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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-28
(45)【発行日】2024-04-05
(54)【発明の名称】アナライトの定量
(51)【国際特許分類】
G01N 33/543 20060101AFI20240329BHJP
G01N 21/27 20060101ALI20240329BHJP
【ＦＩ】
G01N33/543 521
G01N33/543 581D
G01N21/27 A
【請求項の数】
34
(21)【出願番号】P 2021516411
(86)(22)【出願日】2019-09-25
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-11
(86)【国際出願番号】 AU2019051034
(87)【国際公開番号】W WO2020061632
(87)【国際公開日】2020-04-02
【審査請求日】2022-09-16
(31)【優先権主張番号】2018903614
(32)【優先日】2018-09-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】AU
(73)【特許権者】
【識別番号】512089667
【氏名又は名称】ユニバーシティ・オブ・テクノロジー・シドニー
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＳＹＤＮＥＹ
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】ジン，ダヨン
(72)【発明者】
【氏名】ヘ，ハオ
【審査官】高田 亜希
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－２３０２８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００６／０２２３１９７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】He Hao, et al.,，Quantitative Lateral Flow Strip Sensor Using Highly Doped Upconversion Nanoparticles，Analytical Chemistry，ACS，2018年10月18日，90(21)，12356-12360，ESR D1
【文献】LIANG Zhiqin, et al.,，Upconversion Nanocrystals Mediated Lateral-Flow Nanoplatform for in Vitro Detection，ACS Applied Materials & Interfaces，ACS，2017年02月01日，9(4)，3497-3504，ESR D2
【文献】LIU Chunyan et al.,，Upconversion luminescence nanoparticles-based lateral flow immunochromatographic assay for cephalexin detection，Journal of Materials Chemistry C. Materials for Optical, Magnetic and Electronic Devices，The Royal Society of Chemistry，2014年12月07日，2(45)，9637-9642
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３３／４８ －３３／９８
Ｇ０１Ｎ ２１／２７
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプル中の少なくとも１種のアナライトの量を決定する方法であって、キャプチャー部分を含み、且つ前記少なくとも１種のアナライトに結合可能な検出部分と、前記少なくとも１種のアナライトと前記キャプチャー部分との相互作用を可視化する高ドープアップコンバージョンナノ粒子と、を含むコンジュゲートを含む、ラテラルフローストリップを提供することと、
前記コンジュゲートが前記アナライトに結合して、前記キャプチャー部分により後続的にキャプチャーされる結合されたアナライトを提供するように、前記ラテラルフローストリップに前記サンプルを適用することと、
前記高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように構成された励起光源と、前記検出可能シグナルをキャプチャーする検出器と、を含む試験デバイスを提供することであって、前記試験デバイスが前記ラテラルフローストリップを受取り可能である、ことと、
前記サンプルが適用された前記ラテラルフローストリップを前記試験デバイスに挿入することと、
前記高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように、前記高ドープアップコンバージョンナノ粒子を含む前記ラテラルフローストリップの領域に光ビームを照射することと、
前記検出可能シグナルを検出して、前記検出可能シグナルに基づいて前記サンプル中の前記少なくとも１種のアナライトの量を決定することと、
を含み、
前記高ドープアップコンバージョンナノ粒子が、ホスト材料と、Ｙｂ３＋である増感剤と、Ｅｒ３＋又はＴｍ３＋であるアクチベーターと、を含み、且つ前記増感剤が少なくとも３０ｍｏｌ％の濃度で存在し、且つ前記アクチベーターが少なくとも３ｍｏｌ％の濃度で存在する、方法。
【請求項2】
前記アクチベーターが少なくとも４ｍｏｌ％の濃度で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ホスト材料が、アルカリフッ化物、酸化物、又はオキシ硫化物である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記ホスト材料が、ＮａＧｄＦ４、Ｃａ２Ｆ、ＮａＹＦ４、ＬｉＹＦ４、ＮａＬｕＦ４、ＬｉＬｕＦ４、ＫＭｎＦ３、及びＹ２Ｏ３、それらの組合せを含む、からなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記ホスト材料がＮａＹＦ４である、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記高ドープアップコンバージョンナノ粒子が不動態化された不活性シェルである、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記高ドープアップコンバージョンナノ粒子が、８％Ｅｒ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４、８％Ｔｍ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４又は４０％Ｅｒ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４である、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記キャプチャー部分及び／又は前記検出部分が、抗体、アプタマー、エピトープ、核酸、又は分子インプリントポリマーの１つ以上を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記試験デバイスが、前記光ビームを前記ラテラルフローストリップにフォーカスするために、前記励起光源と前記ラテラルフローストリップとの間に介在するレンズ又はレンズアレイをさらに含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記試験デバイスが、前記シグナルを前記検出器にフォーカスするために、前記ラテラルフローストリップと前記検出器との間に介在するレンズ又はレンズアレイをさらに含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記レンズが半球レンズである、請求項９又は請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記試験デバイスが、レーザー散乱を最小化又は防止するために、ショートパスフィルター、ロングパスフィルター、又はバンドパスフィルターをさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記フィルターが熱線吸収ガラスの形態である、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記検出器がカメラ又はシングルエレメント検出器である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記検出器がスマートフォンカメラである、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記検出可能シグナルが可視光又は赤外光である、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記検出可能シグナルが可視光である、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記励起光源がレーザーダイオード又は近ＩＲ光源である、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
前記励起光源がレーザーダイオードである、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記レーザーダイオードが、９８０ｎｍ３００ｍｗレーザーダイオード、７９０ｎｍ１００ｍｗレーザーダイオード、又は１５５０ｎｍ１００ｍｗレーザーダイオードである、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記光ビームが、少なくとも０．００１ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも０．０１ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも０．０５ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも０．１ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも０．５ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも１．０ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも１．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有する、請求項１～２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
