專利名稱：采用液晶的分析物檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及采用液晶的分析物檢測方法。本發(fā)明具體涉及采用微米級(jí)液晶結(jié)構(gòu)域以檢測水溶液中的分析物如內(nèi)毒素脂多糖(LPS)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)毒素(脂多糖，LPQ的檢測和定量在廣泛范圍的健康相關(guān)情況中具有臨床重要性，包括人體保健、臨床和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究、藥物生產(chǎn)、職業(yè)和公眾健康及食物和水純度測試。 目前，大部分內(nèi)毒素檢測或定量方法是基于鱟變形細(xì)胞裂解物相關(guān)膠凝反應(yīng)或顯色反應(yīng)， 根據(jù)I960年代首先報(bào)道的原始鱟變形細(xì)胞裂解物測試(LAL測試)修改而來。鱟變形細(xì)胞是美洲鱟(Limulus polyphemus)、馬蹄蟹血液中發(fā)現(xiàn)的唯一循環(huán)細(xì)胞。當(dāng)馬蹄蟹感染革蘭氏陰性菌時(shí)，鱟變形細(xì)胞裂解物酶與生成的LPS的脂質(zhì)A部分相互作用并激發(fā)胞外凝固。此反應(yīng)是許多用于檢測和定量水樣本中內(nèi)毒素的測試方法的基礎(chǔ)(例如動(dòng)態(tài)比濁法LAL測試、動(dòng)態(tài)顯色法LAL測試、凝膠法LAL和終點(diǎn)LAL)，使用這些測試的內(nèi)毒素檢測限度可以是低至pg/mL范圍。然而，目前基于LAL的測試有許多劣勢。例如，分離自不同細(xì)菌種類的LPS不能同樣激活LAL。此外，某些物質(zhì)干擾LAL與內(nèi)毒素反應(yīng)的能力。另外，由于裂解物是天然和可變的混合物，而非單一的純化酶，需要用復(fù)雜且昂貴的方法對(duì)每批提取的LAL進(jìn)行酶活性標(biāo)準(zhǔn)化。LAL測試的試劑也源自動(dòng)物，所述試劑需要在受控條件下保存，如受控溫度。通常， 測試的復(fù)雜性要求采用熟練的技術(shù)人員。目前LPS測試的限制證明持續(xù)性需要簡單、花費(fèi)較低且迅速、敏感和選擇性的測試來報(bào)道和定量含水樣品中的LPS。先前已描述了使用液晶的測試裝置作為檢測和定量不同分析物的方式。例如，報(bào)道了使用混合的自組裝單層膜(SAM)的液晶測試裝置，該膜含在斜沉積于玻璃的各向異性金膜上支撐的辛硫醇和生物素。Gupta, V. K. ；Skaife, J. J. ；Dubrovsky, T. B.，Abbott N. L. Science, 279, (1998)，第 2077-2079 頁。另外，1999 年 12 月 9 日出版的 PCT 公開 WO 99/63329描述的測試裝置使用附于基底的SAM和由SAM錨定的液晶層。Abbott等發(fā)布的美國專利第6，288, 392號(hào)公開了使用原子力顯微鏡定量鑒定斜沉積的金基底并描述了基底形貌對(duì)液晶錨定的影響。Abbott等發(fā)布的美國專利第6，284, 197號(hào)描述了使用液晶來光放大分子相互作用。過去的研究也報(bào)道了當(dāng)表面活性劑吸附在乳液中水相和向溫性液晶界面時(shí)，表面活性劑對(duì)液晶取向的影響(Drzaic，“液晶分散體.液晶系列”(Liquid Crystal Dispersions. Series on Liquid Crystals)；世界禾斗學(xué)新力口坡(World Scientific Singapore)，1995 ；Poulin 等· Science 1997,275,1770 ；Mondain-Monval φ. Eur. Phys. J B 1999，12，167)。近期，向溫性液晶和水溶液之間的平界面用于研究帶有表面活性劑(Brake 等.Langmuir 2002,16,6101 ；Brake 等.Langmuir 2003,16,6436 ；Brake 等.Langmuir 2003，21，8629)、脂類(Brake 等.Science 2003，302，2094 ;Brake 等.Langmuir 2005，21， 2218)、蛋白質(zhì)(Brake等.Science 2003，302，2094)的液晶取向。最近，討論了使用由多個(gè)充滿液晶的柵格制成的傳感器以檢測測試樣品中的不同LPS濃度，盡管作為本研究對(duì)象的論文所示分子結(jié)構(gòu)既不是LPS也不是其脂質(zhì)A(McCamley等.Proc. SPIE 2007,6441, 64411Y)。