CN101443661B - 活化组份、含活化组份的纳米结构组成及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米结构组成，其至少包含由活化组份结合功能组份形成的心下述之一组或多组功能化纳米结构：A、功能化定向纳米结构区；B、功能化非定向纳米结构区1；C、功能化非定向纳米结构区2；D、功能化纳米粒子。且在各功能化纳米结构区中，功能化纳米粒子或固定有功能试剂的纳米凸体的平均分布密度大于10个/μm2。所述活化组份中，所含的活化结构包含下述之一种或多种：固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基。所述活化组份使得本发明的纳米结构组成具有较高的反应效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种活化组份，特别涉及含活化组份的纳米结构组成，以及其制备方法。
背景技术
本发明是国际专利申请PCT/CN2004/000437的继续。
含纳米结构的分离或分析组成的开发及其应用，已经公开了越来越多的方案，例如：美国专利申请20030207296、美国专利6025202、国际专利申请WO 0183825、国际专利申请WO 00/72018A1、美国专利申请20030211488、美国专利申请20030232388、美国专利申请20030166297、美国专利申请20020142480、美国专利6986989，以及下述文献：Brust et al.，Adv.Mater.，7，795-797(1995)；Bain&Whitesides，Angew.Chem.Int.Ed.Engl.，28，506-512(1989)；Dubois&Nuzzo，Annu.Rev.Phys.Chem.，43，437-464(1992)。
然而，目前的纳米结构化学，仍局限于有限的几种活化结构之内，所制成的功能纳米结构，在反应效率(例如灵敏度)和稳定性(尤其是生物稳定性)方面，都有尚待改进之处。而且，提供更多可供选择的活化结构，也是纳米结构组成物的多样性的要求。
发明内容
本发明的主要目的是：提供一种新的具有较高反应效率的纳米结构组成。本发明的目的是通过国际专利申请PCT/CN2004/000437的继续来实现。这一继续包括：1).纳米结构组成的选择：功能化纳米结构区须有一个纳米结构单元最低分布密度，其纳米反应效应使纳米结构组成达到本发明目的；2).这一选择标准，不仅适于功能化非定向纳米结构区，也适于功能化定向纳米结构区；3).这一选择标准，不仅适于已知的活化结构，也适于新的活化结构。实际上，本发明也源于本发明实施例的下列一些与活化结构有关的出人意料的结果：1).通常用作钝化剂的氨基酸用作载体的衍生剂时，居然可以提供反应基团、特别是可固定生物物质的活化基团；2).通常用作反应器隔离剂的涂料，也可用作载体的活化结构，来有效固定生物物质；3).氨基肼不仅可用作常规载体的活化剂，而且可用作纳米载体的活化剂，且存在一个氨基肼基分布密度使活化纳米载体有明显改善的性质；4).上述活化结构可以并用。
于是，本发明的第一个方面，提供一种纳米结构组成，其特征在于：至少包含由活化组份结合功能组份形成的下述之一组或多组功能化纳米结构：A、功能化定向纳米结构区，其所含功能组份包括功能试剂或/和功能化纳米粒子，其所含活化组份包括活化定向纳米结构载体；而所述活化定向纳米结构载体包含活化结构和含有定向排列纳米凸体的定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基；B、功能化非定向纳米结构区1，其所含功能组份包括功能试剂或/和功能化纳米粒子，其所含活化组份包含活化非定向纳米结构载体，而所述活化非定向纳米结构载体包含活化结构和含不定向排列纳米凸体的非定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米凸体表面上的密度大于1μmol；C、功能化非定向纳米结构区2，其所含功能组份包括功能化纳米粒子，所含活化组份包含活化非纳米结构载体，而所述活化非纳米结构载体包含非纳米载体和活化结构，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团和氨基肼衍生物基；D、功能化纳米粒子，其可参与形成功能化纳米结构区或其它纳米结构，且其所含功能组份包括功能试剂，所含活化组份为活化纳米粒子；其中所述活化纳米粒子包含纳米粒子和活化结构，所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米粒子表面上的密度大于1μmol活化纳米粒子；且在上述A、B、C、D所述的各功能化纳米结构区中，所述功能化纳米粒子或固定有功能试剂的所述纳米凸体的平均分布密度大于10个/μm2。各功能化纳米结构区的例子，如：所述功能化定向纳米结构区、所述功能化非定向纳米结构区1、所述功能化非定向纳米结构区2、或所述功能化纳米结构区。
本发明的第二个方面，提供可用于制备本发明的纳米结构组成的一种活化组份，所述活化组份包含下述之一组或多组：A.活化定向纳米结构载体，所述活化定向纳米结构载体包含活化结构和含有定向排列纳米凸体的定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基；B.活化非定向纳米结构载体，所述活化非定向纳米结构载体包含活化结构和含不定向排列纳米凸体的非定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米凸体表面上的密度大于1μmol；C.活化非纳米结构载体，所述活化非纳米结构载体包含非纳米载体和活化结构，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团和氨基肼衍生物基；D.活化纳米粒子，其中所述活化纳米粒子包含纳米粒子和活化结构，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米粒子表面上的密度大于1μmol活化纳米粒子，且在所述活化定向纳米结构载体或所述活化定向纳米结构载体上，至少有一个具有下述特征的活化定向纳米结构区或活化非定向纳米结构区：所述纳米凸体在其中的平均分布密度大于10个/μm2。
本发明的第三个方面，提供本发明的纳米结构组成的制备方法，包括下述之一种或多种步骤：(1).使用合成肽方法将所述活化基团固定在所述纳米凸体或/和所述纳米粒子上；(2).将所述涂料包被至所述定向纳米结构载体、非定向纳米结构载体、或非纳米载体上；(3).将所述涂料包被至所述定向纳米结构载体、非定向纳米结构载体、或非纳米载体上，然后在包被涂料上先后引入偶联基团和活化基团、或在包被涂料上引入活化基团。
发明内容的详细描述
术语定义
本发明中，术语“纳米结构”，是指这样的结构，其包含的结构单元中，包括纳米尺寸的物体(例如纳米线、纳米管、纳米锥、纳米粒子、等等)；术语“纳米粒子”是指粒径为纳米尺寸(优选3nm-300nm)的粒子；术语“纳米凸体”是指固体表面上的纳米凸出物，所述纳米凸出物三维结构中至少一维(例如粒径、管径、线径、等等)为纳米尺寸，例如：固定化纳米粒子、固定化纳米管、固定化纳米纤维、及纳米粒子在载体上的自组装形成的纳米结构、等等。
本发明中：包含(仅包含或不仅包含)定向纳米结构单元、且纳米结构单元分布密度达1个/μm2以上的纳米结构载体，简称定向纳米结构载体；不包含定向纳米结构单元、但不定向纳米结构单元分布密度达1个/μm2以上的纳米结构载体，简称非定向纳米结构载体；纳米结构单元表面分布密度小于1个/μm2的载体，简称非纳米结构载体。
本发明中，术语“活化结构”是指这样一种组成，其是人为引入载体表面上的、且可有效结合功能试剂的结构。化学活化结构至少含活化基团，还可含偶联基团。术语“活化基团”是指用以提供与功能试剂结合的基团(例如氨基、羧基、等等)的基团(例如氨基酸)或复合基团(例如氨基酸衍生物、合成肽基、合成肽衍生物基)；术语“活化纳米结构”，是指这样一种组成，其含纳米结构和其上固定的活化结构，例如活化纳米粒子、活化纳米凸体、活化纳米结构单元、等等。本发明中，术语“偶联基团”是指结合(例如硅烷偶联剂与纳米结构表面上羟基反应的共价键合)于纳米结构表面上、用以固定活化基团的基团；术语“偶联化纳米结构”是指纳米结构和其上固定的偶联基团的结构，例如偶联化纳米粒子。
本发明中，术语“活化组份”是指纳米结构组成物中含有活化结构的那部份。术语“活化纳米结构载体”，是指含纳米结构载体和可有效固定功能试剂的活化结构的活化组份。术语“化学活化组份”，是指活化结构包含通过共价键直接或间接(例如通过偶联基团)键合的活化基团的活化组份。术语“涂料活化组份”，是指活化结构包含固化涂料的活化组份。术语“多活化组份”是指包含多种活化结构(例如涂料和活化基团)的活化组份。术语“多活化区组份”是指包含多种组份结构(例如定向纳米结构区和非纳米结构区)的活化组份。
本发明中，术语“功能化纳米结构”，是指这样一种组成，其含纳米结构和其上固定的功能试剂，例如功能化纳米粒子、功能化纳米凸体、等等。本发明中，术语“功能试剂”，是指为赋予所述纳米结构以反应活性(例如与目标物反应的活性)的试剂。功能试剂通过相互作用(包括亲和作用、离子交换、亲油作用、等等)捕获目标物，其包括配基(相当于英语中的Ligand)、离子交换剂、等等。配基例如：抗原、抗体、配体、配体指数增强***进化技术筛选的适配分子、多肽、多糖、共酶、辅因子、抗生素、类固醇、病毒、细胞等。
本发明中，术语“功能化纳米结构载体”，是指这样一种物质，其至少含载体和载体上固定的功能化纳米结构(例如功能化纳米粒子、功能化纳米凸体、等等)；术语“片基”是指其具有固定功能的、一面具有宏观平面的常规载体，例如：分析芯片片基、酶标板片基、电泳胶片、平面层析载体等。
本发明中，术语“纳米结构组成”，是指含有用于反应的功能化纳米结构的组成(例如分析或分离组成)，例如含纳米结构探针的装置或试剂盒、纳米标记物、等等；“装置”是指含有具有特定功能的反应器的用品，例如，分析芯片、酶标板、亲和电泳条、亲和层析柱、平面层析试剂条、等等。
本发明中，术语“分析芯片”简称为“芯片”，包括但不限于英语中的Biochip、Microarray、Bioarray，是指定性和/或定量分析中的一种检测装置，其反应器中微量功能试剂同样品中的目标分子发生反应的结果可以以可寻址的方式进行识别；术语“纳米分析芯片”(简称纳米芯片)，是指这样一种分析芯片，其中至少一个反应器为纳米反应器，所述纳米反应器中至少有一个纳米探针点。纳米探针点包含功能化纳米结构区，具有功能化纳米结构(例如功能试剂/活化纳米凸体)。在纳米反应器中，可以是全部探针点都是纳米探针点，也可以是部分探针点是纳米探针点。纳米分析芯片上，可以是仅仅纳米探针点具有纳米结构、而其它区域不具有纳米结构(例如在活化常规片基上固定功能化纳米粒子形成者)，也可以是纳米探针点和至少部分其它区域都具有具有纳米结构(例如在活化纳米凸体片基上固定功能化纳米粒子形成者)。本发明当然适于各种芯片，例如单反应池芯片、多反应池芯片、流动芯片、非流动芯片、等等。
本发明中，术语“层析”相当于英语“Chromatography”，包括亲和层析、反相层析、疏水层析、离子交换层析、等等，其分为平面层析(例如快检试剂条和快检试剂盒)和柱层析等。
本发明中，术语“多肽”相当于英语中的“polypeptide”，包括天然或合成蛋白质、蛋白质片断、合成肽、等等，免疫检测中通常的目标物和检测中通用的配基、例如抗原、抗体、等等都属于多肽；术语“分子标记物质”是指用以形成或参与形成检出信号、并在标记时具有分子形态的物质，例如芯片检测常用标记物中的罗丹明、CY3、CY5等。
本发明的第一个方面，提供如“发明内容”所述的纳米结构组成，其包括以下纳米结构组成。
