子点。
68.一种用于权利要求1至34中任一项所述的方法或权利要求35至65中任一项所述的系统中作为第二荧光团之一的荧光团。
69.一种用于权利要求1至34中任一项所述的方法或权利要求35至65中任一项所述的系统中作为第二荧光团之一的荧光染料。
70.用于权利要求5至10和权利要求30中任一项所述的方法或权利要求39至44和权利要求63中任一项所述的系统的微珠。
71.用于权利要求5至10和权利要求30中任一项所述的方法或权利要求39至44和权利要求63中任一项所述的系统的生物识别分子。
72.用于权利要求12至15和权利要求31中任一项所述的方法或权利要求46至49和权利要求64中任一项所述的系统中的标记分子。

Claims (72)

1.一种增强试样中靶分子荧光检测的方法，用于与照射装置一起使用，该方法包括如下步骤：
(a)提供一个或多个第一荧光团，所述第一荧光团有效适于吸收电磁频率(EMF)照射和在吸收电磁频率照射后发射第一荧光信号；和
(b)提供一个或多个第二荧光团，所述第二荧光团有效适于吸收第一荧光信号的第一入射部分和在吸收该第一入射部分后发射第二荧光信号，第二荧光信号区别于第一荧光信号；
其中第一荧光团和第二荧光团适于与试样有效结合，且适于确保当靶分子存在于试样中时与靶分子相关，从而确保第一荧光团与第二荧光团相关；和
其中，在借助照射装置用电磁频率照射来有效照射至少第一荧光团后，第一荧光团发射第一荧光信号，并且，当试样中存在靶分子时，第二荧光团吸收第一荧光信号的第一入射部分并发射第二荧光信号；
由此第一光谱信号被有效检测，并且当试样中存在靶分子时，同时有效检测第二光谱信号。
2.根据权利要求1的方法，其中在步骤(a)中，第一荧光团的特征在于第一荧光团发射分布对应于第一荧光信号，以及在步骤(b)中，第二荧光团的特征在于第二荧光团吸收分布基本重合第一荧光团发射分布。
3.根据权利要求2的方法，其中在步骤(a)中，第一荧光团发射分布具有约580纳米(nm)波长的峰强度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中，第一荧光团的特征在于第一荧光团吸收分布基本对应于电磁频率照射，且在步骤(b)中，第二荧光团的特征在于第二荧光团发射分布对应于第二荧光信号，第二荧光团发射分布与第一荧光团吸收分布基本无关。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中，第一荧光团与微珠结合；以及在步骤(a)后还包括步骤(c)，提供适于与微珠和靶分子有效结合的生物识别分子(BRM)，由此确保当试样中存在靶分子时第一荧光团与靶分子相关。
6.一种根据权利要求5的方法，其中在步骤(c)中，生物识别分子含有一个或多个抗体分子。
7.一种根据权利要求5的方法，用于检测作为靶分子的一个或多个单链靶DNA分子，且其中在步骤(c)中，生物识别分子包括一个或多个单链生物识别DNA分子，其互补于靶DNA分子且适于与靶DNA分子有效杂交。
8.一种根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中，第一荧光团包括一个或多个量子点类型的量子点。
9.一种根据权利要求8的方法，其中在步骤(a)中，第一光谱信号的强度依赖于结合于各微珠的量子点的数量。
10.一种根据权利要求8和9中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中，第一光谱信号的颜色依赖于各微珠结合的量子点类型的大小。
11.一种根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中，第二荧光团适于基本直接有效结合靶分子。
12.一种根据权利要求1至10中任一项所述的方法，在步骤(b)之后，还包括步骤(d)，提供适于有效与第二荧光团和靶分子结合的标记分子，由此确保当试样中存在靶分子时第二荧光团与靶分子相关。
13.一种根据权利要求12的方法，其中在步骤(d)中，标记分子包括一个或多个抗原分子。
14.一种根据权利要求12的方法，用于检测作为靶分子的一个或多个单链靶DNA分子，以及其中在步骤(d)中，标记分子包括一个或多个单链标记DNA分子，其与靶DNA分子互补且适于与靶DNA分子杂交。
15.一种根据权利要求14的方法，其中第二荧光团适于被有效确保基本与标记DNA分子的末端部分相邻。
16.一种根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中第二荧光团包括一种或多种荧光染料。
