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公開番号2025010178
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2024186553,2023026034
出願日2024-10-23,2018-06-12
発明の名称改善された標識検出、演算、検体感知、および調整可能な乱数生成のための共鳴体ネットワーク
出願人デュークユニバーシティ
代理人個人,個人
主分類G01N 21/64 20060101AFI20250109BHJP(測定;試験)
要約【課題】様々な応用例に適合された共鳴体ネットワークを提供すること。
【解決手段】ネットワークは骨格(例えばDNAから構成される骨格)によって互いに対して定位置で維持された発蛍光団、量子ドット、色素、プラズモンナノロッドまたは他の光共鳴体を含む。ネットワークは、指定の時間的減衰プロファイルに応じて、例えば撮像またはフローサイトメトリーのための時間多重標識を提供するために、光吸収および再放出を呈することができる。ネットワークは暗状態を呈する共鳴体を含むことができ、1つまたは複数の共鳴体に暗状態を誘起することによってネットワークの挙動を修正することができる。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
本明細書および図面に記載の物、方法またはシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０１７年６月１６日出願の米国特許仮出願第６２／５２１，１９２号、２０１７年６月３０日出願の米国特許仮出願第６２／５２７，４５１号、および２０１７年８月２９日出願の米国特許仮出願第６２／５５１，６１６号の優先権を主張する。
続きを表示（約 4,100 文字）【背景技術】
【０００２】
背景
様々な発蛍光団、量子ドット、ラマン色素、および他の光学活性物質を標識に組み込むことができる。そのような標識は、標識および／または標識が試料中で結合するように構成された検体の存在、位置、量、または他の特性を判定するために使用することができる。これは、１つまたは複数の光波長で試料を照射することと、標識によって応答的に反射され、標識によって蛍光吸収および再放出され、または標識から他の形で放出された光を検出することとを含むことができる。試料の照射に応答して試料から検出された光のタイミング、スペクトル成分、強度、偏光度、または何らかの他の特性を使用して、試料中の標識の識別情報を検出することができる。たとえば、励起スペクトル、放出スペクトル、光退色への感受性、または何らかの他の光学特性に関して異なる標識のライブラリを試料に適用して、試料中のそれぞれの複数の検体の存在、位置、または他の特性を検出することができる。
【０００３】
いくつかの例では、標識は、標識の吸収ドナー発蛍光団から標識の放出アクセプタ発蛍光団へエネルギーが進むことができるように十分に近接して、複数の発蛍光団を含むことができる。そのような例では、標的検体への結合状態またはそのような標識の何らかの他の状態は、ドナーとアクセプタとの間の距離に関係することがある。すなわち、検体のインスタンスへの標識の結合は、エネルギーがドナーからアクセプタまで移動しにくい（または移動しやすい）程度までドナーとアクセプタとの距離が増大（または減少）するような標識の構造変化を起こす可能性がある。そのような例では、標識の全体的な蛍光度、または標識の何らかの他の光学特性を検出および使用して、試料中の検体の存在、位置、量、アイソフォーム、または何らかの他の特性を判定することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
要旨
本開示の一態様は、（ｉ）それぞれ発蛍光団、量子ドット、または色素のうちの少なくとも１つを含む２つまたはそれよりも多い入力共鳴体と、（ｉｉ）発蛍光団または量子ドットのうちの少なくとも１つを含む出力共鳴体と、（ｉｉｉ）有機骨格とを含む標識を提供する。２つまたはそれよりも多い入力共鳴体および出力共鳴体は、骨格に連結され、骨格は、入力共鳴体のそれぞれから出力共鳴体へエネルギーを伝送することができるように、入力共鳴体および出力共鳴体の相対位置を維持する。
【０００５】
本開示の別の態様は、（ｉ）入力共鳴体と、（ｉｉ）１つまたは複数の仲介共鳴体であって、１つまたは複数の仲介共鳴体のうちの第１の仲介共鳴体が、入力共鳴体の近傍に配置され、したがって第１の仲介共鳴体が入力共鳴体からエネルギーを受け取ることができる、１つまたは複数の仲介共鳴体と、（ｉｉｉ）出力共鳴体であって、１つまたは複数の仲介共鳴体のうちの少なくとも１つが、標識内で出力共鳴体の近傍に配置され、したがって出力共鳴体が１つまたは複数の仲介共鳴体のうちの少なくとも１つからエネルギーを受け取ることができる、出力共鳴体と、（ｉｖ）骨格とを含む標識を提供する。入力共鳴体、出力共鳴体、および１つまたは複数の仲介共鳴体は、骨格に連結され、骨格は、入力共鳴体から出力共鳴体へ１つまたは複数の仲介共鳴体を介してエネルギーを伝送することができるように、入力共鳴体、出力共鳴体、および１つまたは複数の仲介共鳴体の相対位置を維持する。
【０００６】