本发明的第一种纳米结构组成，其至少包含至少一个功能化定向纳米结构区，其所含功能组份包括功能试剂或/和功能化纳米粒子，其所含活化组份包括活化定向纳米结构载体；而所述活化定向纳米结构载体包含活化结构和含有定向排列纳米凸体的定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，而且其中至少一个所述功能化定向纳米结构区中，所述功能化纳米粒子或固定有功能试剂的所述纳米凸体的平均分布密度大于10个/μm2。氨基肼基已在我们先前的国际专利申请PCT/CN2004/000437中，被用作活化非定向纳米结构载体的活化基团，这里我们将其用作活化定向纳米结构载体的活化基团。本发明的一种第一种纳米结构组成，其中所述纳米凸体包括下述组之一：纳米线、纳米管、纳米锥。
本发明的第二种纳米结构组成，其至少包含至少一个功能化非定向纳米结构区1，其所含功能组份包括功能试剂或/和功能化纳米粒子，其所含活化组份包含活化非定向纳米结构载体，而所述活化非定向纳米结构载体包含活化结构和含不定向排列纳米凸体的非定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米凸体表面上的密度大于1μmol，而且其中至少一个所述功能化非定向纳米结构区中，所述功能化纳米粒子或固定有功能试剂的所述纳米凸体的平均分布密度大于10个/μm2。尽管在我们先前的国际专利申请PCT/CN2004/000437中，氨基肼基已被用作活化非定向纳米结构载体的活化基团，以下实施例将说明，氨基肼基在所述纳米凸体表面上的密度是决定反应效率的一个主要特征。
本发明的第三种纳米结构组成，其至少包含至少一个功能化非定向纳米结构区2，其中所含功能组份包括功能化纳米粒子，所含活化组份包含活化非纳米结构载体，而所述活化非纳米结构载体包含非纳米载体和活化结构，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团和氨基肼衍生物基，而且其中至少一个所述功能化非定向纳米结构区中，所述功能化纳米粒子或固定有功能试剂的所述纳米凸体的平均分布密度大于10个/μm2。
本发明的第四种纳米结构组成，其至少包含功能化纳米粒子，所述功能化纳米粒子可参与形成功能化纳米结构区或其它纳米结构，且其所含功能组份包括功能试剂，所含活化组份为活化纳米粒子；其中所述活化纳米粒子包含纳米粒子和活化结构，所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米粒子表面上的密度大于1μmol活化纳米粒子，且在上述功能化纳米结构区中，所述功能化纳米粒子的平均分布密度大于10个/μm2功能化纳米粒子。
本发明的第五种纳米结构组成，其包含二个或二个以上的不同的功能化区，其中：至少一个所述功能化区为功能化纳米结构区；和至少一个所述功能化纳米结构区为所述各功能化纳米结构区之一(例如：所述功能化定向纳米结构区、所述功能化非定向纳米结构区1、所述功能化非定向纳米结构区2、或所述功能化纳米结构区)。
不同的功能化纳米结构区，所述不同的功能化纳米结构区包含不同的活化区、和功能试剂或/和功能化纳米粒子，其中所述不同活化区由多活化区纳米结构载体提供，所述多活化区纳米结构载体上至少包含一个活化纳米结构区、且包含下述组之一种或一种以上的多种：(1).；(2).所述活化非定向纳米结构区；和(3).所述活化非纳米结构区。
本发明的第六种纳米结构组成，是一种含纳米装置和纳米标记***的试剂盒。本发明的一种第六种纳米结构组成，其中纳米装置为本发明第一至第五种纳米结构组成之一；纳米标记***为本发明第四种纳米结构组成。
本发明的一种纳米结构组成，其中所述包含氨基酸基的基团包括氨基酸基或/和氨基酸衍生物基。本发明的纳米结构组成中，所述包含氨基酸基的基团不包括不通过共价键合固定到组份上的聚耐氨酸。聚耐氨酸包被玻片被发现有严重的非均匀性和不稳定性。本发明的一种纳米结构组成，其中所述包含氨基酸基的基团包括合成肽基团或/和合成肽衍生物基。本发明的一种纳米结构组成，其中所述合成肽包括含2-10个氨基酸的合成肽。其中的氨基酸种类相同(例如精氨酸、天冬酰氨、谷氨酰氨、等等形成的单氨基酸肽基)或不同(例如精氨酸和天冬酰氨、天冬酰氨和甘氨酸、谷氨酰氨和赖氨酸、等等形成的多氨基酸肽基)。本发明的一种纳米结构组成，其中所述氨基酸包括下述组之一：精氨酸、天冬酰氨、谷氨酰氨、甘氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺。
本发明实施例中，所述活化结构还含连接所述载体和活化基团的偶联基团，所述偶联基团包括硅烷基团。所用硅烷偶联剂包括：3-氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本发明的一种纳米结构组成，其中所述涂料包括耐水涂料。本发明的一种纳米结构组成，其中所述耐水涂料选自元素有机漆。本发明的一种纳米结构组成，其中所述元素有机漆选自含有机硅的高分子涂料。本发明的一种纳米结构组成，其中所述有机硅包括基于以下有机硅单体的有机硅：二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸3-(甲基甲硅烷)、含(甲基丙烯酸酰氧)丙基终端的二甲基硅氧烷、以及3-氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本发明的一种纳米结构组成，其中所述活化结构包括所述涂料和所述涂料上固定的活化基团。本发明的一种纳米结构组成，其中所述活化基团至少包括下述组之一：醛基、环氧基、氨基肼基、所述氨基肼基衍生物、和所述包含氨基酸基的基团。
本发明的一种纳米结构组成，其中所述活化定向纳米结构载体、活化非定向纳米结构载体或活化非纳米结构载体上，既有含所述活化结构的区域，也有含其它活化结构的区域。例如，一种本发明的芯片片基，其上既有化学活化区(例如氨基活化区)、又有本发明的涂料活化区。
本发明的一种第一、第二、或第三种纳米结构组成，其中所述功能化纳米粒子，包含活化纳米粒子和活化纳米粒子上固定的功能试剂，其中所述活化纳米粒子包含纳米粒子和纳米粒子上固定的活化结构，所述活化结构可以是、也可以不是本发明功能化纳米粒子中所述的活化结构。
本发明的一种纳米结构组成，其中所述纳米凸体包括下述组之一：固定化的纳米线、纳米管、纳米锥、纳米粒子、等等。本发明的一种纳米结构组成，其中所述纳米凸体或纳米粒子含无机物。本发明的一种纳米结构组成，其中所述无机物包括金属、金属盐。本发明的一种纳米结构组成，其中所述金属盐包括下述组之一：氧化硅、氧化钛、氧化铝。
本发明的一种纳米结构组成，其中所述功能试剂包括生物物质。本发明的一种纳米结构组成，其中所述生物物质包括多肽和核酸。本发明的一种纳米结构组成，其中所述多肽包括固定在同一个反应器中的抗原和抗体。
本发明的一种第一种纳米结构组成，如以下实施例所述，其中所述活化定向纳米结构载体包含下述组之一：所述活化基团/偶联基团/定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/偶联基团/定向纳米结构载体、所述活化基团/偶联化纳米粒子/定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/偶联化纳米粒子/定向纳米结构载体、所述活化基团/纳米粒子/定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/纳米粒子/定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/包含所述活化基团的活化定向纳米结构载体、涂料活化定向纳米结构载体、涂料/化学活化定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/涂料包被定向纳米结构载体。本发明的一种第一种纳米结构组成，其包括含所述活化定向纳米结构载体的下述纳米装置组之一：分析芯片、酶标板、生物传感器。
本发明的一种第二种纳米结构组成，如以下实施例所述，其中所述活化非定向纳米结构载体包含下述组之一：主要活化基团/偶联基团/非定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/偶联基团/非定向纳米结构载体、主要活化基团/偶联化纳米粒子/非定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/偶联化纳米粒子/非定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/非定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/包含所述活化基团的活化非定向纳米结构载体、涂料活化非定向纳米结构载体、涂料/化学活化非定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/涂料包被非定向纳米结构载体。本发明的一种第二种纳米结构组成，其包括含所述活化非定向纳米结构载体的下述纳米装置组之一：分析芯片、酶标板、生物传感器。
本发明的一种第三种纳米结构组成，如以下实施例所述，其中所述活化非纳米结构载体包含下述组之一：所述活化基团/偶联基团/非纳米结构载体、涂料活化非纳米结构载体、涂料/化学活化非纳米结构载体。本发明的一种第三种纳米结构组成，所述非纳米结构包括由以下之一组或多组材料或其衍生物制成的、三维中至少二维尺寸大于1000nm的载体：玻璃、硅片、硅胶、陶瓷、金属氧化物、金属、聚合物材料及它们的复合物。它们包括下述组之一：粒状载体(例如层析凝胶、特别是微米粒子层析凝胶)，面状载体(例如生物芯片、酶标板等的片基)，和膜状载体(例如平面层析条)。本发明的一种第三种纳米结构组成，其包括含所述活化非纳米结构载体和功能化纳米粒子的下述纳米装置组之一：分析芯片、酶标板、生物传感器、快捡试剂条、亲和层析胶。
本发明的一种第四种纳米结构组成，其中所述功能化纳米结构载体包括含所述含所述功能化纳米粒子的下述纳米装置组之一：分析芯片、酶标板、生物传感器、快捡试剂条、亲和层析胶。本发明的一种第四种纳米结构组成，其包括纳米标记***，所述纳米标记***至少包含所述活化纳米粒子、活化纳米粒子上固定的所述功能试剂和标记试剂。所述标记***包括下述组之一：分析芯片标记***、酶标板标记***、平面层析试剂条标记***。
本发明的一种第五种纳米结构组成，其至少包含下述组之二种：上述第一种纳米结构组成中所述的功能化定向纳米结构区、上述第二种纳米结构组成中所述的功能化非定向纳米结构区、上述第三种纳米结构组成中所述的功能化非定向纳米结构区、和上述第四种纳米结构组成中所述的功能化非定向纳米结构区。本发明的一种第五种纳米结构组成，可以是一种纳米结构装置，例如既含功能化定向纳米结构区，又含功能化非定向纳米结构区的生物芯片。
本发明的一种纳米结构组成，其包括下述纳米装置组之一：纳米分析芯片、纳米酶标板、纳米生物传感器、纳米快捡试剂条、纳米亲和层析胶。本发明的一种第四种纳米结构组成，其包括纳米标记***，所述纳米标记***至少包含所述活化纳米粒子、活化纳米粒子上固定的所述功能试剂和标记试剂。本发明的一种纳米结构组成，其包括含所述纳米装置或/和所述纳米标记***的试剂盒。本发明的一种试剂盒，其包含纳米标记***和所述纳米装置。本发明的一种试剂盒，其包含纳米装置和所述纳米标记***。
本发明的第二个方面，提供如“发明内容”所述的活化组份。本发明的一种活化组份，其为本发明上述的纳米结构组成中的所述活化组份。
本发明的第一种活化组份，为活化定向纳米结构载体，所述活化定向纳米结构载体包含活化结构和含有定向排列纳米凸体的定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且在所述活化定向纳米结构载体上，至少有一个具有下述特征的活化定向纳米结构区：所述纳米凸体在其中的平均分布密度大于10个/μm2。本发明的一种第一种活化组份，其为本发明的第一种纳米结构组成中的所述活化定向纳米结构载体。其包括下述片基组之一：分析芯片片基、酶标板片基、生物传感器片基。