前記光ビームが、０．００１ＭＷ／ｃｍ２～１．５ＭＷ／ｃｍ２、又は０．０１ＭＷ／ｃｍ２～１．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有する、請求項１～２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項23】
前記領域が、１μｍ２～１０００００００μｍ２、又は１μｍ２～１００００００μｍ２、又は１μｍ２～１０００００μｍ２、又は１μｍ２～１００００μｍ２、又は１μｍ２～１００００μｍ２、又は１μｍ２～１０００μｍ２、又は１μｍ２～１００μｍ２である、請求項１～２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項24】
前記サンプルが生物学的サンプルである、請求項１～２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
前記サンプルが体液である、請求項１～２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項26】
前記アナライトがバイオマーカーである、請求項１～２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項27】
前記アナライトが、癌診断又は心機能評価に使用されるバイオマーカーである、請求項２６に記載の方法。
【請求項28】
前記アナライトが、癌診断に使用されるバイオマーカーである、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
前記アナライトが、エストロゲンレセプター、プロゲステロンレセプター、ＰＳＡ、ＥｐｈＡ２、ＨＥＲ－２タンパク質、ＥＧＦＲ、ＫＲＡＳ、ＵＧＴ１Ａ１、ＥＭＬ４、ＡＬ、ＴＧＦ－β、ＩＤＨ１、ＡＦＰ、ＣＥＡ、ＢＣＲ－ＡＢＬ、ＣＥＢＰＡ、ＦＬＴ３、ＫＩＴ、ＮＰＭ１、ＰＭＬ－ＲＡＲα、ＣＤ２０、ＪＡＫ２、ＣＤ２５、ＢＲＡＦ、ＮＭＰ２２、ＣＡ－１２５、ＨＥ４、ＨＧＦ、ＣＫ－ＭＢ、ＬＤＨ、ＡＳＴ、Ｍｂ、ＩＭＡ、ＢＮＰ、又はＭＥＴの１つ以上である、請求項１～２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項30】
前記方法が、複数のアナライトの量を決定することを含む、請求項１～２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項31】
前記ラテラルフローストリップが紙ベースラテラルフローストリップである、請求項１～３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項32】
前記試験デバイスがプラスチックハウジングを含む、請求項１～３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項33】
前記プラスチックハウジングが３Ｄプリンティングにより作製される、請求項３２に記載の方法。
【請求項34】
前記サンプル中の前記少なくとも１種のアナライトの量が、前記検出器によりキャプチャーされた画像の強度を、前記アナライトに対してあらかじめ設定された強度－濃度曲線に当てはめることにより決定されうる、請求項１～３３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
開示の分野
[0001] 本発明は、高ドープアップコンバージョンナノ粒子を含むラテラルフローストリップを用いてサンプル中のアナライトの量を決定する方法に関する。
[0001] 本発明は、高ドープアップコンバージョンナノ粒子を含むラテラルフローストリップを用いてサンプル中のアナライトの量を決定する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
開示の背景
[0002] 本明細書全体を通して、先行技術の考察はいずれも、かかる先行技術が広く知られているか又は当分野の共通一般知識の一部を形成することを容認するものとなんらみなされるべきではない。
[0002] 本明細書全体を通して、先行技術の考察はいずれも、かかる先行技術が広く知られているか又は当分野の共通一般知識の一部を形成することを容認するものとなんらみなされるべきではない。
【0003】
[0003] ラテラルフローストリップは、サンプル中のバイオマーカーなどのアナライトを検出及び定量する有望な技術である。紙ベースラテラルフローストリップは一般に安価であるが、現在のアッセイ技術は、早期癌診断に使用されるバイオマーカーなどの低濃度で存在するアナライトの検出及び定量に十分な感度を提供しない。既知のアッセイ技術を改善しようとするいくつかの試みがなされてきたが、かかる試みは大部分が失敗に終わっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
[0004] これに関連して、サンプル中に低濃度で存在するアナライトを検出及び定量可能なラテラルフローストリップに基づく改善されたアッセイの必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
開示の概要
[0005] 本開示の一態様では、サンプル中の少なくとも１種のアナライトの量を決定する方法であって、
キャプチャー部分を含み、且つ少なくとも１種のアナライトに結合可能な検出部分と、少なくとも１種のアナライトとキャプチャー部分との相互作用を可視化する高ドープアップコンバージョンナノ粒子と、を含むコンジュゲートを含む、ラテラルフローストリップを提供することと、
コンジュゲートがアナライトに結合して、キャプチャー部分により後続的にキャプチャーされる結合されたアナライトを提供するように、ラテラルフローストリップにサンプルを適用することと、
高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように構成された励起光源と、検出可能シグナルをキャプチャーする検出器と、を含む試験デバイスを提供することであって、試験デバイスがラテラルフローストリップを受取り可能である、ことと、
サンプルが適用されたラテラルフローストリップを試験デバイスに挿入することと、
高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように、高ドープアップコンバージョンナノ粒子を含むラテラルフローストリップの領域に光ビームを照射することと、
検出可能シグナルを検出して、検出可能シグナルに基づいてサンプル中の少なくとも１種のアナライトの量を決定することと、
を含む方法が提供される。
[0005] 本開示の一態様では、サンプル中の少なくとも１種のアナライトの量を決定する方法であって、
キャプチャー部分を含み、且つ少なくとも１種のアナライトに結合可能な検出部分と、少なくとも１種のアナライトとキャプチャー部分との相互作用を可視化する高ドープアップコンバージョンナノ粒子と、を含むコンジュゲートを含む、ラテラルフローストリップを提供することと、
コンジュゲートがアナライトに結合して、キャプチャー部分により後続的にキャプチャーされる結合されたアナライトを提供するように、ラテラルフローストリップにサンプルを適用することと、
高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように構成された励起光源と、検出可能シグナルをキャプチャーする検出器と、を含む試験デバイスを提供することであって、試験デバイスがラテラルフローストリップを受取り可能である、ことと、
サンプルが適用されたラテラルフローストリップを試験デバイスに挿入することと、
高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように、高ドープアップコンバージョンナノ粒子を含むラテラルフローストリップの領域に光ビームを照射することと、
検出可能シグナルを検出して、検出可能シグナルに基づいてサンプル中の少なくとも１種のアナライトの量を決定することと、
を含む方法が提供される。
【0006】
[0006] 高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、約１０ｎｍ～約２００ｎｍのサイズを有しうる。
【0007】
[0007] 高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、約５０ｎｍのサイズを有しうる。
【0008】
[0008] 高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、不動態化された不活性シェルでありうる。
【0009】
[0009] キャプチャー部分及び／又は検出部分は、抗体、アプタマー、エピトープ、核酸、又は分子インプリントポリマーの１つ以上を含みうる。
【0010】
[0010] 照射領域は、約１μｍ２～約１０００００００μｍ２でありうる。
【0011】
[0011] 試験デバイスは、光ビームをラテラルフローストリップにフォーカスするために、励起光源とラテラルフローストリップとの間に介在するレンズ又はレンズアレイをさらに含みうる。
【0012】
[0012] 試験デバイスは、シグナルを検出器にフォーカスするために、ラテラルフローストリップと検出器との間に介在するレンズ又はレンズアレイをさらに含みうる。
【0013】
[0013] レンズは半球レンズでありうる。
【0014】
[0014] 試験デバイスは、レーザー散乱を最小化又は防止するために、ショートパスフィルター、ロングパスフィルター、又はバンドパスフィルターをさらに含みうる。
【0015】
[0015] フィルターは、たとえばＫＧ－３熱線吸収ガラスなどの熱線吸収ガラスの形態でありうる。
【0016】
[0016] 検出器は、たとえばスマートフォンカメラなどのカメラでありうる。
【0017】
[0017] 検出器は、たとえば光子ダイオードなどのシングルエレメント検出器でありうる。
【0018】
[0018] 検出可能シグナルは、可視光又は赤外光でありうる。
【0019】
[0019] 励起光源は、レーザーダイオード又は近ＩＲ光源、たとえばＬＥＤ近ＩＲ光源でありうる。
【0020】
[0020] レーザーダイオードは、９８０ｎｍ３００ｍｗレーザーダイオード、７９０ｎｍ１００ｍｗレーザーダイオード、又は１５５０ｎｍ１００ｍｗレーザーダイオードでありうる。
【0021】
