Способ осаждения золота, способ определения присутствия конкретного вещества на активных центрах на подложке, способ определения присутствия анализируемого вещества в образце и набор средств, используемый в способе (варианты)

Способ осаждения золота, способ определения присутствия конкретного вещества на активных центрах на подложке, способ определения присутствия анализируемого вещества в образце и набор средств, используемый в способе (варианты)

Реферат

 

Предлагается способ осаждения золота на подложке. В этом аспекте центры зародышеобразования связываются, осаждаются или формируются на одном или нескольких активных центрах на положке, подложка затем приводится в контакт с композицией для обработки, которая содержит растворимый агент, содержащий золото, из которого золото осаждается на центре зародышеобразования с получением осажденных слоев металлического золота. Способ согласно изобретению может быть использован для различных методик повышения качества изображения, а также для методик диагностики и детектирования анализируемых веществ. 5 с. и 37 з.п. ф-лы, 7 ил.

Область техники

Изобретение относится к химическому осаждению металлического золота на подложки.

Уровень техники

Существуют различные способы, в которых металлические вещества осаждаются на подложках. В таких различных способах осаждаемый металл получают в форме растворимого комплекса или молекулы, например, в водном растворе. При соответствующих условиях такой комплекс или молекула восстанавливается и осаждает металл на подложку.

Иногда, с целью гарантирования осаждения металла из раствора на подложку, является предпочтительным сначала создать центры зародышеобразования на этой подложке. Такие центры зародышеобразования могут быть, например, различными комплексами металлов, кластерами или малыми металлическими частицами, осажденными на поверхность или прикрепленными к поверхности.

Примерами способов, включающих в себя осаждение металлов, являются различные способы получения изображения или увеличения контраста скрытого изображения для фотографии, оптической микроскопии или электронной микроскопии. Другим примером лабораторных способов, в которых на подложку осаждаются комплексы металлов, является визуализация продуктов разделения, например белков или нуклеиновых кислот, в различных хроматографических или злектрофоретических способах.

Металл, чаще всего используемый в таких способах, представляет собой серебро. Однако типичным недостатком осаждения серебра является то, что осаждение не является полностью специфичным, и в определенной степени спонтанное осаждение серебра может происходить также без априорного осаждения центров зародышеобразования. Таким образом, когда осаждение серебра используется в способах улучшения качества изображения или улучшения контрастности, как правило, существует ограниченное отношение сигнал/шум.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение имеет, в качестве одной из своих целей, создание способа осаждения золота на специфичные активные центры на подложке. Другой целью настоящего изобретения является создание композиции и набора для использования в таком способе.

В соответствии с настоящим изобретением золото, изначально содержащееся в растворимом золотонесущем агенте, который представляет собой золотосодержащую молекулу, кластер или комплекс, осаждается на центрах зародышеобразования. Термин "центры зародышеобразования", как он используется здесь, относится к любой соли, комплексу, кластеру или частице, имеющей каталитические свойства преобразования золота из золотосодержащей молекулы или комплекса в металлическое золото. Частицы с металлической поверхностью представляют собой, например, коллоидные металлические частицы, различные комплексы металлов, содержащие атомы металлов, кластеры и тому подобное.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ осаждения золота на один или большее количество активных центров на подложке, включающий в себя:

(a) связывание, осаждение или образование центров зародышеобразования на указанном одном или большем количестве активных центров;

(b) приведение в контакт указанных одного или большего количества активных центров с обрабатывающей композицией, содержащей указанный золотонесущий агент и реагент и являющейся кинетически стабильной, так что металлическое золото по существу не осаждается на подложку до тех пор, пока на подложке не присутствует центр зародышеобразования, а в присутствии центра зародышеобразования на указанном одном или большем количестве активных центров атомы золота высвобождаются из указанного золотонесущего агента и осаждаются на указанный центр зародышеобразования с формированием отложений (осажденных слоев) металлического золота на указанном одном или большем количестве активных центров.

Понятно, что как только золото осаждается на подложку, оно служит в качестве центра зародышеобразования для дальнейшего осаждения золота. Путем соответствующего управления временем выдерживания, а также другими условиями, влияющими на осаждение золота (некоторые из них будут в общем виде описаны ниже), можно управлять количеством осажденного золота на активном центре осаждения. Более того, хотя изначально осаждение золота может происходить на отдельных активных центрах на подложке, путем предоставления возможности для роста отложений золота при дальнейшем осаждении отдельные активные центры могут объединяться с формированием одного большого отложения золота, соединяющего объединенные таким образом активные центры.