本发明的第二种活化组份，为活化非定向纳米结构载体，所述活化非定向纳米结构载体包含活化结构和含不定向排列纳米凸体的非定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米凸体表面上的密度大于1μmol，且在所述活化非定向纳米结构载体上，至少有一个具有下述特征的活化非定向纳米结构区：所述纳米凸体在其中的平均分布密度大于10个/μm2。本发明的一种第二种活化组份，为第二种纳米结构组成中的所述活化非定向纳米结构载体。其包括下述片基组之一：分析芯片片基、酶标板片基、生物传感器片基、快捡试剂条片基。
本发明的第三种活化组份，其为活化非纳米结构载体，所述活化非纳米结构载体包含非纳米载体和活化结构，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团和氨基肼衍生物基。本发明的一种第三种活化组份，其为本发明的第三种纳米结构组成中的所述活化非纳米结构载体。其包括下述片基组之一：分析芯片片基、酶标板片基、生物传感器片基、快捡试剂条片基。
本发明的第四种活化组份，其为活化纳米粒子，其中所述活化纳米粒子包含纳米粒子和活化结构，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米粒子表面上的密度大于1μmol。本发明的一种第四种活化组份，其为本发明的第四种纳米结构组成中的所述活化纳米粒子。
本发明的第五种活化组份，其包含二个或二个以上的不同的活化区，其中：至少一个所述活化区为活化纳米结构区；和至少一个所述活化纳米结构区为由所述活化定向纳米结构载体或活化非定向纳米结构区提供。本发明的一种第五种活化组份，其为本发明的第五种纳米结构组成中的所述多活化纳米结构载体。
本发明的一种活化组份，其为本发明的纳米结构组成中的所述活化定向纳米结构载体、活化非定向纳米结构载体、活化非纳米结构载体、活化纳米粒子、或多活化区纳米结构载体。例如：
本发明的一种活化组份，其中所述包含氨基酸基的基团包括氨基酸基或/和氨基酸衍生物基。本发明的本发明的一种活化组份，其中所述包含氨基酸基的基团包括合成肽基团或/和合成肽衍生物基。本发明的一种活化组份，其中所述合成肽包括含2-10个氨基酸的合成肽。其中的氨基酸种类相同(例如精氨酸、天冬酰氨、谷氨酰氨、等等形成的单氨基酸肽基)或不同(例如精氨酸和天冬酰氨、天冬酰氨和甘氨酸、谷氨酰氨和赖氨酸、等等形成的多氨基酸肽基)。本发明的一种活化组份，其中所述氨基酸包括下述组之一：精氨酸、天冬酰氨、谷氨酰氨、甘氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺。本发明实施例中，所述活化结构还含连接所述载体和活化基团的偶联基团，所述偶联基团包括硅烷基团。所用硅烷偶联剂包括：3-氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本发明的一种活化组份，其中所述涂料包括耐水涂料。本发明的一种活化组份，其中所述耐水涂料选自元素有机漆。本发明的一种活化组份，其中所述元素有机漆选自含有机硅的高分子涂料。本发明的一种活化组份，其中所述有机硅包括基于以下有机硅单体的有机硅：二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸3-(甲基甲硅烷)、含(甲基丙烯酸酰氧)丙基终端的二甲基硅氧烷、以及3-氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本发明的第三个方面，提供如“发明内容”所述的本发明的纳米结构组成的制备方法。
本发明的第一种制备方法，所述方法包括使用合成肽方法将所述活化基团固定在所述纳米凸体或/和所述纳米粒子上。本发明的一种制备方法，其中所述合成肽方法，包括下述之一种或多种步骤：提供含保护基团的反应物并在其后的步骤中至少部分脱去所述保护基团；-NH2基和-COOH基之间的反应；氨基基团链增长。
本发明的第二种制备方法，所述方法包括将所述涂料包被至所述定向纳米结构载体、非定向纳米结构载体、或非纳米载体上，其中所述包被包括将所述载体浸泡在w/v浓度1/100至1/500000之间的所述涂料的溶液中。本发明的一种制备方法，所述方法还包括所述包被涂料的固化，固化条件包括：温度在40-80℃之间；时间在3-10小时之间。
本发明的第三种制备方法，所述方法包括将所述涂料包被至所述定向纳米结构载体、非定向纳米结构载体、或非纳米载体上，然后在包被涂料上先后引入偶联基团和活化基团、或在包被涂料上引入活化基团。
本发明的制备纳米结构组或的方法，除可用以制备用于分离或分析的纳米结构组成外，还可用来生成纳米结构，例如用于计算机、手机、微芯片卡等装置中的纳米结构。
实施例
以下实施例中，有关芯片制备方法、应用方法，参考Schena，M.，Microarray Analysis，2003，John Wiley&Sons，Inc.，New York。
第一部分活化组份的制备
以下实施例中，所用以下试剂可在市场上购得：
1).涂料：所述活化结构包括固化的涂料涂层。所用涂料选自耐水涂料。耐水涂料选自元素有机漆、优选透明或半透明的元素有机漆。元素有机漆选自含有机硅的聚合物，例如含有机硅的缩合共聚物或/和接枝共聚物的高分子疏水涂料。更具体而言，所用涂料选自以下含有机硅的聚合物组：有机硅树脂A、有机硅树脂B、有机硅树脂GRT-350(均由晨光化工设计院有机硅中心提供)。三种含有机硅的聚合物均为有机硅树脂涂料，有机硅树脂的平均分子量都大于10000、甚至大于30000。按供货方的说明：有机硅树脂A为基于二甲基硅氧烷和甲基丙烯酸3-(甲基甲硅烷基)共聚物的硅氧烷接枝共聚物涂料；有机硅树脂B为基于含(甲基丙烯酸酰氧)丙基终端的二甲基硅氧烷和甲基丙烯酸类单体的硅氧烷接枝共聚物涂料；有机硅树脂GRT-350为以有机硅单体(硅氧烷醇类)为主要原料经水解缩合制得的有机硅树脂。其中，有机硅单体的包括：二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸3-(甲基甲硅烷)、含(甲基丙烯酸酰氧)丙基终端的二甲基硅氧烷。3-氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、等等，也可以适当方式作为合成原料。实际上，以下实施例中，含适当的有机硅的涂料，除用作活化材料外，也可用作偶联材料，在其上进行化学活化。只是用涂料偶联材料，比之用常规的偶联剂，要方便、便宜得多。
2).偶联剂：所用偶联剂包括有机硅偶联剂，例如硅烷偶联剂，包括：3-氨丙基三甲氧基硅烷(国泰华荣化工新材料公司)、氨丙基三乙氧基硅烷(国泰华荣化工新材料公司)、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(华盛化学有限公司)。
3).活化剂：所用活化剂，包括可至少提供与偶联基团结合的部分活化基团的基础活化剂、和提供基础活化基团上的衍生基团的衍生活化剂(或第二活化剂)。所用基础活化剂选白肽合成试剂(reagent for peptide synthesis)，尤其是多氮化物和含氨基(-NH2)和羧基(-COOH)的多官能团试剂，例如肽连接剂(peptide coupling reagent)和氨基酸，它们都含-NH2或-COOH基团。本发明实施例中，所用肽连接剂包括氨基肼(NH3NH3)。本发明实施例中，所用氨基酸包括：精氨酸、天冬酰氨、谷氨酰氨、甘氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺。实施例中，所述活化剂优选多官能团试剂、更优选含有氨基(-NH2)或/和羧基(-COOH)的多官能团试剂。此外，还优选含有肽合成保护基团(例如Fmoc)的肽连接剂和含氨基酸基的肽合成试剂，例如Fmoc-氨基肼和Fmoc-氨基酸。众所周知，保护基团对在合成过程中保护基团(例如氨基或羧基)活性具有非常重要的作用。Fmoc氨基肼由成都凯泰新技术有限责任公司提供，氨基酸或Fmoc-氨基酸由成都泰格化工研究所提供。含其它保护基团(例如Boc-、CBZ-、等等)的肽合成试剂，也可用于以下相应实施例的方法。所用衍生活化剂包括不含氨基的多官能团试剂(例如戊二醛、1，4-丁二醇二缩水甘油醚)。
以下实施例中，所用纳米结构单元可以是任何可固定所述活化结构、制备出活化纳米结构单元的纳米结构单元，例如含有机物或无机物的纳米结构单元。所述无机物包括无机氧化物、金属(例如金、银)、等等。所述无机氧化物包括金属氧化物。所述纳米结构单元可以有不同的形状，例如纳米线、纳米锥、纳米管、等等。所用含金属氧化物的纳米结构单元包括含氧化硅的纳米线基片上的纳米线。定向排列的纳米线基片购自美国Immuna公司(线径80nm，线长400nm-3μm，纳米线在载体上的平均分布密度约50-100纳米线/μm2)。为节约用量，根据实验条件将其切割至较小尺寸。含定向排列的其它无机材料(例如其它无机氧化物、金属、等等)的纳米结构单元的纳米结构载体，也可用于以下实施例的方法制备活化纳米结构载体。有机材料纳米结构，也可选用于下实施例的方法，直接或间接(例如包被无机质)制备活化纳米结构及功能化纳米结构。
以下实施例制备的各种偶联化载体，其偶联基团选自：3-氨丙基三甲氧基硅烷基、氨丙基三乙氧基硅烷基、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷基。以下实施例制备的各种化学活化组份，其活化基团包括氨基肼基、氨基肼衍生物基、氨基酸基、氨基酸衍生物基、合成肽活化基团、合成肽衍生物基。其中：所述氨基肼衍生物基包括：戊二醛-氨基肼基、环氧烷基-氨基肼基、戊二醛-氨基肼基、等等；所述氨基酸基包括：精氨酸基、天冬酰氨基、谷氨酰氨基、甘氨酸基、赖氨酸基、谷氨酰胺基、等等；所述氨基酸衍生物基包括：戊二醛-精氨酸基、环氧烷基-精氨酸基、戊二醛-天冬酰氨基、等等；所述合成肽活化基团包括其中氨基酸基数目n大于或等于2(例如2-10)的合成肽基，合成肽基中的氨基酸种类相同(例如，(精氨酸)n、(天冬酰氨)n、(谷氨酰氨)n、等等)，或不同(例如，(精氨酸-天冬酰氨)n/2、(天冬酰氨-甘氨酸)n/2、(谷氨酰氨-赖氨酸)n/2、等等)；所述合成肽衍生物基包括：戊二醛-(精氨酸)n基、环氧烷基-(精氨酸)n、等等，其中n大于或等于2(例如2-7)。
以下实施例制备的各种活化纳米结构载体，其上活化纳米结构单元(例如活化纳米线或/和固定化活化纳米粒子)的高度、半高处的最小尺寸及其平均分布密度的测定，利用SPA-300HV型扫描探针显微镜(SPM)及分析软件进行。用作以下实施例制备各种纳米结构组成的活化纳米结构载体，其上至少有一个活化区，其中活化纳米结构单元的密度优选大于10个/μm2，更优选大于50个/μm2。
实施例1：活化纳米粒子的制备方法
以下实施例中，所用纳米粒子可以是任何可固定所述活化结构用以固定功能试剂的纳米粒子，例如含有机物或无机物的纳米粒子。所述无机物包括无机氧化物、金属(例如金、银)、等等。所述无机氧化物包括金属氧化物。所用含金属氧化物的纳米粒子包括：硅氧化物纳米粒子(氧化硅纳米粒子LUDOX AS-40，粒子平均尺寸25nm，比表面积约135m2/g，Sigma-Aldrich公司)，铝氧化物纳米粒子(MC2Rγ-相纳米氧化铝，粒子平均尺寸60nm，比表面积140m2/g，浙江弘晟材料科技股份有限公司)，钛氧化物纳米粒子(氧化钛纳米粒子，粒子平均尺寸＜80nm，比表面积120m2/g，浙江舟山明日纳米材料有限公司)。
本发明实施例中，以所用含金属氧化物的纳米粒子为例，活化纳米粒子的制备方法，包括：
