CN1145028C - 金沉积法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种把金沉积到基质上的方法。借助于这种方式，把形核中心结合、沉积或者形成在基质上的一个或者多个位点上，然后使基质与处理组合物进行接触，该处理组合物包括可溶性的供金剂，而来自该试剂的金沉积到形核中心，从而产生金金属沉积。本发明的方法可以用于各种图像增强技术和诊断技术及分析物探测技术中。

Description

金沉积法
本发明的领域
本发明涉及把金金属沉积在基质上的化学沉积法。
本发明的背景技术
存在各种把金属物质沉积在基质上的技术和用途。在各种这样的方法中，沉积的金属以可溶性的配合物或者分子的形式来提供，如在水溶液中。在合适条件下，这种配合物或者分子被还原并且使金属沉积到基质中。
有时，为了确保金属从溶液中沉积到基质中，因此最好首先在基质上提供形核中心。例如，这种形核中心可以是沉积到所述表面上或者粘附到该表面上的各种各样的金属配合物、簇或者较小的金属颗粒。
包括金属沉积在内的技术例子是用于摄影、光学显微术或者电显微术的各种成像或者潜像对比度提高技术。把金属配合物沉积到基质中的实验室技术的另一个例子是，在各种各样的色谱或者电泳技术中对分离产物如蛋白质或者核酸的成像。
大多数典型地用在这些技术中的金属是银。但是，银沉积的一个典型缺点是，这种沉积不能完全特定，并且在没有事先沉积形核中心的情况下产生一定程度的自发银沉积。因此，把银沉积用在图像增强或者对比度提高方法中时，典型地存在有限的信号噪声比。
本发明的一般描述
作为一个目的，本发明提供了一种把金沉积到基质的特殊位点上的方法。本发明的另一目的是提供用在这种方法中的组合物和试剂盒。
根据本发明，把最初含在可溶性的、供金剂中的金沉积到形核中心中，而该试剂是含金的分子、簇或者配合物。这里所使用的术语“形核中心”指的是任何具有把来自含金分子或者配合物的金转变成金金属的催化性能的盐、配合物、簇或者颗粒。例如，具有金属表面的颗粒是胶体金属颗粒、各种金属配合物、含有金属原子的簇等。
根据本发明，提供了一种用来把金沉积在基质的一个位点或者多个位点上的方法，该方法包括：
(a)在所述的一个或者多个位点上结合、沉积或者形成形核中心；
(b)使所述的一个或者多个位点与处理组合物进行接触，该处理组合物包括所述的供金剂和反应试剂，该组合物是动力学稳定的，因此金金属实质上没有沉积在基质上，除非形核中心存在于基质上，并且在所述的一个或者多个位点上具有形核中心时，金原子从所述的供金剂中释放出来，并且沉积到所述形核中心，从而在所述一个或者多个位点上形成金金属沉积。
如所知道的一样，一旦金沉积到基质上，那么它起着用来进一步进行金沉积的形核中心的作用。借助于合适地控制影响金沉积的保温时间及其它条件(其中的一些在下面将介绍)，从而可控制沉积位点上的沉积金的总量。此外，尽管初始金沉积可以处于基质上的不连续位点上，但是借助于使金沉积物生长，接着进一步沉积，不连续位点可以结合起来从而形成一个较大的金沉积，该金沉积包围着这样结合的位点。
术语“实质上没有沉积”指的是，没有金从溶液分离出来，并且金原子保持在可溶性的分子或者配合物中，或者基质上的金金属沉积可以忽略，因此不能或者仅仅难以观察到和测量到，从而产生了较高的信号噪声比。
根据一个实施例，借助于下面方法来形成形核中心：将形核中心形成剂化学或者物理沉积到一个或者多个位点上。在另一个实施例中，这种形核中心借助于氧化还原反应通过化学方法形成在所述一个或者多个位点上，在该氧化还原反应中，金属离子、尤其是银离子被氧化成金属银。这种用化学方法形成形核中心本身是公知的(如参见WO99/04402或者PCT/IL/00232)。
根据另一个实施例，形核中心借助于把形核中心形成试剂结合到所述一个或者多个位点上来形成。这些试剂包括至少一个结合部分，该结合部分具有结合到所述一个或者多个位点上的亲合力(它是特异性的或者非特异性的)，而所述结合部分结合到至少一个形核中心的部分上。核形成部分是这样的：它可以起着金金属沉积时的催化剂作用，如盐、金属颗粒、金属原子簇或者含金配合物。例如，所述结合部分可以是识别组中的一个成员，识别组中的另一个成员形成于所述一个或者多个位点中，或者包括在所述一个或者多个位点中。识别组、典型为识别对，包括具有相互结合的亲合力的两种或者多种物质。该识别组可以是(但不限于)下面对中任何一个：抗原与抗体或者具有互补抗原结合  结构域的抗体衍生物；糖与外源凝集素；受体与配体；核苷酸序列与互补核苷酸序列；核苷酸序列与它的结合蛋白质或者合成结合剂；生物素与抗生物素蛋白或者链霉抗生物素、纤维素或者几丁质与纤维素结合结构域。
形核中心部分最好是金颗粒或者含有金原子的簇如Au11或者Au55或者Au147(分别含有11、55或者147个金原子的金簇)。典型的处理组合物是水溶液。所述供金剂最好是金配合物如常常是呈碱金属(如Na+或者K+)或者铵的盐形式的AuI(SCN)2 -。