Термин "по существу не осаждается" используется для обозначения того, что золото либо не выделяется из раствора и атомы золота остаются в растворимой молекуле или комплексе, либо того, что осаждение металлического золота на подложку является пренебрежимо малым и, таким образом, ненаблюдаемым или лишь слабо наблюдаемым и измеряемым с получением высокого отношения сигнал/шум.

В соответствии с одним из возможных вариантов выполнения способа центры зародышеобразования формируют путем химического или физического осаждения агента, формирующего центры зародышеобразования, на одном или большем количестве активных центров. В соответствии с другим вариантом выполнения такие центры зародышеобразования могут быть сформированы химически на указанном одном или большем количестве активных центров путем окислительно-восстановительной реакции, в которой ионы металла, в частности ионы серебра, окисляются до металлического серебра. Такое химическое формирование центров зародышеобразования само по себе является известным (см., например, WO 99/04402 и PCT/IL 99/00232).

В соответствии с еще одним вариантом выполнения центры зародышеобразования формируются путем связывания формирующих центры зародышеобразования агентов на указанном одном или большем количестве активных центров. Такие агенты содержат по меньшей мере один связывающийся остаток с афинностью или, иначе говоря, сродством к связыванию (которое может быть специфичным или не специфичным) с указанным одним или большим количеством активных центров, который связывается по меньшей мере с одним остатком центра зародышеобразования. Остаток центра зародышеобразования представляет собой частицу, которая может действовать в качестве каталитического агента для осаждения металлического золота, например соль, металлическую частицу, кластер из атомов металла или содержащий металл комплекс. Связывающийся остаток может быть, например, одним функциональным элементом распознающей группы, в то время как другой функциональный элемент распознающей группы образует или включен в указанный один или большее количество активных центров. Распознающая группа, как правило распознающая пара, состоит из двух или более веществ со сродством к связыванию друг с другом. Распознающая группа может представлять собой, хотя и не ограничиваясь этим, любую из следующих пар: антиген и антитело или производное антитела с комплементарным антигенсвязывающим участком (доменом); сахар и лектин; рецептор и лиганд; нуклеотидная последовательность и комплементарная нуклеотидная последовательность; нуклеотидная последовательность и связывающий ее белок или синтетический связывающий агент; биотин и авидин или стрептавидин; целлюлоза или хитин и целлюлозосвязывающий домен.

Остаток центра зародышеобразования предпочтительно представляет собой частицу золота или кластер, содержащий атомы золота, например, Аu₁₁, или Au ₅₅, или Au₁₄₇ (кластеры золота, которые содержат соответственно 11, 55 или 147 атомов золота). Обрабатывающая композиция обычно представляет собой водный раствор. Указанный золотонесущий агент предпочтительно представляет собой комплекс золота, такой как Au^I(SCN)^-₂ , как правило в форме соли щелочного металла (например, Nа ⁺ или К⁺) или аммония.

Реагент в обрабатывающей композиции может быть восстанавливающим агентом. Если указанным золотонесущим агентом является Au^I(SCN)^- ₂, реагентом предпочтительно является хинон, например гидрохинон (HQ) или нафтогидрохинон (NHQ). Однако также может быть использован любой другой восстанавливающий агент, который может восстановить золотосодержащую молекулу или комплекс с получением металлического золота, но из-за кинетических ограничений (например, из-за большой энергии активации и малого предэкспоненциального множителя) будет делать это с пренебрежимо малой скоростью в отсутствие центра зародышеобразования и вместе с тем с разумной скоростью (а именно со скоростью, которая приводит к получению заметных результатов через не слишком длинный период времени) в присутствии центра зародышеобразования.

Обрабатывающая композиция, содержащая Au^I(SCN)^-₂ и HQ, является стабильной в кислотной среде, что означает, что золото остается в виде растворимых частиц в растворе и не осаждается в виде твердого металла и не осаждается на твердые подложки, отличные от центров зародышеобразования. Когда значение рН такой обрабатывающей композиции является более низким, чем приблизительно 6, обрабатывающая композиция является особенно стабильной. При контакте с центром зародышеобразования металлическое золото осаждается на активные центры подложки, содержащие центры зародышеобразования.

