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用标准计算机光学 驱动器评估基于盘的生物测定的结果的方法

阅读：911发布：2020-07-20

专利汇可以提供用标准计算机光学驱动器评估基于盘的生物测定的结果的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明描述了使用常规光盘驱动器来评估探针生物分子和目标生物分子之间的生物测定的结果的方法和系统。具体方法涉及：将探针生物分子键合到光盘的聚碳酸酯(PC)表面，该光盘上记录有包括检错冗余的数字数据；将目标生物分子引入到键合的探针生物分子附近的光盘的PC表面；对生物测定进行处理，以改变来自光盘驱动器的读取光与阳性生物测定结果附近的光盘发生光学相互作用的方式，在阳性生物测定结果中目标生物分子已经键合到探针生物分子；使用光学驱动器从光盘读取数字数据，并且，使用检错冗余来检测由光学驱动器读取的数字数据中的错误；将检测到的错误映射到光盘上的相应位置；以及确定在检测到的错误的位置处已经出现阳性生物测定结果。，下面是用标准计算机光学驱动器评估基于盘的生物测定的结果的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种使用未改性的光盘驱动器来评估探针生物分子和目标生物分子之间的生物测定的结果的非医疗诊断方法，该方法包括：
将探针生物分子键合到光盘的聚碳酸酯(PC)表面，该光盘上记录有包括检错冗余的数字数据；
将目标生物分子引入到键合的探针生物分子附近的光盘的PC表面；
对生物测定进行处理，以改变来自光盘驱动器的读取光与阳性生物测定结果附近的光盘发生光学相互作用的方式，在阳性生物测定结果中目标生物分子已经键合到探针生物分子；
使用光学驱动器从光盘读取数字数据，并且，使用检错冗余来检测由光学驱动器读取的数字数据中的错误；
将检测到的错误映射到光盘上的相应位置；以及
确定在检测到的错误的位置处已经出现阳性生物测定结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，光盘驱动器包括标准的未改性的光盘驱动器硬件。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对生物测定进行处理包括：增大阳性生物测定结果的尺寸，从而改变被阳性生物测定结果散射的来自光盘驱动器的读取光的量。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，增大阳性生物测定结果的尺寸包括自动金相学处理。
5.根据权利要求3至4中的任一项所述的方法，其中，增大阳性生物测定结果的尺寸包括：
将标记物质键合到目标生物分子；
将键合物质引入到PC表面，该键合物质包括如下共轭物，该共轭物是可键合到标记物质的第一材料与种子的共轭物；以及
将增大尺寸的物质引入到PC表面，该增大尺寸的物质可键合到种子，
其中，键合物质的第一材料在阳性生物测定结果的位点处键合到标记物质，并且，增大尺寸的物质键合到键合物质的种子，以增大阳性生物测定结果的尺寸。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，标记物质包括生物素。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之前，将标记物质键合到目标生物分子。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括抗-生物素抗体。
9.根据权利要求5所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括链霉抗生物素蛋白。
10.根据权利要求5所述的方法，其中，目标生物分子均包括蛋白质，并且，标记物质包括该蛋白质的抗体。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之后，将标记物质键合到目标生物分子。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，将标记物质键合到目标生物分子包括：将抗体在与目标分子键合到探针生物分子的键合位点不同的键合位点处键合到蛋白质。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，标记物质包括生物素。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括抗-生物素抗体。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括链霉抗生物素蛋白。
16.根据权利要求5所述的方法，其中，键合物质的种子包括稳定金属纳米颗粒。
17.根据权利要求5所述的方法，其中，键合物质的种子包括金纳米颗粒。
18.根据权利要求5所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括稳定金属纳米颗粒。
19.根据权利要求5所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括银纳米颗粒。
20.根据权利要求3至4中的任一项所述的方法，其中，增大阳性生物测定结果的尺寸包括：
将标记物质键合到目标生物分子；
将键合物质引入到PC表面，该键合物质包括可键合到标记物质的种子；以及将增大尺寸的物质引入到PC表面，该增大尺寸的物质可键合到种子，
其中，键合物质的种子在阳性生物测定结果的位点处键合到标记物质，并且，增大尺寸的物质键合到键合物质的种子，以增大阳性生物测定结果的尺寸。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，标记物质包括硫醇(-SH)基团。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，目标生物分子均包括蛋白质，并且，标记物质包括该蛋白质的抗体。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之后，将标记物质键合到目标生物分子。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，将标记物质键合到目标生物分子包括：将抗体在与目标分子键合到探针生物分子的键合位点不同的键合位点处键合到蛋白质。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，键合物质的种子包括稳定金属纳米颗粒。
26.根据权利要求20所述的方法，其中，键合物质的种子包括金纳米颗粒。
27.根据权利要求20所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括稳定金属纳米颗粒。
28.根据权利要求20所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括银纳米颗粒。
29.根据权利要求3至4中的任一项所述的方法，其中，增大阳性生物测定结果的尺寸包括：
将标记物质键合到目标生物分子，该标记物质包括种子；以及
将增大尺寸的物质引入到PC表面，该增大尺寸的物质可键合到种子，
其中，增大尺寸的物质键合到种子，以增大阳性生物测定结果的尺寸。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，标记物质包括硫醇(-SH)基团。
31.根据权利要求29所述的方法，其中，目标生物分子均包括蛋白质，并且，标记物质包括该蛋白质的抗体。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之后，将标记物质键合到目标生物分子。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，将标记物质键合到目标生物分子包括：将抗体在与目标分子键合到探针生物分子的键合位点不同的键合位点处键合到蛋白质。
34.根据权利要求29所述的方法，其中，键合物质的种子包括稳定金属纳米颗粒。
35.根据权利要求29所述的方法，其中，键合物质的种子包括金纳米颗粒。
36.根据权利要求29所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括稳定金属纳米颗粒。
37.根据权利要求29所述的方法，其中，增大尺寸的物质包括银纳米颗粒。
38.根据权利要求1所述的方法，其中，对生物测定进行处理包括：将着色的材料选择性地定位在阳性生物测定结果的附近，从而改变在阳性生物测定结果的附近被吸收的来自光盘驱动器的读取光的量。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，将着色的材料选择性地定位在阳性生物测定结果的附近包括：将颜色变化材料引入到PC表面；以及在阳性生物测定结果的附近选择性地实现颜色变化反应。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，在阳性生物测定结果的附近实现颜色变化反应包括实现酶反应诱导的颜色变化。
41.根据权利要求39至40中的任一项所述的方法，其中，在阳性生物测定结果的附近实现颜色变化反应包括：
将标记物质键合到目标生物分子；
将键合物质引入到PC表面，该键合物质包括如下共轭物，该共轭物是可键合到标记物质的第一材料与酶的共轭物；以及
将一种或多种颜色变化反应物引入到PC表面，
其中，键合物质的第一材料在阳性生物测定结果的位点处键合到标记物质，并且，颜色变化反应物进行由酶催化的颜色变化反应，以在阳性生物测定结果的附近产生一种或多种反应产物，所述一种或多种反应产物具有与颜色变化反应物不同的颜色。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，标记物质包括生物素。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之前，将标记物质键合到目标生物分子。
44.根据权利要求41所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括抗-生物素抗体。
45.根据权利要求41所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括链霉抗生物素蛋白。
46.根据权利要求41所述的方法，其中，目标生物分子均包括蛋白质，并且，标记物质包括该蛋白质的抗体。
47.根据权利要求46所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之后，将标记物质键合到目标生物分子。
48.根据权利要求46所述的方法，其中，将标记物质键合到目标生物分子包括：将抗体在与目标分子键合到探针生物分子的键合位点不同的键合位点处键合到蛋白质。
49.根据权利要求46所述的方法，其中，标记物质包括生物素。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括抗-生物素抗体。
51.根据权利要求49所述的方法，其中，键合物质的第一材料包括链霉抗生物素蛋白。
52.根据权利要求39至40中的任一项所述的方法，其中，在阳性生物测定结果的附近实现颜色变化反应包括：
将标记物质键合到目标生物分子，该标记物质包括酶；以及
将一种或多种颜色变化反应物引入到PC表面，
其中，颜色变化反应物进行由酶催化的颜色变化反应，以在阳性生物测定结果的附近产生一种或多种反应产物，所述一种或多种反应产物具有与颜色变化反应物不同的颜色。
53.根据权利要求52所述的方法，其中，目标生物分子均包括蛋白质，并且，标记物质包括该蛋白质的抗体。
54.根据权利要求53所述的方法，其中，在将目标生物分子引入到光盘的PC表面之后，将标记物质键合到目标生物分子。
55.根据权利要求53所述的方法，其中，将标记物质键合到目标生物分子包括：将抗体在与目标分子键合到探针生物分子的键合位点不同的键合位点处键合到蛋白质。
56.根据权利要求41所述的方法，其中，酶包括辣根过氧化物酶(HRP)。
57.根据权利要求41所述的方法，其中，所述一种或多种颜色变化反应物包括四甲基联苯胺(TMB)和过氧化氢(H2O2)。
58.根据权利要求41所述的方法，其中，由酶催化的颜色变化反应包括氧化反应。
59.根据权利要求1所述的方法，其中，确定在检测到的错误的位置处已经出现阳性生物测定结果包括：使检测到的错误的密度经过阈值测试；以及断定在检测到的错误的密度大于阈值的位置处已经出现阳性生物测定结果。
60.根据权利要求1所述的方法，其中，包括检错冗余的数字数据包括下述数据中的一种或多种：CD音频数据；DVD视频数据；以及蓝光视频数据。
61.根据权利要求60所述的方法，其中，将检测到的错误映射到光盘上的相应位置包括：确定检测到的错误的播放时间；以及使用该播放时间来确定光盘上的相应位置。
62.根据权利要求61所述的方法，其中，使用该播放时间来确定光盘上的相应位置包括：对于具体的播放时间(t)，根据下式确定光盘上的相应的径向位置(r)：
其中：
ro是盘的不可编程的中心区域的半径；
rp是盘的可编程的区域的半径；以及
τ是盘的总可记录时间。
63.根据权利要求1所述的方法，其中，根据下述方案中的任意一种或多种对检错冗余进行编码：数据重复方案；数据奇偶检验方案；数据检验和方案；循环冗余检验方案；水平冗余检验方案；垂直冗余检验方案；基于海明距离的方案；散列函数方案；极性方案；以及基于密码消息的方案。
64.根据权利要求1所述的方法，其中，将探针生物分子键合到光盘的聚碳酸酯(PC)表面，将目标生物分子引入到光盘的PC表面，以及对生物测定进行处理以改变来自光盘驱动器的读取光与阳性生物测定结果附近的光盘发生光学相互作用的方式，并没有显著地影响下述能力：即，在盘的与阳性生物测定结果的附近间隔开的区域中使用光学驱动器从光盘读取数字数据的能力。
65.根据权利要求1所述的方法，其中，使用光学驱动器从光盘读取数字数据和使用检错冗余检测数字数据中的错误包括：检测错误密度，在阳性生物测定结果附近的错误密度是在与阳性生物测定结果的附近间隔开的区域中的错误密度的10倍或更大。
66.一种评估探针生物分子和目标生物分子之间的生物测定的结果的系统，所述探针生物分子被键合到光盘的聚碳酸酯(PC)表面，该光盘上记录有包括检错冗余的数字数据，该系统包括：
未改性的光盘驱动器，被配置为从光盘读取数字数据；
生物测定处理器，用于对生物测定进行处理，以改变来自光盘驱动器的读取光与阳性生物测定结果附近的光盘发生光学相互作用的方式，在阳性生物测定结果中目标生物分子已经键合到探针生物分子；和
计算机，被连接为接收由光学驱动器读取的数字数据，并且被配置为：
使用检错冗余来检测由光学驱动器读取的数字数据中的错误；
将检测到的错误映射到光盘上的相应位置；以及
确定在检测到的错误的位置处已经出现阳性生物测定结果。