本開示の別の態様は、（ｉ）試料容器と、（ｉｉ）光源と、（ｉｉｉ）光検出器と、（ｉｖ）コントローラとを含むシステムを提供する。コントローラは、（ａ）光源を使用して、試料容器を照射することと、（ｂ）光検出器を使用して、検出波長範囲内の試料容器からの複数の光子の放出の試料容器の照射に対するタイミングを検出することと、（ｃ）複数の光子の放出の検出されたタイミングに基づいて、標識の識別情報を判定することとを含む動作を実行するようにプログラムされる。標識の識別情報を判定することは、１組の既知の標識からその標識の識別情報を選択することを含む。標識は、（１）入力共鳴体と、（２）放出波長によって特徴付けられた出力共鳴体であって、検出波長範囲が出力共鳴体の放出波長を含む、出力共鳴体と、（３）１つまたは複数の仲介共鳴体のネットワークとを含み、標識内の入力共鳴体、出力共鳴体、および１つまたは複数の仲介共鳴体の相対位置が、入力共鳴体が照射によって励起されたことに応答して、入力共鳴体から出力共鳴体へ１つまたは複数の仲介共鳴体を介してエネルギーを伝送することができるようになっている。
【０００７】
本開示のさらに別の態様は、機能を実行するように少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令が記憶されている非一時的コンピュータ可読媒体を提供し、これらの機能は、（ｉ）標識を含む試料を照射することと、（ｉｉ）検出波長範囲内の試料からの複数の光子の放出の試料の照射に対するタイミングを検出することであって、検出波長範囲が、標識の出力共鳴体の放出波長を含む、検出することと、（ｉｉｉ）複数の光子の放出の検出されたタイミングに基づいて、標識の識別情報を判定することとを含む。標識は、（ａ）入力共鳴体と、（ｂ）放出波長によって特徴付けられる出力共鳴体と、（ｃ）１つまたは複数の仲介共鳴体のネットワークとを含み、標識内の入力共鳴体、出力共鳴体、および１つまたは複数の仲介共鳴体の相対位置が、入力共鳴体が照射によって励起されたことに応答して、入力共鳴体から出力共鳴体へ１つまたは複数の仲介共鳴体のネットワークを介してエネルギーを伝送することができるようになっている。標識の識別情報を判定することは、１組の既知の標識からその標識の識別情報を選択することを含む。
【０００８】
本開示のさらに別の態様は、（ｉ）第１の標識と、（ｉｉ）第２の標識とを含む造影剤を提供する。第１の標識は、（ａ）第１の目的の検体と選択的に相互作用する第１の受容体と、（ｂ）少なくとも２つの第１の入力共鳴体と、（ｃ）少なくとも１つの第１の出力共鳴体であって、第１の標識内の複数の第１の入力共鳴体の第１の標識内の複数の第１の出力共鳴体に対する比が、第１の値を有する、少なくとも１つの第１の出力共鳴体と、（ｄ）第１の骨格とを含み、第１の受容体、少なくとも２つの第１の入力共鳴体、および少なくとも１つの第１の出力共鳴体が、第１の骨格に連結され、第１の骨格が、第１の入力共鳴体のそれぞれから少なくとも１つの第１の出力共鳴体へエネルギーを伝送することができるように、少なくとも２つの第１の入力共鳴体および少なくとも１つの第１の出力共鳴体の相対位置を維持する。第２の標識は、（ａ）第２の目的の検体と選択的に相互作用する第２の受容体と、（ｂ）少なくとも２つの第２の入力共鳴体と、（ｃ）少なくとも１つの第２の出力共鳴体であって、第２の標識内の複数の第２の入力共鳴体の第２の標識内の複数の第２の出力共鳴体に対する比が、第２の値を有する、少なくとも１つの第２の出力共鳴体と、（ｄ）第２の骨格とを含み、第２の受容体、少なくとも２つの第２の入力共鳴体、および少なくとも１つの第２の出力共鳴体が、第２の骨格に連結され、第２の骨格が、第２の入力共鳴体のそれぞれから少なくとも１つの第２の出力共鳴体へエネルギーを伝送することができるように、少なくとも２つの第２の入力共鳴体および少なくとも１つの第２の出力共鳴体の相対位置を維持する。さらに、第１の値および第２の値は異なる。
【０００９】
本開示のさらに別の態様は、（ｉ）標識を含む試料を照射することと、（ｉｉ）検出波長範囲内の試料からの複数の光子の放出の試料の照射に対するタイミングを検出することであって、検出波長範囲が標識の出力共鳴体の放出波長を含む、検出することと、（ｉｉｉ）複数の光子の放出の検出されたタイミングに基づいて、標識の識別情報を判定することとを含む方法を提供する。標識は、（ａ）入力共鳴体と、（ｂ）放出波長によって特徴付けられる出力共鳴体と、（ｃ）１つまたは複数の仲介共鳴体のネットワークとを含み、標識内の入力共鳴体、出力共鳴体、および１つまたは複数の仲介共鳴体の相対位置が、入力共鳴体が照射によって励起されたことに応答して、入力共鳴体から出力共鳴体へ１つまたは複数の仲介共鳴体のネットワークを介してエネルギーを伝送することができるようになっている。標識の識別情報を判定することは、１組の既知の標識からその標識の識別情報を選択することを含む。
【００１０】
本開示のさらに別の態様は、（ｉ）試料容器と、（ｉｉ）光源と、（ｉｉｉ）光検出器と、（ｉｖ）コントローラとを含むシステムを提供する。コントローラは、（ａ）光源を使用して、試料容器を照射することと、（ｂ）光検出器を使用して、検出波長範囲内の試料容器からの複数の光子の放出の試料容器の照射に対するタイミングを検出することと、（ｃ）複数の光子の放出の検出されたタイミングに基づいて、標識の識別情報を判定することとを含む動作を実行するようにプログラムされる。標識の識別情報を判定することは、１組の既知の標識からその標識の識別情報を選択することを含む。標識は、放出波長によって特徴付けられる入力共鳴体であって、検出波長範囲が入力共鳴体の放出波長を含む、入力共鳴体と、（ｂ）変調共鳴体とを含み、標識内の入力共鳴体および変調共鳴体の相対位置が、入力共鳴体が照射によって励起されたことに応答して、入力共鳴体と変調共鳴体との間でエネルギーを伝送することができるようになっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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