处理组合物中的试剂可以是还原剂。所述供金剂是AuI(SCN)2 -，该试剂最好是醌如氢醌(HQ)或者萘并氢醌(NHQ)。但是，任何其它试剂若可以还原含金分子或者配合物，从而得到金金属，但是由于动力学限制(如活化能量较大并且指数的前因子较低)因此在缺少形核中心的情况下以可以忽略的速率进行上述还原，但是在存在形核中心的情况下是以合理的速率(即在不是太长的时间段内以可以产生看得见的结果的速度)这样做，那么这样的试剂也可以被使用。
包括AuI(SCN)2 -和HQ的处理组合物在酸性介质中是稳定的，这意味着，金在溶液中保持作为可溶性物质，并且该金不会作为固体金属析出，也不会沉积在不是形核中心的固体基质上。当这种处理组合物的PH值小于大约6时，处理组合物特别稳定。在与形核中心接触时，金金属沉积在包括形核中心的基质位点上。
例如借助于控制处理组合物的PH来控制金金属的沉积速率：PH值升高将使金沉积速率升高，PH值减少将使沉积速率减少。此外，沉积速率还可以通过各种其它的方式来控制：例如通过控制处理组合物的流动参数(快速流动防止了副产物如CN-的毒化作用，而该副产物可以减少金沉积的速率)；通过加入可以增加或者减少沉积速率的表面活性剂(如，多胺、多元酸或者多元醇和其它表面活性剂可以具有改变金沉积速率的作用)。此外，通过使用各种添加剂，例如上面所述的那些，可以改变沉积金的表面粗糙度(这种变化可以导致沉积的金的颜色和电性能的改变)。
本发明的方法可以用来测定在基质位点处特异性物质的存在或者浓度。这种方法包括下面步骤：
(a)提供允许在含有所述物质的位点上形成形核中心的条件；
(b)使所述基质与包括所述供金剂和试剂的处理组合物接触，该组合物是动力学稳定的，因此在这种暴露时，金金属实质上没有沉积在基质上，除非形核中心存在于基质上，并且在所述位点上具有形核中心时，金原子从所述的供金剂中释放出来，并且沉积到所述形核中心，从而在所述位点上形成金金属，及
(c)探测所述基质上的金沉积，基质位点上的金沉积表明在所述位点上存在所述物质。
该测定方法可以应用于，例如可以应用到各种测定技术中，如以下各种测定技术中包括在显微术中观测试样(它可以是光学或者电子显微镜)或者任何SPM技术，或者用于识别基质上的特异性分离产物(例如含在凝胶或者固体基质上如DNA芯片上的电泳或者色谱的分离产物)。在这种测定中，形核中心可以借助于使用所述的形核中心形成试剂来形成，其中具有特异性结合亲合力的的部分是识别组中的一个成员，该成员可以是上述的任何一个，并且要测定的试剂是该组的另一个成员。
根据另一个实施例，本发明的金沉积法用于这样的测定中：该测定用来探测在样本存在分析物。尤其地，本发明可以应用到这种方法中：保持在基质上的俘获试剂用来探测在样本中存在分析物，该分析物特别结合到俘获试剂上。这种俘获试剂可以是识别组中的一个成员，同时分析物是该识别组中的另一个成员。具体的例子是用于测定样本中是否存在靶寡核苷酸，而俘获试剂是具有与其互补的序列的寡核苷酸。形成形核中心的部分可以结合到存在于样本中的分析物上，如结合到样本中的寡核苷酸，然后使样本与基质进行反应之后，如上所述实现金沉积反应，形成金沉积将表明在样本中存在分析物。
制备用于在显微镜中成像的标本的本发明方法包括下面步骤：
(a)提供允许在标本的选择位点处形成形核中心的条件；及
(b)使所述标本与处理组合物进行接触，该处理组合物包括所述供金剂和试剂，该组合物是动力学稳定的，因此金实质上没有沉积在标本上，除非形核中心存在于标本上，当存在形核中心时，来自所述供金剂中的金原子被释放，并且沉积到所述标本上的所述的选择位点上。
用来探测在样本中存在分析物的本发明方法包括下面步骤：
(a)如果有分析物存在于样本中，那么处理样本，从而把形核中心的形成部分结合到分析物上；
(b)使样本与基质进行反应，保持特别结合所述分析物的俘获剂，并且除去未结合的样本部分；
(c)使所述基质与包括所述供金剂和试剂的处理组合物接触，该组合物是动力学稳定的，因此在这种暴露时，金金属实质上没有沉积在基质上，除非形核中心存在于基质上，并且在所述位点上具有形核中心时，金原子从所述的供金剂中释放出来，并且沉积到所述形核中心，从而在所述位点上形成金金属，及
(d)探测所述基质上的金沉积，金沉积表明在样本中存在分析物。
这个方法可以具体用于寡核苷酸芯片中。寡核苷酸芯片具有不同的俘获寡核苷酸，而这些不同的俘获寡核苷酸沉积在芯片的不同位点上。应用上面的方法可以同时测定在样本中的大量不同的寡核苷酸。
在这样制备的标本中，因此所述选择位点含有使它们可视化的金沉积。所述选择位点可典型地是含有特异性物质的位点，然后借助于形核中心形成试剂使形核中心形成于所述位点上，而形核中心形成试剂具有特定的、结合到的所述特异性物质中的亲合力的部分。在这种方法中，例如，可以清楚地显示特异性细胞、细胞器、富含特异性物质的区域等。