[0021] 光ビームは、少なくとも約０．００１ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも約０．０１ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも約０．０５ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも約０．１ＭＷ／ｃｍ２、少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも約１．０ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも約１．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有しうる。
【0022】
[0022] 光ビームは、約０．００１ＭＷ／ｃｍ２～約１．５ＭＷ／ｃｍ２、又は約０．０１ＭＷ／ｃｍ２～約１．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有しうる。
【0023】
[0023] サンプルは、生物学的サンプルでありうる。
【0024】
[0024] サンプルは、たとえば尿、汗、血液、唾液などの体液でありうる。
【0025】
[0025] サンプルは、液状サンプル又はガスサンプルでありうる。
【0026】
[0026] ガスサンプルは、呼吸気でありうる。
【0027】
[0027] アナライトは、バイオマーカーでありうる。
【0028】
[0028] アナライトは、癌診断又は心機能評価に使用されるバイオマーカーでありうる。
【0029】
[0029] アナライトは、エストロゲンレセプター、プロゲステロンレセプター、ＰＳＡ、ＥｐｈＡ２、ＨＥＲ－２タンパク質、ＥＧＦＲ、ＫＲＡＳ、ＵＧＴ１Ａ１、ＥＭＬ４、ＡＬ、ＴＧＦ－β、ＩＤＨ１、ＡＦＰ、ＣＥＡ、ＢＣＲ－ＡＢＬ、ＣＥＢＰＡ、ＦＬＴ３、ＫＩＴ、ＮＰＭ１、ＰＭＬ－ＲＡＲα、ＣＤ２０、ＪＡＫ２、ＣＤ２５、ＢＲＡＦ、ＮＭＰ２２、ＣＡ－１２５、ＨＥ４、ＨＧＦ、ＣＫ－ＭＢ、ＬＤＨ、ＡＳＴ、Ｍｂ、ＩＭＡ、ＢＮＰ、若しくはＭＥＴ、又はそれらのいずれかの組合せである。
【0030】
[0030] 本方法は、複数のアナライトの量を決定することを含みうる。
【0031】
[0031] ラテラルフローストリップは、紙ベースラテラルフローストリップ又はマイクロ流体デバイスでありうる。
【0032】
[0032] 試験デバイスは、プラスチックハウジングを含みうる。
【0033】
[0033] プラスチックハウジングは、３Ｄプリンティングにより製造されうる。
【0034】
[0034] サンプル中の少なくとも１種のアナライトの量は、検出器によりキャプチャーされた画像の強度を、アナライトに対してあらかじめ設定された強度－濃度曲線に当てはめることにより決定されうる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
図面の簡単な説明
【図1】[0035]Ａ）２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ ＵＣＮＰ、Ｂ）８％Ｅｒ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４ ＵＣＮＰ、Ｃ）０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂ ＵＣＮＰ、及びＤ）８％Ｔｍ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４ ＵＣＮＰのＴＥＭ写真。スケールバー：１００ｎｍ。
【図2】[0036]ｃＰＥＧ被覆ＵＣＮＰ及びＩｇＧ修飾ＵＣＮＰのＵＶ吸収スペクトル。Ａ）２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ Ｂ）８％Ｅｒ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４ Ｃ）０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂ及びＤ）８％Ｔｍ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４。
【図3】[0037]低及び高励起パワー下の２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ（左側）及び０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂ（右側）のパワー依存スペクトル。
【図4】[0038]単一光子計数検出器に基づくストリップ試験システムの光学レイアウト。
【図5】[0039]Ａ）光学レイアウトによるモバイルフォンベースリーダーの模式図。Ｂ）対応するＴＥＭ画像による高Ｅｒ３＋ドープコア－シェルＵＣＮＰの構造。Ｃ）対応するＴＥＭ画像による高Ｔｍ３＋ドープコア－シェルＵＣＮＰの構造。Ｄ）ＰＳＡ及びＥｐｈＡ２アナライトに対する２色ＬＦＳアッセイ。
【図6】[0040]Ａ）単一高ドープＵＣＮＰレポーター及びより低ドープのＵＣＮＰのパワー依存発光強度プロファイル。赤色矢印は０．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を表す。Ｂ）高（０．５ＭＷ／ｃｍ２）及び低（０．０１ＭＷ／ｃｍ２）励起パワー下の高Ｅｒ３＋ドープＵＣＮＰレポーターの発光スペクトル。Ｃ）高（０．５ＭＷ／ｃｍ２）及び低（０．０１ＭＷ／ｃｍ２）励起パワー下の高Ｔｍ３＋ドープＵＣＮＰレポーターの発光スペクトル。Ｄ）高Ｅｒ３＋ドープＵＣＮＰレポーター及びより低ドープのＵＣＮＰを用いてさまざまな濃度の標的ＰＳＡを検出したときのストリップ上の試験領域の蛍光シグナル強度。星印はＬＯＤを示す。
【図7】[0041]Ａ）光学素子を収容する３Ｄプリントボックス（左側）及び電話ベースＬＦＳデバイスの動作状態（右側）の写真。Ｂ）電話カメラＣＭＯＳ（Sony IMX-214）のスペクトル応答（着色ライン）及びＫＧ－３吸収ガラスの透過曲線（灰色ライン）。Ｃ）試験領域、バックグラウンド、及び対照領域からのシグナルを示す典型的ＰＳＡアッセイの代表的結果。Ｄ）高Ｅｒ３＋ドープＵＣＮＰレポーター及びより低ドープのＵＣＮＰを用いたストリップ上のさまざまな濃度の標的ＰＳＡの検出。星印はＬＯＤを示す。
【図8】[0042]Ａ）さまざまな濃度のＰＳＡ及びＥｐｈＡ２を試験する２色ＬＦＳアッセイの写真。Ｂ）さまざまな濃度のＰＳＡを検出するＰＳＡ試験領域の蛍光強度。Ｃ）さまざまな濃度のＥｐｈＡ２を検出するＥｐｈＡ２試験領域の蛍光強度。Ｄ）１ｎｇ／ｍＬ ＰＳＡ、ＥｐｈＡ２、及びＢＳＡの２色ＬＦＳの特異性評価。星印はＬＯＤを示す。
【発明を実施するための形態】
【0036】
詳細な説明
[0043] 本明細書及び特許請求の範囲では、「comprise（～を含む）」、「comprises（～を含む）」、「comprised（～が含まれる）」又は「comprising（～を含む）」、「including（～を含む）」又は「having（～を有する）」などという用語は、包括的意味で用いられる。すなわち、明記された特徴の存在を特定するが、追加の又はさらなる特徴の存在を除外するものではない。
[0043] 本明細書及び特許請求の範囲では、「comprise（～を含む）」、「comprises（～を含む）」、「comprised（～が含まれる）」又は「comprising（～を含む）」、「including（～を含む）」又は「having（～を有する）」などという用語は、包括的意味で用いられる。すなわち、明記された特徴の存在を特定するが、追加の又はさらなる特徴の存在を除外するものではない。
【0037】
[0044] 「about（約）」という用語は、±１０％、好ましくは±５％又は±１％、又はより好ましくは±０．１％の範囲を意味するものと理解される。
【0038】
[0045] 本開示によれば、サンプル中の少なくとも１種のアナライトの量を決定する方法であって、
キャプチャー部分を含み、且つ少なくとも１種のアナライトに結合可能な検出部分を含むコンジュゲートと、少なくとも１種のアナライトとキャプチャー部分との相互作用を可視化する高ドープアップコンバージョンナノ粒子と、を含む、ラテラルフローストリップを提供することと、
コンジュゲートがアナライトに結合して、キャプチャー部分により後続的にキャプチャーされる結合されたアナライトを提供するように、ラテラルフローストリップにサンプルを適用することと、
高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように構成された励起光源と、検出可能シグナルをキャプチャーする検出器と、を含む試験デバイスを提供することであって、試験デバイスがラテラルフローストリップを受取り可能である、ことと、
サンプルが適用されたラテラルフローストリップを試験デバイスに挿入することと、
高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように、高ドープアップコンバージョンナノ粒子を含むラテラルフローストリップの領域に光ビームを照射することと、
検出可能シグナルを検出して、検出可能シグナルに基づいてサンプル中の少なくとも１種のアナライトの量を決定することと、
を含む方法が提供される。
キャプチャー部分を含み、且つ少なくとも１種のアナライトに結合可能な検出部分を含むコンジュゲートと、少なくとも１種のアナライトとキャプチャー部分との相互作用を可視化する高ドープアップコンバージョンナノ粒子と、を含む、ラテラルフローストリップを提供することと、
コンジュゲートがアナライトに結合して、キャプチャー部分により後続的にキャプチャーされる結合されたアナライトを提供するように、ラテラルフローストリップにサンプルを適用することと、
高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように構成された励起光源と、検出可能シグナルをキャプチャーする検出器と、を含む試験デバイスを提供することであって、試験デバイスがラテラルフローストリップを受取り可能である、ことと、
サンプルが適用されたラテラルフローストリップを試験デバイスに挿入することと、
高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように、高ドープアップコンバージョンナノ粒子を含むラテラルフローストリップの領域に光ビームを照射することと、
検出可能シグナルを検出して、検出可能シグナルに基づいてサンプル中の少なくとも１種のアナライトの量を決定することと、
を含む方法が提供される。
【0039】
[0046] 本方法は、ラテラルフローストリップ上に存在する高ドープアップコンバージョンナノ粒子を活性化して非常に明るい発光を生じさせる光のフォーカスビームの使用に基づく。発光の輝度は、非常に低い存在量で存在するアナライトの超高感度検出及び定量への道を開く。
【0040】