说明书全文

用标准计算机光学 驱动器评估基于盘的生物测定的结果的

方法

[0001] 相关领域

[0002] 本申请要求2008年2月29日提交的标题为“METHODS FORASSESSING THE RESULTS OF DISC-BASED BIOASSAYS WITHSTANDARD COMPUTER OPTICAL DRIVES(用标准计算机光学驱动器评估基于盘的生物测定的结果的方法)”的美国申请No.61/032,787(“临时申请”)的优先权的权益，该美国申请通过引用的方式并入本文中。对于美国而言，本申请根据35 USC§119要求该临时申请的权益。

[0003] 本申请包含与2007年12月28日提交的标题为“SURFACEACTIVATION METHODS FOR POLYMERIC SUBSTRATES TOPROVIDE BIOCHIP PLATFORMS AND METHODS FORDETECTION OF BIOMOLECULES THEREON(对于提供生物芯片平台的聚合物基板的表面活化方法和用于检测其上的生物分子的方法)”的美国申请No.12/006,072(“表面活化申请”)的内容相关的内容，该美国申请通过引用的方式并入本文中。

技术领域

[0004] 本发明涉及分子诊断学的领域。各具体实施例提供用标准计算机光学驱动器评估基于盘的生物测定的结果的方法和系统。

背景技术

[0005] (例如，使用微阵列技术的)生物分子筛选技术是用于对生物大分子(例如，DNA、蛋白质、碳水化合物等)之间的特异性相互作用的高通量分析的可用技术。然而，当前，对于各种应用(例如，基因谱、临床诊断、免疫测定、药物发现等)使用微阵列技术的能力通常限于配备有相对较昂贵的设备(例如，机器人侦察员(roboticspotter)、激光荧光扫描仪等)的已经巨额投资的生物医学实验室或医院机构(hospital setting)。因此，通常需要实现生物分子筛选过程的成本有效的技术。

[0006] 近来已经提出了包含聚碳酸酯(PC)的光盘(例如，压缩盘(CD)、数字视频盘(DVD)等)作为对用于制备微阵列的载玻片/硅晶片的可替换的基板(例如，参见Yu，H.Z.，New chemistry on oldCDs(对旧CD的新化学研究)，Chem.Commun.2633-2636(2004)；Kido，H.et al，Disc-based immunoassay microarrays(基于盘的免疫测定微阵列)，Anal.Chim.Acta.411，1-11(2000)；McCarley，R.L.etal.，Resist-free patterning of surface architectures in polymer-basedmicroanalytical devices(基于聚合物的微分析装置中的表面结构的无抗蚀剂构图)，J Am.Chem.Soc.127，842-843(2005)；Morais，S.etal.，DNA microarraying on compact disc surfaces(在压缩盘上的DNA微阵列技术))。对单核苷酸多态性的分析的应用在下述文献中：Plum pox virus(李痘病毒)，Chem.Commun.22，
2368-2370(2006)；以及Li，Y.C.et al.DNA detection on plastic：Surfaceactivation protocol to convert polycarbonate substrates to biochipplatforms( 对塑料的DNA检测：将聚碳酸酯基板转化到生物芯片平台的表面活化协议)，Anal.Chem.79，
426-433(2007)。已经提出了微流体技术(microfluidic technique)，用于与PC光盘基板一起用来通过盘旋转控制流体到光盘表面的传送(例如，参见Madou，M.J.etal.Design and fabrication of CD-like microfluidic platforms fordiagnostics：Microfluidic functions(用于诊断的CD状微流体平台的设计和制造：微流体功能)，Biomedical Microdevices 3，245-254(2001)；以及Madou，M.et al.Lab on a CD(对CD的实验研究)，Annu.Rev.Biomed.Eng.8，601-628(2006))。

[0007] 近来研究尝试了对用作基于微阵列的生物芯片的光学读出装置的计算机光学驱动器(例如，CD驱动器、DVD驱动器等)进行改编或修改。然而，大部分的这样研究需要对市售的光学驱动器进行全面的硬件修改(例如，参见Alexandre，I.et al.，Compact disc with bothnumeric and genomic information as DNA microarray platform(作为DNA微阵列平台的具有数字和基因信息的压缩盘)，BioTechniques 33，435-439(2002)；Barathur，R.et al.，New disc-based technologies for diagnostic and research applications(用于诊断和研究应用的基于新盘的技术)，Psychiatric Genetics 12，193-206(2002)；Lange，S.A.et al.，Measuring biomolecular binding eventswith a compact disc player device(用压缩盘播放器装置测量生物分子结合事件 )，Angew.Chem.Int.Ed.45，270-273(2006)；Potyrailo，R.A.et al.，Analog signal acquisition from computer optical diskdrives for quantitative chemical sensing(从计算机光盘驱动器获取模拟信号以便量化化学感测)，Anal.Chem.78，
5893-5899(2006)；Manorais，S.et al.，PMMA isocyanate-modiﬁed digital discs as asupport for oligonucleotide-based assays(作为用于基于低核苷酸的测定的支撑体的PMMA异氰酸酯改性的数字盘)，BioconjugateChem.18，1408-1414(2007)；以及Morais，S.et al.，Microimmunoanalysis on standard compact discs to determine lowabundant compounds(对标准光盘的微免疫分析以确定低丰度化合物)，Anal.Chem.79，
7628-7635(2007))。为了评估基于盘的生物测定的结果，需要对市售的光学驱动器进行修改，这是不方便的、费时且昂贵的。

[0008] 其他研究者已经开发了利用光学驱动器评估基于盘的生物测定的结果的“软件”技术。这些技术通常涉及分析从光学驱动器接收的数字信号(例如，参见La Clair，J.J.et al.Molecular screening on acompact disc(在压缩盘上的分子筛选)，Org.Biomol.Chem.1，3244-3249(2003)；以及 Jones，C.L.，Cryptographic hash functions andCD-based optical biosensors(密码散列函数和基于CD的光学生物传感器)，Problem.Nonlinear Anal.Eng.Syst.11，17-36(2005))。LaClair技术涉及对CD-R表面进行活化以便在乙腈中通过磷酸化作用附着配体分子，这实际上是困难的，因为PC与有机溶剂不相容。此外，提出的La Clair读出协议通常是困难的，因为被测试的蛋白质通常不足以被光学驱动器可检测得那么大。Jones技术涉及使用光盘驱动器替代常规显微镜来观察已经被物理地吸引在盘上的染色的细菌细胞。Jones细菌细胞的尺寸通常在几个微米至几十个微米的数量级上。

[0009] 仍然普通需要使用常规计算机光学驱动器作为用于评估在光盘的PC基板上执行的生物分子筛选过程(例如，基于微阵列的生物测定)的装置的方法。

发明内容

[0010] 本发明的一个方面提供使用常规(即，未改性的)光盘驱动器来评估生物测定结果的方法。包含检错冗余(error detectionredundancy)的数据被记录在光盘上，或者要不然被设置在光盘上。例如，这种数据可以包括CD上的音频数据或者DVD或蓝光盘上的视频数据。对光盘的聚碳酸酯(PC)表面进行活化，以便更加容易地(例如，通过化学键合)接受期望的生物分子。作为非限制性的例子，如“表面活化申请”中所述，可以使用臭氧和UV照射的组合来活化光盘的PC表面。这种活化可以促进在PC表面上形成羧酸基团(COOH)。在一些实施例中，根据要键合到PC表面上的探针生物分子(probe biomolecule)，可以用促进将探针生物分子键合到PC表面的其它化学和/或物理处理来处理光盘的PC表面。作为非限制性的例子，这种化学处理可以促进将探针生物分子结合到活化的PC表面上的COOH基团。然后，在光盘上准备生物测定。

[0011] 可以对生物测定进行处理，从而可以在光学驱动器上更加容易地检测阳性生物测定结果(positive bioassay result)。在具体实施例中，这种处理可以涉及增大阳性测定结果的位点的尺寸以改变从阳性生物测定结果散射的光的量，和/或在阳性测定结果的位点的附近产生颜色变化或者要不然选择性地引入着色的材料，使得着色的材料改变阳性测定结果的位点附近的光吸收性质。

[0012] 增大阳性测定结果位点的尺寸可以涉及用标记物质(例如，生物素或硫醇)标记目标生物测定生物分子。标记物质可以与键合物质(例如，链霉抗生物素蛋白)反应。键合物质可以包括与金属种子(例如，金)的共轭物，或可以与金属种子(seed)(例如，金)形成共轭物。此外，尺寸增大处理可以包括引入键合到金属种子的(一种或多种)其它金属(例如，银)，从而增大阳性测定结果位点的尺寸。

[0013] 在阳性测定结果的位点的附近产生颜色变化或者选择性地引入着色的材料可以涉及：用标记物质(例如，生物素)标记目标生物测定生物分子；引入键合到标记物质并包括用于催化颜色变化反应的酶的键合物质；以及随后通过将反应物引入到颜色变化反应来实现颜色变化反应，从而在存在酶的位置处选择性地发生颜色变化反应。例如，这种颜色变化反应可以诱导可具有不同颜色的沉淀物。

[0014] 在其它实施例中，可以(例如，通过增大尺寸或改变颜色)对探针生物分子进行处理，从而使阴性测定结果可以被更加容易地读取。为了与(例如，用于探针生物分子的)阴性测定结果一起使用，可以对与本文描述的同(例如，用于目标生物分子的)阳性测定结果一起使用的那些过程相似的过程进行调整。