用来识别基质上的特异性分离成品定位的本发明方法包括下面步骤：
(a)提供允许在所述基质位点处形成形核中心的条件，该基质包括所述特异性分离产物；
(b)使所述基质与处理组合物进行接触，该处理组合物包括所述供金剂和试剂，该组合物是动力学稳定的，因此实质上金只沉积到形核中心存在于基质上的地方，而通过进行这种接触，来自所述供金剂中的金原子被释放，并且沉积到所述形核中心中从而形成金金属；及
(c)探测在所述基质上存在的金，这种金表明在探测到金的位点处的基质上存在所述的特异性分离产物。
在分离技术中：在施加的条件下，例如电泳、薄层色谱(TLC)等，根据不同物质通过介质(典型地为凝胶或者固体)的运动速率的不同，把样本分离成各种部分，在分离之前把形核中心形成试剂混合到样本中。这常常是优选的。对于一种这样的早期加入形核中心形成试剂可能更加经济，因为所需要的材料更少。此外，分离之后把这些试剂施加到基质中时，它们不得不扩散通过介质，以便到达位在介质内的分离物质；在分离部分的合适金着色中，这种扩散可能是限制因素。但是，如容易知道的一样，有时可以在分离之后加入形核中心形成试剂。
本发明还提供了一种用于测定在样本存在分析物的方法。这种方法包括下面步骤：
(a)提供载有俘获剂的基质，该俘获剂结合所述分析物；
(b)使所述基质与所述样本进行接触，而所述分析物结合到所述俘获剂中；
(c)提供允许在所述基质位点处形成形核中心的条件，该基质包括所述分析物；
(d)使所述基质与处理组合物进行接触，该处理组合物包括所述供金剂和试剂，该组合物是动力学稳定的，因此实质上金只沉积到含有形核中心的位点处的基质上；及
(e)探测在所述基质上金属金沉积，金属金沉积表明在所述样本中存在所述分析物。
用来测定在样本中存在分析物的方法的步骤(e)中的探测借助于检验沉积在基体上的金外观来实现(根据尺寸大小和粗糙度，沉积的金可具有从黄色到橙色到红色的颜色范围)。
根据本发明的一个实施例，步骤(e)中的探测根据沉积金的导电性来进行。在这个实施例，俘获剂可以载在电极之间的基质上，或者可以载在一个或者多个电极上，因此步骤(d)中的沉积到形核中心的金在电极之间形成了电接触。探测步骤(e)中的金沉积借助于确定在电极之间存在电接触来实现，例如，借助于测量电极之间的电流-电压的关系来实现。电流-电压关系的大小可以用来测量样本中的试剂浓度。或者，确定具有相同俘获剂(该俘获剂载在电极对之间或者载在电极对的上面)的相似电极对的大阵列中的连接数目可也提供分析物浓度的定量测定。
测定的分析物可以是任何上述识别对中的一个成员，而该对中的另一个成员作为一个部分包括于俘获剂中。在步骤(c)中形成形核中心可以提供具有结合部分的试剂，而该结合部分具有特异性结合到借助于俘获剂而在基体上俘获的分析物上的亲合力，该结合部分结合到形成核形成部分，该核形成部分可以是金属颗粒、含有金属原子的簇或者含金属配合物的簇、或者任何其它具有把含金分子物质转变成金金属的催化剂性能的物质。例如，分析物是结合对中的一个成员，结合部分可以是另一个成员(如分析物是抗原，形核中心形成试剂可以包括抗体，该抗体可以与用作俘获剂的抗体相同或者不同)。本发明还提供了用在上面方法中的试剂盒。这种试剂盒典型地包括处理组合物。此外，这种试剂盒还包括用来在基质的特殊位点处形成形核中心的试剂，如这种基质具有特异性的结合部分，而这种特异性的结合部分是任何上面结合对的一个成员。此外，根据一些实施例，用在上面测定方法中的试剂盒还可包括试剂系统，该系统用来给用形成形核中心的样本中的分析物加标记。此外，根据本发明的一些实施例，该试剂盒可包括基质，该基质包括具有俘获剂的电极，而这些俘获剂设置在电极之间和/或设置在电极上。
为了理解本发明及在实践中如何实现本发明，参照附图借助于非限制性的例子来描述优选实施例。
附图的简短说明
图1示出了本发明实施例的制备处理组合物的方法的反应图示(图示(a)、图示(b))把金沉积到形核中心中(图示(c))。
图2是根据本发明实施例测定样本中的分析物的示意图。
图3是根据本发明的另一个实施例进行测定的示意图。
图4是根据本发明的另一个实施例进行测定的示意图。
图5是增强借助于色谱或者借助于电泳来分离的固体或者凝胶基质上的特异性带的方法的示意图。
图6是根据本发明的实施例的、用于给显微镜标本的特异性部分成像的方法的示意图。
图7示出了把该系统应用于在样本中探测分析物，在这个特殊例子中为具有特异性序列寡核苷酸。
优选实施例的详细描述
制备处理组合物和一般的金沉积方法
本发明优选实施例的处理组合物包括含金的配合物-AuISCN-。为了制备这种处理组合物，典型地借助于混合下面两种原液而在第一阶段制备包括KAuIIICl4和KSCN的溶液：一种原液包括含金的配合物，而另一种是KSCN。例如，通过混合等体积的包括大约0.5MKSCN的第一溶液和包括大约0.05M KAuIIICl4的第二溶液来形成这种溶液。这种混合导致形成配合物KAuIII(SCN)4(参见图1中的方案(a))。这种配合物析出并且自发地形成KAuI(SCN)2。典型地，在析出KAuIII(SCN)4之后，对其进行冲洗和再悬浮在水中或者缓冲液中，并且使它进行上面所述的自发反应(SPONT)(图解在图1的方案(b)中)。