[0047] 本明細書に記載の方法は、一連のサンプル中に存在するアナライトの迅速で定量的な低コストの分析を可能にし、ポイントオブケア試験用途とりわけ診断にとくに好適であり、いくつかの実施形態では、本方法は、癌などの疾患の早期診断に使用されるバイオマーカーの検出及び定量に使用されうる。本発明者らは、ｐｇ／ｍＬ量で存在するバイオマーカーを本方法を用いて成功裏に検出及び定量可能であることを示した。
【0041】
[0048] ラテラルフロー試験ストリップは、バイオ医学、農業、食品、及び環境科学を含む分野でアナライトの検出に長年にわたり使用されてきており、いくつかの異なる形態をとることが可能である。一タイプでは、試験ストリップは、単一種類の材料又は複数の異なる種類の材料（たとえば、４つまでの異なる種類の材料）で作製可能な４つのドメインに分割される。第１のドメインは、サンプル添加用である。このドメインは、サンプル中に存在しうるなんらかの粘性又は微粒子状材料を除去するとともに、続くドメインで起こる反応のためにサンプルをコンディショニングするように機能する。第２のドメインは、可視カラーマーカー（たとえば、着色ビーズ、コロイド金、蛍光色素など）と抗体などの検出部分とのコンジュゲーションから作製されたカラーコンジュゲートを有する移動相である。検出部分は、サンプル中の特異的アナライト（たとえば抗原）に結合可能であり、アナライト－カラーコンジュゲート複合体を形成する。第３のドメインは、固定されたキャプチャー部分を有する固相である。キャプチャー部分は、アナライト－カラーコンジュゲート複合体のアナライトに結合してキャプチャーされたキャプチャー部分－アナライト－カラーコンジュゲート複合体サンドイッチを形成可能である。第４のドメインは、溶液吸収用であり、サンプル溶液をそれに連続的に吸引する。
【0042】
[0049] 本方法に使用するのに好適なラテラルフローストリップは、当業者に公知の標準的方法により作製されうる。ラテラルフローストリップは、少なくとも１種のアナライト（たとえば抗原など）に結合可能な検出部分（たとえば抗体など）と高ドープアップコンバージョンナノ粒子とを含むコンジュゲートを含む。ラテラルフローストリップはまた、アナライトがコンジュゲートに結合されるとアナライトとの相互作用を介してラテラルフローストリップ上にコンジュゲートを固定する働きをするキャプチャー部分を含む。次いで、アナライトの存在は、高ドープアップコンバージョンナノ粒子からの発光を用いて検出される。典型的には、ラテラルフローストリップは、紙ベースラテラルフローストリップである。
【0043】
[0050] ラテラルフローストリップは、一連の異なるアナライトタイプをアッセイするように適合化されうる。たとえば、ラテラルフローストリップは、バイオマーカー試験、血中グルコース試験、代謝試験（たとえば甲状腺刺激ホルモン）、血中ガス及び電解質分析、迅速凝固試験、迅速心マーカー診断、乱用薬物スクリーニング、尿試験、妊娠試験、便潜血分析、食品病原体スクリーニング、全血球数、ヘモグロビン診断、感染疾患試験（たとえば、マラリア感染を検出するマルチアナライト迅速診断試験）、コレステロールスクリーニング、及びホルモン試験に使用されうる。
【0044】
[0051] いくつかの実施形態では、アナライトはバイオマーカーでありうる。バイオマーカーは、薬剤又は薬剤代謝物、抗体又は抗体フラグメント、ハプテン、タンパク質又はペプチド、アミノ酸、レセプター、ステロイド、ビタミン、抗生物質、糖、ホルモン、抗原、ＲＮＡ又はＤＮＡなどの核酸、炭水化物、糖タンパク質、脂質、多糖、プロテオグリカン、組織特異的マーカー、細胞又は細胞型特異的マーカー、代謝物、ウイルス又はウイルスマーカー、細菌又は細菌マーカー、真菌又は真菌マーカー、毒素、アレルゲンなどでありうる。
【0045】
[0052] いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、癌診断又は心機能評価に使用されるバイオマーカーである。
【0046】
[0053] いくつかの実施形態では、バイオマーカーは、たとえば、エストロゲンレセプター（ＥＲ）、プロゲステロンレセプター（ＰＲ）、ＰＳＡ、ＥｐｈＡ２、ＨＥＲ－２タンパク質、ＥＧＦＲ、ＫＲＡＳ、ＵＧＴ１Ａ１、ＥＭＬ４、ＡＬ ＩＤＨ１、ＡＦＰ、ＣＥＡ、ＢＣＲ－ＡＢＬ、ＣＥＢＰＡ、ＦＬＴ３、ＫＩＴ、ＮＰＭ１、ＰＭＬ－ＲＡＲα、ＣＤ２０、ＪＡＫ２、ＣＤ２５、ＢＲＡＦ、ＮＭＰ２２、ＣＡ－１２５、ＨＥ４、ＨＧＦ、ＣＫ－ＭＢ、ＬＤＨ、ＴＧＦ－β ＡＳＴ、Ｍｂ、ＩＭＡ、ＢＮＰ、又はＭＥＴでありうる。
【0047】
[0054] 適切なキャプチャー部分及び検出部分は、定量される１種又は複数種のアナライトに基づいて選択されうる。いくつかの実施形態では、キャプチャー部分及び検出部分は、抗体、アプタマー、エピトープ、核酸、及び／又は分子インプリントポリマーである。
【0048】
[0055] いくつかの実施形態では、ラテラルフローストリップは、単一サンプル中の複数のアナライトの検出に適合化されうる。これは、異なるアナライトに対する検出部分を有する複数のコンジュゲートと、対応する複数のキャプチャー部分と、を含むことにより達成されうる。各コンジュゲートは、異なる色を発する異なる高ドープアップコンバージョンナノ粒子を含む。図５は、マルチプレックスアッセイでＰＳＡとＥｐｈＡ２とを同時に検出及び定量するように適合化されたラテラルフローストリップを示す。単一サンプル中の複数のアナライトを検出及び定量することは、悪性細胞の指標となる複数のバイオマーカーの存在の試験が有用である早期癌診断ではとくに興味深いだろう。
【0049】
[0056] 典型的には、サンプルは生物学的サンプルである。いくつかの実施形態では、サンプルは、体液、たとえば、尿、汗、血液、胆汁、血漿、血清、母乳、唾液、脳脊髄液、リンパ液、痰、滑液、涙、腹水、胸水、粘液、又はそれらのいずれかの組合せである。サンプルは、液体の形態でラテラルフローストリップに適用されうるが、代替的にガスとして適用されうる。ガスは呼吸気でありうる。
【0050】
[0057] 高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、ホスト材料と増感剤とアクチベーターとを含みうる。
【0051】
[0058] 高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、少なくとも約２．５ｍｏｌ％、少なくとも約３ｍｏｌ％、少なくとも約４ｍｏｌ％、少なくとも約５ｍｏｌ％、少なくとも約６ｍｏｌ％、少なくとも約７ｍｏｌ％、少なくとも約８ｍｏｌ％、少なくとも約９ｍｏｌ％、少なくとも約１０ｍｏｌ％、少なくとも約１１ｍｏｌ％、少なくとも約１２ｍｏｌ％、少なくとも約１３ｍｏｌ％、少なくとも約１４ｍｏｌ％、少なくとも約１５ｍｏｌ％、少なくとも約１６ｍｏｌ％、少なくとも約１７ｍｏｌ％、少なくとも約１８ｍｏｌ％、少なくとも約１９ｍｏｌ％、少なくとも約２０ｍｏｌ％、少なくとも約２５ｍｏｌ％、少なくとも約３０ｍｏｌ％、少なくとも約３５ｍｏｌ％、少なくとも約４０ｍｏｌ％、又は少なくとも約５０％のアクチベーター濃度を有しうる。
【0052】
[0059] 高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、約２．５ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約７０ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約６０ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約５５ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約５０ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約４５ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約４０ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約３５ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約３０ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約２５ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約２０ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約１５ｍｏｌ％、又は約２．５ｍｏｌ％～約１０ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約７０ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約６０ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約５５ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約５０ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約４５ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約４０ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約３５ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約３０ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約２５ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約２０ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約１５ｍｏｌ％、又は約３ｍｏｌ％～約１０ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約７０ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約６０ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約５５ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約５０ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約４５ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約４０ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約３５ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