1).偶联化：将纳米粒子与偶联剂溶液混合，并进行偶联反应。其反应条件如下：纳米粒子浓度(w/v)1‰-2％；偶联剂浓度(v/v)1-3％；反应介质为含水的醇；反应温度在室温至反应介质沸点以下5℃之间；反应时间0.5-5小时。本专业的技术人员通过调节这些参数可获得所需优化条件。先对纳米粒子进行表面处理(例如去离子处理)，可提高偶联反应效率。
2).活化：将上述偶联化纳米粒子与活化剂溶液混合，并进行活化反应。反应条件如下：纳米粒子的浓度(w/v)1‰-2％；活化剂浓度(v/v)在0.5-5％；反应温度在室温至反应介质沸点以下5℃之间；反应时间0.5-15小时；反应介质为DMF。若有必要，可在加入偶联剂前对纳米粒子进行纯化(例如离子交换钝化)。本专业的技术人员通过调节这些参数可获得所需的优化条件。若活化剂含保护基团(例如Fmoc)，还要脱去这些保护基团。脱保护方法选自已知的肽合成方法中的脱保护方法。
其中，使用高速离心机分离出在制的纳米粒子。
其它方法，例如先制备活化基团-偶联基团复合物(例如3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷-氨基肼)，再将其固定至纳米粒子上，也可制备活化纳米结构载体。若活化剂含保护基团(例如Fmoc)，还要脱去这些保护基团。
本发明中，以偶联基团/纳米粒子来表示偶联化纳米粒子。本发明实施例制备的偶联化纳米粒子，包括硅烷偶联基团/氧化物纳米粒子。其中，硅烷偶联基团和氧化物纳米粒子皆如前所述。本发明中，以主要活化基团/偶联化纳米粒子来表示活化纳米粒子。本发明实施例制备的活化纳米粒子中：偶联化纳米粒子选自上述偶联基团/纳米粒子；主要活化基团为如前所述的活化基团。
本发明实施例制备的偶联化纳米粒子和活化纳米粒子，可通过元素分析(例如C、H、N元素分析)、NMR分析、等等，计算出纳米粒子表面上单位面积所固定的偶联基团和活化基团的密度。反应参数不同，上述基团密度的变化较大。例如，偶联化纳米粒子氮含量(元素分析)在0.25-0.65N％之间，相当于1g纳米粒子上固定的偶联基团在179-464μmol之间变动，或1m2纳米粒子表面上固定的偶联基团在1.3-3.4μmol之间变动。又例如，1m2活化纳米粒子表面上固定的活化基团在0.1-2.85μmol之间变动。优选具有下述组成特征的偶联化纳米粒子，用以进行以下实施例中活化纳米结构或功能化纳米结构的制备：1m2纳米粒子表面上固定的偶联基团大于1.85μmol、优选大于2.0μmol、更优选大于2.5μmol。优选具有下述组成特征的活化纳米粒子，用以进行以下实施例中功能化纳米结构的制备：1m2纳米粒子表面上固定的活化基团大于0.5μmol、优选大于1μmol、更优选大于1.5μmol。需要说明的是，本发明中的基团分布密度是基于元素分析计算出来的。利用其它方法测定出来的基团分布密度，数据可能颇有差异，需按方法之间的差别关系进行换算。
本发明实施例所制备活化纳米粒子，至少可用作制备功能化纳米粒子探针、功能化纳米粒子分离介质、或纳米标记物的活化纳米粒子。以下对上述制备方法中的活化步骤，作进一步的补充。
1.氨基肼基/偶联化纳米粒子的制备方法
例如，对上述方法制备的偶联化纳米粒子上的偶联基团(例如3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷)进行羰基化处理，再以Fmoc-氨基肼作为活化剂进行上述活化，然后脱Fmoc。
2.氨基肼衍生物基/偶联化纳米粒子的制备方法
例如，先以上述方法获得氨基肼基/偶联化纳米粒子，再以第二活化剂(例如戊二醛、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、氨基酸或合成肽)进行第二次活化、然后分离出第二次活化产物、等等，每次活化反应的条件与上述反应条件相似。
3.氨基酸基/偶联化纳米粒子的制备方法
例如，先按上述方法制备偶联化纳米粒子，再以氨基酸或Fmoc-氨基酸作为所述活化剂进行上述活化。优选的反应之一是氨基酸上的-COOH基与偶联剂或偶联基团上的-NH2基反应。
4.氨基酸衍生物基/偶联化纳米粒子的制备方法
例如，先以上述方法获得氨基酸基/偶联化纳米粒子，再以第二活化剂(例如戊二醛、1，4-丁二醇二缩水甘油醚)进行第二次活化、然后分离出第二次活化产物、等等，每次活化反应的条件与上述反应条件相似。也可以将氨基酸与第二活化剂反应，制备含基础活化基团/衍生活化基团复合物的活化剂(例如醛基化氨基酸)，再将此活化剂用作上述活化反应的活化剂。
5.合成肽活化基团/偶联化纳米粒子的制备方法
例如，先以上述方法获得氨基酸基/偶联化纳米粒子，再使用标准的多肽固相合成方法，在固定化氨基酸基团上，选用适当Fmoc-氨基酸，进行缩合-洗涤-去保护-中和和洗涤-下一轮缩合的方式，将氨基酸依次连接上去，直到氨基酸基数目满足要求。另一种方法是：按公知的肽合成方法进行肽合成，直到获得所需氨基酸基数目的合成肽，然后用作所述活化剂与上述偶联化纳米结构载体进行上述活化反应。
6.合成肽衍生物基团/偶联化纳米粒子的制备方法
例如，先以上述方法获得合成肽活化基团/偶联化纳米粒子，再以第二活化剂(例如戊二醛、1，4-丁二醇二缩水甘油醚)进行第二次活化、然后分离出第二次活化产物、等等，每次活化反应的条件与上述反应条件相似。也可以将合成肽与第二活化剂反应，制备含合成肽活化基团/衍生活化基团复合物的活化剂(例如醛基化合成肽)，再将此活化剂用作上述活化反应的活化剂。
实施例2：活化非纳米结构载体的制备方法
本发明实施例中，尽管所用非纳米结构载体为玻片或层析硅胶，但其可以是任何可固定所述活化结构用以固定功能试剂的非纳米结构载体，例如含有机物或无机物的非纳米结构载体。本实施例所用固相载体为适于用作芯片基片的固相载体，例如玻片。本发明实施例所制备的活化非纳米结构载体，可用作芯片片基。通过选用适当固相载体，制备物也可用作纳米酶标多孔板片基、生物传感器片基、等等。以下实施例作进一步的补充。
实施例2.1化学活化非纳米结构载体的制备
本实施例中，制备方法至少包括：
1).偶联化：将非纳米结构载体(例如玻片)与偶联剂溶液混合，并进行偶联反应。其反应条件如下：偶联剂浓度(v/v)1-3％；反应介质为含水的醇；反应温度在室温至反应介质沸点以下5℃之间；反应时间0.5-5小时。通过调节这些参数可获得所需优化条件。先对载体进行表面处理(例如蚀刻)，可提高偶联反应效率。
2).活化：将上述偶联化载体与活化剂(例如，基础活化剂或上述基础活化基团-第二活化基团复合物的活化剂)溶液混合，并进行活化反应。反应条件如下：活化剂浓度(v/v)在0.5-5％；反应温度在室温至反应介质沸点以下5℃之间；反应时间0.5-15小时；反应介质为DMF。通过调节这些参数可获得所需的优化条件。若活化剂含保护基团(例如Fmoc)，还要脱去这些保护基团。脱保护方法选自已知的肽合成方法中的脱保护方法。
用其它方法，例如先制备活化基团-偶联基团复合物(例如3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷-氨基肼)，再将其固定至载体上，也可制备化学活化非纳米结构载体。若活化剂含保护基团(例如Fmoc)，也要脱去这些保护基团。
本发明中，以主要活化基团/偶联基团/非纳米结构载体来表示化学活化非纳米结构载体。本发明实施例制备的化学活化非纳米结构载体中：偶联基团、主要活化基团分别为如前所述的偶联基团、主要活化基团。
本实施例中，氨基酸基/偶联化非纳米结构载体、氨基酸衍生物基/偶联化非纳米结构载体、合成肽基/偶联化非纳米结构载体、合成肽衍生物基团/偶联化非纳米结构载体的制备方法，与实施例1中含相同活化基团的活化纳米粒子的制备方法相同。
实施例2.2涂料活化非纳米结构载体的制备
本实施例的一种制备方法，包括涂料包被。例如，将洁净的非纳米结构载体与高分子疏水涂料溶液接触并进行包被，然后对包被物进行固化。其中，包被条件包括：高分子疏水涂料w/v浓度在1/1000至1/100000之间，温度在10-30℃之间，时间在0.5-10小时之间；固化条件包括：温度在40-80℃之间，时间在3-10小时之间。通过调节这些反应条件范围，可获得所需的优化条件。本发明中，以涂料/非纳米结构载体，来表示涂料活化非纳米结构载体。本实施例制备的涂料/非纳米结构载体中，涂料如前所述，非纳米结构载体为玻片。
实施例2.3多活化非纳米结构载体的制备
本发明中，多活化组份是在不同区域上有不同活化结构的活化组份，例如含所述涂料及至少1种其它活化结构的活化组份。本实施例的一种制备方法，其至少包括：1).制备化学活化非纳米结构载体；2).将适当涂料溶液，涂至化学活化非纳米结构载体上的部分区域内，并进行涂料包被和固化。包被条件和固化条件，与实施例2.1相同。本实施例中，以涂料/化学活化非纳米结构载体，来表示多活化非纳米结构载体。其中：涂料包括前述涂料；化学活化非纳米结构载体选自实施例2.1的制备物。其它化学活化非纳米结构载体(例如氨基化玻片、醛基化玻片、环氧基化玻片、等等)，也可用于上述方法制备多活化非纳米结构载体。
实施例2.4化学活化的涂料包被非纳米结构载体的制备
例如，先按实施例2.2的方法制备涂料包被非纳米结构载体，然后分别按实施例2.1的方法，偶联化后再活化，或直接活化。本实施例中，以主要活化基团/涂料包被非纳米结构载体，来表示化学活化的涂料包被非纳米结构载体。其中：涂料包括前述涂料；主要活化基团如前所述。其它活化基团，例如醛基、环氧基、等等，也可用于本实施例的方法制备出化学活化的涂料包被非纳米结构载体。
实施例3：活化定向纳米结构载体的制备方法
本发明实施例中，尽管所用定向纳米结构载体如前所述(例如纳米线基片)，但其可以是任何可固定所述活化结构的定向纳米结构载体。本发明实施例所制备的活化定向纳米结构载体，可用作芯片活化纳米结构片基、纳米酶标多孔板活化纳米结构片基、生物传感器活化纳米结构片基、等等。以下实施例作进一步的补充。
实施例3.1化学活化定向纳米结构载体的制备
本发明实施例的方法，制备了以下活化定向纳米结构载体：
1).第一种活化定向纳米结构载体，其组成包含：固相载体、固相载体上定向排列的纳米结构单元、纳米结构单元上固定的偶联化基团、和偶联化基团上固定的活化基团或活化纳米粒子。其以主要活化基团/偶联基团/定向纳米结构载体、或活化纳米粒子/偶联基团/定向纳米结构载体来表示。其制备方法包括：先对定向纳米结构载体进行偶联化，再对偶联化定向纳米结构载体进行引入固定活化基团或/和活化纳米粒子的活化。
2).第二种活化定向纳米结构载体，其组成包含：固相载体、固相载体上定向排列的纳米结构单元、纳米结构单元上固定的偶联化纳米粒子、和偶联化纳米粒子上固定的活化基团或/和活化纳米粒子。其以主要活化基团/偶联化纳米粒子/定向纳米结构载体、或活化纳米粒子/偶联化纳米粒子/定向纳米结构载体来表示。其制备方法包括：对定向纳米结构载体通过包被偶联化纳米粒子固定偶联化基团，再对偶联化定向纳米结构载体进行引入固定活化基团或/和活化纳米粒子的活化。
3).第三种活化定向纳米结构载体，其组成包含：固相载体、固相载体上定向排列的纳米结构单元、纳米结构单元上固定的纳米粒子、纳米粒子上固定的偶联化基团、和偶联化基团上固定的活化基团或活化纳米粒子。其以主要活化基团/偶联化基团/纳米粒子/定向纳米结构载体、或活化纳米粒子/偶联化基团/纳米粒子/定向纳米结构载体来表示。其制备方法包括：对定向纳米结构载体包被纳米粒子，然后进行偶联化，再对偶联化定向纳米结构载体进行引入固定活化基团或/和活化纳米粒子的活化。
4).第四种活化定向纳米结构载体，其组成包含：固相载体、固相载体上定向排列的纳米结构单元、纳米结构单元上固定的活化纳米粒子。其以活化纳米粒子/定向纳米结构载体来表示。其制备方法包括：对定向纳米结构载体包被活化纳米粒子。
5).第五种活化定向纳米结构载体，其组成包含：固相载体、固相载体上定向排列的活化纳米结构单元、活化纳米结构单元上固定的活化纳米粒子。其以活化纳米粒子/活化定向纳米结构载体来表示。其制备方法包括：对活化定向纳米结构载体(例如第一种活化定向纳米结构载体)包被活化纳米粒子。