[0015] 在处理之后，在光学驱动器中读取光盘。执行合适的错误映射和数据解码软件的计算机或类似地配置的处理器尝试读取在盘上记录的数据。在数据解码时，在与已处理的生物测定结果(例如，视情况而定的阳性测定结果或阴性测定结果)的位置相对应的数据中检测错误。该数据内的错误的位置可以通过错误映射软件被映射到光盘上的物理位置，从而识别具有阳性测定结果或阴性测定结果的具体生物测定位点。

[0016] 下面描述本发明的其它方面、本发明的特定实施例的其它特征和本发明的应用。附图说明

[0017] 在附图中示出本发明的非限制性的实施例，其中：

[0018] 图1是描绘用于在光盘上准备生物测定并使用光盘驱动器评估生物测定的结果的方法的示意框图；

[0019] 图1A是用于增大阳性测定结果的位点的尺寸的方法的示意框图，其可用来实现图1的方法的信号增强处理；

[0020] 图1B是用于改变在阳性测定结果的位点附近的物质的颜色的方法的示意框图，其可用来实现图1的方法的信号增强处理；

[0021] 图2A以图形的方式示意性地描绘根据本发明的具体实施例的能够用于光学驱动器中的评估的在光盘上准备生物测定的方法；

[0022] 图2B-2D示出根据本发明的具体实施例如何可以使用流体通道板(fluidic channel plate)来在活化的光盘的PC表面上准备生物测定；

[0023] 图2E示意性地描绘在光盘的PC表面上形成的生物分子/纳米颗粒共轭物如何阻挡光盘驱动器的读取激光并由此产生错误；

[0024] 图3A是示意性地描绘标准光学CD-R盘的各种参数；

[0025] 图3B是制造的音频CD光盘的局部的示意横截面；

[0026] 图3C是已经记录有音频数据的CD-R光盘的局部的示意横截面；

[0027] 图3D是示出记录到CD或CD-R上的音频数据的构造的示意图；

[0028] 图4A示出实验#1的一系列生物素-链霉抗生物素蛋白结合位点的光学图像、块误率(block error rate)分布和原子力显微镜(AFM)图像；

[0029] 图4B是示出用于实验#1中的五种不同的目标浓度的相对错误密度(relative error density)和光学暗度比的示图；

[0030] 图5A示出实验#2的DNA结合位点的光学图像和块误率分布；

[0031] 图5B是示出用于实验#2中的五种不同的目标浓度的相对错误密度和光学暗度比的示图；

[0032] 图6示出经过不同时间段的银处理之后的实验#3的DNA结合位点的光学图像和一对块误率分布；

[0033] 图7A示出实验#4的抗人IgG/人IgG结合位点的光学图像和块误率分布；以及[0034] 图7B是示出用于实验#4中的五种不同的目标浓度的相对错误密度和光学暗度比的示图。

具体实施方式

[0035] 在整个下面的描述中，为了提供对本发明的更加全面的理解，对特定细节进行阐述。然而，本发明可以在无需这些细节的情况下被实行。在其它实例中，为了避免不必要地使本公开模糊，尚未示出或描述公知的要素。因此，本说明书和附图应当被视为示例性的而非限制性的。

[0036] 图1示意性地描绘用于在光盘33上准备生物测定并使用常规光盘驱动器52评估生物测定结果的方法10和系统110的框图表示。在所示的实施例中，系统110包括计算机50，该计算机50被连接为操作光学驱动器52，并且被配置为运行(在下面更加详细地描述的)错误映射软件56和数据解码软件54。在一些实施例中，计算机50可以包括操作常规TM TM TM
操作系统(例如，Windows 、Mac OS 、Unix 或类似于unix的操作系统)的常规个人计算机(PC)。在其它实施例中，计算机50可以包括一个或多个合适地编程的处理器，所述处理器与合适的硬件一起配置为执行本文描述的计算机50的功能。在一些实施例中，可以通过在光学驱动器52的本地的数据处理器执行解码软件54和/或错误映射软件56的部分(或者其相应的功能)。在这样的实施例中，可能不需要计算机50。

[0037] 光盘驱动器52是常规的光盘驱动器，其被配置为使用激光和/或光谱附近的电磁能来从光盘(例如，光盘33)读取数字数据，并且被连接为将从光盘读取的数字数据提供给计算机50。作为非限制性的例子，光盘驱动器52可以包括能够从多种类型的光盘读取数字数据的压缩盘(CD)驱动器、数字视频盘(DVD)驱动器、蓝光盘驱动器或组合驱动器。在一些实施例中，光盘驱动器52还被配置为将数字数据记录在光盘(例如，光盘33)上。将数字数据记录到光盘也称为将数字数据“写入”或“刻录(burning)”到光盘。光盘驱动器及其从光盘读取数字数据和/或将数字数据写入到光盘的操作是本领域的技术人员所知道的。

[0038] 方法10以块12开始，该块12包括获得光盘33，在光盘33上记录有或者要不然赋予有包括检错冗余(error checkingredundancy)的数字数据。一般来说，可以使用能够根据下面陈述的描述执行的任何合适的光盘33来实行方法10。当前优选的光盘包含聚碳酸酯(PC)层，并且，可以包括，但不限于，压缩盘(CD)、数字视频盘(DVD)、蓝光盘等。在一些实施例中，作为PC的补充或替换，根据本发明使用的光盘可以包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层、聚苯乙烯(PS)层和聚二甲基硅氧烷(PDMS)层。

[0039] 在所示的实施例中，使用光盘刻录机35记录被记录到光盘33上的数字数据。在一些实施例中，虽然这不是必要的，但是可以通过光盘驱动器52来实现光盘刻录机35，并且，可以通过不同的硬件装置来实现刻录机35和盘驱动器52。在一些实施例中，虽然这也不是必要的，但是刻录机35可以在可执行合适的刻录软件的计算机50的控制下操作，并且，可以(例如，通过不同的计算装置)独立地控制刻录机35的操作。在一些实施例中，可以在购买光盘33之前在盘的(例如，在工厂)制造期间记录光盘33上的记录数据。在制造期间将数字数据记录到光盘上的过程可以称为“挤压”盘。

[0040] 使用检错冗余(即额外(冗余)数据)对记录在光盘33上的数据进行解码，其中，使用该检错冗余来确定有效载荷数据(payloaddata)中的错误。作为非限制性的例子，在称为交叉交错理德-所罗门编码(CIRC)的过程中用纠错冗余对记录在常规音频CD上的音频数据进行编码，该CIRC过程对于每三个字节的音频数据有效载荷并入一个冗余奇偶检验字节(参见Lane，P.M.et al.，Compact discplayers in the laboratory：Experiments in optical storage，errorcorrection，and optical ﬁber communication(实验室中的压缩盘播放器：在光学存储、纠错和光纤通信中实验)，IEEE Transactions onEducation44，47-60(2001)；以及Pohlmann，K.C，The compact dischandbook(压缩盘手册)，A-R Editions Inc.，Madison，1992，这些文献通过引用的方式并入于本文中)。对于DVD视频编码技术，使用相似的理德-所罗门纠错编码技术。纠错技术也被并入到记录于蓝光盘上的数字视频数据中。

[0041] 虽然基于CIRC的DVD视频编码技术和CD音频编码技术或者其它相似的编码技术包含“纠错”冗余数据，但是这不是必要的。在一些实施例中，在块12中记录在光盘上的数据足以包含“检错”冗余数据，假设可能的话，使用合适地配置的软件(例如，数据解码软件54和错误映射软件56)来检测数据内的错误的位置。在下面更加详细地描述使用软件来检测错误的位置。可以与方法10和系统110相关联地使用的检错冗余的其它非限制性的例子包括：数据重复方案、数据奇偶检验方案、数据检验和方案、循环冗余检验方案、水平冗余检验方案、垂直冗余检验方案、基于海明(hamming)距离的方案、散列函数方案、极性(polarity)方案和基于密码消息的方案。

[0042] 一旦在块12中准备或者要不然获得包含具有检错冗余的数据的光盘33，方法10就进入块14，块14涉及在适合于使用光盘驱动器52的评估的形式的光盘上准备生物测定。在所示的实施例中，块14包含在图1中以框图形式示出并且在图2A中以图形形式示出的几个子块。块14以子块18开始，子块18涉及增强光盘33的活化能，从而可以在光盘33的PC层上更加容易地固定生物分子。在一些实施例中，子块18可能涉及(例如，用去离子水)冲洗盘33的PC层，以去除环境污染物等。在所示的实施例中，通过活化增强器(activation enhancer)37来执行子块18。

[0043] 在当前优选的实施例中，在子块18中对光盘33的活化包含在存在臭氧(O3)的情况下用紫外线(UV)辐射照射光盘33，如“表面活化申请”中所述。在这种实施例中，活化增强器37可以包含UV辐射源(例如，UV灯)和臭氧源(例如，由加拿大魁北克省Shefford的Ozomax公司(Ozomax，Inc.of Shefford，Quebec，Canada)销售的OZO-2VTT臭氧发生器)。在一些实施例中，当用UV正照射盘33时在盘33附近的臭氧浓度大于10ppm。在一些实施例中，该臭氧浓度大于20ppm。为了避免损坏盘33的照射表面或者使该损坏最少化，2
UV辐射强度可以相对较低。在具体实施例中，UV辐射强度小于大约50mW/cm。在其它实施
2
例中，UV辐射强度小于大约20mW/cm。

[0044] 如在“表面活化申请”中所论述的，在存在臭氧的情况下用UV辐射照射光盘33被认为会引起增加光盘33的PC表面的亲水性的反应，并且导致以118(图2A)示出的在PC表面上形成羧酸基团(COOH)。在不希望受理论的约束的情况下，PC已知是在某些波长(例如，254-300nm之间的范围内的波长)的照射下经过光弗赖斯(photo-Fries)反应，从而导致形成水杨酸苯酯和羟基二苯酮。臭氧的存在可以诱导形成O2-接触电荷转移络合物(加合物)，这是脂肪族和芳香族烯烃的光氧化中的最初的步骤。合起来说，UV辐射和臭氧被认为会引起加合物的形成，然后，加合物的形成被认为自身再聚集(reassemble)，以通过一系列过氧化氢(hydriperoxide)中间体形成羧基。在盘33的PC表面上形成的羧酸基团(COOH)容易接受与生物分子形成键合，并且允许将生物分子固定在光盘33上。在具体实施例中，可以通过共价键偶联将生物分子固定在活化的光盘33上。在一个具体的非限制性的示例性实施例中，共价键酰胺偶联可以促进具体生物分子上的氨基(NH2)基团与活化的PC表面上的羧酸(COOH)基团之间的键合。