本領(lǐng)域仍然持續(xù)需要能檢測和定量低限度的LPS、對(duì)LPS有特異性且快于先前所述方法的新測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)在< lpg/ml濃度的脂質(zhì)A或LPS內(nèi)毒素存在時(shí)，水溶液中分散的微米級(jí)液晶液滴的錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換。另外，本發(fā)明人通過觀察到這種錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換，確定可在1分鐘內(nèi)定量0. l-1000pg/mL范圍的內(nèi)毒素，比現(xiàn)有LPS測試快許多。此靈敏度比 McCamley等或Brake等報(bào)道的通過液晶平膜界面的脂類吸附獲得的靈敏度高許多。盡管本發(fā)明不受任何提出的理論或作用機(jī)制限制，細(xì)菌脂質(zhì)顯然引發(fā)錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換，這是通過改變液晶液滴產(chǎn)生的拓?fù)潼c(diǎn)缺陷能量，而不是通過在液晶液滴水性界面上均勻吸附實(shí)現(xiàn)的。此新發(fā)現(xiàn)的推動(dòng)錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換的機(jī)制僅對(duì)內(nèi)毒素的特定脂質(zhì)構(gòu)型敏感。因此，在第一方面，本發(fā)明包括基于液晶檢測測試樣品中分析物的傳感器。所述傳感器包括一個(gè)或多個(gè)液晶微結(jié)構(gòu)域(由在液晶微結(jié)構(gòu)域中產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)缺陷的界面限制)以及能鑒定液晶微結(jié)構(gòu)域的取向序的檢測器。構(gòu)成微結(jié)構(gòu)域的優(yōu)選液晶是4'-戊基-4-氰基聯(lián)苯(5CB)。在某些實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)域限制在液滴內(nèi)、微孔內(nèi)、毛細(xì)管內(nèi)、表面上、或其他物質(zhì)內(nèi)。微結(jié)構(gòu)域優(yōu)選具有彎曲界面。液晶微結(jié)構(gòu)域優(yōu)選是分散的且具有約0. 5 μ m-200 μ m的短軸。微結(jié)構(gòu)域更優(yōu)選具有約1 μ m-10 μ m的短軸，微結(jié)構(gòu)域最優(yōu)選具有約2 μ m-4 μ m的短軸。在某些實(shí)施方式中，傳感器包括多個(gè)分散在固體載體所支撐物質(zhì)內(nèi)的液晶微結(jié)構(gòu)域。在某些實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)域是在液晶乳液中分散的液晶液滴。在一些這類實(shí)施方式中，液晶乳液可包含無LPS的水相。無LPS的水相可任選包括無LPS的緩沖液，如磷酸緩沖鹽水(PBS)。在某些實(shí)施方式中，傳感器也包括與液晶乳液接觸的含水測試樣品。含水測試樣品與液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比優(yōu)選大于或等于約100比1 ；比例更優(yōu)選大于或等于約 1，000比1 ；比例最優(yōu)選大于或等于約40，000比1。優(yōu)選地，傳感器所含檢測器通過確定液晶微結(jié)構(gòu)域缺陷數(shù)量、檢測微結(jié)構(gòu)域錨定構(gòu)型或兩者一起來鑒定取向序。檢測器任選使用基于光的檢測，可以是基于光的成像設(shè)備， 包括但不限于基于偏振光的成像設(shè)備、基于熒光的成像設(shè)備、檢測散射光的檢測器、或檢測透射光的檢測器。傳感器還可包括亮場光源。在某些實(shí)施方式中，檢測器位于流體裝置，包括但不限于流式細(xì)胞儀。流式細(xì)胞儀任選使用基于熒光的檢測模式。在某些實(shí)施方式中，有兩個(gè)點(diǎn)缺陷的裝置中包括至少一個(gè)液晶微結(jié)構(gòu)域。傳感器可任選包括與微結(jié)構(gòu)域接觸的分析物，優(yōu)選其中至少一個(gè)微結(jié)構(gòu)域有一個(gè)點(diǎn)缺陷。在一些這類實(shí)施方式中，分析物分配至微結(jié)構(gòu)域中的缺陷上。優(yōu)選的分析物是內(nèi)毒素脂多糖(LPS) 或脂質(zhì)A。在某些實(shí)施方式中，液晶微結(jié)構(gòu)域固定。