其中：固相载体的例子包括：玻片、含金属或半导体膜的玻片、金属片、半导体片、等等；纳米结构单元的例子包括：纳米线、纳米锥、纳米管、等等。上述各制备方法中，关键步骤的反应条件如下：
(1).偶联化：偶联剂浓度(v/v)1-3％；反应介质为含水的醇；反应温度在室温至反应介质沸点以下5℃之间；反应时间0.5-5小时。通过调节这些参数可获得所需优化条件。先对载体进行表面处理(例如蚀刻)，可提高偶联反应效率。
(2).活化：活化剂浓度(v/v)在0.5-5％；反应温度在室温至反应介质沸点以下5℃之间；反应时间0.5-15小时；反应介质为DMF。通过调节这些参数可获得所需的优化条件。若活化剂含保护基团(例如Fmoc)，还要脱去这些保护基团。脱保护方法选自已知的肽合成方法中的脱保护方法。其中，引入氨基肼基、氨基酸基、氨基酸衍生物基、合成肽基、或合成肽衍生物基团的活化，与实施例1中含相同活化基团的活化纳米粒子的制备方法中的活化相同。
(3).纳米粒子、偶联化纳米粒子、或活化纳米粒子包被：纳米粒子悬浮液中的纳米粒子浓度(w/v浓度)1/1000至1/50000之间；包被温度10-30℃之间；包被时间5小时以上。
(4).活化纳米结构单元上活化纳米粒子的包被，筒述如下：将上述纳米线基片进行活化(例如上述活化)，使其具有活性基团1(例如含-COOH的氨基酸基)；选择具有可与活性基团1反应的活性基团2(例如含-NH2的氨基酸基)的活化纳米粒子；使活性基团1和活性基团2在优化的条件下(例如活化纳米粒子w/v浓度在1/100至1/10000之间)反应，从而将活化纳米粒子包被至纳米结构载体上。
此外，用其它方法，例如先制备活化基团-偶联基团复合物(例如3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷-氨基肼)，再将其固定至载体上，也可制备化学活化定向纳米结构载体。若活化剂含保护基团(例如Fmoc)，也要脱去这些保护基团。
其中：所用偶联剂和活化剂如前所述；所用偶联化纳米粒子和活化纳米粒子为实施例1制备的偶联化纳米粒子和活化纳米粒子；制备物中的偶联基团为前述偶联基团；制备物中的活化基团为前述活化基团，例如氨基肼基、各种氨基肼衍生物基、各种氨基酸基、各种氨基酸衍生物基、各种合成肽基、各种合成肽衍生物基。所用偶联化纳米粒子具有下述特征：1m2纳米粒子表面上固定的偶联基团大于1.85μmol、优选大于2.0μmol、更优选大于2.50μmol。所用活化粒子具有下述特征：1m2纳米粒子表面上固定的活化基团大于0.5μmol、优选大于1μmol、更优选大于1.5μmol。
实施例3.2涂料活化定向纳米结构载体的制备
本发明的第六种活化定向纳米结构载体，为涂料活化定向纳米结构载体，其中所述活化结构含涂料，以涂料/定向纳米结构载体。本实施例中一种制备方法，其至少包括：将洁净的定向纳米结构载体与高分子疏水涂料溶液接触并进行包被，然后对包被物进行固化。其中，包被条件包括：高分子疏水涂料w/v浓度在1/1000至1/100000之间，温度在10-30℃之间，时间在0.5-10小时之间；固化条件包括：温度在40-80℃之间，时间在3-10小时之间。通过调节这些反应条件范围，可获得所需的优化条件。其中所述涂料包括上述涂料。
实施例3.3多活化定向纳米结构载体的制备
本发明的第七种活化定向纳米结构载体，为多活化定向纳米结构载体，其中所述活化结构含至少2种活化材料。本发明中，以涂料/化学活化定向纳米结构载体，来表示这样一种多活化定向纳米结构载体：其表面上分别存在一个或多个涂料活化区域和化学活化区域。其中：所述涂料包括上述涂料；所述化学活化定向纳米结构载体选自实施例3.1的制备物。含其它活化基团(例如氨基、醛基、环氧基、等等)的化学活化定向纳米结构载体，也可用于上述方法制备多活化纳米结构载体。
本实施例中的一种制备方法，其至少包括：1).制备化学活化定向纳米结构载体；2).将适当涂料溶液涂至定向纳米结构载体上的部分区域内并进行包被，然后对包被物进行固化。包被条件和固化条件，与实施例3.1相同。实施例3.4活化纳米粒子/涂料包被定向纳米结构载体的制备方法
本发明的第八种活化定向纳米结构载体，为活化纳米粒子固定在涂料包被定向纳米结构载体上形成的活化组份，记作活化纳米粒子/涂料包被定向纳米结构载体。本实施例的一种制备方法，至少包括在实施例3.2制备的涂料活化定向纳米结构载体上，包被活化纳米粒子。包被条件包括：活化纳米粒子w/v浓度在1/1000至1/100000之间；温度在10-30℃之间；时间在10-48小时之间；包被介质为水溶液。通过调节这些反应条件范围，可获得所需的优化条件。其中，活化纳米粒子选自实施例1制备的活化纳米粒子，但也可使用可固定在涂料层上的其它活化纳米粒子。
实施例3.5化学活化的涂料包被定向纳米结构载体的制备
本发明的第九种活化定向纳米结构载体，为化学活化的涂料包被定向纳米结构载体。其制备方法例如，先按实施例3.2的方法制备涂料包被定向纳米结构载体，然后分别按实施例3.1的方法，偶联化后再活化，或直接活化。本实施例中，以主要活化基团/涂料包被定向纳米结构载体，来表示化学活化的涂料包被定向纳米结构载体。其中：涂料包括前述涂料；主要活化基团如前所述。其它活化基团，例如醛基、环氧基、等等，也可用于本实施例的方法制备出化学活化的涂料包被定向纳米结构载体。
实施例4：活化非定向纳米结构载体的制备方法
本发明实施例中，尽管所用非定向纳米结构载体为纳米粒子包被固相载体(例如包被玻片)，但其可以是任何可固定所述活化结构用以固定功能试剂的非定向纳米结构载体。本发明实施例所制备的活化非定向纳米结构载体，可用作芯片活化纳米结构片基、纳米酶标多孔板活化纳米结构片基、生物传感器活化纳米结构片基、等等。以下实施例作进一步的补充。
实施例4.1化学活化非定向纳米结构载体的制备
本发明实施例，制备了以下活化非定向纳米结构载体：
1).第一种活化非定向纳米结构载体，组成包含：固相载体(例如玻片、含金属或半导体膜的玻片、金属片、半导体片、等等)、固相载体上不定向排列的纳米结构单元(例如纳米粒子、通过纳米粒子自组装现象形成的其它纳米凸体、等等)、纳米结构单元上固定的偶联化基团、和偶联化基团上固定的活化基团或活化纳米粒子。其以主要活化基团/偶联基团/非定向纳米结构载体、或活化纳米粒子/偶联基团/非定向纳米结构载体来表示。其制备方法包括：对非定向纳米结构载体进行偶联化，然后对偶联化非定向纳米结构载体进行活化。
2).第二种活化非定向纳米结构载体，组成包含：固相载体(例如玻片、含金属或半导体膜的玻片、金属片、半导体片、等等)、固相载体上不定向排列的纳米结构单元(例如纳米粒子、通过纳米粒子自组装现象形成的其它纳米凸体、等等)、纳米结构单元上固定的偶联化纳米粒子、和偶联化纳米粒子上固定的活化基团或活化纳米粒子。其以主要活化基团/偶联化纳米粒子/非定向纳米结构载体、或活化纳米粒子/偶联化纳米粒子/非定向纳米结构载体来表示。其制备方法包括：对非定向纳米结构载体通过包被偶联化纳米粒子固定偶联化基团，然后对偶联化非定向纳米结构载体进行活化。
3).第三种活化非定向纳米结构载体，组成包含：固相载体(例如玻片、含金属或半导体膜的玻片、金属片、半导体片、等等)、固相载体上不定向排列的纳米结构单元(例如纳米粒子、通过纳米粒子自组装现象形成的其它纳米凸体、等等)、纳米结构单元上固定的纳米粒子、纳米粒子上固定的偶联化基团、和偶联化基团上固定的活化基团或活化纳米粒子。其以主要活化基团/偶联化基团/纳米粒子/非定向纳米结构载体、或活化纳米粒子/偶联化基团/纳米粒子/非定向纳米结构载体来表示。其制备方法包括：对非定向纳米结构载体包被纳米粒子，再进行偶联化，然后对偶联化非定向纳米结构载体进行活化。
4).第四种活化非定向纳米结构载体，组成包含：固相载体(例如玻片、含金属或半导体膜的玻片、金属片、半导体片、等等)、固相载体上不定向排列的纳米结构单元(例如纳米粒子、通过纳米粒子自组装现象形成的其它纳米凸体、等等)、纳米结构单元上固定的活化纳米粒子。其以活化纳米粒子/非定向纳米结构载体来表示。其制备方法包括：对非定向纳米结构载体包被活化纳米粒子。
5).第五种活化非定向纳米结构载体，组成包含：固相载体(例如玻片、含金属或半导体膜的玻片、金属片、半导体片、等等)、固相载体上不定向排列的纳米结构单元(例如纳米粒子、通过纳米粒子自组装现象形成的其它纳米凸体、等等)、活化纳米结构单元上固定的活化纳米粒子。其以活化纳米粒子/活化非定向纳米结构载体来表示。其制备方法包括：对活化非定向纳米结构载体(例如本实施例中制备的第一种活化非定向纳米结构载体)包被活化纳米粒子。
上述各制备方法中，各关键步骤的反应条件，例如偶联化，活化，纳米粒子、偶联化纳米粒子、或活化纳米粒子包被，及活化纳米结构单元上活化纳米粒子的包被，分别参考实施例3.1中相应步骤的反应条件。本实施例中，所用偶联剂、活化剂、偶联化纳米粒子、活化纳米粒子、及制备物中所含的偶联基团和活化基团，也分别与实施例3.1中的相应物质相同。主要活化基团也包括前述之：氨基肼基、氨基酸基、氨基酸衍生物基、合成肽基、合成肽衍生物基团。
实施例4.2包含涂料的活化非定向纳米结构载体的制备
本发明的第六种活化非定向纳米结构载体，其中所述活化结构含涂料，为涂料活化非定向纳米结构载体。本发明的第七种活化非定向纳米结构载体，其中所述活化结构含至少2种活化材料，为多活化非定向纳米结构载体。本发明中，以涂料/化学活化非定向纳米结构载体，来表示这样一种多活化非定向纳米结构载体：其表面上分别存在一个或多个涂料活化区域和化学活化区域。本发明的第八种活化非定向纳米结构载体，为活化纳米粒子固定在涂料包被非定向纳米结构载体上形成的活化组份，记作活化纳米粒子/涂料包被非定向纳米结构载体。本发明的第九种活化非定向纳米结构载体，为化学活化的涂料包被非定向纳米结构载体，记作主要活化基团/涂料包被非定向纳米结构载体。
本实施例中，上述第六至第九种活化非定向纳米结构载体的制备方法，分别与实施例3.2-3.5中第六至第九种活化定向纳米结构载体的制备方法相同。其中：涂料、活化基团、活化纳米粒子，也分别与实施例3.2-3.5中的涂料、活化基团、活化纳米粒子相同。
实施例5：多活化区纳米结构载体的制备方法
本发明实施例中，以含活化非纳米结构区和活化定向纳米结构区的多活化区纳米结构载体为例，一种制备方法为：将包含固定有纳米线的区域和未固定有纳米线的区域的纳米线基片，选用适当的活化纳米结构载体的制备方法，使在2个区域上引入相同的活化结构。例如，参考实施例3.2-3.5活化定向纳米结构载体的制备方法，可引入相同的多种包含涂料的活化结构。
含活化非纳米结构区和活化非定向纳米结构区的多活化区纳米结构载体，使用包含固定有纳米粒子的区域和未固定有纳米粒子的区域的基片，也可按上述方法制备。
第二部分纳米结构组成的制备
以下实施例中，所述功能试剂包括任何可固定在所述活化基团上、而又不丧失其功能的物质，例如核酸或/和多肽。以下实施例中所用功能试剂包括：多肽、抗原、抗体、及其它功能试剂。其中：所用合成多肽包括EBV-VCA-P18抗原(自制，制备方法参考Tranchand-Bunel，D.，Auriault，C.，Diesis，E.，Gras-Masse，H.(1998)Detection of human antibodies using“convergent”combinatorial peptide libraries or“mixotopes”designed form anonvariable antigen：Application to the EBV viral capsid antigen p18，J.PeptideRes.52，1998，495-508)；所用抗原包括：丙肝病毒抗原(HCV Ag)，爱滋病毒抗原(HIV Ag)，梅毒抗原(均为北京大学人民医院肝病研究所提供)；所用抗体包括抗乙肝病毒表面抗体(HBs Ab，北京大学人民医院肝病研究所提供)和单克隆抗体或多克隆羊抗人二抗(北京生物制品研究所)；所用其它功能试剂包括蛋白质A(上海生物制品研究所)。本实施例的方法也适于其它功能试剂，例如：药物、多糖、维生素、抗生素、生物素、亲和素、功能有机物、单链或多链DNA、RNA、以及病毒、细胞或它们的组成。