約３０ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約２５ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約２０ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約１５ｍｏｌ％、又は約４ｍｏｌ％～約１０ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約７０ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約６０ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約５５ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約５０ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約４５ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約４０ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約３５ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約３０ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約２５ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約２０ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約１５ｍｏｌ％、又は約６ｍｏｌ％～約１０ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約７０ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約６０ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約５５ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約５０ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約４５ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約４０ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約３５ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約３０ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約２５ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約２０ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約１５ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％～約１０ｍｏｌ％、又は約８ｍｏｌ％のアクチベーター濃度を有しうる。
【0053】
[0060] 高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、少なくとも約２５ｍｏｌ％、少なくとも約２６ｍｏｌ％、少なくとも約２７ｍｏｌ％、少なくとも約２８ｍｏｌ％、少なくとも約２９ｍｏｌ％、少なくとも約３０ｍｏｌ％、少なくとも約３１ｍｏｌ％、少なくとも約３２ｍｏｌ％、少なくとも約３３ｍｏｌ％、少なくとも約３４ｍｏｌ％、少なくとも約３５ｍｏｌ％、少なくとも約３６ｍｏｌ％、少なくとも約３７ｍｏｌ％、少なくとも約３８ｍｏｌ％、少なくとも約３９ｍｏｌ％、少なくとも約４０ｍｏｌ％、少なくとも約４１ｍｏｌ％、少なくとも約４２ｍｏｌ％、少なくとも約４３ｍｏｌ％、少なくとも約４４ｍｏｌ％、少なくとも約４５ｍｏｌ％、少なくとも約４６ｍｏｌ％、少なくとも約４７ｍｏｌ％、少なくとも約４８ｍｏｌ％、少なくとも約４９ｍｏｌ％、少なくとも約５０ｍｏｌ％、少なくとも約５１ｍｏｌ％、少なくとも約５２ｍｏｌ％、少なくとも約５３ｍｏｌ％、少なくとも約５４ｍｏｌ％、少なくとも約５５ｍｏｌ％、少なくとも約５６ｍｏｌ％、少なくとも約５７ｍｏｌ％、少なくとも約５８ｍｏｌ％、少なくとも約５９ｍｏｌ％、少なくとも約６０ｍｏｌ％、少なくとも約６１ｍｏｌ％、少なくとも約６２ｍｏｌ％、少なくとも約６３ｍｏｌ％、少なくとも約６４ｍｏｌ％、少なくとも約６５ｍｏｌ％、少なくとも約６６ｍｏｌ％、少なくとも約６７ｍｏｌ％、少なくとも約６８ｍｏｌ％、少なくとも約６９ｍｏｌ％、少なくとも約７０ｍｏｌ％、少なくとも約７１ｍｏｌ％、少なくとも約７２ｍｏｌ％、少なくとも約７３ｍｏｌ％、少なくとも約７４ｍｏｌ％、少なくとも約７５ｍｏｌ％少なくとも約８０ｍｏｌ％、又は少なくとも約８５ｍｏｌ％の増感剤濃度を有しうる。
【0054】
[0061] 高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、約２５ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％、又は約２５ｍｏｌ％～約８５ｍｏｌ％、又は約２５ｍｏｌ％～約８０ｍｏｌ％、又は約２５ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約２５ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約３０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％、又は約３０ｍｏｌ％～約８５ｍｏｌ％、又は約３０ｍｏｌ％～約８０ｍｏｌ％、又は約３０ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約３０ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約３５ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％、又は約３５ｍｏｌ％～約８５ｍｏｌ％、又は約３５ｍｏｌ％～約８０ｍｏｌ％、又は約３５ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約３５ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約４０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％、又は約４０ｍｏｌ％～約８５ｍｏｌ％、又は約４０ｍｏｌ％～約８０ｍｏｌ％、又は約４０ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約４０ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約４５ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％、又は約４５ｍｏｌ％～約８５ｍｏｌ％、又は約４５ｍｏｌ％～約８０ｍｏｌ％、又は約４５ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約４５ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約５０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％、又は約５０ｍｏｌ％～約８５ｍｏｌ％、又は約５０ｍｏｌ％～約８０ｍｏｌ％、又は約５０ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約５０ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約５５ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％、又は約５５ｍｏｌ％～約８５ｍｏｌ％、又は約５５ｍｏｌ％～約８０ｍｏｌ％、又は約５５ｍｏｌ％～約７５ｍｏｌ％、又は約５５ｍｏｌ％～約６５ｍｏｌ％、又は約６０ｍｏｌ％～約９５ｍｏｌ％、又は約６０ｍｏｌ％～約９０ｍｏｌ％、又は約６０ｍｏｌ％～約８５ｍｏｌ％、又は約６０ｍｏｌ％～約８０ｍｏｌ％、又は約６０ｍｏｌ％～約７０ｍｏｌ％、又は約６０ｍｏｌ％の増感剤濃度を有しうる。
【0055】
[0062] 高ドープアップコンバージョンナノ粒子中のアクチベーター及び増感剤は、以上の濃度のいかなる組合せでも存在しうる。
【0056】
[0063] アクチベーターは、Ｙｂ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、Ｓｍ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｕ３＋、Ｔｂ３＋、又はＰｒ３＋でありうる（それらの組合せを含む）。一実施形態では、アクチベーターは、Ｅｒ３＋又はＴｍ３＋である。
【0057】
[0064] 増感剤は、Ｙｂ３＋、Ｎｄ３＋、Ｇｄ３＋、又はＣｅ３＋でありうる（それらの組合せを含む）。一実施形態では、増感剤はＹｂ３＋である。
【0058】
[0065] ホスト材料は、アルカリフッ化物、酸化物、又はオキシ硫化物でありうる。好適なホスト材料としては、限定されるものではないが、アルカリフッ化物、たとえば、ＮａＧｄＦ４、Ｃａ２Ｆ、ＮａＹＦ４、ＬｉＹＦ４、ＮａＬｕＦ４及びＬｉＬｕＦ４、ＫＭｎＦ３、並びに酸化物、たとえば、Ｙ２Ｏ３が挙げられる。これらの材料の混合物も企図される。一実施形態では、ホスト材料はＮａＹＦ４である。粒子が結晶性である場合、ＮａＹＦ４は、六方相又はいずれかの他の結晶相でありうる。
【0059】
[0066] 他の実施形態では、増感剤、アクチベーター、及びホスト材料は、シェルにより表面クエンチャーから保護され、結果的に、高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、コアがアクチベーターと増感剤とホスト材料とを含み、且つシェルが表面クエンチングを防止、遅延、又は阻害する材料を含むか又はそれからなる、コア－シェル粒子である。シェルは、コアを部分的又は完全にカプセル化しうる。好ましくは、シェルは、ホスト材料と同一の材料を含むか又はそれからなるが、希土類金属ドーパントなしである。結晶の場合、これは相整合の必要性を回避する。
【0060】
[0067] 代替実施形態では、高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、増感剤を省略しうるので、ホスト材料とアクチベーターとを含む。