在一些這類實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)域包含吸附于微結(jié)構(gòu)域表面的聚合物，聚合物有利于微結(jié)構(gòu)域在基材表面的固定?；蛘撸⒔Y(jié)構(gòu)域固定在親水性聚合物網(wǎng)絡(luò)中、在膠體或聚合物形成的凝膠中、或在脫水物質(zhì)中。任選地，將吸附性物質(zhì)放置成與其中固定有液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)接觸。本發(fā)明的傳感器還包括基于液晶檢測測試樣品中內(nèi)毒素脂多糖(LPS)的傳感器。 這種檢測器包括含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)(所述微結(jié)構(gòu)域具有約.5μπι-200μπι的短軸) 和能檢測液晶微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型的檢測器。第二方面，本發(fā)明包括檢測測試樣品中分析物的方法。所述方法包括步驟(a) 提供具有一個(gè)或多個(gè)缺陷的一個(gè)或多個(gè)液晶微結(jié)構(gòu)域；(b)使所述微結(jié)構(gòu)域與測試樣品接觸；(c)使用檢測器，通過例如檢測微結(jié)構(gòu)域中的缺陷數(shù)量，確定液晶微結(jié)構(gòu)域的取向序。 缺陷數(shù)量的變化指示樣品中存在分析物。液晶微結(jié)構(gòu)域的界面優(yōu)選是彎曲的。在一些實(shí)施方式中，液晶微結(jié)構(gòu)域中缺陷數(shù)量的變化是微結(jié)構(gòu)域中缺陷數(shù)量減少，例如從兩個(gè)缺陷變成一個(gè)缺陷。液晶微結(jié)構(gòu)域中的缺陷數(shù)量可直接檢測，或可通過檢測微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型來確定。液晶微結(jié)構(gòu)域優(yōu)選具有約0. 5μπι-200μπι的短軸；液晶微結(jié)構(gòu)域更優(yōu)選具有約 1 μ m-10 μ m的短軸；液晶微結(jié)構(gòu)域最優(yōu)選具有約2 μ m-4 μ m的短軸。在某些實(shí)施方式中， 測試樣品是含水測試樣品。使用所述方法檢測的優(yōu)選分析物包括內(nèi)毒素脂多糖(LPQ和脂質(zhì)A。使用檢測器以檢測液晶微結(jié)構(gòu)域的任何構(gòu)型變化的步驟優(yōu)選是以下步驟中的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)成像、熒光成像、采用偏振光的光學(xué)成像、偏振光顯微術(shù)、亮視野顯微術(shù)、熒光顯微術(shù)、光散射測量、流式細(xì)胞術(shù)、熒光流式細(xì)胞術(shù)、微量電泳、雙向電泳、電容測量、磁性測量、濁度測量、檢測光反射、檢測光透射、目測、使用讀板儀、使用微孔板、或使用檢測器中的比色皿。微流體裝置和/或固體支持物任選可用于將樣品傳遞給檢測器。所述方法使用的所有移液管、塑料制品、容器和其他裝置優(yōu)選無LPS。在某些實(shí)施方式中，提供多個(gè)分散的液晶微結(jié)構(gòu)域。在一些這類實(shí)施方式中，所獲用于分散微結(jié)構(gòu)域的液晶缺陷信息還可用于定量測定樣品中存在的分析物。使用所述方法定量的優(yōu)選分析物包括內(nèi)毒素脂多糖(LPQ或脂質(zhì)A。在其他實(shí)施方式中，所獲用于分散微結(jié)構(gòu)域的液晶缺陷信息還可用于區(qū)分LPS或脂質(zhì)A與其他脂質(zhì)。在某些實(shí)施方式中，在水乳液中提供分散的液晶微結(jié)構(gòu)域，所述液晶微結(jié)構(gòu)域是乳液中的液晶液滴。乳液優(yōu)選無LPS，可包含無LPS的緩沖液。測試樣品可以是含水測試樣品。在這種實(shí)施方式中，含水測試樣品與液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比優(yōu)選大于或等于約100比1 ；更優(yōu)選大于或等于約1，000比1 ；最優(yōu)選大于或等于約40，000比1。