本发明实施例中纳米结构组成、尤其是纳米结构装置(例如纳米芯片、纳米酶标反应器、纳米快检试剂条、纳米结构层析胶、生物传感器、等等)的制备方法，原则上与相应非纳米结构装置的制备方法并无本质的不同，都是通过点样或包被，来将探针(功能试剂或/和功能化纳米粒子)固定在片基上。例如，纳米芯片的制备中，包括用适当的现有手工或机械点样方法，将每种探针点3个样在片基上。其中，固定化反应条件如下：功能化纳米粒子浓度(w/v)0.01-3％；缓冲液pH5.0-9.5；反应温度20-37℃；反应时间0.5-72小时。通过调节这些参数可获得所需的优化条件。必要时还包括纳米结构装置的钝化。常用钝化剂包括蛋白质和氨基酸。须要说明的是，以下各实施例制备的纳米结构组成、尤其是纳米芯片中，并不必要求所有功能化区(例如探针点)均为功能化纳米结构区(例如纳米探针点)，也可含功能化非纳米结构区(例如非纳米探针点)。
以下实施例制备的纳米结构装置(例如生物芯片)，其纳米结构探针点上功能化纳米粒子或/和功能化纳米凸体的平均分布密度，利用SPA-300HV型扫描探针显微镜(SPM)及分析软件测定。以下实施例制备的纳米结构装置，优选平均分布密度大于10个/μm2、更优选平均分布密度大于50个/μm2。
本发明的纳米结构组成，其中所述功能化纳米结构区中的一种或多种纳米结构与载体之间可以有一重或多重功能试剂(例如配基/配体)、或/和一种或多种功能试剂与载体之间有一重或多重纳米结构、或/和所述至少一重纳米结构与另一重纳米结构之间有一重或多重功能试剂。例如，下述方法制备的一种或多种纳米粒子与载体之间有多重配基的纳米结构活性载体：分别将载体包被一重配体形成配体基包被载体，并将纳米粒子包被一重配基(配基和配体之间有亲和反应)形成配基/纳米粒子复合物，再将配基/纳米粒子复合物包被或点样至配体包被载体上，形成配基-纳米粒子-配基-配体-载体形式的复合物。当配基层数大于1时以此类推。
以下实施例对上述制备方法作进一步的说明。
实施例6：第一种纳米结构组成的制备
本发明的第一种纳米结构组成中的特征化功能化纳米结构载体，分别以功能试剂/活化定向纳米结构载体、功能化纳米粒子/活化定向纳米结构载体、和功能试剂和功能化纳米粒子/活化定向纳米结构载体来表示。本实施例中，活化定向纳米结构载体选自实施例3制备的活化定向纳米结构载体；功能试剂选自上述不同功能试剂的组合；功能化纳米粒子选自实施例9制备的不同功能化纳米粒子的组合。其它功能化纳米粒子也可用本实施例的方法制备第一种纳米结构组成。
本实施例中，纳米芯片的制备，包括将一种或多种功能试剂溶液(功能试剂浓度在0.1-2mg/ml之间)或/和功能化纳米粒子(功能试剂浓度在0.1-2mg/ml之间、纳米粒子浓度在0.01-10mg/ml之间)，在上述实施例3制备的活化定向纳米结构载体上手工点样形成点阵，进行固定化反应，然后用钝化剂(例如牛血清白蛋白)钝化，形成纳米芯片。固定化反应条件如前所述。同样的反应条件，还可用以制备含功能化定向纳米结构载体的纳米酶标反应器、生物传感器、等等。实际上，实施例3制备的所有活化定向纳米结构载体，都可通过上述方法固定各种功能试剂或/和功能化纳米粒子，制备出不同纳米装置。表1列出本实施例制备的部分纳米芯片例子。
表1
*：A1-A8：见下表4；**：其中蛋白质A固定在有机硅树脂GRT-350包被区域内，其它探针固定在精氨酸基活化区域内；C9：活化纳米结构载体为活化纳米粒子/涂料包被定向纳米结构载体；C11：活化纳米结构载体为主要活化基团/涂料包被定向纳米结构载体
实施例7.第二种纳米结构组成的制备
本发明的第二种纳米结构组成的特征性功能化纳米结构载体，以功能化纳米粒子/活化非定向纳米结构载体来表示。其制备方法，包括功能化非定向纳米结构载体的制备，即将功能化纳米粒子固定在活化非定向纳米结构载体上。固定化反应条件如前所述。其中：活化非定向纳米结构载体选自实施例4中制备的活化非定向纳米结构载体；功能化纳米粒子选自实施例9中制备的功能化纳米粒子(也可用其它功能化纳米粒子)。实际上，实施例4制备的所有非定向纳米结构载体，都可通过上述方法固定各种功能化纳米粒子，制备出不同纳米芯片。表2列出本实施例制备的部分纳米芯片例子。
表2
*：A1-A8：见下表4；B4：其中蛋白质A固定在有机硅树脂GRT-350包被区域内，其它探针固定在精氨酸基活化区域内；B8：活化纳米结构载体为活化纳米粒子/涂料包被非定向纳米结构载体；B9：活化纳米结构载体为主要活化基团/涂料包被非定向纳米结构载体
实施例8.第三种纳米结构组成的制备
本发明第三种纳米结构组成中的特征化功能化纳米结构载体，分别以功能试剂/活化非纳米结构载体、功能化纳米粒子/活化非纳米结构载体、和功能试剂和功能化纳米粒子/活化非纳米结构载体来表示。本实施例中，活化非纳米结构载体选自实施例2的制备物；功能试剂选自上述功能试剂；功能化纳米粒子选自实施例9制备的功能化纳米粒子。其它功能化纳米粒子也可用本实施例的方法制备第三种纳米结构组成。本实施例制备的纳米装置，包括纳米芯片、纳米结构层析胶、纳米酶标板。
本实施例纳米装置的制备方法，包括将一种或多种功能试剂溶液(功能试剂浓度在0.1-2mg/ml之间)或/和功能化纳米粒子(功能试剂浓度在0.1-2mg/ml之间、纳米粒子浓度在0.01-10mg/ml之间)，与上述实施例2制备的活化非纳米结构载体接触，进行固定化反应。固定化反应条件如前所述。实际上，实施例2制备的活化非纳米结构载体，都可通过上述方法固定各种功能试剂或/和功能化纳米粒子，制备出不同纳米装置。表3列出本实施例制备的部分纳米芯片例子。
表3
*：A1-A8：见下表4；D7：其中蛋白质A固定在有机硅树脂GRT-350包被区域内，其它探针固定在精氨酸基活化区域内；D8：活化非纳米结构载体为主要活化基团/涂料包被非纳米结构载体
实施例9.第四种纳米结构组成的制备
本发明第四种纳米结构组成包括：1).功能化纳米粒子探针：例如，可固定在固相载体上用以捕捉分离或分析目标物的探针(例如功能化纳米粒子)；2).功能化纳米粒子分离介质：例如，用在纳米过滤***中、以捕捉分离或分析目标物的纳米分离介质；和3).纳米标记物。
实施例9.1：功能化纳米粒子的制备
功能化纳米粒子的制备，即将功能试剂固定在活化纳米粒子上。本实施例中，固定化反应条件如下：活化纳米粒子浓度(w/v)0.01-3％；功能试剂浓度(w/v)0.1-3.0mg/ml；缓冲液pH5.0-9.5；反应温度20-37℃；反应时间0.5-72小时。通过调节这些参数可获得所需的优化条件。必要时还包括功能化纳米粒子的纯化、或/和钝化。常用钝化剂包括蛋白质和氨基酸。所用活化纳米粒子选自上述实施例1所制备的活化纳米粒子。优选具以下特征的活化纳米粒子：1m2纳米粒子表面上固定的偶联基团大于1.85μmol、优选大于2.0μmol、更优选大于2.50μmol，或/和1m2纳米粒子表面上固定的活化基团大于0.5μmol、优选大于1μmol、更优选大于1.5μmol。
本发明中，以功能试剂/活化纳米粒子来表示功能化纳米粒子。本实施例制备的功能化纳米粒子中：功能试剂选自上述功能试剂，活化纳米粒子选自实施例1制备的活化纳米粒子。其包括：抗原/活化纳米粒子(例如HCVAg/活化纳米粒子、HIV Ag/活化纳米粒子、梅毒抗原/活化纳米粒子、等等)、抗体/活化纳米粒子(例如HBs Ab/活化纳米粒子)、其它功能试剂/活化纳米粒子(例如Protein A/活化纳米粒子)。实际上，实施例1制备的所有优选的活化纳米粒子，都可通过上述方法固定各种功能试剂，制备出不同功能化纳米粒子。表4列出本实施例制备的部分功能化纳米粒子例子。
实施例9.2：纳米装置的制备
本实施例中，所用片基，可以是任何可用于有效固定功能化纳米粒子的片基，包括：平面载体、粒状载体、膜状载体。平面载体包括活化载玻片和ELISA多孔板；粒状载体包括活化层析胶；膜状载体包括纤维膜条。活化载玻片包括按照己公开的方法制备的氨基玻片(参考Schena，M.，Microarrayanalysis，John Wiley&Sons，INC.，New York)、醛基玻片(参考Schena，M.，Microarray analysis，John Wiley&Sons，INC.，New York)。ELISA多孔板包括聚苯乙烯多孔板(深圳金灿烨有限责任公司)。活化层析胶包括：含Agarose的活化层析胶(AH-Sepharose CL，Pharmacia公司)。纤维膜条包括硝基纤维膜条和尼龙纤维膜条(福建泉州长立生化有限公司)。本实施例的制备方法同样适于由以下材料或其衍生物制成的片基：硅片、硅胶、陶瓷、金属氧化物、金属、其它聚合物材料及它们的复合物。
本实施例中，功能化纳米粒子选自本实施例制备的前述功能化纳米粒子。实际上，本实施例制备的所有功能化纳米粒子，按上述装置制备方法分别固定在相应片基上，便分别制备出各种纳米芯片、纳米酶标板和纳米快检试剂条。表4列出本实施例制备的部分纳米装置例子。其中：A18和A19为纳米芯片的例子，A20为纳米酶标板的例子，A21和A22为纳米快检试剂条的例子，A23纳米结构层析胶的例子。
实施例9.3：纳米标记物的制备
本发明中，以标记物质/活化纳米粒子/功能试剂为记号来表示纳米标记物。本实施例中，所用活化纳米粒子选自实施例1制备的活化纳米粒子；所用功能试剂包括二抗，和所用抗原、抗体的对应抗原、抗体(配对购买，供双抗原夹心法、双抗体夹心法使用)；所用标记物质包括：荧光物质(例如罗丹明、CY3、CY4)，标记酶(例如辣根过氧化物酶)，染色剂(例如结晶紫)。本实施例的方法也适于其它标记物质，例如化学发光物质、化学发光催化剂、有色金属盐、染料和颜料。
本实施例中，纳米标记物的制备包括两种方法：A).将标记物质固定在功能化纳米粒子上再进行纯化；B).将标记物质固定在功能试剂上，再将纯化的标记物质/功能试剂复合物固定在活化纳米粒子上。所用标记方法和纯化方法，基本上采用公知的制备常规标记物的标记方法和纯化方法。纯化条件可参考公知的常规标记物制备方法中标记物的纯化方法(例如过滤法、层析法、等等)，但优选的方法中包括离心法。标记方法优选的条件包括一个长得多的反应时间(例如大于12小时)。
本实施例制备的部分纳米标记物如下：1).荧光物质/活化纳米粒子/配对抗原、荧光物质/活化纳米粒子/配对抗体、荧光物质/活化纳米粒子/抗抗体、荧光物质/活化纳米粒子/蛋白质A；2).辣根过氧化物酶/活化纳米粒子/配对抗体、辣根过氧化物酶/活化纳米粒子/抗抗体；3).染色剂/活化纳米粒子/抗抗体。实际上，实施例4制备的所有优选的活化纳米粒子，都可通过上述方法固定各种功能试剂，制备出不同纳米标记物。表4列出本实施例制备的部分纳米标记物例子。
表4
实施例10.第五种纳米结构组成的制备
本实施例中，第五种纳米结构组成(例如芯斤)的制备例子为：使用多活化纳米结构载体，再按实施例6中功能化试剂或/和功能化纳米粒子的固定化方法进行点样和固定化反应。其中，一个例子为，表4中的A1和A2(或HIV Ag和HCV Ag)分别固定在多活化区纳米结构载体的活化定向(或非定向)纳米结构区上形成功能化定向(或非定向)纳米结构区，而A4固定在活化非纳米结构区上形成功能化非纳米结构区。本实施例中所用多活化区纳米结构载体为实施例5所制备。
实施例11.第六种纳米结构组成的制备
本实施例制备的第六种纳米结构组成，是含纳米装置和纳米标记***的试剂盒，例如：其中纳米装置为本发明第一至第五种纳米结构组成之一的纳米装置；纳米标记***为本发明第四种纳米结构组成的纳米标记***。纳米装置和纳米标记***分别选自上述各相关实施例的制备物。当然，也可用其它纳米装置或纳米标记***，但试剂盒中至少含一种本发明的纳米装置或纳米标记***。
实施例6-10制备的纳米结构组成，可以进行适当组合，制备出不同的多纳米结构组成试剂盒。表5列出本实施例制备的部分多纳米结构组成试剂盒例子。各种编号参考表1-表4。