然后，使KAuI(SCN)2溶液与还原剂如具有大约0.055M的氢醌(HQ)进行混合。借助于氢醌使含金的配合物进行还原在热力方面是有利的，但是由于活化能量较大并且指数前的因子较低，因此动力学过程非常慢。在PH小于大约6时，实际上没有自发还原。因此溶液稳定，并且金金属没有自发沉积。
但是，如图1中的方案c所示一样，在暴露于形核中心(NC)时，该核中心起着催化剂的作用，这些核中心例如可以是金胶体、其它金属胶体、金属原子簇、含金属的配合物、金属离子等，金金属(AuO)沉积伴随苯醌(BQ)形成的形核中心的表面上。
PH水平控制金沉积的速率：酸化溶液即降低PH可以使金属沉积变慢，而加入碱即增加PH可以加速金属沉积的速率。
应该注意到，在碱性PH下，即使在没有形核中心的情况下也会发生一些自发的金沉积。
各种添加剂可以影响金沉积过程的速率和金沉积的图案(沉积物的大小、表面粗糙度、颜色等)，而这些添加剂可以是初始时加入到处理溶液，也可以在沉积过程中加入。例如，把卤离子加入到处理组合物中导致了生长金属中心的表面中毒。这将降低所述速率，并且最后使金沉积过程停止下来。因此，使用这种添加剂可以控制沉积的金结晶度、晶粒大小、金沉积速率、沉积金的表面粗糙度、电性能等。该金沉积过程显然还可以借助于改变各种其它参数如温度、氧含量、光通量、溶液搅拌速率等来控制。
本发明的金沉积过程可以用于各种不同的应用，下面将解释这些应用中的一些例子。
检测样本中的分析物
图2示出了本发明的一个实施例的测定。这个实施例提供了装置20，该装置20具有非导电基质22，而该基质22载有导电电极23。在电极之间的间隙中，基质22载有俘获剂24，该俘获剂对要测定的分析物26具有特定的亲合力。
包括分析物26的样本S借助于添加形核中心28进行预处理和以下同的方式进行处理以使形核中心将以共价或者非共价相互作用而偶合到分析物中，从而产生改性分析物30。在寡核苷酸分析物的情况下，这种偶合例如可以借助于下面方法来形成：在存在顺式铂-生物素条件下加热样本，然后加入合适的衍生簇如Au55(Ph3P)12C16-链霉抗生物素簇。该顺式铂-生物素结合到寡核苷酸中，然后把Au55(Ph3P)12C16-链霉抗生物素结合到所述核苷酸上的生物素部分上，因此把核形成部分结合到分析物中。在非核苷酸分析物的情况下，这种偶合也可以实现，例如借助于把氨基衍生簇或者胶体结合到分析物的羧基部分；把羧基衍生簇或者胶体偶合到分析物的氨基部分中；把马来酰亚胺衍生簇或者胶体偶合到分析物的硫醇部分上。如所知道的一样，在这个过程中，样本中的其它物质也可以用形核中心标记。但是，这些不会结合到俘获剂24，因此，与其偶合的形核中心在处理之后不再保留在基质上。(参见下面的描述)。
在与装置20接触时，改性后的分析物30结合到俘获剂中，从而产生形成形核中心的配合物32，该配合物32固定在基质22上。冲洗基质可以除去没有结合的物质(NB)。
然后，使装置20与处理溶液34进行接触，该溶液34包括含金配合物如KAuI(SCN)2和还原剂如氢醌(HQ)，因此，在与形核中心28接触时，金沉积在形核中心中并且形成在电极23之间进行延伸的连续金团块36。为了避免电极23起着形核中心的作用，它们可以由不具有催化性能的导电材料形成，用硅石钝化过的硅、用长的烷基链钝化过的硅，或者借助于具有惰性材料的涂层来钝化过的硅，或者电极由金属形成，可预处理使它们在作为金沉积催化剂方面是惰性的，例如，借助于用包括长链烷硫醇如1-十八烷基-硫醇的溶液来保温得到。
借助于使用测量装置40来测量电流-电压关系，可以确定电电极23之间存在的电接触，这种电接触存在表明在测定的样本中存在分析物。
一般地，如技术人员所知道的一样，把俘获剂结合到基质中可以用许多方法来实现。例如，氧化物表面可以用硅试剂如(CH3CH2O)3Si-R-X来进行衍化作用，其中R可以是烷基、芳基或者其它间隔基，而X是活性部分，它随后结合到俘获剂中的部分Y中。X和Y的性质依赖于偶联，并且可以从包括酸和胺、羟基和酸、环化加成反应、自由基间的反应、亲核取代、非共价相互作用等中的偶联中选择出来，这些是技术人员所知道并且清楚的。该物质由聚合材料形成时，借助于任何上述反应或者其它方式的结合还可以在俘获剂和聚合材料的侧基之间实现。
装置20包括两个或者多个电极，典型地若干个电极布置成阵列。该阵列可呈现不同的几何形状。相同的俘获剂可以载在不同对的电极之间时，和/或不同俘获剂可以沉积在不同的电极之间。后面那种装置可以使用在多路测定中，从而同时确定许多分析物。此外，相同俘获剂载在不同对电极之间时，这可以实现分析物的浓度的定量测定：例如，该浓度可以根据形成于不同对电极之间的电接触数目来测定，大量的电接触表明浓度较大，小量的电接触表明浓度较小。