17.一种根据权利要求16的方法，其中荧光染料包括氰蓝-5(Cy5)分子染料。
18.一种根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中第一荧光团具有高于第二荧光团的发射波长。
19.一种根据权利要求1至18中任一项所述的方法，利用激光器作为照射装置，并在步骤(a)中，电磁频率照射具有约488纳米(nm)的波长。
20.一种根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中当试样中存在靶分子时，将第一荧光团和第二荧光团与试样、靶分子有效结合后，将第二荧光团保护在第一荧光团的预设最大范围内，第一光谱信号的辐射流在该预设最大范围内基本不衰减。
21.一种根据权利要求20的方法，其中的该预设最大范围依赖于步骤(a)中提供的第一荧光团，且其中该预设最大范围小于约10微米(μm)。
22.一种根据权利要求21的方法，其中的该预设最大范围在约300纳米(nm)的数量级内。
23.一种根据权利要求1至22任一项所述的方法，用于检测传染性疾病。
24.一种根据权利要求1至22任一项所述的方法，用于检测癌症。
25.一种根据权利要求1至22任一项所述的方法，用于检测囊性纤维变性。
26.一种根据权利要求1至25任一项所述的方法，用于生物分子检测方法。
27.一种根据权利要求26的方法，用于夹心检测方法作为生物分子检测方法。
28.一种根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中，第二荧光团还有效适于吸收电磁频率照射，并且在吸收电磁频率照射后发射第二荧光信号。
29.一种根据权利要求1至27中任一项所述的方法，在步骤(b)之后，还包括步骤(e)，将第一荧光团与试样和第二荧光团有效结合。
30.一种根据权利要求5至10中任一项所述的方法，在步骤(c)之后，还包括步骤(e)，将微珠与生物识别分子、试样和第二荧光团有效结合。
31.一种根据权利要求12至15中任一项所述的方法，在步骤(d)之后，还包括步骤(e)，将第一荧光团与试样、标记分子和第二荧光团有效结合。
32.一种根据权利要求29至31中任一项所述的方法，在步骤(e)之后，还包括步骤(f)，利用照射装置用电磁频率照射来至少有效照射第一荧光团。
33.一种根据权利要求29至31中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中，第二荧光团还有效适于吸收电磁频率照射，并在吸收电磁频率照射后发射第二荧光信号，以及在步骤(e)之后还包括步骤(f)，借助照射装置用电磁频率照射来有效照射第一荧光团和第二荧光团。
34.一种根据权利要求32和33中任一项所述的方法，在步骤(f)之后，还包括步骤(g)，有效检测第一荧光信号，当试样中存在靶分子时，同时检测第二荧光信号。
35.一种用于增强试样中靶分子荧光检测的系统，用于与照射装置一起使用，该系统包括：
(a)一个或多个第一荧光团，所述第一荧光团有效适于吸收电磁频率(EMF)照射和在吸收电磁频率照射后发射第一荧光信号；和
(b)一个或多个第二荧光团，所述第二荧光团有效适于吸收第一荧光信号的第一入射部分和在吸收第一入射部分后发射第二荧光信号，第二荧光信号区别于第一荧光信号；
其中第一荧光团和第二荧光团适于与试样有效结合，且当试样中存在靶分子时候，适于确保与靶分子相关，从而确保第一荧光团与第二荧光团相关；和
其中，在借助照射装置用电磁频率照射来有效照射至少第一荧光团后，第一荧光团发射第一荧光信号，并且，当试样中存在靶分子时，第二荧光团吸收第一荧光信号的第一入射部分并发射第二荧光信号；
由此第一光谱信号被有效检测，并且当试样中存在靶分子时，同时有效检测第二光谱信号。
36.一种根据权利要求35的系统，其中第一荧光团的特征在于第一荧光团发射分布对应于第一荧光信号，第二荧光团的特征在于第二荧光团吸收分布基本重合第一荧光团发射分布。
37.一种根据权利要求36的系统，其中第一荧光团发射分布具有约580纳米(nm)波长的峰强度。
38.一种根据权利要求35至37中任一项所述的系统，其中第一荧光团的特征在于第一荧光团吸收分布基本对应于电磁频率照射，第二荧光团的特征在于第二荧光团发射分布对应于第二荧光信号，第二荧光团发射分布与第一荧光团吸收分布基本无关。
39.一种根据权利要求35至38中任一项所述的系统，其中第一荧光团与微珠结合；还包括适于与微珠和靶分子有效结合的生物识别分子(BRM)，由此确保当试样中存在靶分子时，第一荧光团与靶分子相关。