[0045] 在具体实施例中，活化增强器37使用UV辐射既(例如，通过分子O2的光分解)由存在于反应位点的分子O2产生臭氧又照射盘33的PC表面。可以按不同的波长(即，倾向于促进从分子O2形成臭氧的一种波长和倾向于促进盘33的PC表面处的活化反应的第二波长)提供这种UV辐射。表面活化自身是不可容易地测量的。然而，当对盘33的PC表面进行活化时，盘33的PC表面变成相对较亲水性的，从而导致其水接触角的幅值下降。

[0046] 在一些实施例中，根据在生物测定中涉及的生物分子和/或生物分子的键合位点(例如，要键合到PC表面的探针生物分子)，可选地，可以通过用促进将该生物分子键合到PC表面的化学和/或物理处理处理光盘来对光盘的PC表面进行进一步的活化。这种化学和/或物理处理可以促进将生物分子的某些键合位点键合到活化的PC表面上的羧酸(COOH)基团。在一种具体的非限制性的例子中，在期望将生物分子的氨基(NH2)基团通过共价键键合到PC表面上的羧酸(COOH)基团的情况下，可以用l-乙基-3-(3′-二甲氨基丙基)-碳化二亚胺(l-ethyl-3-(3′-dimethylaminopropyl)-carbodiimide)(EDC)和/或N-羟基丁二酰亚胺(N-hydroxysuccinimide)(NHS)处理光盘33。由于EDC和NHS相对较便宜，所以光盘33(或者至少其PC表面)可以完全被涂敷或者被浸入在这些物质中。用其它化学品的处理可以促进生物测定中涉及的生物分子的键合位点和光盘33的PC表面之间的其它类型的键合。在所示的实施例中，在块20中在盘33上准备生物测定之前，在块18中对光盘33进行活化(包括可选的促进键合的化学处理)。在其它实施例中，可以在准备生物测定的同时进行可选的促进键合的化学处理(例如，通过与在生物测定中涉及的一种或多种生物分子一起对盘33施加化学处理)。

[0047] 一旦在子块18中对光盘33的表面进行了活化，方法10就进入子块20，该子块20涉及在活化的光盘33上准备生物测定。子块20自身可以包括在图2A中更加详细地示出的多步骤过程。子块20可以包括：在盘33的活化的PC表面上固定第一(探针)生物分子(图2A的工序20A)；以及随后将盘33上的固定的探针生物分子暴露于第二(目标)生物分子，以试图促进探针生物分子和目标生物分子之间的反应(例如，键合反应)(图2A中的工序20B)。在本描述和附图中，仅仅为了方便起见，使用术语“生物分子”来描述子块20生物测定形成过程的反应物，虽然子块20生物测定形成过程的反应物可以包括分子，但是这些反应物并不特别地局限于分子，可以包括任何合适形式的反应物，所述任何合适形式的反应物包括，但不限于：分子、分子簇、纳米颗粒、微米颗粒、细胞、有机体等。除非另有特殊说明，本文所用的术语“生物分子”应该被理解为包括任何这种反应物。

[0048] 在图2A的所示的示例性实施例中，子块20生物测定是DNA生物测定，其中，固定过程20A包括(以120A所示的)在活化的光盘33的表面上固定DNA探针，并且，键合过程20B包括将目标DNA引入到光盘33的附近，使得如果探针和目标匹配，则目标DNA可以键合到DNA探针。在图2A例子中，以120B示出，目标DNA被示出为键合到探针DNA。在典型的生物测定过程中，探针DNA的一种或多种特性是已知的，并且，目标DNA的相应特性是未知的。如果在目标DNA和探针DNA之间形成键合，则可以推断出目标DNA的某些特性。

[0049] 一般而言，子块20生物测定准备工序可以包括准备任何合适的生物测定。作为非限制性的例子，在一些实施例中，由第一生物分子和第二生物分子形成的子块120生物测定可以包括：DNA生物测定；蛋白质生物测定(例如，其中，探针生物分子和目标生物分子中的一种或两种包括蛋白质，诸如生物素-链霉抗生物素蛋白测定)；免疫测定(例如，其中，探针生物分子和目标生物分子包括抗体和抗原，诸如IgG-抗-IgG测定)；碳水化合物/细胞测定(例如，其中，探针生物分子和目标生物分子包括碳水化合物和生物细胞)；涉及适体(aptamer)(例如，核酸受体)的测定；所谓的“三明治”测定(涉及三种或更多种反应物)等。其中测定的第二(目标)生物分子键合到固定于光盘33的表面上的第一(探针)生物分子的情形可以称为“阳性测定结果”，并且，其中目标生物分子没有键合到探针生物分子的情形可以称为“阴性测定结果”。

[0050] 在子块20中准备生物测定可以包括用于控制光盘33的PC表面上的固定位置和/或键合反应的流体技术。涉及使用流体通道板39，45的具体例子在图2B-2D中示出。在“表面活化申请”中描述了使用流体通道板39，45准备生物测定。可以由聚二甲基硅氧烷(PDMS)或其它合适的材料制造流体通道板39，45。可以使用流体通道板39，45来将探针生物分子和目标生物分子在(一个或多个)特定位置处按空间阵列的形式传送到光盘33的表面。

[0051] 在所示的实施例中，通道板39包括相对较宽的单通道39A。通道板39可以被放置在盘33的PC表面上(图2B)，在盘33的PC表面上，可以将包含探针生物分子的溶液引入到通道39A。在所示的实施例中，在通道39A大到足够可以被眼睛看见的情况下，可以添加足够量的包含探针生物分子的缓冲液，以填充通道39A(即，在通道39A的区域中涂敷盘33的PC表面)。一旦通道39A内的探针生物分子键合到盘33的表面，就可以从光盘33去除通道板39，以留下其中探针分子已经被键合到PC表面的键合带41(bondingstrip)。

[0052] 然后，可以将第二流体通道板45放置在盘33的表面上(图2C)。在所示的实施例中，通道板45是包括多个弯曲的微流体通道45A的微流体通道板。在具体实施例中，微流体通道45A的弯曲部可以是中心成形的，并且，通道板45可以被定位为：使得通道45A的弯曲部的中心与光盘33的中心重合。一个或多个通道45A的至少一部分与由探针分子和通道板39形成的键合带41重叠。使用本领域已知的技术，可以将包含目标生物分子的缓冲液引入到微通道45A并汲取(draw)从其通过，使得目标生物分子可以与通道45A和键合带41重叠的区域中的探针生物分子反应。在盘33的具体位置处，键合带41与包含目标生物分子的通道45A的相交处提供生物测定测试位点43(图2D)。

[0053] 可以精确地确定通道板39，45在盘33上的位置和通道板39内的通道39A，45A的位置，从而在盘33的表面上知道测试位点43的位置。本领域的技术人员将会认识到，图2B-2D中示出的通道板39，45和通道39A，45A的具体配置实质上是示例性的，并且，在其它实施例中，通道板39，45和通道39A，45A可以具有其它配置。在一个具体实施例中，通道板
39包括多个通道39A，所述多个通道39A还可以是微通道，并且通常可以(相对于盘33)径向地定向。

[0054] 在盘33的表面上准备具体生物测定可以涉及其它工序，所述其它工序，例如，但不限于：在生物测定准备的各种步骤之间(例如，在将探针生物分子固定在盘33上之后，或者在将固定的探针生物分子暴露于目标生物分子之后)用合适的溶剂冲洗盘33；在将探针生物分子固定在盘33的表面之后，使该表面钝化。钝化反应可以涉及将盘33的活化的表面与合适的小分子(例如，作为非限制性的例子，含有150mM NaCl、0.8％牛血清白蛋白(BSA)、0.1％明胶、0.05％吐温20和0.05％NaN3的封闭缓冲液)反应。冲洗和钝化光盘33的PC表面都有助于减少非特性吸附，要不然这种非特性吸附可能会破坏生物测定评估的结果(例如，由于导致错误的阳性确定)。

[0055] 在子块20中准备生物测定之后，方法10进入子块22，该子块22涉及对生物测定进行处理，以增强在光学驱动器52中产生的信号。可以通过生物测定处理器45来执行子块22中的生物测定处理。在一些实施例中，子块22处理可以涉及进行化学和/或物理反应，以增大阳性测定结果的位点的尺寸(即，其中目标生物分子已经被键合到固定于光盘33的表面上的探针生物分子的测试位点43中的位置)。在具体实施例中，子块22可以包括使用自动金相学处理(autometallography process)增大阳性测定结果的尺寸。增大阳性测定结果的位点的尺寸可以通过散射激光来中断光学驱动器52的激光束。在其它实施例中，子块22处理可以涉及实现化学和/或物理反应，所述化学和/或物理反应改变阳性测定结果的位点附近的颜色，或者要不然在阳性测定结果的位点附近选择性地沉积着色的材料。在具体实施例中，子块22可以包括使用一种或多种诱导酶催化反应的颜色变化来改变阳性测定结果的位点附近的颜色。改变阳性测定结果的位点附近的物质的颜色可以导致吸收光学驱动器52的激光的一部分。在另外其它的实施例中，可以使用其它化学或物理处理来改变阳性测定结果的位点处或其附近的光学驱动器52的激光的光学性质。作为非限制性的例子，这种处理可能会导致光被阳性测定结果的位点的区域吸收、反射、衍射和/或散射，或者，可以改变入射在阳性测定结果的位点的区域上的光的波长、能量或偏振。

[0056] 图1A是根据具体实施例的用于增大阳性测定结果的位点的尺寸的方法51的示意框图，其可以用来实现子块22信号增强处理。方法51表示自动金相学处理的具体的非限制性的例子。方法51以块53开始，块53涉及标记目标生物分子。可以通过将“标记物质”键合到目标生物分子来进行标记目标生物分子的块53过程。块53标记物质能够键合到目标生物分子或(下面进一步讨论的)“键合物质”。在一些实施例中，块53标记物质能够选择性地键合到目标生物分子(优选地，键合到探针生物分子)，并且在子块20生物测定中将目标生物分子已经键合到探针分子之后，可以将块53标记物质施加到盘33。在一些实施例中，在子块20生物测定中使用目标生物分子之前(即，在目标生物分子键合到探针生物分子之前)，块53标记物质可以键合到目标生物分子。在这种实施例中，例如，在其隔离期间可以将标记物质加入到包含目标生物分子的溶液。在一些实施例中，在通过形成含有标记物质的溶液和使用与用于引入目标生物分子(例如，流体通道板)的那些技术相似的技术引入标记物质来完成子块20生物测定之后，可以将块53标记物质键合到目标生物分子。在图2A示图(如120B所示)，块53标记物质包括在目标DNA键合到固定于盘33上的探针DNA之前或之后与目标DNA形成键合的生物素。