Скоростью осаждения металлического золота можно управлять, например, путем управления значением рН обрабатывающей композиции: увеличение рН будет увеличивать скорость осаждения золота, а уменьшение рН будет уменьшать скорость осаждения. Кроме того, скоростью осаждения можно также управлять с помощью различных других средств, например: путем управления параметрами потока обрабатывающей композиции (быстрый поток предотвращает отравление побочными продуктами, такими как СN^-, которое может понизить скорость осаждения золота); путем добавления поверхностно-активных веществ, которые могут либо увеличивать, либо уменьшать скорость осаждения (так, например, полиамины, поликислоты или полиспирты и другие поверхностно-активные вещества могут оказывать эффект изменения скорости осаждения золота). Кроме того, путем использования различных добавок, например, тех, которые отмечены выше, можно изменять степень шероховатости поверхности осажденного золота (такое изменение может приводить к изменению цвета и электрических свойств осажденного золота).

Способ согласно изобретению может быть использован для определения присутствия или концентрации конкретного вещества на активных центрах на подложке. Такой способ включает в себя следующие стадии:

(a) создание условий, делающих возможным формирование центров зародышеобразования на активных центрах, содержащих указанное вещество;

(b) приведение указанной подложки в контакт с обрабатывающей композицией, содержащей указанный золотонесущий агент и реагент и являющейся кинетически стабильной, так что при таком соприкосновении металлическое золото по существу не осаждается на подложку до тех пор, пока на ней не присутствует центр зародышеобразования, а в присутствии центра зародышеобразования на указанных активных центрах атомы золота высвобождаются из указанного золотонесущего агента и осаждаются на указанные центры зародышеобразования с формированием металлического золота на указанных активных центрах; и

(c) детектирование отложений золота на указанной подложке, причем отложение золота на активном центре подложки указывает на присутствие указанного вещества на указанном активном центре.

Настоящий способ определения может быть применим, например, во множестве методик определения, например, в методиках, включающих в себя визуализацию образцов в микроскопии (которая может быть оптической или электронной микроскопией) или любой SPM методике, или при идентификации конкретных продуктов разделения на подложке (например, продукта разделения при электрофорезе или хроматографии, содержащегося в геле или на твердой подложке, такой как ДНК-чип). В любом из таких определений центры зародышеобразования могут быть сформированы путем использования указанных формирующих центры зародышеобразования агентов, в которых остаток со специфическим сродством к связыванию представляет собой один функциональный элемент распознающей группы, который может быть любым из тех, которые рассмотрены выше, а определяемый агент представляет собой другой функциональный элемент этой распознающей группы.

В соответствии с другим вариантом выполнения способ осаждения золота согласно изобретению используется при определении, направленном на детектирование присутствия анализируемого вещества в образце. В частности, настоящее изобретение может применяться в таком способе, в котором используется удерживаемый на подложке захватывающий агент для детектирования присутствия в образце анализируемого вещества, которое специфически связывается с этим захватывающим агентом. Такой захватывающий агент может представлять собой функциональный элемент распознающей группы, в то время как анализируемое вещество представляет собой другой функциональный элемент этой распознающей группы. Конкретным примером является случай определения присутствия целевого олигонуклеотида в образце, при этом захватывающий агент является олигонуклеотидом с последовательностью, комплементарной к нему. Формирующий центр зародышеобразования остаток может связываться с анализируемыми веществами, присутствующими в образце, например с олигонуклеотидами в образце, а затем обеспечивать возможность для взаимодействия образца с подложкой и для осуществления описанной выше реакции осаждения золота, при этом формирование отложений золота будет указывать на присутствие анализируемого вещества в образце.

Способ подготовки образца для получения изображения под микроскопом согласно настоящему изобретению включает в себя следующие стадии:

(a) создание условий, делающих возможным формирование центров зародышеобразования на селективных активных центрах образца; и

(b) приведение указанного образца в контакт с обрабатывающей композицией, содержащей указанный золотонесущий агент и реагент и являющейся кинетически стабильной, так что золото по существу не осаждается на образце до тех пор, пока на нем не присутствует центр зародышеобразования, а при его присутствии атомы золота высвобождаются из указанного золотонесущего агента и осаждаются на указанный образец на указанных селективных активных центрах.