40.一种根据权利要求39的系统，其中生物识别分子包括一种或多种抗体分子。
41.一种根据权利要求39的系统，用于检测一种或多种作为靶分子的单链靶DNA分子，且其中生物识别分子包括一个或多个单链生物识别DNA分子，其互补于靶DNA分子且适于与靶DNA分子有效杂交。
42.一种根据权利要求39至41中任一项所述的系统，其中第一荧光团包括一种或多种量子点类型的量子点。
43.一种根据权利要求42的系统，其中第一光谱信号的强度依赖于结合于各微珠的量子点的数量。
44.一种根据权利要求42和43中任一项所述的系统，其中第一光谱信号的颜色依赖于结合于各微珠的量子点类型的大小。
45.一种根据权利要求35至44中任一项所述的系统，其中第二荧光团适于基本直接有效结合于靶分子。
46.一种根据权利要求35至44中任一项所述的系统，还包括适于与第二荧光团和靶分子有效结合的标记分子，从而确保当试样中存在靶分子时，荧光团与靶分子相关。
47.一种根据权利要求46的系统，其中标记分子包括一个或多个抗原分子。
48.一种根据权利要求46的系统，用于检测作为靶分子的一种或多种单链靶DNA分子，且其中标记分子包括一种或多种单链标记DNA分子，其互补于靶DNA分子且适于与靶DNA分子有效杂交。
49.一种根据权利要求48的系统，其中第二荧光团适于被有效确保实质与标记DNA分子的末端部分相邻。
50.一种根据权利要求45至49中任一项所述的系统，其中第二荧光团包括一种或多种荧光染料。
51.一种根据权利要求50的系统，其中荧光染料包括氰蓝-5(Cy5)分子染料。
52.一种根据权利要求35至51中任一项所述的系统，其中第一荧光团具有高于第二荧光团的发射波长。
53.一种根据权利要求35至52中任一项所述的系统，用于以激光器作为照射装置，且其中电磁频率照射具有约488纳米(nm)的波长。
54.根据权利要求35至53中任一项所述的一种系统，其中当试样中存在靶分子时，将第一荧光团和第二荧光团与试样、靶分子有效结合后，将第二荧光团保护在第一荧光团的预设最大范围内，第一光谱信号的辐射流在该预设最大范围内基本不衰减。
55.一种根据权利要求54的系统，其中该预设最大范围依赖于第一荧光团，且其中该预设最大范围小于约10微米(μm)。
56.一种根据权利要求55的系统，其中该预设最大范围在约300纳米(nm)的数量级内。
57.一种根据权利要求35至56中任一项所述的系统，用于检测传染性疾病。
58.一种根据权利要求35至56中任一项所述的系统，用于检测癌症。
59.一种根据权利要求35至56中任一项所述的系统，用于检测囊性纤维变性。
60.一种根据权利要求35至60中任一项所述的系统，用于生物分子检测方法。
61.一种根据权利要求61的系统，用于夹心检测方法作为生物分子检测方法。
62.一种根据权利要求35至61中任一项所述的系统，其中第二荧光团还有效适于吸收电磁频率照射，并且在吸收电磁频率照射后发射第二荧光信号。
63.一种根据权利要求39至44中任一项所述的系统，其中微珠与生物识别分子、试样和第二荧光团有效结合。
64.一种根据权利要求46至49中任一项所述的系统，其中第一荧光团与试样、标记分子和第二荧光团有效结合。
65.一种根据权利要求63和64中任一项所述的系统，其中第二荧光团还有效适于吸收电磁频率照射，并在吸收电磁频率照射后发射第二荧光信号，且其中借助照射装置用电磁频率照射来有效照射第一荧光团和第二荧光团。
66.一种用于权利要求1至34中任一项所述的方法或权利要求35至65中任一项所述的系统中作为第一荧光团之一的荧光团。
67.一种用于权利要求1至34中任一项所述的方法或权利要求35至65中任一项所述的系统中作为第一荧光团之一的量子点。
68.一种用于权利要求1至34中任一项所述的方法或权利要求35至65中任一项所述的系统中作为第二荧光团之一的荧光团。
69.一种用于权利要求1至34中任一项所述的方法或权利要求35至65中任一项所述的系统中作为第二荧光团之一的荧光染料。
70.用于权利要求5至10和权利要求30中任一项所述的方法或权利要求39至44和权利要求63中任一项所述的系统的微珠。
71.用于权利要求5至10和权利要求30中任一项所述的方法或权利要求39至44和权利要求63中任一项所述的系统的生物识别分子。
72.用于权利要求12至15和权利要求31中任一项所述的方法或权利要求46至49和权利要求64中任一项所述的系统中的标记分子。
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