[0057] 然后，处理方法51进入块55，块55涉及引入键合物质，该键合物质键合到块53标记物质，并且提供用于(在下面进一步讨论的)块57的增大尺寸的处理的“种子”。在图2A的所示的实施例中，在用生物素(以120B所示)标记目标生物分子的情况下，块55键合物质可以包括链霉抗生物素蛋白和金(或其它稳定金属)纳米颗粒(以122A示出)的共轭物。链霉抗生物素蛋白共轭物键合到目标生物分子上的生物素，并且，金纳米颗粒提供用于后续的块57的增大尺寸的过程的种子。在其它实施例中，块55键合物质可以包括不同材料。例如，在块53标记物质是生物素的情况下，块55键合物质可以包括金(或者其它稳定金属)和不同的抗生物素抗体(合成的或者自然出现的)的共轭物，在块53标记物质是除生物素以外的物质的情况下，块55键合物质可以包括金(或者其它稳定金属)和其它合适的材料的共轭物。在一些实施例中，块55键合物质的种子可以直接键合到块53标记物质。例如，在一些实施例中，块53标记物质包括硫醇(-SH)基团，在这种情况下，(在硫醇标记键合到目标生物分子之前或之后)金纳米颗粒种子可以直接键合到硫醇(-SH)基团。在这种实施例中，块53标记物质和块55键合物质可以包含单组分，该单组分可以在单个步骤中施加，并且可以在目标生物分子键合到探针之前或之后键合到目标生物分子。可以用于键合物质的种子的除金以外的合适的稳定金属包括银和/或铂。以与目标生物分子的方式相似的方式(例如，通过形成含有键合物质的溶液和使用流体通道板来引入键合物质到PC表面)可以将键合物质引入到PC表面。

[0058] 然后，处理方法51进入块57，块57涉及引入键合到块55种子的增大尺寸的物质，以增大阳性生物测定结果的尺寸。在一些实施例中，块57增大尺寸的物质包括键合到块55键合物质的金(或其它稳定金属)种子的金属(例如，银)纳米颗粒。可以用可选的还原剂将这种金属纳米颗粒溶解在溶液中，并且，可以使用合适的通道板(例如，通道板45)来将这种金属纳米颗粒引入到光盘33的表面。如图2A中的122B所示，块57增大尺寸的过程的结果是，显著地增大了阳性测定结果的位点的尺寸。

[0059] 方法51处理将盘33上的阳性测定结果位点的尺寸从几个纳米的数量级的大小增大到几百个纳米的数量级的大小。如下面更加详细地解释的，阳性测定结果的尺寸的这种增大导致阳性测定结果位点散射光盘驱动器52的激光或电磁束，从而在记录于盘33上的数据中产生显著的错误。发明人在实验上已经确定，具有大约200nm或更大(或者在光盘驱动器52的激光波长λ的≥λ/4的数量级上)的尺寸的物体导致能够可靠地“读取”的错误信号。

[0060] 图1B是根据具体实施例的用于改变阳性测定结果的位点附近的物质的颜色的方法61的示意框图，其可以用来实现子块22信号增强处理。方法61表示诱导酶催化反应的颜色变化过程的一个具体实施例。方法61以块63开始，块63涉及标记目标生物分子。标记目标生物分子的块63过程可以与上述的块53标记过程(图1A)相似。块63标记物质可以具有与块53标记物质相似的特性。可以使用与上述的用于块53标记过程相似的技术来将块63标记物质施加到目标生物分子。在一个具体的非限制性的实施例中，块63标记物质包括生物素。

[0061] 然后，处理方法61进入块65，块65涉及引入键合物质，该键合物质键合到块63标记物质，并且提供用于催化(下面进一步讨论的)块67中的颜色变化反应的酶。除了块63标记物质包括酶而不是用于块53标记物质中的种子以外，引入键合物质的块65过程可以与上述的块55键合物质引入过程(图1A)相似。块65键合物质可以能够键合到块63标记物质的材料和用于促进块67颜色变化反应的酶的共轭物。在具体的非限制性的实施例中，在用生物素标记目标生物分子(在块63中)的情况下，块65键合物质可以包括抗生物素抗体和合适的酶的共轭物。在一些实施例中，抗生物素抗体包括链霉抗生物素蛋白，但是，另外或者可替换地，抗生物素抗体可以包括一种或多种其它蛋白质(例如，可以小于链霉抗生物素蛋白的蛋白质)。在块63标记物质是除生物素以外的物质的实施例中，然后，可以对块65键合物质进行合适的改性，以提供酶与能够键合到块63标记物质的其它合适的(一种或多种)材料的共轭物。如下面更加详细地论述的，形成块65键合物质的一部分的具体酶取决于用于块67中的具体的颜色变化反应。在一个具体实施例中，形成块65键合物质的一部分的酶包括辣根过氧化物酶(HRP)。

[0062] 在施加键合物质之后，方法61进入块67，块67涉及实现在存在形成块65键合物质的一部分的酶的情况下发生的颜色变化反应。颜色变化反应的非限制性的例子是在辣根过氧化物酶(HRP)的影响下在存在过氧化氢(H2O2)的情况下的四甲基联苯胺(TMB)的氧化。

[0063]

[0064] 在具体实施例中，可以在盘33的表面上提供TMBred和过氧化氢的溶液，并且，在存在HRP的位置中(例如，在HRP形成块65键合物质的一部分的阳性测定结果的位点)，对TMBred进行氧化，以形成具有蓝色并且可以从溶液沉淀的TMBOX。在不存在HRP的情况下(例如，在远离阳性生物测定结果的位点的盘33上的位置处)，TMB氧化反应不会以显著的水平发生，并且，TMBred基本上保持无色。在阳性生物测定结果的位置的附近的TMBOX的蓝色倾向于从光盘驱动器52的读取激光吸收光，从而在记录于光盘33上的数据中产生错误。发明人在实验上已经确定，大于大约30％的透射率变化足以在光盘驱动器52的操作中可靠地产生读取错误。

[0065] 将会认识到，在存在过氧化氢的情况下TMB的氧化的例子表示颜色变化反应的一个具体例子。在其它实施例中，可以在块67中使用其它颜色变化反应来提供相似的颜色变化效果。本领域的技术人员将会认识到，形成块65键合物质的一部分的(一种或多种)具体酶将取决于块67颜色变化反应的性质。在另外其它的实施例中，不是特别必要的是，为了影响在阳性测定结果的附近吸收的来自光盘驱动器52的激光的量而发生颜色变化反应。在一些实施例中，可以通过在阳性测定结果的附近选择性地引入或沉积已着色的材料来影响在阳性测定结果的附近吸收的来自光盘驱动器52的激光的量。例如，这种着色的材料可以包括着色的晶体颗粒。

[0066] 返回到图1的方法10，在子块22结束时，方法10进入块16，块16涉及使用光学驱动器52读取盘33来评估块14生物测定的结果。在所示的实施例中，一旦包含块14生物测定的盘33被安装在光学驱动器52中，就可以通过计算机50来执行块16的其余部分，该计算机50与光学驱动器52通信，并且控制光学驱动器52的操作。如图1所示，在执行块16评估的过程中，计算机50可以被配置为执行下面更加详细地描述的解码软件54和错误映射软件56。

[0067] 一般来说，对块14生物测定的结果的块16评估涉及：(使用与数字数据相关的检错冗余)检测记录于光盘33上的数字数据中的错误；以及将这些错误与阳性生物测定结果相关联(例如，通过将这些错误与盘33上的具体测试位点43相关联，从而表现出阳性生物测定结果)。块16评估过程以子块24中的检错开始。子块24检错是基于记录于光盘33上的数据中的检错冗余(参见，上面对块12的描述)，并且，可以由执行数据解码软件54的计算机50来执行。子块24的检错过程可以涉及：使用常规光盘驱动器52来读取记录于光盘33上的数字数据(包括数据有效载荷和检错冗余数据二者)；以及对数字数据进行解码，以确定错误的存在。在子块24中对数据进行解码可以涉及这样的过程：即，用来将检错冗余赋予到记录于光盘33上的有效载荷数据中的编码过程的逆过程(即，共轭过程)。在具体实施例中，块24解码过程可以涉及从有效载荷数据提取检错冗余和检验记录数据的精确性。子块24检错过程可以涉及阈值化过程(thresholding process)，该阈值化过程涉及错误密度和/或错误数量，其中，将超过某一阈值的错误密度和/或错误数量确定为阳性测定结果。该阈值可以是下述错误密度和/或错误数量的3倍或更大(在一些实施例中，10倍或更大)：该错误密度和/或错误数量可以是对于没有经过子块20生物测定或块22处理的正常光盘所期望的。该阈值可以是在与阳性生物测定结果间隔开的位置处的错误密度和/或错误数量的3倍或更大(在一些实施例中，10倍或更大)。

[0068] 如上所述，在具体实施例中(例如，在CD音频数据记录在盘33上并且/或者DVD视频数据记录到光盘33上的情况下)，使用理德-所罗门CIRC检错技术来对记录于光盘33上的数据进行编码。这些理德-所罗门CIRC技术使用数据交错过程(data interleavingprocess)来编码和分布有效载荷数据，并且利用冗余奇偶检验位来保护有效载荷数据的精确性。在这种实施例中，子块24检错过程可以涉及从有效载荷数据提取奇偶检验位和检验记录数据的精确性。在奇偶检验期间的任何不一致(例如，在(如从在光学驱动器52中读取的有效载荷数据确定的)期望的奇偶检验位和直接从光学驱动器52中的盘33读取的奇偶检验位之间的不一致)指示错误。更具体地说，在这种实施例中，可以对从光盘52读取的CD音频数据或DVD视频数据(包括有效载荷数据和冗余数据)进行解码，并且，可以通过执行解码软件54的计算机50处理每一帧(包括有效载荷数据和冗余数据)，以检测错误的存在。因此，在这种实施例中，可以逐帧地检测有效载荷数据中的错误。在音频数据的情况中，每一帧包含24字节的音频有效载荷数据和8字节的奇偶检验数据。利用帧的编码方案的使用并不限于CD音频数据和DVD视频数据。在其中用来将数字数据及其检错冗余记录到盘33的编码方案利用帧的任何实施例中，可以逐帧地执行识别错误的块
24过程。

[0069] 在子块22中的处理之后，在光盘33的PC表面上，光盘33上的阳性测定结果的位点将包括相对较大的聚集体(conglomeration)(在子块22处理涉及增大阳性测定结果的位点的尺寸的情况中)，因此，这些位点将散射光盘驱动器52的激光，从而导致在块24中检测记录数据中的错误。类似地，在子块22处理涉及阳性测定结果的位点附近的颜色变化的情况中，光盘驱动器52的激光可能会被吸收，从而导致在块24中检测记录数据中的错误。对于子块22的增大尺寸的处理的情况，图2E示意性地描绘光学驱动器52的激光82正被引导通过光学驱动器52的透镜83，并且在与根据上述的块12和14准备的CD-R光盘33相互作用时散射。CD-R光盘33包括已经记录有数据72的染料层(dye layer)74。在所示的实施例中，光盘33具有在其PC表面76上形成的阳性测定结果。在所示的实施例中，该阳性测定结果包括具有被键合到目标生物分子78的(一种或多种)金属纳米颗粒(例如，金和银)的多种生物分子78。如上所述，生物分子78和(一种或多种)纳米颗粒80的聚集体可以具有在几百个纳米的数量级上的大小。这些聚集体的尺寸足以散射光学驱动器52的读取激光82(如84所示)，并且足以当计算机50在子块24中尝试使用数据解码软件54评估记录数据74时产生相应的错误。