Способ детектирования присутствия анализируемого вещества в образце согласно настоящему изобретению включает в себя следующие стадии:

(a) обработка образца для связывания формирующих центры зародышеобразования остатков с анализируемым веществом, если оно присутствует в образце;

(b) взаимодействие образца с подложкой, удерживающей захватывающие агенты, которые специфически связываются с указанным анализируемым веществом, и удаление несвязанных частей образца;

(c) приведение указанной подложки в контакт с обрабатывающей композицией, содержащей указанный золотонесущий агент и реагент и являющейся кинетически стабильной, так что при таком соприкосновении металлическое золото по существу не осаждается на подложку до тех пор, пока на ней не присутствует центр зародышеобразования, а в присутствии центра зародышеобразования на указанных активных центрах атомы золота высвобождаются из указанного золотонесущего агента и осаждаются на указанные центры зародышеобразования с формированием металлического золота на указанных активных центрах; и

(d) детектирование отложений золота на указанной подложке, при этом отложение золота указывает на присутствие анализируемого вещества в образце.

Конкретное применение настоящий способ находит в олигонуклеотидных чипах. Олигонуклеотидные чипы имеют различные захватывающие олигонуклеотиды, осажденные на различных активных центрах на чипе. Применение указанного выше способа может сделать возможным одновременное определение большого количества различных олигонуклеотидов в образце.

В приготовленном таким образом образце указанные селективные активные центры содержат отложения золота, которые делают возможной их визуализацию. Указанные селективные активные центры, как правило, могут быть активными центрами, содержащими конкретное вещество, и затем на указанных активных центрах с помощью формирующих центры зародышеобразования агентов с остатком, имеющим специфическое сродство к связыванию с указанным конкретным веществом, формируются центры зародышеобразования. Таким способом, например, могут четко быть визуализированы конкретные клетки, органеллы, богатые конкретным веществом области и тому подобное.

Способ идентификации положений конкретного продукта разделения на подложке согласно настоящему изобретению содержит следующие стадии:

(a) создание условий, делающих возможным формирование центров зародышеобразования на активных центрах указанной подложки, содержащих указанный конкретный продукт разделения;

(b) приведение указанной подложки в контакт с обрабатывающей композицией, содержащей указанный золотонесущий агент и реагент и являющейся кинетически стабильной, так что золото осаждается на подложку по существу только там, где на ней присутствует центр зародышеобразования, и при таком контакте атомы золота высвобождаются из указанного золотонесущего агента и осаждаются на указанные центры зародышеобразования с формированием металлического золота; и

(c) детектирование присутствия золота на указанной подложке, при этом такое золото обозначает присутствие указанного конкретного продукта разделения на подложке на том месте, где детектируется золото.

В методике разделения, где образец разделяется на различные фракции на основе различных скоростей движения различных веществ через некоторую среду (как правило, гель или твердое вещество) при приложенных условиях, например при электрофорезе, тонкослойной хроматографии (ТСХ) и тому подобном, формирующие центры зародышеобразования агенты могут быть подмешаны в образец перед разделением. Обычно это является предпочтительным. При этом такое предварительное добавление формирующего центры зародышеобразования агента может быть более экономичным, поскольку может требоваться меньше материала. Кроме того, когда такие агенты наносятся на подложку после разделения, они должны диффундировать через среду для достижения расположенного в этой среде разделенного вещества. Такая диффузия может быть ограничивающим фактором при правильном проявлении (контрастировании) золотом разделенных фракций. Однако иногда, как легко заметить, также является возможным добавление указанного формирующего центры зародышеобразования агента и после разделения.

Настоящее изобретение также предусматривает способ определения присутствия анализируемого вещества в образце. Такой способ включает в себя следующие стадии:

(а) обеспечение наличия подложки, несущей захватывающие агенты, которые связывают указанное анализируемое вещество;

(b) приведение указанной подложки в контакт с указанным образцом, при этом указанное анализируемое вещество связывается с указанными захватывающими агентами;

(c) создание условий, делающих возможным формирование центров зародышеобразования на активных центрах указанной подложки, содержащих указанное анализируемое вещество;

(d) приведение указанной подложки в контакт с обрабатывающей композицией, содержащей указанный золотонесущий агент и реагент и являющейся кинетически стабильной, так что золото осаждается на подложку по существу только на ее активных центрах, содержащих центры зародышеобразования; и

(е) детектирование отложений металлического золота на указанной подложке, которые указывают на присутствие указанного анализируемого вещества в указанном образце.