【0061】
[0068] 高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、約１０ｎｍ～約２００ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約１７５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約１６５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約１５５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約１４５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約１３５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約１２５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約１１５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約１０５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約１００ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約９５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約８５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約７５ｎｍのサイズ、又は約１０ｎｍ～約６５ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約１６０ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約１５０ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約１４０ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約１３０ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約１２０ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約１１０ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約１００ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約９０ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約８０ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約７０ｎｍのサイズ、又は約３０ｎｍ～約１６０ｎｍのサイズ、又は約３０ｎｍ～約１５０ｎｍのサイズ、又は約３０ｎｍ～約１４０ｎｍのサイズ、又は約３０ｎｍ～約１３０ｎｍのサイズ、又は約３０ｎｍ～約１２０ｎｍのサイズ、又は約３０ｎｍ～約１１０ｎｍのサイズ、又は約３０ｎｍ～約１００ｎｍのサイズ、又は約２０ｎｍ～約７５ｎｍのサイズ、又は約２５ｎｍ～約７０ｎｍのサイズ、又は約３０ｎｍ～約６０ｎｍのサイズ、又は約４０ｎｍ～約６０ｎｍのサイズ、又は約５０ｎｍのサイズを有しうる。
【0062】
[0069] いくつかの実施形態では、高ドープアップコンバージョンナノ粒子は、８％Ｅｒ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４、８％Ｔｍ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４、４０％Ｅｒ／６０Ｙｂ＠ＮａＹＦ４、又は１００％Ｅｒ＠ＮａＹＦ４である。
【0063】
[0070] 本方法はまた、ラテラルフローストリップ用の試験デバイスの提供を含む。試験デバイスは、高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発するように光ビームを生じさせる励起光源を含み、且つビーム及び検出可能シグナルをフォーカスする集光光学素子を含みうる。励起光源は、高ドープアップコンバージョンナノ粒子から検出可能シグナルを誘発可能ないずれかの光源でありうる。いくつかの実施形態では、励起光源は、レーザーダイオード又は近ＩＲ光源、たとえばＬＥＤ近ＩＲ光源である。検出可能シグナルは、可視光又は赤外光でありうる。
【0064】
[0071] 試験デバイスは、たとえばカメラ又はシングルエレメント検出器などの検出器と共に使用されるように適合化されうる。いくつかの実施形態では、検出器はスマートフォンカメラである。
【0065】
[0072] 光ビームは、少なくとも約０．００１ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも約０．０１ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも約０．０５ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも約０．１ＭＷ／ｃｍ２、少なくとも約０．５ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも約１．０ＭＷ／ｃｍ２、又は少なくとも約１．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有しうる。いくつかの実施形態では、光ビームは、約０．００１ＭＷ／ｃｍ２～約１．５ＭＷ／ｃｍ２、又は約０．０１ＭＷ／ｃｍ２～約１．５ＭＷ／ｃｍ２のパワー密度を有する。
【0066】
[0073] いくつかの実施形態では、照射領域は、約１μｍ２～約１０００００００μｍ２、又は約１μｍ２～約１００００００μｍ２、又は約１μｍ２～約１０００００μｍ２、又は約１μｍ２～約１００００μｍ２、又は約１μｍ２～約１００００μｍ２、又は約１μｍ２～約１０００μｍ２、又は約１μｍ２～約１００μｍ２である。ラテラルフローストリップの小領域への照射は、光散乱及び／又は自己蛍光を最小限に抑えるので、小サンプル体積を分析するときに感度を最適化する働きをしうる。
【0067】
[0074] 図５は、本発明の一実施形態に係る試験デバイスを示す。この実施形態では、低コスト９８０ｎｍレーザーダイオードと集光光学素子とを包囲する３Ｄプリントプラスチックハウジングが提供される。集光光学素子は、一対の半球レンズを含み、一方は、レーザーダイオードとラテラルフローストリップとの間に介在し、他方は、ラテラルフローストリップと検出器との間に介在する。また、レーザー散乱を除去するショートパスフィルターとして作用するＫＧ－３熱線吸収ガラスも含まれる。ハウジングはまた、ラテラルフローストリップを挿入可能なアパーチャー（図示せず）を含みうる。適宜、この試験デバイスは、Ａ＄１００未満で製造可能である。高ドープアップコンバージョンナノ粒子からの発光は、カメラによる検出に十分な輝度であるので、スマートフォンが検出器として使用される。したがって、コストのかかる単一光子計数検出器は必要とされないため、実質的にコストが低下し、本方法の実施が単純になる。
【0068】
[0075] サンプル中の少なくとも１種のアナライトの量は、検出器によりキャプチャーされた画像の強度を、アナライトに対してあらかじめ設定された強度－濃度曲線に当てはめることにより決定されうる。試験領域、バックグラウンド領域、及び対照領域全体にわたり検出可能シグナルの強度を記録する一連の画像のビデオは、ＭＡＴＬＡＢソフトウェアを用いたさらなる解析のためにスマートフォンからコンピューターに転送されうる。各画像の強度は、対応するカラーチャネルから各ピクセルの強度の和をとり、次いで、そのグループの少なくとも３つのフレームからさらに平均をとることにより計算される。このデータ解析プロセスは、スマートフォンが各画像の強度に基づいてアナライト濃度を直接報告できるように、アプリにプログラムされうる。
【実施例】
【0069】
実施例
[0076] 下記実施例では、ラテラルフローストリップ（ＬＰＳ）の多色レポーターとして、帯黄色アップコンバージョン発光を発するＥｒ３＋イオン及び紫色アップコンバージョン発光を発するＴｍ３＋イオンが高ドープされたアップコンバージョンナノ粒子（ＵＣＮＰ）を適用した。低コスト励起レーザーダイオードと集光光学素子とをアライメントするプラスチックホルダーをプリントした。紙基材上の小領域を特定的に照明するように励起ビームを厳密にフォーカス可能であるため、高ドープＵＣＮＰの輝度をアンロックして小サンプル体積を用いた高感度検出が実現可能になることは、分かるであろう。以下で実証されるように、高ドープＵＣＮＰは、従来のＵＣＮＰと比較して有意により高い輝度を提供し、定量的マルチプレックスアッセイでクロストークなく感度の良い検出を可能にする。
[0076] 下記実施例では、ラテラルフローストリップ（ＬＰＳ）の多色レポーターとして、帯黄色アップコンバージョン発光を発するＥｒ３＋イオン及び紫色アップコンバージョン発光を発するＴｍ３＋イオンが高ドープされたアップコンバージョンナノ粒子（ＵＣＮＰ）を適用した。低コスト励起レーザーダイオードと集光光学素子とをアライメントするプラスチックホルダーをプリントした。紙基材上の小領域を特定的に照明するように励起ビームを厳密にフォーカス可能であるため、高ドープＵＣＮＰの輝度をアンロックして小サンプル体積を用いた高感度検出が実現可能になることは、分かるであろう。以下で実証されるように、高ドープＵＣＮＰは、従来のＵＣＮＰと比較して有意により高い輝度を提供し、定量的マルチプレックスアッセイでクロストークなく感度の良い検出を可能にする。
【0070】
１．ＵＣＮＰの合成
[0077] Jin et al. Nature Communications 2018, 9 3290に記載のように、異なるドーピングレベル（２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ、８％Ｅｒ／６０％Ｙｂ、０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂ、及び８％Ｔｍ／６０％Ｙｂ）のＮａＹＦ４：Ｙｂ３＋，Ｅｒ３＋／Ｔｍ３＋ナノ結晶を合成した。典型的実験では、６ｍＬ ＯＡと１５ｍＬ ＯＤＥとを含有するフラスコに、所望のモル比の１ｍｍｏｌ ＲＥＣｌ３・６Ｈ２Ｏ（ＲＥ＝Ｙ、Ｙｂ、Ｔｍ）を添加した。アルゴンフロー下で混合物を１６０℃に３０分加熱して透明溶液を得た後、約５０℃に冷却した。次いで、ＮＨ４Ｆ（４ｍｍｏｌ）とＮａＯＨ（２．５ｍｍｏｌ）との５ｍＬメタノール溶液を添加し、溶液を３０分撹拌した。アルゴンフロー下で混合物を１５０℃に２０分加熱してメタノールを排除した後、さらに追加で３１０℃に９０分加熱した。最後に、反応溶液を室温に冷却した。エタノールを用いて生成物を沈殿させ、９０００ｒｐｍで５分遠心分離し、そしてシクロヘキサン、エタノール、及びメタノールで３回洗浄してナノ粒子を得た。