电极阵列还可是含有不同元件的更加复杂的电子设备如二极管、晶体管、导体、电容器等。
本发明测定的另一实施例可以参见图3。图3的实施例与图2所描述的主要不同在于，不是处理样本S把形核中心28结合到分析物26从而得到改性的分析物30，在图3的实施例的情况下，提供了核中心形成试剂150。这种测定的其它元件与图2的这些非常相似，因此图2所使用的标号借助于加上一百(即具有1前缀)所得到的标号使用在图3中用来表示相同的元件。
在装置120与样本接触之后，分析物126结合到俘获剂124中，然后，在冲洗掉样本中的游离的分析物分子(未结合(NB))和其它物质之后，该装置与形核中心形成试剂150相接触，该试剂150包括具有特异性结合到分析物126的亲和力的152，该分析物126现在结合到俘获剂124，而俘获剂124偶合到形核中心154中。因此，在电极123之间的间隙中的基质上形成了固定的形核中心132。然后，在除去未结合试剂150(NB)并且加入处理组合物134之后，金团块136形成了，这在电极123之间提供了电接触，然后如图2所示一样来确定这个情况。
本发明测定的另一实施例参见图4。在图4中，与图2和3相同的元件标记为与图2所使用的标号加一百(即具有2前缀)的标号相同。含有分析物226的样本S与生物素227进行反应，从而得到具有分析物-生物素配合物231的处理样本S’。然后，使这些与基质222进行反应，而该基质222含有俘获剂224，该俘获剂装在电极223之间，从而在基质222上产生改性俘获剂223。
金胶体颗粒240与抗生物素蛋白或者链霉抗生物素242反应，从而产生形核中心形成试剂243。然后，用改性基质222试剂243接触产生了固定的形核中心235。然后，如图2和3所示一样使该物体与处理溶液进行接触，从而导致金沉积，从而在电极223之间形成连续的金团块236。
毫无疑问，如技术人员所知道的一样，上面所示出的实施例可以进行各种改变。
分离产物的可视化
本发明的方法可以用来显示(即可视化)用许多分离技术如凝胶电泳、凝胶渗透技术、尺寸大小排阻色谱法、亲合色谱法和其它方法所得到的分离产物。这个示意性地图解在图5中。
基质200可以是含有不同小道(lane)202的凝胶或者固体基质，每个小道包括若干带204，每个带204是在每个小道中分离出来的特异性样本部分。这种基质200可以借助于任何一种上述技术来得到。
为了显示存在特异性物质和定位其带，形核中心形成试剂206具有专门结合到形核中心210中的物质上的部分208，该试剂206与基质200接触，并且进入之后，冲洗去试剂206，该基质接触处理溶液212，从而金沉积物214形成于含有那种物质的带上(其它的带不能看见并且只是出于图解目的而包括于此)。然而优选在开始分离过程之前，把形核中心形成试剂206加入到基质中，因为扩散后面加入的形核中心形成试剂对于实现把这些试剂结合到分离的基质中可能是一个限制因素。
根据具体的沉积条件(尤其是该条件确定了沉积金属团块的表面粗糙度)，带的颜色可以在黄色到黑色之间变化。根据测量通过带的吸光率和透射率，使用各种显示技术，可以得到分离物质的定量测量。
在另一个不是光学技术的可选实施例中，借助于各种电探测技术可以探测到金沉积物。例如借助于下面方法可以实现这个：提供两个电极的平面阵列，这些电极夹有分离基质，而该基质允许进行自动电探测。
在图像技术中提高对比度
许多图像技术需要对比试剂来显示某些成分。例如这样的情况下：光学显微术、电显微术(透射电子显微术、扫描电子显微术)及其它图像技术如原子力显微术。至今，这类图像技术包括银金属沉积或者碳沉积和一些其它的。
在生物样本的情况，需要对比度增强剂来显示特异性组织、细胞、细胞器等。
根据本发明，如图6所图解的一样，生物样本300含有细胞302，而该细胞具有不可视细胞器304，根据本发明，借助于连续地暴露于形核中心形成试剂306来处理该生物样本300，而该试剂306具有专门用于包括在细胞器304中的物质的结合部分308和形核中心310，用处理组合物312处理之后，细胞器304可以看到是暗沉积或者不透明的沉积314。
寡核苷酸杂交的成像
现在，特异性序列寡核苷酸的存在和浓度的测定典型地借助于下面方法来实现：使用连接到基质上的公知位点上的互补序列的寡核苷酸探针。这种系统的具体的、广泛使用的例子称之为DNA芯片。这些芯片是这样的表面：这些表面在表面上的公知的预估位点上承受若干寡核苷酸试样序列。处理这样的样本：该样本可能含有或者可能不含有与芯片上的探针序列互补的靶序列，因此所有的DNA片段被标记上了(常常是用荧光标记进行标记)。在合适的条件下使该样本与该芯片的表面接触，靶寡核苷酸连接到载有互补序列的表面位点上。探测杂交产物常常借助于随着标记过的双螺旋荧光化来实现。杂交产物的位点表明了探针的序列，而荧光强度表明了它们的表面浓度。