Детектирование на стадии (е) способа определения присутствия анализируемого вещества в образце может быть осуществлено путем исследования внешнего вида осажденного на подложке золота (осажденное золото в зависимости от размера и степени шероховатости поверхности может иметь цвет, изменяющийся от желтого до оранжевого и красного).

В соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения, детектирование на стадии (е) основывается на электрической проводимости осажденного золота. В этом варианте выполнения захватывающие агенты могут находиться на подложке между электродами или могут быть нанесены на один или большее количество электродов, так что золото, осажденное на центр зародышеобразования на стадии (d), устанавливает электрический контакт между электродами. Детектирование отложений золота на стадии (е) осуществляется, таким образом, путем определения существования электрического контакта между электродами, например, путем измерения соотношения ток-потенциал между электродами. Величина соотношения ток-потенциал может быть использована в качестве датчика для концентрации агента в образце. Альтернативно, определение числа соединений в большом массиве одинаковых пар электродов с идентичными захватывающими агентами, нанесенными между ними или на них, может также обеспечить количественную меру концентрации анализируемого вещества.

Определяемое анализируемое вещество может быть функциональным элементом любой из распознающих пар, рассмотренных выше, при этом другой функциональный элемент такой пары затем включается в виде остатка в захватывающий агент. Формирование центров зародышеобразования на стадии (с) может быть условием для агентов, имеющих связывающийся остаток со специфическим сродством к связыванию с анализируемым веществом, захватываемым на подложке захватывающим агентом, для связывания с формирующим зародыши остатком, который может быть металлической частицей, содержащим атомы металла кластером или металлсодержащим комплексом, либо любой другой частицей, имеющий каталитические свойства преобразования содержащих золото молекулярных частиц в металлическое золото. Например, если анализируемое вещество является одним функциональным элементом связывающейся пары, то связывающийся остаток может быть другим функциональным элементом (например, если анализируемое вещество является антигеном, то формирующий центр зародышеобразования агент может содержать антитело, которое может быть таким же самым или отличным от антитела, используемого в качестве захватывающего агента).

Настоящее изобретение дополнительно предусматривает набор для использования в указанном выше способе. Такой набор, как правило, содержит обрабатывающую композицию. Кроме того, такой набор может также содержать реагент для формирования центров зародышеобразования на конкретных активных центрах подложки, например, имеющих специфически связывающийся остаток, являющийся функциональным элементом любой из указанных выше связывающихся пар. Кроме того, набор для использования в указанном выше способе определения может также содержать, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения, систему реагентов для “маркировки” анализируемого вещества в образце с помощью формирующего центр зародышеобразования остатка. Далее, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения, набор может включать в себя подложку, содержащую электроды с захватывающими агентами, расположенными между электродами и/или на них.

С целью более детального понимания сущности настоящего изобретения и его практических вариантов осуществления изобретение поясняется с помощью не ограничивающего примера с соответствующими ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 представлены схемы реакций способа приготовления обрабатывающей композиции в соответствии с изобретением (схема (а) и схема (b)) и осаждения золота на центр зародышеобразования (схема (с)).

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение определения анализируемого вещества в образце согласно одному из вариантов выполнения изобретения.

Фиг.3 представляет собой схематическое изображение определения вещества в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения.

Фиг.4 представляет собой схематическое изображение определения в соответствии с еще одним вариантом выполнения изобретения.

Фиг.5 представляет собой схематическую иллюстрацию способа усиления конкретных полос на твердой или гелевой подложке, разделенных с помощью хроматографии или электрофореза.

Фиг.6 представляет собой схематическую иллюстрацию способа получения изображения (визуализации) отдельных частей микроскопического образца в соответствии с вариантом выполнения изобретения.