[0077] Jin et al. Nature Communications 2018, 9 3290に記載のように、異なるドーピングレベル（２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ、８％Ｅｒ／６０％Ｙｂ、０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂ、及び８％Ｔｍ／６０％Ｙｂ）のＮａＹＦ４：Ｙｂ３＋，Ｅｒ３＋／Ｔｍ３＋ナノ結晶を合成した。典型的実験では、６ｍＬ ＯＡと１５ｍＬ ＯＤＥとを含有するフラスコに、所望のモル比の１ｍｍｏｌ ＲＥＣｌ３・６Ｈ２Ｏ（ＲＥ＝Ｙ、Ｙｂ、Ｔｍ）を添加した。アルゴンフロー下で混合物を１６０℃に３０分加熱して透明溶液を得た後、約５０℃に冷却した。次いで、ＮＨ４Ｆ（４ｍｍｏｌ）とＮａＯＨ（２．５ｍｍｏｌ）との５ｍＬメタノール溶液を添加し、溶液を３０分撹拌した。アルゴンフロー下で混合物を１５０℃に２０分加熱してメタノールを排除した後、さらに追加で３１０℃に９０分加熱した。最後に、反応溶液を室温に冷却した。エタノールを用いて生成物を沈殿させ、９０００ｒｐｍで５分遠心分離し、そしてシクロヘキサン、エタノール、及びメタノールで３回洗浄してナノ粒子を得た。
【0071】
[0078] レイヤーバイレイヤーエピタキシャル成長を採用してコア－シェル構造を有するナノ粒子を作製した。シェル前駆体を調製する手順は、反応溶液を１５０℃に徐々に２０分加熱して２０分保持する工程まで、コアナノ粒子に対して使用した手順に類似している。３００℃にさらに加熱してナノ結晶成長をトリガーする代わりに、溶液を室温に冷却した。そうした条件下でシェル前駆体を作製した。エピタキシャル成長のために、０．１５ｍｍｏｌの調製したままのコアナノ結晶を６ｍｌ ＯＡ及び６ｍｌ ＯＤＥに添加した。アルゴン下で混合物を１７０℃に３０分加熱した後、さらに３００℃に加熱した。次に、０．２５ｍｌの調製したままのシェル前駆体を反応混合物に注入して３００℃で４分熟成した。同一の注入及び熟成サイクルを数回実施して所望のサイズを有するナノ結晶を得た。最後に、スラリーを室温に冷却し、そしてコアナノ結晶を得るのに使用したのと同一の手順を用いて、形成されたナノ結晶を精製した。
【0072】
２．ＵＣＮＰと抗体とのバイオコンジュゲーション
[0079] 配位子交換を用いてＯＡキャップＵＣＮＰをｃＰＥＧ（カルボキシ基で修飾されたポリエチレングリコール）被覆生成物に変換した。エタノールを用いてシクロヘキサン中の１．５ｍＬの２０ｍｇ／ｍＬ ＵＣＮＰを沈殿させ、そして遠心分離後、ボルテクシング及び超音波処理によりＵＣＮＰを３ｍＬ ＴＨＦ中に再分散し、次いで、ＴＨＦ溶液中の１．５ｍＬの２００ｍｇ ｃＰＥＧを添加し、そして混合溶液を室温で２４時間撹拌した。次いで、３ｍＬのMiliQ水を添加してシェイクしながら混合した。次いで、１ｍＬのヘキサンを用いて溶液を抽出し、ＯＡ分子を除去した。油相を除去した後、溶液を真空中に一晩配置して有機溶媒を蒸発させた。次いで、１ＬのMiliQ水中で溶液を２４時間透析して過剰のＰＥＧを除去した。
[0079] 配位子交換を用いてＯＡキャップＵＣＮＰをｃＰＥＧ（カルボキシ基で修飾されたポリエチレングリコール）被覆生成物に変換した。エタノールを用いてシクロヘキサン中の１．５ｍＬの２０ｍｇ／ｍＬ ＵＣＮＰを沈殿させ、そして遠心分離後、ボルテクシング及び超音波処理によりＵＣＮＰを３ｍＬ ＴＨＦ中に再分散し、次いで、ＴＨＦ溶液中の１．５ｍＬの２００ｍｇ ｃＰＥＧを添加し、そして混合溶液を室温で２４時間撹拌した。次いで、３ｍＬのMiliQ水を添加してシェイクしながら混合した。次いで、１ｍＬのヘキサンを用いて溶液を抽出し、ＯＡ分子を除去した。油相を除去した後、溶液を真空中に一晩配置して有機溶媒を蒸発させた。次いで、１ＬのMiliQ水中で溶液を２４時間透析して過剰のＰＥＧを除去した。
【0073】
[0080] 変換後、遠心分離を用いてｃＰＥＧ－ＵＣＮＰをＭＥＳ緩衝液（ｐＨ４．５）中１ｍｇ／ｍＬの最終濃度に変更した。１０μＬのｃＰＥＧ－ＵＣＮＰ、１００μｇ ＥＤＣ、及び１００μｇ ＮＨＳを９０μＬ ＭＥＳ緩衝液（ｐＨ４．５）に混合導入した。２時間の温和なシェーキングの後、サンプルをＭＥＳ緩衝液で２回洗浄した（１４，０００ｒｐｍで２０分遠心分離）。最終遠心分離工程後、沈殿物を５０μＬ ＭＥＳ緩衝液中に懸濁させた。次いで、溶液を５０μＬのＩｇＧ抗体（ウサギで生成された０．１ｍｇ／ｍＬ抗ＰＳＡモノクローナル抗体／ウサギで生成された抗ＥｐｈＡ２モノクローナル抗体、Sigma）と混合して、３７℃シェーカー中で一晩インキュベートした。ＭＥＳ緩衝液で２回洗浄した後（１４，０００ｒｐｍで２０分遠心分離）、サンプルを１００μＬのＭＥＳ緩衝液中に懸濁させて５秒間超音波処理した。
【0074】
３．ＴＥＭによる特徴付け
[0081] ２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ、８％Ｅｒ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４、０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂ及び８％Ｔｍ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４ ＵＣＮＰを透過電子顕微鏡法により特徴付けした。図１に示されるように、ＵＣＮＰはきわめて均一であった。
[0081] ２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ、８％Ｅｒ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４、０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂ及び８％Ｔｍ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４ ＵＣＮＰを透過電子顕微鏡法により特徴付けした。図１に示されるように、ＵＣＮＰはきわめて均一であった。
【0075】
４．ＵＶ吸収スペクトル及び動的光散乱
[0082] Nanodrop2000を用いてｃＰＥＧ被覆ＵＣＮＰ及びＩｇＧコンジュゲートＵＣＮＰのＵＶ吸収スペクトルを決定し、抗体がＵＣＮＰの表面にコンジュゲートされたことを確認した（図２）。
[0082] Nanodrop2000を用いてｃＰＥＧ被覆ＵＣＮＰ及びＩｇＧコンジュゲートＵＣＮＰのＵＶ吸収スペクトルを決定し、抗体がＵＣＮＰの表面にコンジュゲートされたことを確認した（図２）。
【0076】
[0083] 動的光散乱（ＤＬＳ）を用いてＭＥＳ緩衝液（ｐＨ６．８）中の各サンプルのサイズ分布を決定した。また、結果からＣＮＰ表面上のＩｇＧの存在を確認した（表１）。
【0077】
【表1】
【0078】
５．パワー依存スペクトル
[0084] 低及び高励起パワー下の２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ及び０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂのパワー依存スペクトルを決定した。結果を図３に示す。
[0084] 低及び高励起パワー下の２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ及び０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂのパワー依存スペクトルを決定した。結果を図３に示す。
【0079】
６．紙ベースストリップの作製
[0085] ストリップ構造は、接着ＰＶＣバックパッドと、ニトロセルロース膜（FF120HP膜、GE Life Science）と、サンプルパッド（CF4、GE Life Science）と、吸収パッド（CF5、GE Life Science）と、を含む。サンプルパッド、ニトロセルロース膜、及び吸収パッドは、２ｍｍのオーバーラップを有してＰＶＣバックパッド上に取り付けられた。アセンブルパッドは、３ｍｍの幅を有するストリップにカットされた。試験領域及び対照領域は、マウスで生成された０．５μＬの０．２ｍｇ／ｍＬ抗ＰＳＡ／ＥｐｈＡ２ポリクローナル抗体（Sigma）及び０．５μＬの２ｍｇ／ｍＬ抗ウサギＩｇＧ抗体（Sigma）で個別に被覆され、約４℃未満で一晩インキュベートされた。
[0085] ストリップ構造は、接着ＰＶＣバックパッドと、ニトロセルロース膜（FF120HP膜、GE Life Science）と、サンプルパッド（CF4、GE Life Science）と、吸収パッド（CF5、GE Life Science）と、を含む。サンプルパッド、ニトロセルロース膜、及び吸収パッドは、２ｍｍのオーバーラップを有してＰＶＣバックパッド上に取り付けられた。アセンブルパッドは、３ｍｍの幅を有するストリップにカットされた。試験領域及び対照領域は、マウスで生成された０．５μＬの０．２ｍｇ／ｍＬ抗ＰＳＡ／ＥｐｈＡ２ポリクローナル抗体（Sigma）及び０．５μＬの２ｍｇ／ｍＬ抗ウサギＩｇＧ抗体（Sigma）で個別に被覆され、約４℃未満で一晩インキュベートされた。
【0080】
７．ラテラルフローストリップ標的検出アッセイ
[0086] ＵＣＮＰレポーターをワーキング緩衝液（ｐＨ６．８ＭＢＳ緩衝液、０．５ｗ／ｖ％ツイーン２０、１ｗ／ｖ％ＢＳＡ）に移した。混合後、ＵＣＮＰレポーターと共にサンプル溶液をストリップのサンプルパッドに適用した。１０分後、洗浄緩衝液（ｐＨ６．８ＭＢＳ緩衝液、０．５ｗ／ｖ％ツイーン２０）をサンプルパッドに添加した。２０分後、ストリップをリーダーにより検出した。
[0086] ＵＣＮＰレポーターをワーキング緩衝液（ｐＨ６．８ＭＢＳ緩衝液、０．５ｗ／ｖ％ツイーン２０、１ｗ／ｖ％ＢＳＡ）に移した。混合後、ＵＣＮＰレポーターと共にサンプル溶液をストリップのサンプルパッドに適用した。１０分後、洗浄緩衝液（ｐＨ６．８ＭＢＳ緩衝液、０．５ｗ／ｖ％ツイーン２０）をサンプルパッドに添加した。２０分後、ストリップをリーダーにより検出した。
【0081】
８．単一光子アバランシュ検出器に基づくストリップ試験システム
[0087] ストリップ上のＵＣＮＰレポーターからの発光シグナルを読み取るために、専用スキャニング共焦点システムを構築した（図４）。半波長板と偏光子とを含む自家製パワー制御ユニットと共に９７６ｎｍレーザーを用いて、ＵＣＮＰを励起した。ＵＣＮＰの発光を対物レンズ（６０×、ＮＡ０．８５Edmund）により集光し、次いで、単一光子アバランシュ検出器（ＳＰＡＤ）に連結された光ファイバーにチューブレンズによりフォーカスした。ステージのｘ－ｙ移動を用いて、１つの試験領域の１０個の異なるポイントを読み取った。