现在，参照图7，它示出了本发明的金沉积方法在显示DNA芯片上的杂交产物时的应用，它使用了不同可能的显示技术如光学技术(吸收率、反射率)和非光学显示技术(AMF、STM等)。毫无疑问，如所知道的一样，总的来说，这仅是使用本发明方法来显示把靶结合到探针中的一个例子，例如把c-DNA链结合到互补链中，把抗体结合到抗原和其它型的识别对中。
DNA芯片基质400载有若干DNA探针位点，例示出了三个位点402、404和406，每个位点具有不同的寡核苷酸序列。含有靶寡核苷酸410的样本S以这样方式进行处理：溶液中的所有DNA物质借助于标记412来标记，因此获得改性样本S’，该改性样本可以含有改性分析物(如果分析物存在于S中)。如果靶寡核苷酸存在于改性样本S’，那么在合适条件下使改性样本S’与DNA芯片基质400进行接触，这可以使DNA探针在芯片上有选择地杂交到靶寡核苷酸中。如果经标记的寡核苷酸存在于芯片上不同的位点，那么在冲洗该片之后，在下面的条件下把形核中心形成试剂430加入到该系统中：允许它们结合到标记的寡核苷酸上的标记412上。冲洗之后，形核中心只存在于这样的位点：在该位点上，芯片上的探针和来自溶液的靶之间发生了杂交。借助于采用本发明的金沉积法来实现显示杂交，因此使来自芯片上的形核中心的金颗粒生长，并且使用不同的技术如光学技术和SPM技术(AFM、STM等)可以探测到金440的颗粒。
在另一个实施例中，该标记本身可以用作形核中心。在这种情况下，把形核中心结合到标记中的步骤可以省去。

Claims (41)

1.一种金沉积方法，该方法包括：
(a)在基质的一个或者多个位点上结合、沉积或者形成形核中心；所述形核中心包括识别组中的至少一个成员，所述识别组由两个或更多个相互结合的分子或配合物组成，其它成员包括或形成所述一个或者多个位点，耦联到至少一个形核中心上，所述形核中心是金属颗粒、含金属原子的簇，含金属的配合物和分子中的一种或更多种，
(b)使所述的一个或者多个位点与处理组合物进行接触，该处理组合物包括可溶性的供金剂，该供金剂是含金的分子或者配合物，该处理组合物还包括一种可与所述含金的分子或配合物反应形成金金属的试剂，该组合物是动力学稳定的，因此金实质上不沉积在基质上，除非形核中心存在于基质上并且在所述的一个或者多个位点上具有形核中心时，金原子从所述的供金剂中释放出来，并且沉积到所述形核中心，从而在所述一个或者多个位点上形成金金属沉积。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述识别组中一个成员耦联到至少一个形核中心上，所述形核中心是由含金属原子的簇，含金属的配合物和金属组成的组中的一种或更多种。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述识别组中一个成员耦联到至少一个形核中心上，所述形核中心是由金颗粒、含金原子的簇和含金的配合物和分子组成的组中的一种或更多种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述识别组中一个成员耦联到至少一个形核中心上，所述形核中心是由含金原子的簇和含金的配合物和分子组成的组中的一种或更多种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述识别组是以下组中的一个，该组包括：抗原与抗体或者具有抗原结合结构域的抗体衍生物；糖与外源凝集素；受体与配体；核苷酸序列与互补核苷酸序列；核苷酸序列与它的结合蛋白质或者其它特异性的结合剂；生物素与抗生物素蛋白或者链霉抗生物素；纤维素或者几丁质与纤维素结合结构域。
6.如权利要求1到5任一所述的方法，其特征在于所述的处理组合物是水溶液。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述供金剂是AuI(SCN)2 -。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述试剂是氢醌(HQ)或者萘并氢醌。
9.一种用来测定在基质位点上特异性物质的存在的方法，该方法包括下面步骤：
(a)提供允许在含有所述物质的位点上形成形核中心的条件；
(b)使所述基质与包括可溶性的供金剂的处理组合物进行接触，该供金剂是含金分子或者配合物，该处理组合物还包括一种可与所述含金分子或者配合物反应形成金金属的试剂，该组合物是动力学稳定的，因此，金金属实质上没有沉积在基质上，除非形核中心存在于基质上并且在所述位点上具有形核中心时，金原子从所述的供金剂中释放出来，并且沉积到所述形核中心，从而在所述位点上形成金金属；及
(c)探测所述基质上的金属金沉积，基质位点上的金沉积表明在所述位点上存在所述物质。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于步骤(a)包括：