[0070] 在子块24中检测错误之后，块16评估过程进入子块26，子块26涉及将(一个或多个)检测到的错误映射到光盘33表面上的(一个或多个)特定位置。子块26可以由执行错误映射软件56的计算机50执行。错误映射软件56能够将记录数据中的错误映射到光盘33表面上的相应的物理位置。在具体实施例中，在光盘33上的记录数据包括用检错冗余逐帧地编码的音频CD数据、DVD视频数据或其它数据的情况下，数据解码(检错)软件54能够识别包含错误的具体数据帧，并且，作为子块26的一部分，错误映射软件56将包含错误的数据帧映射到光盘33上的特定物理位置。如上所述，记录于光盘33上的数据并不限于音频CD数据或DVD视频数据，但是通常可以包括用检错冗余编码的其它数据。在这种实施例中，错误映射软件56设置有关于记录于盘33上的数字数据的一些信息或方案，并且，运行错误映射软件56的计算机50在块26中使用该信息或方案来确定已经出现错误的盘33上的(一个或多个)位置。

[0071] 然后，块16评估过程进入子块28，子块28涉及确定阳性生物测定结果。由于在子块26中确定的错误的盘上位置对应于阳性测定结果的盘上位点，所以可以在子块26中使用子块24错误映射过程的结果来确定阳性生物测定结果的位置。如上所述，块20生物测定的准备涉及获知或估计测试位点43的位置(图2D)。例如，测试位点43的位置可以基于对通道板39，45的位置的获知。子块28可以涉及阈值化过程，该阈值化过程涉及错误密度和/或错误数量，其中，将超过某一阈值的错误密度和/或错误数量确定为阳性测定结果。该阈值可以是下述错误密度和/或错误数量的3倍或更大(在一些实施例中，10倍或更大)：该错误密度和/或错误数量可以是对于没有经过子块20生物测定或块22处理的正常光盘所期望的。该阈值可以是在与阳性生物测定结果间隔开的位置处的错误密度和/或错误数量的3倍或更大(在一些实施例中，10倍或更大)。子块28可以涉及将检测到的错误的盘上位置与测试位点43的盘上位置相关联。假设对于每一个测试位点43而言具体探针生物分子和目标生物分子是已知的，在子块28中可以使用检测到的错误的盘上位置与测试位点43的盘上位置的关联性来确定产生阳性生物测定结果的具体对的探针生物分子和目标生物分子。

[0072] 本领域的技术人员将会认识到，可以组合数据解码软件54和错误映射软件56的功能。可以用来实现数据解码软件54和错误映射软件56的功能中的一些或全部的几种光盘质量诊断程序可以公开下载得到。例如，这种盘质量诊断程序包括：可以从(http://www.plextools.com/)获得的 Professional；kprobe(可以从http://www.TM
k-probe.com/获得)；以及Nero CD-DVDSpeed(可以从http://www.cdspeed2000.com/获得)。这种软件工具是专用于已经记录有CD音频数据或DVD视频数据的光盘33。当在计算机50上运行时，这些软件工具处理与通过光学驱动器52从光盘33读取的数据相对应的错误统计，并且产生显示作为播放时间(即，已经播放CD音频/DVD视频数据的时间)的函数的块误率的变化的数据(例如，绘图)。因为播放时间对应于光盘33的表面上的特定物理位置，所以，在假定阳性测定结果导致显著地中断光学驱动器52的激光读取的情况下可以评估阳性测定结果。

[0073] 如果在具体播放时间(t)能够识别错误，则可以根据下述公式识别盘33表面上的错误的径向位置(r)：

[0074]

[0075] 其中：

[0076] t是检测到的错误的播放时间；

[0077] r是盘表面上的检测到的错误的径向位置；

[0078] ro是盘的不可编程的中心区域的半径；

[0079] rp是盘的可编程区域的半径；以及

[0080] τ是盘的总可记录时间。

[0081] 对于典型的700-MB CD-R盘33，在图3A中示意性地描绘示出公式(1)的各组分的非限制性的例子，该盘33具有ro＝25mm的不可编程的中心区域和rp＝58mm的可编程区域，并且能够记录τ＝79.7分钟的CD音频数据。如果在错误分布图中在大约t＝15分钟时出现错误峰值，则可以使用公式(1)来确定在具有半径r＝33.77mm的近似的径向位置处发生生物分子结合事件(阳性测定结果)。

[0082] 本领域的技术人员将会认识到，对于不同的光盘33和/或对于记录到这种光盘33上的不同的数据，可以对公式(1)的参数和/或形式进行修改。而且，不必要的是，记录到光盘33上的数据具有“播放时间”。在更加普通的实施例中，仅有必要的是，操作数据解码软件54和错误映射软件56的计算机50能够将错误位置映射回到盘33上的物理位置，以识别阳性测定结果的位点的盘上位置。

[0083] 在具体实施例中，使用方法10评估的生物测定可以包括所谓的“三明治”生物测定，其中，在目标生物分子已经被键合到探针生物分子之后，可以将标记物质引入到盘33的PC表面。作为上述的块53或块63的一部分，可以施加标记物质。在一个具体实施例中，可以使用方法10来评估涉及蛋白质A的三明治生物测定，该蛋白质A是位于致病细菌鲜黄色葡糖球菌(Staphylococcus aureus)的表面的膜蛋白质，该鲜黄色葡糖球菌可以例如在人的鼻子或皮肤上发现，并且，可以导致从轻微感染到致命疾病的各种各样的疾病。鲜黄色葡糖球菌通常键合到各种各样的IgG，从而通过主体的免疫系统避免吞噬作用。可以通过下述方式来构造三明治结构：使探针抗蛋白质A抗体键合到光盘33的活化的PC表面；将蛋白质A目标引入到光盘33的PC表面，使得目标蛋白质A键合到探针抗蛋白质A；以及将第二抗蛋白质A抗体标记物质引入到盘33的表面，以键合到蛋白质A的目标。第二抗蛋白质A抗体标记物质可以不同于探针抗蛋白质A抗体，从而第二抗蛋白质A抗体标记物质和探针在不同的键合位点键合到蛋白质A目标。

[0084] 然后，可以根据方法51或61(视情况而定)的其余部分处理所得到的三明治生物测定，并且，可以根据上述的块16评估所得到的三明治生物测定。在一些实施例中，金纳米颗粒种子可以直接被键合到第二抗蛋白质A抗体(在将第二抗蛋白质A抗体引入到盘33的表面之前或之后)。在这种实施例中，第二抗蛋白质A抗体可以按与上述的块53标记物质和块55键合物质二者相似的方式行使作用。类似地，在一些实施例中，酶可以直接被键合到第二抗蛋白质A抗体(在将第二抗蛋白质A抗体引入到盘33的表面之前或之后)。在这种实施例中，第二抗蛋白质A抗体可以按与上述的块63标记物质和块65键合物质二者相似的方式行使作用。

[0085] 一般来说，使用第二抗体作为三明治生物测定中的标记物质或者其一部分，并不限于涉及蛋白质A目标的生物测定。将会认识到，相似的第二抗体能够用作用于涉及其它生物分子目标的生物测定的标记物质或其一部分。

[0086] 在另一示例性实施例中，可以使用方法10来评估涉及凝血酶的三明治生物测定，该凝血酶是在血液凝固级联中起重要作用的丝氨酸蛋白酶。可以通过下述方式来构造三明治结构：使探针抗凝血酶抗体键合到光盘33的活化的PC表面；将目标(凝血酶)引入到光盘33的PC表面，使得目标凝血酶键合到探针抗凝血酶抗体；以及将适体标记物质引入到盘33的表面，以键合到目标凝血酶。适体是包括特定核酸序列的合成分子。在下面用粗体示出适合于结合到凝血酶的适体序列：

[0087] 5′-H2N(CH2)5TTTTTTTTTTTTTTTGGTTGGTGTGGTTGG-3′。适体标记物质可以在与探针抗凝血酶抗体不同的键合位点处键合到凝血酶。然后，可以根据方法51或61(视情况而定)的其余部分处理所得到的生物测定，并且，可以根据上述的块16评估该生物测定.在一些实施例中，可以按与上述的方式(块53或块63)相似的方式用生物素标记适体标记物质。在这种实施例中，可以在施加到盘33之前用生物素标记适体，然后，在将目标生物分子已经键合到探针生物分子之后，可以将适体/生物素标记物质引入到盘33。在这种实施例中，引入键合物质(块55或块65)以及增大阳性测定结果的尺寸(块57)或者实现颜色变化反应(块67)可以与上述的处理基本上相似。

[0088] 一般来说，使用适体作为三明治生物测定中的标记物质或者其一部分，并不限于涉及凝血酶目标的生物测定。将会认识到，相似的适体能够用作用于涉及其它生物分子目标的生物测定的标记物质或其一部分。

[0089] 发明人执行了大量的实验，旨在评估上述的方法和系统。使用墨染污光盘33，发明人确定，在～260μm数量级上的斑点尺寸能够在记录有CD音频数据的光盘33的错误密度方面产生可持续检测到的增大。期望可以使可检测到的分辨率更小，但是，基于光学驱动器52的激光斑点的尺寸，对于可检测到的错误分辨率可能会有限制。例如，期望的是，与具有相对较大的激光斑点的CD光学驱动器52相比，具有相对较小的激光斑点的DVD光学驱动器52能够检测具有更高分辨率(即，较小的斑点尺寸)的错误。

[0090] 实验#1-生物素-链霉抗生物素蛋白生物测定

[0091] 含有生物素的五个结合带(binding strip)被固定在光盘的PC表面上，该光盘记录有CD音频数据，并且，光盘的PC表面被UV和臭氧的组合活化。在PDMS流体板的帮助下固定生物素结合带。通过将生物素基-3，6，9-三噁癸二胺(biotinyl-3，6，9-trioxaundecanediamine)偶联到光盘的活化的PC表面上的羧酸基团来准备表面约束生物素(surface bound biotin)。然后，将生物素结合带与提供在1.0μl微流体通道中的五种不同浓度(0.1、0.2、0.4、0.8和1.6μg/ml)的金纳米颗粒-链霉抗生物素蛋白共轭物反应。