Фиг.7 демонстрирует применение системы при детектировании анализируемых веществ в образце, в этом конкретном примере представляющих собой олигонуклеотиды с конкретной последовательностью.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения

Приготовление обрабатывающей композиции и общая схема осаждения золота

Обрабатывающая композиция в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения включает в себя содержащий золото комплекс auⁱscn ^-. С целью получения такой обрабатывающей композиции на первой стадии приготавливают раствор, содержащий KAu^III Cl₄ и KSCN, как правило, путем смешивания двух исходных растворов, один из них содержит золотосодержащий комплекс, а другой - KSCN. Например, такой раствор может быть получен путем смешивания одинаковых объемов первого раствора, содержащего около 0,5 М KSCN, и второго раствора, содержащего около 0,05 М KAu ^IIICl₄. Такое смешивание приводит к образованию комплекса KAu^III(SCN)₄ (смотри схему (а) на фиг.1). Такой комплекс выпадает в осадок, но при этом спонтанно образует комплекс KAu^I(SCN)₂. Как правило, после выпадения KAu^III(SCN)₄ в осадок его промывают и повторно суспендируют в воде или буфере и дают возможность для осуществления отмеченной выше спонтанной реакции (иллюстрируется как “СПОНТАННО” на схеме (b) фиг.1).

Затем раствор KAu ^I(SCN)₂ смешивают с восстанавливающим агентом, например, с около 0,055 М гидрохинона (HQ). Восстановление золотосодержащего комплекса с помощью гидрохинона при этом является термодинамически выгодным, но из-за большой энергии активации и малого предэкспоненциального множителя кинетика этой реакции является очень медленной. При значениях рН менее около 6 спонтанное восстановление является практически нулевым. Таким образом, раствор является стабильным и металлическое золото спонтанно не осаждается.

Однако, как показано на схеме (с) фиг.1, при соприкосновении с центрами зародышеобразования (ЦЗ), действующими как катализаторы, которые могут, например, быть коллоидными частицами золота, другими коллоидными металлами, кластерами из атомов металла, металлсодержащими комплексами, ионами металлов и тому подобным, на поверхность центра зародышеобразования осаждается металлическое золото (Au⁰), что связано с образованием бензохинона (BQ).

Уровень рН управляет скоростью осаждения золота: подкисление раствора, т.е. понижение рН, замедляет осаждение металла, в то время как добавление основания, т.е. повышение рН, ускоряет скорость осаждения металла.

Необходимо заметить, что при щелочных значениях рН некоторое спонтанное осаждение золота может иметь место даже без центров зародышеобразования.

Различные добавки, которые могут быть либо добавлены к обрабатывающему раствору изначально, либо добавляются во время процесса осаждения, могут влиять на скорость процесса осаждения золота и на структуру отложений золота (размер отложений, степень шероховатости поверхности, цвет и тому подобное). Например, добавление галогенидных ионов в обрабатывающую композицию приводит к отравлению поверхности растущих центров металла. Это будет ограничивать скорость, а возможно и прекращать процесс осаждения золота. Поэтому использование таких добавок делает возможным управление кристалличностью и размером зерен осажденного золота, скоростью осаждения золота, степенью шероховатости поверхности осажденного золота, электрическими свойствами и тому подобное. Очевидно, что процессом осаждения золота можно также управлять с помощью изменения множества других параметров, таких как температура, содержание кислорода, поток света, скорость перемешивания раствора и тому подобное.

Процесс осаждения золота по настоящему изобретению может использоваться для множества различных применений, некоторые примеры которых будут проиллюстрированы ниже.

Детектирование анализируемых веществ в образце

Определение в соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения иллюстрируется на фиг.2. В этом варианте выполнения предусматривается устройство 20, имеющее непроводящую подложку 22, несущую электрически проводящие электроды 23. В зазоре между электродами на подложку 22 нанесены захватывающие агенты 24, которые имеют специфическое сродство к связыванию с анализируемым веществом 26, которое необходимо определить.

Образец S, который содержит анализируемое вещество 26, предварительно обрабатывается путем добавления центров 28 зародышеобразования и обработки таким образом, что центры зародышеобразования становятся связанными с анализируемым веществом посредством ковалентного или нековалентного взаимодействия с получением модифицированного анализируемого вещества 30. В случае анализируемого вещества, которое является олигонуклеотидом, такое связывание может осуществляться, например, путем нагрева образца в присутствии цис-платина-биотина, а затем добавления соответствующим образом дериватизированного кластера, например кластера Au₅₅(Рb₃Р) ₁₂Сl₆-стрептавидина. Цис-платина-биотин связывается с олигонуклеотидами, затем Au₅₅(Рh₃Р) ₁₂Сl₆-стрептавидин связывается с остатками биотина на указанных нуклеотидах, таким образом связывая остатки зародышей с анализируемым веществом. В случае не являющегося нуклеотидом анализируемого вещества связывание может быть достигнуто, например, путем связывания амино-дериватизированного кластера или коллоида с карбоксильными остатками анализируемого вещества; путем связывания карбокси-дериватизированных кластеров или коллоидов с амино-остатками анализируемого вещества; путем связывания малеимидо-дериватезированного кластера или коллоида с тиольными остатками анализируемого вещества; и тому подобное. Как станет очевидным, в этом процессе могут также стать “мечеными” и другие вещества в образце с помощью центра зародышеобразования. Однако они не будут связываться с захватывающими агентами 24, и связанные с ними центры зародышеобразования не будут, таким образом, оставаться на подложке после обработки (смотри описание ниже).