(a1)提供形核中心形成试剂，该试剂分别包括至少一个部分，该部分具有特异性结合到所述基质上的亲合力，而该部分结合到至少一个形核中心上，该形核中心是包括金属颗粒、含有金属原子的簇和含有金属的配合物的组中一个或者多个；及
(a2)使所述基质与所述试剂进行接触。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述部分包括在识别对中的一个成员中，识别对中的另一个成员包括在所述物质中或者形成所述物质，该识别对包括特异性地相互结合的两个分子或者配合物。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述识别对是下组中的一个，该组包括：抗原与抗体或者具有抗原结合结构域的抗体衍生物；糖与外源凝集素；受体与配体；核苷酸序列与互补核苷酸序列；核苷酸序列与它的结合蛋白质或者其它特异性的结合剂；生物素与抗生物素蛋白或者链霉抗生物素；纤维素或者几丁质与纤维素结合结构域；所述部分是识别对中的一个，并且所述物质是另一个或者包括另一个。
13.根据权利要求9-12任一所述的方法，它用来测定在样本中是否存在具有特异性靶序列的一个或者多个靶寡核苷酸，其中步骤(a)包括：
(a1)提供基质，该基质载有一个或者多个探针寡核苷酸，每个寡核苷酸具有与所述靶序列中之一互补的探针序列；和
(a2)使所述基质与样本接触，并且提供允许形成靶寡核苷酸杂交到探针寡核苷酸的形核中心的条件。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于步骤(a2)包括：
处理所述样本，从而把标记结合到样本中的寡核苷酸中；
使所述样本与所述基质进行接触；及
使所述基质与含有形核中心的试剂进行接触，而含有形核中心的试剂可以特异性地结合到所述标记上。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于步骤(a2)包括：
处理所述样本，从而把形核中心结合到存在于其中的寡核苷酸中；及
使所述样本与所述基质进行接触。
16.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述形核中心是金颗粒、含有金原子的簇，或含金的配合物或分子。
17.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述的处理组合物是水溶液。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于所述供金剂是AuI(SCN)2 -，并且所述试剂是醌。
19.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述基质是在成像或可视化技术中用来观察的标本。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述探测技术基于光。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述探测技术基于光吸收和/或光透射和/或光反射和/或光散射。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述探测采用选自透射电子显微术、扫描电子显微术及原子力显微术的技术进行。
23.制备在显微镜中用来观察的标本的方法，该方法包括下面步骤：
(a)提供允许在标本的选择位点处形成形核中心的条件；及
(b)使所述标本与处理组合物进行接触，该处理组合物包括可溶解的供金剂，该试剂是含金分子或者配合物，该处理组合物还包括一种可与所述含金分子或配合物反应形成金金属的试剂，该组合物是动力学稳定的，因此金实质上没有沉积在标本上，除非形核中心存在于标本上，从而，来自所述供金剂中的金原子被释放，并且沉积到所述标本上。
24.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述基质含有样本中的分离部分。
25.一种用来识别特异性分离产物在基质上的定位的方法，该方法包括步骤：
(a)提供允许在包括所述特异性分离产物的所述基质的位点上形成形核中心的条件；
(b)使所述基质与包括可溶性的供金剂的处理组合物进行接触，该供金剂是含金分子或者配合物，该处理组合物还包括一种可与所述含金分子或配合物反应形成金金属的试剂，该组合物是动力学稳定的，因此金实质上只沉积到存在形核中心的地方，通过这种接触，来自所述供金剂的金原子被释放出来，并且沉积到所述形核中心；及
(c)探测到在所述基质上是否存在金，这种金表明在探测到金的位点处基质上面存在所述特异性分离产物。
26.一种用来测定在样本中存在分析物的方法，它包括：
(a)提供载有俘获剂的基质，该俘获剂结合所述分析物；
(b)使所述基质与所述样本进行接触，而所述分析物结合到所述俘获剂中；
(c)提供允许在包括所述分析物的所述基质位点处形成形核中心的条件；