[0092] 然后，将盘的表面经过50分钟的银增强反应(参见图2A的步骤22B)，这样导致结合位点变暗(参见图4A中的CD表面的光学图像202)。原子力显微镜(AFM)图像206(图4A)揭示了，生物素-链霉抗生物素蛋白结合位点包括相对较大尺寸的纳米颗粒(具有在
90-300nm的数量级上的大小)。AFM图像206还揭示了，纳米颗粒的尺寸逐渐地减小，并且，纳米颗粒的颗粒密度随着链霉抗生物素蛋白浓度的增大而逐渐地增大。在不希望受任何具体理论的约束的情况下，当前普遍认识，颗粒尺寸和密度变化可能是由于金纳米颗粒“种子”的数量的不同和竞争生长的效果的缘故。

[0093] 当在光盘驱动器中读取光盘时，记录在光盘上的CD音频数据表现出具有五个峰值的特征错误分布204(图4A)，这五个峰值的位置(播放时间)与盘上的结合带的相应物理位置很好地匹配。图4A绘图的纵坐标是指块误率。如本文中所用的块误率是错误密度测量结果，其是指记录数据的块(也称为扇区)中的错误的数量。对于CD音频数据，1块记录数据包含98帧，并且，每帧记录数据包含33字节(24字节的音频数据、8纠错字节和1子代码字节)。在可以播放记录于盘上的数据的情况下，可以将记录数据的块转换为播放时间的单位，这是术语“块误‘率’”的原因。块误率可以是专用于记录有音频CD数据的盘的术语。对于其它类型的光盘和/或其它类型的记录数据，块误率可以被视为错误密度测量结果。在图4B中绘出的数据208显示了，(用光学显微镜确定的)结合位点的光学暗度比2
(ODR)和错误密度(每mm 的错误数量)二者都取决于目标生物分子的浓度。光学暗度比(ODR)由公式(2)定义：

[0094] ODR＝(Ib-Is)/Ib

[0095] (2)

[0096] 其中，Ib是背景的平均发光度，并且，Is是作为颗粒尺寸和密度的函数的结合位点的发光度。图4B绘图示出了，对于低目标浓度，错误密度和ODR与目标分子(链霉抗生物素蛋白)的浓度近似成比例，并且，对于较高的目标浓度，错误密度和ODR都达到平稳状态。

[0097] 实验#2-匹配的DNS生物测定

[0098] 在表1中示出用于DNA生物测定实验的DNA探针和生物素标记DNA目标。

[0099]DNA链参考序列
探针I 5′-氨基-C6-CGC CGA TTG GAC AAA ACT TAA A-3′
探针II 5′-氨基-C6-CGC CGA TTG GAG AAA ACT TAA A-3′
探针III 5′-氨基-C6-TTT AAG TTT TGT CCA ACT GGC G-3′
目标I 3′-GCG GCT AAC CTG TTT TGA ATT T-5′-生物素
目标II 3′-GCG GCT AAC CTG TTT TGA ATT T-5′-Cy5

[0100] 表1：探针和目标DNA样品的低核苷酸序列

[0101] 通过下述方式在光盘的活化的PC表面上准备线阵列：将DNA探针I固定在PC表面上；以及根据上述技术，使用1.0μl微流体通道，使探针I与增大浓度(25nM、0.1μM、0.25μM、1.0μM和4.0μM)的生物素标记DNA目标I杂交。随后，根据上述子块22的处理工序(工序22A、22B)，用金-链霉抗生物素蛋白共轭物溶液处理这些测定，并且用银纳米颗粒增强这些测定。该实验的结果在图5A的光学图像212和块误率分布214中示出，并且在图5B所绘出的错误密度和ODR数据218中示出。

[0102] 光学图像212和块误率分布214表明，在块22金属化处理之后，DNA杂交阵列变成光学可见的，并且还可以由光学驱动器读取。图5B中绘出的数据218表明，错误密度和ODR值在低浓度范围中随着目标浓度快速地增大，并且在较高浓度的互补DNA目标链处达到饱和水平。

[0103] 图5A和5B中示出的数据表明，在25nM低的目标浓度处可以检测到DNA生物分子的杂交。对于图5A和5B，这些结果表明，25nM的目标浓度源自于仅使用1.0μl的目标溶液(即，25fmol的DNA分子)。因此，在实验#2中实现的灵敏度比现有技术中的荧光标记/扫描方法的灵敏度好一个数量级。

[0104] 实验#3-失配的DNA生物测定

[0105] 在本实验中，根据上述处理将三种不同的DNA探针(探针I、探针II和探针III)固定于光盘的活化的PC基板上，然后，将这些DNA探针与相同的DNA目标(目标I)杂交。将会认识到，目标I和探针I是互补的，目标I和探针II具有单基对失配(single-base-pair mismatch)(即，单核苷酸多态性(SNP))，目标I和探针III表示非互补探针键。图6示出对于目标I和探针I的匹配对(图6的垂直线4和5)、目标I和探针II的SNP(图6的垂直线1和2)、以及目标I和探针III的失配对(图6的垂直线3)的光学图像222和块误率分布224A，224B。

[0106] 绘图224A示出对于60分钟的银纳米颗粒处理(图2A的步骤22B)的块误率分布，绘图224B示出对于80分钟的银纳米颗粒处理的块误率分布。绘图224A，224B表明：(i)在相对较短的时间段的银处理之后，可以检测到互补DNA键(垂直线4和5)的杂交；(ii)在足够长的时间段的银处理之后，也可以检测到源自于SNPDNA对(垂直线1和2)的杂交的较弱的错误峰值；以及(iii)从非互补探针键(垂直线3)无法检测到杂交。

[0107] 实验#4-抗人IgG/人IgG测定

[0108] 发明人还根据上述过程执行下述实验：检测各种浓度(25ng/ml、50ng/ml、0.1μg/ml、0.25μg/ml和1.0μg/ml)的抗人IgG与固定于光盘的活化的PC表面上的人IgG的结合。(例如，与DNA相比)将蛋白质固定于光盘的表面上可能是相对较困难的，因为蛋白质能够相对较容易地失去活性。本实验的结果在图7A的光学图像232和块误率图
234中示出，并且在图7B的错误密度和ODR数据238中示出。

[0109] 图7A的块误率图234表明，对于(某些浓度的)抗人IgG与人IgG的结合的检错灵敏度可能比对于相似浓度的DNA的检错灵敏度(参见图5A的块误率图214)高。块误率图234还表明，用25ng/mL低的目标(抗人IgG)浓度获得可读取的信号。图7B中绘出的错误密度数据238表明，与DNA杂交相比(～1μg/mL)，对于抗人IgG与人IgG的结合而言，在更加低的目标浓度(～250ng/mL)处达到错误密度饱和水平。另外，导致图7A和7B的绘图的银处理(图2A的步骤22B)的持续时间仅仅是30分钟，这确定了高效率的IgG固定和高效率的抗人IgG结合。

[0110] 与各实验有关的补充信息

[0111] 本节的信息提供与上述实验有关的进一步的细节。

[0112] 在CD-R光盘上的表面反应：在反应之前，将CD音频信息刻录到空白的CD-R(Mitsui Inc.)光盘上。在记录CD音频信息之后，用乙醇清洗盘的PC表面，然后，通过在UV/臭氧室(Model PSD-UV，Novascan Technologies，Inc.)中在存在臭氧的情况下照射盘15分钟(参见“表面活化申请”)来对该PC表面进行活化。随后，将这些盘在pH为6.0的0.1M 磷酸盐缓冲液(还含有5mM l-乙基-3-(3′-二甲氨基丙基)-碳化二亚胺(EDC)和0.33mM N-羟基丁二酰亚胺(NHS))中浸入5个小时。然后，将三种探针生物分子(分别为胺-PEO3-生物素(生物素基-3，6，9-三噁癸二胺，Pierce BiotechnologyInc.)、氨基改性的DNA键(Sigma-Genosys，在表1中列出的序列)和人IgG(Athens Research & Technology Inc.))固定到光盘的活化的PC表面上。在固定这些探针生物分子之后将它们与其相应的下述目标分子进行盘上结合：金共轭链霉抗生物素蛋白(直径为1.4nm，Nanoprobes Inc.)、生物素标记DNA目标(Sigma-Genosys)和生物素标记羊抗人IgG(生物素-SP-共轭羊抗人IgG(H+L)，Jackson ImmunoResearch Inc.)。

[0113] 实验#1-生物素-链霉抗生物素蛋白结合：在NHS活化步骤之后，通过(由PDMS板制成的)掩模将10μL的pH为7.0的0.1M磷酸盐缓冲液中的30μM胺-PEO3-生物素溶液传送到PC表面上，并且将盘在增湿盒(humid box)中保持5个小时。在剥离PDMS掩模之后，通过用pH为7.4的20mM磷酸盐封闭缓冲液(含有150mM NaCl、0.8％牛血清白蛋白(BSA)、0.1％明胶、0.05％吐温20和0.05％NaN3)处理15分钟来钝化反应区以减少非特异性吸附。然后，将具有垂直定向的6个微通道的第二PDMS板放置在盘上。将五种不同浓度(0.1、0.2、0.4、0.8和1.6μg/mL)的20mM磷酸盐缓冲液(pH 7.4，150mM NaCl，0.1％BSA和0.05％NaN3)中的金共轭链霉抗生物素蛋白溶液在一侧注入到通道池中，并且从其它端吸气来使这些溶液通过通道。允许这些溶液在室温下在通道中停留60分钟。在剥离PDMS板之后，用pH＝7.0的0.M磷酸盐缓冲液冲洗盘，在N2下干燥盘，并且使盘经过银处理。

[0114] 实验#2和#3-DNA杂交：在DNA探针固定之后，通过用1mg/mL的BSA溶液处理5分钟来钝化PC表面。在40℃的增湿盒中将五种浓度的1x SSC(柠檬酸钠盐)缓冲液(pH＝7.0，150mMNaCl、15mM柠檬酸钠，0.05％十二烷基硫酸钠)的DNA目标溶液(0.025、0.1、0.25、1.0和4.0μM目标I)与三种不同的DNA探针序列(探针I、II和III，参见表1)杂交。在杂交之后，用SSC缓冲液冲洗盘，用磷酸盐缓冲液将盘处理20分钟，将盘在0.4μg/mL金共轭链霉抗生物素蛋白溶液中浸入60分钟。然后，冲洗盘，并且对盘进行银处理。

[0115] 实验#4-抗原-抗体相互作用：在室温下将20mM PBS-BSA缓冲液中的人IgG(250μg/mL)与NHS活化的PC表面反应2个小时。然后，用磷酸盐缓冲液冲洗盘表面20分钟，传送五种浓度的抗人IgG溶液(0.025、0.05、0.10、0.25和1.0μg/mL)，并且将盘培育90分钟。