表5
第三部分纳米结构组成的应用
以下实施例中，样品分别为：HCV抗体阳性血清，HIV1+2抗体阳性人血清，HBS Ag阳性血清，EBV抗体阳性血清，梅毒抗体阳性血清，和阴性血清(HCV抗体、HIV1+2抗体、HBs Ag和梅毒抗体都为阴性的血清)。所有的样品均经使用经典的ELISA方法在血清10倍稀释反应条件下预先检测。
含本发明的的装置或试剂盒，可以按公知的相应装置或试剂盒的应用方法去应用。其分析测试方法，可参考并选择相应装置或试剂盒的适当分析测试方法进行。例如，芯片测试方法如下：(1).非流动芯片的测试：将适当稀释的测试样品5μl分别加入相应芯片的反应池中，37℃反应30分钟后用洗涤液冲洗，再加入5μl适当浓度的标记物，在37℃反应30分钟后用洗涤液冲洗，然后干燥再进行扫描。扫描仪为共聚焦激光扫描仪(Afymetrix公司GMS 418芯片扫描仪)，扫描激发光波长532nm，发射光波长570nm，激光强度35/50-55/70，读取的信号经处理软件(JAGUARII)处理，然后取平均值后得到结果。(2)流动芯片的测试：将适当稀释的测试样品加热至37℃，以流速10-50μl/min加入芯片反应器，加样时间60分钟，然后加入洗液洗涤，再加入5-10μl适当浓度的标记物进行标记，最后洗涤、干燥，再按与非流动芯片的测试相同的方法进行扫描。
以下实施例中，ELISA测试方法与经典方法相同，例如：将适当稀释的测试样品100μl分别加入相应的上述96孔酶标板中，37℃反应0.5-1小时，再加入洗涤液洗涤3次(每次300μl)，然后加入100μl标记物，37℃反应30分钟，再加入底物，反应后利用酶标仪(Thermo Labsystems，上海雷勃分析仪器有限公司)进行比色分析。以下实施例中，快检试剂条检测方法与已知测试方法。例如，将适当稀释的样品分别加入上述快检试纸条，再加入洗涤液，使试纸条缓慢吸至质控线出现。
以下实施例中，亲和层析检测方法与已知测试方法相同。例如，本实施例检测了上述实施例制备的纳米亲和层析***(例如分别含功能试剂/活化纳米粒子/微米硅胶粒子和功能化纳米粒子/活化聚多糖粒子的柱)的动力学吸附容量。动力学吸附容量检测条件如下：用于填充上述介质的柱子内径0.5cm和长度2cm，缓冲液为0.01M Tris-HCl/pH 7.40，流速为1ml/min，所用层析仪为HP 1090。以亲和试剂为蛋白质A时为例，所用样品为人抗体。亲和层析动力学吸附容量测定方法为公知方法。
以下实施例中，给出一些对比研究来加以进一步的说明。
实施例12：本发明的第一种纳米结构组成的应用
本实施例中，所用芯片分别为：实施例6制备的纳米芯片(例如表1中的C1-C3和C6-C7)和对照纳米芯片1和2。对照纳米芯片1中，所用片基为实施例2中制备的活化非纳米结构载体，上面固定的活化结构与实施例6制备的纳米芯片中的相同。但芯片探针点含分布密度小于10个/μm2的功能化纳米粒子，功能化纳米粒子中的功能试剂与实施例6制备的纳米芯片中的相同。对照纳米芯片2中，所用片基为实施例3中制备的偶联化定向纳米结构载体，活化结构为上述偶联基团，其上有氨基(氨基定向纳米结构载体)，芯片探针点所含功能试剂或/和功能化纳米粒子与实施例6制备的纳米芯片中的相同。本实施例中，芯片测试时使用的标记物为常规标记物，例如：罗丹明标记二抗、罗丹明标记对应抗原、罗丹明标记对应抗体、罗丹明标记对应抗原和对应抗体。
本实施例中，本发明的纳米结构芯片与对照纳米芯片比较：1).在优选的功能试剂浓度(例如点样时功能试剂浓度0.1-1.0mg/ml)下，使用相同阳性样品时在相同扫描条件下的平均信号读数高300％以上。2).在优选的功能试剂浓度(例如点样时功能试剂浓度0.1-1.0mg/ml)下，可检出的阳性样品最低浓度分别要低5倍以上。从而本发明的纳米结构芯片(更具体一点，功能化纳米结构单元密度和活化结构)，具有明显提高反应灵敏度的作用。
实施例5制备的其它纳米结构组成(例如表1中C4、C8-C10)的比较，方法与上述芯片的比较相似(例如以涂料活化定向纳米结构载体与活化定向纳米结构载体作对比)，所获得的结果也一致。特别要指出的是，本发明的含涂料活化结构的活化定向纳米结构载体，具有比较高的纳米凸体稳定性，在制备及应用过程中未见脱落。而这种情况在某些化学活化定向纳米结构载体上时有发生。
实施例13：本发明的第二种纳米结构组成的应用
本实施例中，所用芯片分别为：实施例7制备的纳米芯片(例如表2中的D1-C3、D5和D6)和对照纳米芯片1和2。对照纳米芯片1中，所用片基为实施例2中制备的活化非纳米结构载体，上面固定的活化结构与实施例7制备的纳米芯片中的相同。但芯片探针点含分布密度小于10个/μm2的功能化纳米粒子，功能化纳米粒子中的功能试剂与实施例7制备的纳米芯片中的相同。对照纳米芯片2中，所用片基为实施例4中制备的偶联化非定向纳米结构载体，活化结构为上述偶联基团，其上有氨基(氨基非定向纳米结构载体)。芯片探针点所含功能试剂及功能化纳米结构单元密度与实施例7制备的纳米芯片中的相同。本实施例中，芯片测试时使用的标记物为常规标记物，例如：罗丹明标记二抗、罗丹明标记对应抗原、罗丹明标记对应抗体、罗丹明标记对应抗原和对应抗体。
本实施例中，本发明的纳米结构芯片与对照纳米芯片比较：1).在优选的功能试剂浓度(例如点样时功能试剂浓度0.1-1.0mg/ml)下，使用相同阳性样品时在相同扫描条件下的平均信号读数高100％以上。2).在优选的功能试剂浓度(例如点样时功能试剂浓度0.1-1.0mg/ml)下，可检出的阳性样品最低浓度分别要低2倍以上。从而本发明的纳米结构芯片(更具体一点，功能化纳米结构单元密度和活化结构)，具有明显提高反应灵敏度的作用。
实施例7制备的其它纳米结构组成(例如表2中D4)的比较，方法与上述芯片的比较相似(例如以涂料活化定向纳米结构载体与活化定向纳米结构载体作对比)，所获得的结果也一致。
实施例14：本发明的第三种纳米结构组成的应用
本实施例中，所用芯片分别为：实施例8制备的纳米芯片(例如表3中的B5、B6)和对照纳米芯片1和2。对照纳米芯片1中，所用片基为实施例2中制备的活化非纳米结构载体，上面固定的活化结构与实施例7制备的纳米芯片中的相同。但芯片探针点含分布密度小于10个/μm2的功能化纳米粒子，功能化纳米粒子中的功能试剂与实施例7制备的纳米芯片中的相同。对照纳米芯片2中，所用片基为实施例2中制备的偶联化玻片，活化结构为上述偶联基团，其上有氨基(氨基非定向纳米结构载体)，固定有相同功能化纳米粒子。本实施例中，芯片测试时使用的标记物为常规标记物，例如：罗丹明标记二抗、罗丹明标记对应抗原、罗丹明标记对应抗体、罗丹明标记对应抗原和对应抗体。
本实施例中，本发明的纳米结构芯片与对照纳米芯片比较：1).在优选的功能试剂浓度(例如点样时功能试剂浓度0.1-1.0mg/ml)下，使用相同阳性样品时在相同扫描条件下的平均信号读数高250％以上。2).在优选的功能试剂浓度(例如点样时功能试剂浓度0.1-1.0mg/ml)下，可检出的阳性样品最低浓度分别要低4倍以上。从而本发明的纳米结构芯片(更具体一点，功能化纳米结构单元密度和活化结构)，具有明显提高反应灵敏度的作用。
实施例8制备的其它纳米结构组成(例如表3中B1-B3、B4、B6)的比较，方法与上述芯片的比较相似(例如以涂料片基与基片作对比、以化学片基与氨基片基作对比)，所获得的结果也一致。
实施例15：本发明的第四种纳米结构组成的应用
实施例15.1：功能化纳米颗子的应用
实施例9制备的功能化纳米颗子，可以有广泛的应用。在以下实施例中，给出了部分应用的例子。
实施例15.2：纳米装置的应用
以纳米芯片的比较为例。本实施例中，所用芯片分别为：实施例9制备的纳米芯片(例如表4中的A18和A19)、对照纳米芯片1、2和3。所有实验芯片中，均含功能化纳米粒子，且所用片基与实施例9制备的纳米芯片中的相同。对照纳米芯片1中，功能化纳米粒子与实施例9制备的纳米芯片中的相同，但芯片探针点含分布密度小于10个/μm2的功能化纳米粒子。对照纳米芯片2中，所用功能化纳米粒子中的活化纳米粒子为实施例1中制备的偶联化纳米粒子，活化结构为上述偶联基团，其上有氨基。对照纳米芯片3中，所用功能化纳米粒子中的活化纳米粒子为实施例1中制备的低活化纳米粒子，活化基团与实施例9制备的纳米芯片上所用功能化纳米粒子中的活化纳米粒子的活化基团相同，但1m2纳米粒子表面上固定的偶联基团小于1.85μmol，或/和1m2纳米粒子表面上固定的活化基团小于0.5μmol。对照纳米芯片2和3中，芯片探针点含分布密度大于10个/μm2的功能化纳米粒子。本实施例中，芯片测试时使用的标记物为常规标记物，例如：罗丹明标记二抗、罗丹明标记对应抗原、罗丹明标记对应抗体、罗丹明标记对应抗原和对应抗体。
本实施例中，本发明的纳米结构芯片与各对照纳米芯片比较：1).在优选的功能试剂浓度(例如点样时功能试剂浓度0.1-1.0mg/ml)下，使用相同阳性样品时在相同扫描条件下的平均信号读数高200％以上。2).在优选的功能试剂浓度(例如点样时功能试剂浓度0.1-1.0mg/ml)下，可检出的阳性样品最低浓度分别要低3倍以上。本发明实施例中，阳性样品的可测最低限度，通过阳性样品稀释至判定阴、阳性的临界浓度来表示。从而本发明的纳米结构芯片(更具体一点，功能化纳米结构单元密度和活化结构)，具有明显提高反应灵敏度的作用。
实施例9制备的其它纳米装置(例如表4中的纳米酶标板A20、纳米快检试剂A21和A22、条和纳米结构层析胶A23)的比较，方法与上述纳米芯片的比较相似，所获得的结果也一致。实施例9制备的纳米结构快检试剂条与对照纳米结构快检试剂条比较，可检出的阳性样品最低浓度要低1倍以上，而37℃放置71小时后相同阳性样品的信号值不降低。实施例9制备的纳米结构亲和层析胶与纳米结构亲和层析胶相比，动力学吸附容量要高30％以上。
实施例15.3：纳米标记***的应用
以芯片试剂盒的纳米标记***的比较为例。本实施例中，所用本发明芯片试剂盒为：1)在环氧基玻片(Super-Epoxy)上分别固定探针组HCV Ag和HIV Ag的芯片、和表4的纳米标记物A15；2)在环氧基玻片(Super-Epoxy)上分别固定探针组HCVAg和HBs Ab的芯片、和表4的纳米标记物A12和A14。所用对照试剂盒，其中：芯片与本发明芯片试剂盒中的芯片相同；纳米标记物所用的功能试剂、标记物质和纳米粒子相同、制备方法相同，但活化纳米粒子上的活化结构不同。第一种对照纳米标记物中，所用活化纳米粒子为实施例1中制备的偶联化纳米粒子，活化结构为上述偶联基团，其上有氨基。第二种对照纳米标记物中，所用活化纳米粒子为实施例1中制备的低活化纳米粒子，活化基团与实施例9制备的纳米芯片上所用活化纳米粒子的活化基团相同，但1m2纳米粒子表面上固定的偶联基团小于1.85μmol，或/和1m2纳米粒子表面上固定的活化基团小于0.5μmol。
本实施例中，本发明的芯片试剂盒与各对照芯片试剂盒比较，在优选的功能试剂浓度(例如点样时功能试剂浓度0.1-1.0mg/ml)下，可检出的阳性样品最低浓度分别要低1倍以上。从而本发明的纳米标记物具有更高的灵敏度。这也说明，本发明的优选的活化纳米粒子(更具体一点，活化结构)，具有明显提高反应灵敏度的作用。
实施例9制备的其它含纳米标记物的试剂盒(例如含表4中A16或A17的酶标试剂盒)的比较，方法与上述芯片试剂盒的比较相似，所获得的结果也一致。
实施例16：本发明的第五种纳米结构组成的应用
本实施例中，所用芯片分别为：实施例10制备的纳米芯片和对照纳米芯片。实施例10制备的纳米芯片，例如含功能化定向纳米结构区(纳米探针点)和功能化非纳米结构区(非纳米探针点)的芯片。对照纳米芯片为实施例6制备的含功能化定向纳米结构区的纳米芯片。两种纳米芯片中：所用的功能试剂或/和功能化纳米粒子相同。本实施例中，芯片测试时使用的标记物为常规标记物，例如：罗丹明标记二抗、罗丹明标记对应抗原、罗丹明标记对应抗体、罗丹明标记对应抗原和对应抗体。