所述檢測分析物的方法還包括檢測測試樣品中內(nèi)毒素脂多糖(LPQ的方法。這種方法包括步驟(a)提供含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)，所述微結(jié)構(gòu)域具有約.5 μ m-200 μ m 的短軸；(b)使所述物質(zhì)與含水測試樣品接觸；(c)使用檢測器以檢測液晶微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型。第三方面，本發(fā)明包括制備基于液晶的檢測測試樣品中分析物的傳感器的方法。所述方法包括步驟(a)提供含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)，所述微結(jié)構(gòu)域具有約.5 μ m-200 μ m的短軸；(b)提供能檢測液晶微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型的檢測器。含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)優(yōu)選是液晶乳液，提供該乳液的步驟還包括超聲處理和渦旋處理含有液晶和無LPS緩沖液的混合物的步驟。在一些這類實(shí)施方式中，超聲處理和渦旋處理混合物的步驟對(duì)同一混合物進(jìn)行多次。提供含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)的步驟還可包括在分散液晶微結(jié)構(gòu)域周圍形成水凝膠，或使用其他方法將分散的液晶微結(jié)構(gòu)域固定于基材表面上。本發(fā)明的其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)勢在閱覽本說明書、權(quán)利要求書和附圖后顯而易見。附圖簡要說明圖IA顯示在革蘭氏陰性菌外膜中發(fā)現(xiàn)的一種內(nèi)毒素細(xì)菌脂多糖(LPQ的示意圖。 圖IB顯示LPS的雙磷酸化脂質(zhì)成分脂質(zhì)A的分子結(jié)構(gòu)。圖IC是用于制備LC乳液的操作方案和用于顯微鏡下觀察與感興趣的分析物接觸時(shí)發(fā)生的LC乳液錨定轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)設(shè)置的示意圖。圖2A顯示形成LC的分子5CB的分子結(jié)構(gòu)。圖2B是向列型LC的分子組成的示意圖。圖2C是水性緩沖液中分散的向列型LC液滴的光學(xué)顯微圖。圖2D是與LPS接觸時(shí)LC 液滴結(jié)構(gòu)變化的示意圖。接觸LPS前，液滴中的LC采用雙極構(gòu)型，接觸LPS后，液滴中的LC 采用輻射構(gòu)型。圖3A是液晶液滴的雙極錨定構(gòu)型的示意圖。圖3D是液晶液滴的輻射錨定構(gòu)型的示意圖。圖3D的剩余部分是聚合物包封的5CB液滴的亮視野C3B，3E)和極化(3C，3F)光學(xué)顯微圖，其直徑為8.0 士 0.2μπι，具有雙極C3B，3C)和輻射(3E，3F)錨定構(gòu)型。LC液滴的點(diǎn)缺陷由白色箭頭指示。圖4顯示樣本金柵格限制的5CB的光學(xué)顯微圖(A-C)和側(cè)視圖(D-F)。圖4A是顯示接觸PBS緩沖溶液時(shí)5CB錨定的光學(xué)圖像且圖4D是卡通表現(xiàn)。圖4B是顯示與2mL 1 微克/毫升LPS的PBS緩沖溶液以25°C接觸M小時(shí)后5CB錨定的光學(xué)圖像且圖4E是卡通表現(xiàn)。圖4C是顯示與2mL 1微克/毫升LPS的PBS緩沖溶液以25°C接觸少于2分鐘時(shí) 5CB錨定的光學(xué)圖像且圖4F是卡通表現(xiàn)。圖4C的插圖是通過5CB錐光成像獲得的干涉圖形。比例尺是300um。圖5顯示5CB-PBS乳液(10 μ L 5CB乳液與40 μ L PBS緩沖液)(A-E)和 5CB-LPS (lmg/mL LPS 的 PBS 緩沖溶液)乳液(10 μ L 5CB 乳液與 40 μ L PBS 緩沖液)(F-H) 的錨定構(gòu)型分布(C，H)和光學(xué)顯微圖(A、D和F是亮視野顯微圖，B、E和G是偏振顯微圖)。 PBS緩沖液包含少于2pg/mL LPS,由供應(yīng)商證明。5CB-PBS乳滴界面的5CB平面錨定產(chǎn)生具有兩個(gè)表面缺陷的雙極構(gòu)型(圓柱(boojums))。箭頭加入圖A、B、D和E以通過定位液滴界面的圓柱(boojums)來強(qiáng)調(diào)雙極構(gòu)型。在5CB-PBS乳液中，接觸lmg/mL LPS時(shí)在液滴中心發(fā)生單一點(diǎn)缺陷(刺猬)轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致5CB在界面(F)輻射錨定。圖5G所示偏振顯微圖的同消色線特征是液滴中輻射錨定構(gòu)型的特性。比例尺對(duì)應(yīng)于5 μ m。圖6顯示來自分析系統(tǒng)的LC液滴的偏振顯微圖，所述系統(tǒng)在測試溶液中含有不同體積的LC乳液(Y軸)和不同濃度的LPS (X軸)。該系統(tǒng)所用LPS測試溶液的體積固定在 40 μ L0通過減少系統(tǒng)所用每單位體積LPS溶液的LC乳滴數(shù)量來“饑餓”水/5CB乳液界面的LPS，使得具有輻射構(gòu)型的LC乳滴部分增加，如偏振顯微圖所示。