[0116] 银处理：对于银处理，用蒸馏水彻底地冲洗生物分子改性的盘，以去除阴离子(特别是氯化物)。在冲洗之后，将它们浸入新制的银增强溶液中持续不同的时间段。如所指导的那样，使用用于银增强反应的试剂盒(LI银，Nanoprobes Inc.)，该试剂盒由两种溶液(即，分别为银盐(醋酸银)和还原剂(对苯二酚))构成。更具体地说，紧跟在引入到微流体通道之前，将两种溶液(具有10mM和5mM的浓度的醋酸银和对苯二酚)混合，并且允许这两种溶液在室温下与金种子反应。

[0117] 在光学驱动器中对生物测定的评估：使用三种不同的系统(光学驱动器和相应的数据解码/错误映射软件)执行上述实验，这三种系统包括：

[0118] (i)Plextor PX-755UF CD/DVD写入器和 Professional；

[0119] (ii)Plextor PX-760A CD/DVD写入器和 Professional；以及

[0120] (iii)Liteon SHW-160P6S CD/DVD写入器和kprobe。 ProfessionalTM在基于Windows 的PC上运行，并且用来产生附图所示的错误绘图。对于错误测试，Professional控制CD驱动器来以8倍速度运行，从而通常花10分钟筛选
(screen)整个CD，花几分钟筛选特定区域。在读取之后， Professional将输出错误分布图并提供关于错误数量和类型的统计结果。

[0121] 光学/AFM成像和数据分析：由Motic数字显微镜(DM143，Micro-Optic Industrial Group Co.)捕获所有样品的光学图像，并且，通过在银处理时测量每个结合带TM TM的位置和尺寸(面积)来分析这些光学图像。通过使用Adobe Photoshop 的发光度直方图工具测量每个带的平均强度(Is)来确定每个带的光学暗度比(ODR)，并且将该光学暗度比与背景发光度(Ib)的值进行比较。使用旋转的单片硅触点(monolithic silicon tip)(Innovative Solutions BulgariaLtd.，共振频率为13kHz，力常量为0.2N/m)，用处于接触模式的MFP-3D-SA原子力显微镜(Asylum Research，Inc.)检查结合测定的表面形貌。用IGOR Pro 4软件分析银处理之后的颗粒的数量、尺寸和形态。

[0122] 支持信息

[0123] 音频CD和音频CD-R光盘的标准：可以与本发明的具体实施例结合使用的一种光盘是可以在其上记录音频数据的压缩盘(CD)。音频CD可以具有在盘的制造期间赋予在其上的数字音频数据。这样“制造”的音频CD通常包括1.2mm厚的聚碳酸酯(PC)基板，该基板具有表示数字数据的模制的“坑/平台(pit/land)”特征。在图3B中示出制造的音频CD的局部的示意横截面。较低的金属反射层(～50nm厚)由支持标记层的漆层保护。音频数据还可以被记录到CD-R光盘上。在图3C中示出记录有音频数据的CD-R的局部的示意横截面。CD-R具有附加的染料层，该染料层可以通过光盘刻录机的激光束从透明的局部地转换为半透明的。CR-R染料层的透明区域和不透明区域模拟制造的音频CD中的物理坑和平台。存储的数字数据由坑和平台表示(制造的CD)，或者由半透明的斑点和透明的斑点表示(记录的CD-R)。

[0124] CD和CD-R不管其格式(CD音频、CD-ROM、CD-Text等)如何都具有相同的物理规范(称为“红皮书”规范)。标准CD是在中心有直径为15-mm的孔的、直径为120-mm的圆盘。盘的中心孔和外围之间的环形空间被分成三个区域：用于索引信息(indexinformation)的盘首纹(离中心的半径为23-25mm)、包含数字数据的程序区域(25-58mm)和具有数字寂静2 2
信息(digital silenceinformation)的盘尾纹(58-60mm)。程序区域的尺寸为π(58-25)
2
＝2739πmm。

[0125] 对于记录有音频信息的CD或CD-R，音频信息被存储在程序区域的不同轨道中。在内容表(TOC)中定义轨道的物理位置(包括开始和播放时间)。用恒定的线速度(CLV)播放音频CD，这意味着每个音频块的数字容量(播放时间)与其记录面积成比例。播放时间可以从程序区域的尺寸、线速度(～1.2-1.4m/s)和轨道间距(～1.5-1.7μm)计算得到。对于700-MB音频CD，最大播放时间是4780秒或79.7分钟。

[0126] 图3D示出这样的示意图，该示意图图示记录有音频信息的CD或CD-R的数据的标准构造。在音频CD标准中，音频信息的基本单位是包含24字节的音频数据、8字节的奇偶检验位、3字节的同步数据和1字节的子代码位的帧。8字节的奇偶检验位为该帧中包含的音频数据提供保护(即，提供检错和纠错能力)。98帧被分组成扇区(块)，75个这样的块构成1秒的单位(即，能够在1秒中播放75个连续块中包含的音频数据)。原始帧的每个字节(8位)最终以17位通道字(channel word)的形式被编码，并且被存储在盘上。

[0127] 前面的描述提供对记录有音频数据的CD和CD-R的标准的解释。将会认识到，对于记录有DVD或蓝光视频数据的光盘，存在相似的标准。这种标准是本领域的技术人员所知道的，这里不再赘述。这些标准中的任何标准或者任何其它类似的标准都可以用于本发明的各种实施例中。此外，不必要的是，记录在光盘上的数据符合任何具体标准，在假设记录到光盘上的数据包含检错冗余的情况下，在光学驱动器读取记录数据时，数据解码软件能够检测错误；以及错误映射软件能够跟踪任何检测到的错误到光盘上的具体位置。

[0128] 进一步的讨论

[0129] 本文描述的用标准光学驱动器评估基于盘的生物测定的结果的技术允许非专业人士准备生物测定和评估其结果，因为该方法不需要修改光学驱动器，表面化学处理涉及能够安全地执行的相对较简单的、温和的反应。另外，由于测量的错误密度和ODR是可重复一致的，所以这些量能够用于构建校准曲线以量化分析物浓度，这表现出了优于现有技术中的仅可用于定性(阳性或阴性)评估的比色法诊断试剂盒的优势。

[0130] 对于实验#2DNA杂交获得的结果(图5A和5B)和对于实验#4IgG/抗IgG相互作用获得的结果(图7A和7B)示出了比传统的荧光标记/扫描更加灵敏的结果。另外，可以操纵每个测定的动态范围。例如，如果目标溶液中的培育后的信号强，则可以减少银处理时间(图2A的步骤22B)，反之亦然。因此，实际上，可以使目标浓度检测范围比本文描述的实验结果宽。

[0131] 就信号通量而言，对于生物测定测试位点，能够利用存储在光盘上的每个字节的数据。对于记录有CD音频数据的光盘，发明人当前已经成功地测试了～260μm数量级的斑点尺寸，其对应于每音频CD大约100个反应位点。期望的是，可以使可检测到的分辨率更小，但是，基于光学驱动器的激光斑点的尺寸，对可检测的错误分辨率可能会有限制。期望DVD系统(具有较高的数字容量和较小的检测激光斑点尺寸)具有甚至更高容量的反应位点。

[0132] 虽然上面已经论述了大量的示例性方面和实施例，但是本领域的技术人员将会想到其某些修改、置换、添加和子组合。例如：

[0133] ●在上述实施例中，使光盘的PC表面经受UV辐射和臭氧的组合，以增加其活化能。UV辐射和臭氧的组合可以促进在PC表面上形成羧酸(COOH)基团。也可以使用其它技术来活化光盘的PC表面。作为非限制性的例子，可以用相对较高强度的UV辐射(例如，大2
于50mW/cm)对光盘的PC 表面处理相对较长的时间段而不使用臭氧，并且/或者，可以将光盘的PC表面涂敷上相对较活性的合适材料的薄层。

[0134] ●在一些实施例中，用于活化光盘的PC表面的UV辐射可以通过掩模施加到光盘，以在PC表面上提供具体图案的活化区域。在“表面活化申请”中描述这种类型的掩模工序(Maskingprocedure)。可以使用活化区域的图案来定位具体生物测定测试位点(例如，在光盘上的具体位置处固定探针生物分子)。例如，如果根据具体图案活化光盘的PC表面，则探针生物分子可以扩展在PC表面上的非特定位置之上(例如，在不使用定位测定测试位点的流体板或相似装置的情况下)。由于仅仅活化PC表面上的具体图案的区域，所以探针生物分子仅仅固定于该图案的活化区域中。在另外其它的实施例中，可以使用喷墨印刷技术来将探针生物分子和目标生物分子选择性地施加到光盘的表面。

[0135] ●在上述的实施例包括通过增大阳性生物测定结果的尺寸或通过改变阳性生物测定结果的颜色来对生物测定进行处理以促进来自光学驱动器的信号增强的技术。这两种过程(增大尺寸和改变颜色)影响了从阳性测定结果的区域中的光盘反射的光学驱动器的激光，从而有助于从光盘读取的数字数据中的错误。在其它实施例中，可以进行不同的处理工序来影响从阳性测定结果的区域中的光盘反射的光的光学性质。作为非限制性的例子，这种工序能够导致光被阳性测定结果的区域吸收、反射、衍射和/或散射，或者可以改变入射在阳性测定结果的区域上的光的波长、能量或偏振。

[0136] ●能够使用块14的生物测定准备工序来利用诸如光学扫描仪等的其它光学装置监测生物测定结果。例如，如果得自于子块22处理的阳性测定结果位点的尺寸增大得足够大，则可以通过光学扫描仪或其它相似的光学装置检测阳性测定结果。

[0137] ●在上述的实施例中，标记目标生物分子，然后，对目标生物分子进行处理，以增大与阳性测定结果相关的位点的尺寸或者改变该位点附近的颜色，使得当在光学驱动器中读取时这些阳性测定结果产生错误。在其它实施例中，能够类似地标记和处理固定的探针生物分子，使得当在光学驱动器中读取时与阴性测定结果相关的位点产生错误。

[0138] ●在上述的一些实施例中，在块16中使用阈值错误密度或错误数量来断定具体的检测到的错误对应于阳性测定结果。作为使用阈值水平的补充或替换，在其它实施例中，可以在准备生物测定(子块20)之后且在处理生物测定(子块22)之前执行子块24，26的检错和映射过程，以确定背景错误水平，在这种情况中，比具体盘位置的背景错误水平大的该具体盘位置的任何错误水平可以被确定为对应于阳性测定结果。在一些实施例中，还可以使相对于背景错误水平的错误水平之差经受阈值过程。

[0139] 因此，应该根据下述权利要求解释本发明。

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用标准计算机光学驱动器评估基于盘的生物测定的结果的方法

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