[0087] ストリップ上のＵＣＮＰレポーターからの発光シグナルを読み取るために、専用スキャニング共焦点システムを構築した（図４）。半波長板と偏光子とを含む自家製パワー制御ユニットと共に９７６ｎｍレーザーを用いて、ＵＣＮＰを励起した。ＵＣＮＰの発光を対物レンズ（６０×、ＮＡ０．８５Edmund）により集光し、次いで、単一光子アバランシュ検出器（ＳＰＡＤ）に連結された光ファイバーにチューブレンズによりフォーカスした。ステージのｘ－ｙ移動を用いて、１つの試験領域の１０個の異なるポイントを読み取った。
【0082】
９．ＬＯＤの計算
[0088] ３σ法を用いて、ストリップ試験システムのＬＯＤを計算した。ノイズＮ＝バックグラウンド＋３ＳＤ（バックグラウンド）として、標的濃度を用いて線形当てはめＳ／Ｎを設定した。ＬＯＤは、Ｓ／Ｎ＝１のときの濃度である。
[0088] ３σ法を用いて、ストリップ試験システムのＬＯＤを計算した。ノイズＮ＝バックグラウンド＋３ＳＤ（バックグラウンド）として、標的濃度を用いて線形当てはめＳ／Ｎを設定した。ＬＯＤは、Ｓ／Ｎ＝１のときの濃度である。
【0083】
実施例１
[0089] より小さくより明るいＵＣＮＰが得られるように、Ｅｒ３＋及びＴｍ３＋が高ドープされた２つのタイプの不動態化された不活性シェルＵＣＮＰ（すなわち、８％Ｅｒ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４及び８％Ｔｍ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４）を合成し、それらの性能を同一サイズの他のＵＣＮＰ（すなわち、２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ及び０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂ）と対比して評価した。配位子交換を用いてカルボキシル基でＵＣＮＰの表面を修飾し、続いて、抗体をコンジュゲートするためにＥＤＣ／ＮＨＳ技術を用いた。ＴＥＭによる特徴付けにより各ＵＣＮＰサンプルの均一性を確認した（図１、５Ｂ、及び５Ｃ）。抗体のコンジュゲーションに成功したことは、２８０ｎｍに特性ピーク出現を有するＵＶ吸収スペクトル（図２）により及びサイズのわずかな増加を明らかにした動的光散乱（表１）により確認された。
[0089] より小さくより明るいＵＣＮＰが得られるように、Ｅｒ３＋及びＴｍ３＋が高ドープされた２つのタイプの不動態化された不活性シェルＵＣＮＰ（すなわち、８％Ｅｒ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４及び８％Ｔｍ／６０％Ｙｂ＠ＮａＹＦ４）を合成し、それらの性能を同一サイズの他のＵＣＮＰ（すなわち、２％Ｅｒ／２０％Ｙｂ及び０．５％Ｔｍ／２０％Ｙｂ）と対比して評価した。配位子交換を用いてカルボキシル基でＵＣＮＰの表面を修飾し、続いて、抗体をコンジュゲートするためにＥＤＣ／ＮＨＳ技術を用いた。ＴＥＭによる特徴付けにより各ＵＣＮＰサンプルの均一性を確認した（図１、５Ｂ、及び５Ｃ）。抗体のコンジュゲーションに成功したことは、２８０ｎｍに特性ピーク出現を有するＵＶ吸収スペクトル（図２）により及びサイズのわずかな増加を明らかにした動的光散乱（表１）により確認された。
【0084】
[0090] 単一ナノ粒子特徴付けシステムを用いて、調製したままのＵＣＮＰレポーターのパワー依存性をそれらの発光強度及びスペクトルプロファイルに関して試験した（Wang et al. (2018) Light Sci & Amp Appl 2018: 7, 18007）。励起パワー密度の増加に伴って、高ドープＵＣＮＰの輝度は、より低ドープのＵＣＮＰよりも実質的に増加した（図６Ａ）。高Ｅｒ３＋及びＴｍ３＋ドープＵＣＮＰの発光輝度の増強比は、パワーが０．５ＭＷ／ｃｍ２を超えたとき、より低ドープのＵＣＮＰの５倍及び１２倍であった。図６Ｂに示されるように、高Ｅｒ３＋ドープＵＣＮＰレポーターの発光スペクトルは、より高い励起パワー下で約６５０ｎｍに実質的により多くの赤色を発し、明るい帯黄色発光をもたらす。この塗料混合効果はまた、高Ｔｍ３＋ドープＵＣＮＰレポーターでも起こり、電話カメラから紫色が現れる（より低ドープのＵＣＮＰレポーターのパワー依存スペクトルプロファイルは図３に示される）。
【0085】
実施例２
[0091] ラテラルフローストリップ上でさまざまな濃度の標的ＰＳＡを検出することにより、高Ｅｒ３＋ドープＵＣＮＰレポーターをより低ドープのＵＣＮＰと比較した。０．５ＭＷ／ｃｍ２の励起パワー密度で、試験領域及びバックグラウンド領域からのシグナルを単一光子計数検出器により記録した。図６Ｄに示されるように、高ドープＵＣＮＰレポーターからのシグナルは、より低ドープのＵＮＣＰからのシグナルよりもかなり高く、輝度増強比は、単一ナノ粒子特徴付け結果と一致した。輝度差にもかかわらず、両方のレポーターは、５０ｐｇ／ｍＬの同一のＰＳＡ検出限界（ＬＯＤ）を示す。高ドープＵＣＮＰレポーターのみは、通常の電話カメラに十分な輝度を提供する。
[0091] ラテラルフローストリップ上でさまざまな濃度の標的ＰＳＡを検出することにより、高Ｅｒ３＋ドープＵＣＮＰレポーターをより低ドープのＵＣＮＰと比較した。０．５ＭＷ／ｃｍ２の励起パワー密度で、試験領域及びバックグラウンド領域からのシグナルを単一光子計数検出器により記録した。図６Ｄに示されるように、高ドープＵＣＮＰレポーターからのシグナルは、より低ドープのＵＮＣＰからのシグナルよりもかなり高く、輝度増強比は、単一ナノ粒子特徴付け結果と一致した。輝度差にもかかわらず、両方のレポーターは、５０ｐｇ／ｍＬの同一のＰＳＡ検出限界（ＬＯＤ）を示す。高ドープＵＣＮＰレポーターのみは、通常の電話カメラに十分な輝度を提供する。
【0086】
実施例３
[0092] 図５Ａ及び図７Ａに示されるように、３Ｄプリント小型ハウジングにより包囲された小型デバイスを構築した。デバイスは、光源としての９８０ｎｍ３００ｍｗレーザーダイオードと、２つの半球レンズ（一方は、励起光ビームをストリップにフォーカスし、他方は、発光シグナルを電話カメラに集める）と、レーザー散乱を除去するショートパスフィルターとしての低コストＫＧ－３熱線吸収ガラスと、を使用した。電話カメラＣＭＯＳ（Sony IMX-214）のスペクトル応答及びＫＧ－３ガラスの透過曲線は、電話カメラが高ドープＵＣＮＰレポーターからの可視発光シグナルのほとんどを読取り可能であり、励起散乱光の無視しうる量が検出されるにすぎないことを示唆する（図７Ｂ）。
[0092] 図５Ａ及び図７Ａに示されるように、３Ｄプリント小型ハウジングにより包囲された小型デバイスを構築した。デバイスは、光源としての９８０ｎｍ３００ｍｗレーザーダイオードと、２つの半球レンズ（一方は、励起光ビームをストリップにフォーカスし、他方は、発光シグナルを電話カメラに集める）と、レーザー散乱を除去するショートパスフィルターとしての低コストＫＧ－３熱線吸収ガラスと、を使用した。電話カメラＣＭＯＳ（Sony IMX-214）のスペクトル応答及びＫＧ－３ガラスの透過曲線は、電話カメラが高ドープＵＣＮＰレポーターからの可視発光シグナルのほとんどを読取り可能であり、励起散乱光の無視しうる量が検出されるにすぎないことを示唆する（図７Ｂ）。
【0087】
[0093] 実証目的で、光学素子及びカメラの設定は固定したが、ストリップは、一定速度で一方の側から他方の側に移動させ、試験領域、対照領域、及びバックグラウンド領域の平均蛍光強度値をビデオ解析から抽出可能にした（図７Ｃ）。図７Ｄを参照して、高ドープＵＣＮＰレポーターは、標的濃度が低いときに検出可能シグナルを提供したが、より低ドープのＵＣＮＰは提供しなかった。高Ｅｒ３＋ドープＵＣＮＰレポーターを用いたＰＳＡのＬＯＤは６１ｐｇ／ｍＬであったが、より低ドープのＵＣＮＰを用いたＬＯＤは８．５ｎｇ／ｍＬであった。
【0088】
実施例４
[0094] 次いで、ＰＳＡ及びＥｐｈＡ２標的アナライトの同時試験のために、単一ストリップで高Ｅｒ３＋及びＴｍ３＋ドープＵＣＮＰレポーターを使用した。この目的のために、高Ｅｒ３＋ドープＵＣＮＰを抗ＰＳＡ抗体で修飾し、高Ｔｍ３＋ドープＵＣＮＰを抗ＥｐｈＡ２抗体で修飾した。図８Ａは、２つの標的の試験の結果を示す。帯黄色及び紫色は、それぞれ、ＰＳＡ及びＥｐｈＡ２の存在の指標となり、輝度は、標的濃度の増加に伴って増加する。２色ＬＦＳシステムは、ＰＳＡに対して８９ｐｇ／ｍＬのＬＯＤを達成したことから（図８Ｂ）、このシステムが単色システムから達成される高感度を維持することが実証される。ＥｐｈＡ２に対するＬＯＤは、４００ｐｇ／ｍＬであった（図８Ｃ）。高Ｔｍ３＋ドープＵＣＮＰレポーターの発光エネルギーがおおよそ８００ｎｍであり（図６Ｃ）、検出光学素子及び電話カメラの範囲を超えているので（図７Ｂ）、シグナル強度はより低い。妨害アナライトとしてＢＳＡを用いて、２つの標的ＰＳＡ及びＥｐｈＡ２を個別に試験することにより、２色ＬＦＳシステムの特異性はさらに評価した。陽性グループはすべて、対照グループと比較してかなり高い強度を示した。交差相互作用は無視しうることが結果から示唆される。
[0094] 次いで、ＰＳＡ及びＥｐｈＡ２標的アナライトの同時試験のために、単一ストリップで高Ｅｒ３＋及びＴｍ３＋ドープＵＣＮＰレポーターを使用した。この目的のために、高Ｅｒ３＋ドープＵＣＮＰを抗ＰＳＡ抗体で修飾し、高Ｔｍ３＋ドープＵＣＮＰを抗ＥｐｈＡ２抗体で修飾した。図８Ａは、２つの標的の試験の結果を示す。帯黄色及び紫色は、それぞれ、ＰＳＡ及びＥｐｈＡ２の存在の指標となり、輝度は、標的濃度の増加に伴って増加する。２色ＬＦＳシステムは、ＰＳＡに対して８９ｐｇ／ｍＬのＬＯＤを達成したことから（図８Ｂ）、このシステムが単色システムから達成される高感度を維持することが実証される。ＥｐｈＡ２に対するＬＯＤは、４００ｐｇ／ｍＬであった（図８Ｃ）。高Ｔｍ３＋ドープＵＣＮＰレポーターの発光エネルギーがおおよそ８００ｎｍであり（図６Ｃ）、検出光学素子及び電話カメラの範囲を超えているので（図７Ｂ）、シグナル強度はより低い。妨害アナライトとしてＢＳＡを用いて、２つの標的ＰＳＡ及びＥｐｈＡ２を個別に試験することにより、２色ＬＦＳシステムの特異性はさらに評価した。陽性グループはすべて、対照グループと比較してかなり高い強度を示した。交差相互作用は無視しうることが結果から示唆される。
【0089】
[0095] 特定の実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、多くの他の形態で本発明を具現化しうることは、当業者であれば分かるであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】