При контакте с устройством 20 модифицированное анализируемое вещество 30 связывается с захватывающими агентами с получением формирующих центры зародышеобразования комплексов 32, которые иммобилизованы на подложке 22. Промывка подложки удаляет несвязанные вещества (NB, от англ. non bound).

Устройство 20 может затем быть приведено в контакт с обрабатывающим раствором 34, который содержит золотосодержащий комплекс, такой как КАu^I(SCN)₂, и восстанавливающий агент, такой как гидрохинон (HQ), а затем при контакте с центрами зародышеобразования 28 на них осаждается золото и образует непрерывную золотую массу 36, простирающуюся между электродами 23. Для предотвращения действия электродов 23 в качестве центров зародышеобразования они могут либо выполняться из проводящего материала, у которого отсутствуют каталитические свойства, например из кремния, пассивированного с помощью окиси кремния, пассивированного с помощью длинных алкильных цепей или пассивированного путем покрытия инертным материалом, либо, когда электроды выполнены из металла, они могут быть предварительно обработаны таким образом, чтобы сделать их инертными в качестве катализаторов осаждения золота, например, путем выдерживания с раствором, содержащим алкантиол с длинной цепью, такой как 1-октадецил-тиол.

Путем измерения соотношений между током и напряжением с использованием измерительного устройства 40 может быть определено существование электрического контакта между электродами 23, присутствие которого указывает на присутствие анализируемого вещества в определяемом образце.

Как в целом понятно специалисту в данной области техники, связывание захватывающих агентов с подложкой может быть достигнуто рядом способов. Например, оксидные поверхности могут быть дериватизированы с помощью кремнийсодержащего реагента, такого как (СН₃СН₂О)₃ Si-R-Х, где R может быть алкилом, арилом или другой разделительной группой, а Х может быть активным остатком для последующего связывания с остатком Y в захватывающем агенте. Природа Х и Y зависит от выбранной пары, и они могут быть выбраны из пар, состоящих из кислоты и амина, гидроксида и кислоты, реакций добавления цикла, радикальных реакций, нуклеофильных замещений, нековалентных взаимодействий и тому подобное, как хорошо известно и понятно специалисту в данной области техники. Если вещество выполнено из полимерного материала, то связывание может также быть достигнуто между захватывающим агентом и боковой группой полимерного материала с помощью любой из реакций указанного выше или другого типа.

Устройство 20 может содержать два или большее количество электродов, как правило - множество электродов, расположенных в виде массива. Термин “в виде массива” может подразумевать самые различные геометрии. Между различными парами электродов могут содержаться одинаковые захватывающие агенты, и/или различные захватывающие агенты могут быть осаждены между различными электродами. Устройство последнего рода может быть использовано для мультиплексного (параллельного и одновременного) анализа с целью одновременного определения множества анализируемых веществ. Кроме того, когда между различными парами электродов содержатся одинаковые захватывающие агенты, это может дать возможность для осуществления количественного анализа концентрации анализируемого вещества. Например, концентрация может оцениваться на основе числа электрических контактов, образованных между различными парами электродов: большое количество электрических контактов означает большую концентрацию, а малое количество соответствует малой концентрации.

Массив электродов может быть также частью более сложной электронной схемы (устройства), содержащей различные компоненты, например диоды, транзисторы, проводники, конденсаторы и тому подобное.

Другой вариант выполнения анализа в соответствии с настоящим изобретением можно увидеть на фиг.3. Главное отличие в случае варианте выполнения по фиг.3 от того, который показан на фиг.2, заключается в том, что вместо обработки образца S для связывания центров 28 зародышеобразования с анализируемым веществом 26 для получения модифицированного анализируемого вещества 30, в случае варианта по фиг.3 предусматривается формирующий центры зародышеобразов