(d)使所述基质与处理组合物进行接触，该处理组合物包括可溶性的含金的分子或者配合物和一种可与所述含金的分子或配合物反应形成金金属的试剂，该组合物是动力学稳定的，因此金实质上只沉积到含有形核中心的位点处的基质上；及
(e)探测在所述基质上的金属金沉积，金属金沉积表明在所述样本中存在所述分析物。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于步骤(c)包括：
(c1)提供形核中心形成试剂，该试剂分别包括至少一个部分，该部分具有特异性结合到所述分析物中的亲合力，而所述部分结合到至少一个形核中心上，该形核中心是包括金属颗粒、金属原子的簇和含有金属的配合物的组中一个或者多个；及
(c2)使所述基质与所述试剂进行接触。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于所述分析物是结合对中的一个，该结合对包括：抗原与抗体或者具有抗原结合结构域的抗体衍生物；糖与外源凝集素；受体与配体；核苷酸序列与互补核苷酸序列；核苷酸序列与它的结合蛋白质或者其它特异性的结合剂；生物素与抗生物素蛋白或者链霉抗生物素；纤维素或者几丁质与纤维素结合结构域；所述至少一个部分是所述结合对的另一个。
29.如权利要求25所述的方法，其特征在于步骤(b)包括：
(b1)使所述样本与形核中心进行接触，形核中心是下组中的一个或者多个，该组包括：金属颗粒、金属原子的簇和含有金属的配合物或分子；及如果分析物存在于样本中，那么提供用来把所述形核中心结合到分析物的条件，因此得到了含有改性分析物的改性样本；及
(b2)使所述基质与所述改性分析物进行接触，而所述改性分析物结合有所述形核中心。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于所述分析物是结合对中的一个，该结合对包括：抗原与抗体或者具有抗原结合结构域的抗体衍生物；糖与外源凝集素；受体与配体；核苷酸序列与互补核苷酸序列；核苷酸序列与它的结合蛋白质或者其它特异性的结合剂；生物素与抗生物素蛋白或者链霉抗生物素；纤维素或者几丁质与纤维素结合结构域；及所述俘获剂是所述结合对的另一个。
31.如权利要求25到30任一所述的方法，其特征在于所述俘获剂载在电极之间的基质上，因此步骤(d)中的沉积到所述形核中心的金在电极之间形成了电接触；及
探测步骤(e)中的金沉积物借助于测量在电极之间的电流-电压关系来实现。
32.如权利要求27所述的方法，其特征在于所述至少一种金属颗粒、金属原子的簇或者含金属的配合物是金颗粒或者含有金原子的簇。
33.如权利要求25或26所述的方法，其特征在于所述的处理组合物是水溶液。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于所述供金剂是AuI(SCN)2 -。
35.如权利要求33所述的方法，其特征在于所述试剂是氢醌。
36.一种在权利要求1-35任一所述的方法中使用的试剂盒，它包括处理组合物，该处理组合物包括可溶性的供金剂，该试剂是含金分子或者配合物，该处理组合物还包括一种可与所述含金分子或配合物反应形成金金属的试剂，该组合物是动力学稳定的，因此在与基质进行接触时，实质上金只沉积在含有形核中心的基质位点处。
37.如权利要求36所述的试剂盒，还包括形核中心形成试剂，用于在基质上的一个或者多个位点上形成形核中心，所述试剂分别包括识别组的至少一个成员，该成员具有特异性结合到存在于所述一个或者多个位点处的物质上的亲合力，耦联到至少一个形核中心部分上，该形核中心部分是包括金属颗粒、金属原子的簇和含有金属的配合物或分子的组中一个或者多个。
38.一种用在权利要求25到35任一所述方法的试剂盒，该试剂盒用来测定样本中的分析物，它包括：
(i)基质，它载有结合所述分析物的俘获剂；
(ii)用来在部分基质处形成形核中心的试剂，在该部分基质上的所述分析物变成固定；
(iii)处理组合物：包括可溶性的含金分子或者配合物和可与所述含金分子或配合物反应形成金金属的试剂，该组合物是动力学稳定的，因此金实际上只沉积在含有形核中心的位点处的基质上。
39.如权利要求38所述的试剂盒，其特征在于：用来形成形核中心的所述试剂包括形核中心和物质，该物质是为了把所述形核中心结合到所述分析物中所需要的。
40.如权利要求38所述的试剂盒，还包括形核中心形成试剂，该试剂分别包括至少一个部分，该部分具有特异性结合到所述分析物上的亲合力，而该部分结合到至少一个形核中心部分上，该形核中心部分是包括金属颗粒、金属原子的簇和含有金属的配合物的组中一个或者多个。
41.如权利要求38到40任一所述的试剂盒，其特征在于所述基质包括两个或者多个电极，所述俘获剂载在电极之间的间隙中。
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