本实施例中，实施例10制备的纳米芯片与对照纳米芯片比较，在使用间接法测定时，功能化定向纳米结构区比之功能化非纳米结构区有较强的背景噪声。因而，本发明的第五种纳米结构组成有更大的灵活性，有利于提高特定探针使用特定检测方法的灵敏度。这也说明，本发明的优选的片基(更具体一点，多活化区)，具有明显提高反应效率的作用。
实施例10制备的其它纳米结构组成的比较，方法与上述芯片的比较相似，所获得的结果也一致。特别要指出的是，本发明的含涂料活化结构的活化定向纳米结构载体，具有比较高的纳米凸体稳定性，在制备及应用过程中未见脱落。而这种情况在某些化学活化定向纳米结构载体上时有发生。
实施例17：本发明的第六种纳米结构组成的应用
本实施例中，所用芯片试剂盒分别为：实施例11制备的纳米芯片试剂盒(例如表5中的E1-E7)、和对照试剂盒1和2。对照试剂盒1含纳米芯片和如前所述的常规标记物，对照试剂盒2含非纳米芯片和纳米标记物。常规芯片用与纳米芯片相同的功能试剂，通过相同的芯片制备方法，在具有相同活化结构的活化非纳米结构载体制成。活化非纳米结构载体选自实施例2。三种试剂盒中，所用纳米芯片纳米标记物相同。
本实施例中，本发明的试剂盒与对照试剂盒对比，在优选的功能试剂浓度(例如点样时功能试剂浓度0.1-1.0mg/ml)下，可检出的阳性样品最低浓度分别要低1倍以上。从而本发明的试剂盒具有更高的灵敏度。
实施例11制备的其它试剂盒(例如表5中E8)的比较，方法与上述芯片的比较相似，所获得的结果也一致。
Claims (38)
1.一种纳米结构组成，其特征在于：至少包含由活化组份结合功能组份形成的下述之一组或多组功能化纳米结构:
A、功能化定向纳米结构区，其所含功能组份包括功能试剂或/和功能化纳米粒子，其所含活化组份包括活化定向纳米结构载体；而所述活化定向纳米结构载体包含活化结构和含有定向排列纳米凸体的定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基；
B、功能化非定向纳米结构区1，其所含功能组份包括功能试剂或/和功能化纳米粒子，其所含活化组份包含活化非定向纳米结构载体，而所述活化非定向纳米结构载体包含活化结构和含不定向排列纳米凸体的非定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米凸体表面上的密度大于1μmol；
C、功能化非定向纳米结构区2，其所含功能组份包括功能化纳米粒子，所含活化组份包含活化非纳米结构载体，而所述活化非纳米结构载体包含非纳米载体和活化结构，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团和氨基肼衍生物基；
D、功能化纳米粒子，其可参与形成功能化纳米结构区或其它纳米结构,且其所含功能组份包括功能试剂，所含活化组份为活化纳米粒子；其中所述活化纳米粒子包含纳米粒子和活化结构，所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米粒子表面上的密度大于1μmol活化纳米粒子；
且在上述A、B、C、D所述的各功能化纳米结构区中，所述功能化纳米粒子或固定有功能试剂的所述纳米凸体的平均分布密度大于10个/μm2；
所述涂料包括耐水涂料。
2.按照权利要求1所述的纳米结构组成，其中所述包含氨基酸基的基团，包括氨基酸基或/和氨基酸衍生物基。
3.按照权利要求1所述的纳米结构组成，其中所述包含氨基酸基的基团，包括合成肽基团或/和合成肽衍生物基。
4.按照权利要求3所述的纳米结构组成，其中所述合成肽包括含2-10个氨基酸的合成肽。
5.按照权利要求2-4之一所述的纳米结构组成，其中所述氨基酸包括下述之一种或多种:精氨酸、天冬酰氨、谷氨酰氨、甘氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺。
6.按照权利要求1所述的纳米结构组成，其中所述耐水涂料选自元素有机漆。
7.按照权利要求6所述的纳米结构组成，其所述元素有机漆选自含有机硅的高分子涂料。
8.按照权利要求7所述的纳米结构组成，其中所述有机硅包括下述之一种或多种:二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸3-(甲基甲硅烷)、含(甲基丙烯酸酰氧)丙基终端的二甲基硅氧烷。
9.按照权利要求1-8之一所述的纳米结构组成，其中所述活化结构包括所述涂料和所述涂料上固定的活化基团。
10.按照权利要求9所述的纳米结构组成，其中所述活化基团至少包括下述之一种或多种:醛基、环氧基、氨基肼基、所述氨基肼基衍生物、和所述氨基酸基的基团。
11.按照权利要求1所述的纳米结构组成，其中所述活化定向纳米结构载体、活化非定向纳米结构载体或活化非纳米结构载体上既含有所述活化结构的区域,也含有其它活化结构的区域。
12.按照权利要求1所述的纳米结构组成，其中所述纳米凸体包括下述之一种或多种:纳米线、纳米管、纳米锥、固定化纳米粒子。
13.按照权利要求1或12所述的纳米结构组成，其中所述纳米凸体或纳米粒子含无机物。
14.按照权利要求13所述的纳米结构组成，其中所述无机物包括金属、金属盐。
15.按照权利要求14所述的纳米结构组成，其中所述金属盐包括下述之一种或多种:氧化硅、氧化钛、氧化铝。
16.按照权利要求1所述的纳米结构组成，其中所述功能试剂包括生物物质。
17.按照权利要求16所述的纳米结构组成，其中所述生物物质包括多肽和核酸。
18.按照权利要求17所述的纳米结构组成，其中所述多肽包括固定在同一个反应器中的抗原和抗体。
19.按照权利要求1-18之一所述的纳米结构组成，其中所述活化定向纳米结构载体，包含下述组之一：所述活化基团/偶联基团/定向纳米结构载体、所述活化基团的活化纳米粒子/偶联基团/定向纳米结构载体、所述活化基团/偶联化纳米粒子/定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/偶联化纳米粒子/定向纳米结构载体、所述活化基团/纳米粒子/定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/纳米粒子/定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/包含所述活化基团的活化定向纳米结构载体、涂料活化定向纳米结构载体、涂料/化学活化定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/涂料包被定向纳米结构载体、主要活化基团/涂料包被定向纳米结构载体。
20.按照权利要求1-18之一所述的纳米结构组成，其中所述活化非定向纳米结构载体包含下述组之一：主要活化基团/偶联基团/非定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/偶联基团/非定向纳米结构载体、主要活化基团/偶联化纳米粒子/非定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/偶联化纳米粒子/非定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/非定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/包含所述活化基团的活化非定向纳米结构载体、涂料活化非定向纳米结构载体、涂料/化学活化非定向纳米结构载体、包含所述活化基团的活化纳米粒子/涂料包被非定向纳米结构载体、主要活化基团/涂料包被非定向纳米结构载体。
21.按照权利要求1-18之一所述的纳米结构组成，其中所述活化非纳米结构载体包含下述组之一；所述活化基团/偶联基团/非纳米结构载体、涂料活化非纳米结构载体、涂料/化学活化非纳米结构载体、主要活化基团/涂料包被非纳米结构载体。
22.按照权利要求1-18之一所述的纳米结构组成，其包含二个或二个以上的不同的功能化区，其中:至少一个所述功能化区为功能化纳米结构区;和至少一个所述功能化纳米结构区为所述各功能化纳米结构区之一。
23.按照权利要求19-22之一所述的纳米结构组成，其包括下述纳米装置组之一：纳米分析芯片、纳米酶标板、纳米生物传感器、纳米快捡试剂条、纳米亲和层析胶。
24.按照权利要求1-18之一所述的纳米结构组成，其包括纳米标记***，所述纳米标记***至少包含所述活化纳米粒子、活化纳米粒子上固定的所述功能试剂和标记试剂。
25.按照权利要求23或24所述的纳米结构组成，其包括含所述纳米装置或/和所述纳米标记***的试剂盒。
26.按照权利要求25所述的纳米结构组成，所述试剂盒包含纳米标记***和所述纳米装置。
27.按照权利要求25所述的纳米结构组成，所述试剂盒包含纳米装置和所述纳米标记***。
28.一种活化组份, 所述活化组份包含下述之一组或多组:
A.活化定向纳米结构载体，所述活化定向纳米结构载体包含活化结构和含有定向排列纳米凸体的定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：氨基肼基、和氨基肼衍生物基；
B.活化非定向纳米结构载体，所述活化非定向纳米结构载体包含活化结构和含不定向排列纳米凸体的非定向纳米载体，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米凸体表面上的密度大于1μmol；
C.活化非纳米结构载体，所述活化非纳米结构载体包含非纳米载体和活化结构，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团和氨基肼衍生物基；
D.活化纳米粒子，其中所述活化纳米粒子包含纳米粒子和活化结构，其中所述活化结构至少包含固化涂料或/和共价键合的一种或多种下述活化基团组：包含氨基酸基的基团、氨基肼基、和氨基肼衍生物基，且所述氨基肼基在1m2所述纳米粒子表面上的密度大于1μmol活化纳米粒子，
且在所述活化定向纳米结构载体或所述活化定向纳米结构载体上,至少有一个具有下述特征的活化定向纳米结构区或活化非定向纳米结构区:所述纳米凸体在其中的平均分布密度大于10个/μm2。
29.按照权利要求28所述的活化组份，包括权利要求1-27之一所述的纳米结构组成中的所述活化组份。
30.按照权利要求29所述的活化组份，为所述活化定向纳米结构载体。
31.按照权利要求29所述的活化组份，为所述活化非定向纳米结构载体。
32.按照权利要求29所述的活化组份，为所述活化非纳米结构载体。
33.按照权利要求29所述的活化组份，为所述活化纳米粒子。
34.按照权利要求29所述的活化组份，包含二个或二个以上的不同的活化区，其中:至少一个活化区为活化纳米结构区;和至少一个活化纳米结构区，为由所述活化定向纳米结构载体或活化非定向纳米结构区提供。
35.按照权利要求1－27之一所述的纳米结构组成的制备方法，包括下述之一种或多种步骤：
(1) .使用合成肽方法将所述活化基团固定在所述纳米凸体或/和所述纳米粒子上;
(2) .将所述涂料包被至所述定向纳米结构载体、非定向纳米结构载体、或非纳米载体上;
(3).将所述涂料包被至所述定向纳米结构载体、非定向纳米结构载体、或非纳米载体上,然后在包被涂料上先后引入偶联基团和活化基团、或在包被涂料上引入活化基团。
36.按照权利要求35所述的纳米结构组成的制备方法，其中所述合成肽方法，包括下述之一种或多种步骤：提供含保护基团的反应物并在其后的步骤中至少部分脱去所述保护基团；-NH2基和-COOH基之间的反应；氨基基团链增长。
37.按照权利要求35所述的纳米结构组成的制备方法，其中所述包被包括将所述载体浸泡在w/v浓度1/100至1/500000之间的所述涂料的溶液中。
38.按照权利要求35所述的纳米结构组成的制备方法，包括所述包被涂料的固化,固化条件包括:温度在40-80°C之间;时间在3-10小时之间。
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