比例尺對(duì)應(yīng)于5 μ m。圖7是暴露于溶液中LPS的LC液滴的第二劑量反應(yīng)曲線。輻射錨定構(gòu)型液滴百分比(Y軸)作為LPS濃度的函數(shù)作圖。內(nèi)毒素溶液的體積是40 μ L，內(nèi)毒素溶液中LC液滴的數(shù)量是8，600 (■ )、43，000( ·)、86，000 ( ▲)或260, 000 ( )。液滴數(shù)量用流式細(xì)胞儀確定。星號(hào)指示的LPS濃度都作為對(duì)LAL測試的基準(zhǔn)。N指示獨(dú)立進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)量，η 指示分析的LC乳滴總數(shù)。劃線以引導(dǎo)觀察。圖8是比較引起LC液滴采用輻射構(gòu)型所需的不同脂質(zhì)或表面活性劑濃度的柱圖。 通過添加8，600LC液滴到40 μ L感興趣的溶液并隨后以交叉極分析5CB液滴，進(jìn)行測量。所示濃度是引起至少60% LC液滴采用輻射構(gòu)型所需的濃度。沒有脂質(zhì)和表面活性劑時(shí)，LC 液滴顯示雙極構(gòu)型。圖9顯示在PBS緩沖液(包含少于2pg/mL LPS,由供應(yīng)商證明)中以不同的感興趣濃度室溫接觸LPS (A)、脂質(zhì)A (B)、SDS (C和D) ,DOPC (E和F)和DLPC (G和H)時(shí)5CB乳液的偏振光顯微圖。通過動(dòng)態(tài)比濁法LAL測試來測量0. 3-lpg/mL LPS濃度。5CB乳液和感興趣分析物溶液的量在測量中固定為0. 4 μ L和40 μ L。比例尺對(duì)應(yīng)于5 μ m。

圖10是具有雙極錨定構(gòu)型(IlA)和輻射錨定構(gòu)型(IlB)的LC液滴的流式細(xì)胞儀測量圖。側(cè)光散射(SSC-H)的強(qiáng)度作為前向光散射(FSC-H)的函數(shù)作圖。圖IlA是具有輻射構(gòu)型的BODIPY FL-內(nèi)毒素-修飾LC液滴(接觸20 μ g/ml BODIPY FL-內(nèi)毒素)的共聚焦熒光顯微圖。用于光漂白測量的感興趣區(qū)域(ROI)在較小的白色圓圈內(nèi)。圖IlB是圖13A所示ROI光漂白期間觀察到的熒光強(qiáng)度(底部)和所用的激光功率(頂部)隨著時(shí)間變化的圖。在光漂白過程中，30%激光功率用于時(shí)間序列測量且100% 激光功率用于預(yù)期的光漂白。比例尺是5μπι。圖IlC是熱淬滅實(shí)驗(yàn)中雙極-輻射型錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換的時(shí)間間隔與LC液滴半徑作圖。10pg/mL內(nèi)毒素溶液的體積是100 μ L且內(nèi)毒素溶液中的LC液滴數(shù)量是21，500。由于 LC液滴在母液中自由移動(dòng)，通過對(duì)LC轉(zhuǎn)換時(shí)的LC雙極-輻射型錨定轉(zhuǎn)換成像來進(jìn)行測量。圖12是水凝膠中聚集的LC液滴的示意圖，含LPS的樣品在其上流動(dòng)。圖13是微流體通道內(nèi)表面上固定的LC液滴的示意圖。圖14是流動(dòng)裝置的示意圖，LC液滴的水分散體在其上流動(dòng)，使用光學(xué)方法(如散射光、成像、熒光檢測)確定液滴內(nèi)LC的構(gòu)型。圖15是LC液滴置于孔中用于光分析的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。圖16是樣品液滴置于固體表面上支持的含LC物質(zhì)上的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。圖17是吸光度校準(zhǔn)曲線，將 ^Onm波長處的吸光度(X軸)與已知5CB體積(Y 軸，以nL形式表示的5CB體積)作圖。發(fā)明詳述
I.總述在描述本材料和方法前，應(yīng)理解本發(fā)明不限于所述特定方法、操作方案、材料和試劑，因?yàn)檫@些可以變化。還應(yīng)理解本文所用術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施方式目的，而不在于限制本發(fā)明范圍。如本文和所附權(quán)利要求書所用，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確說明。同樣，術(shù)語“一”(或“一個(gè)”)、“一個(gè)或多個(gè)”和“至少一個(gè)”可互
換使用，術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”可互換使用。除非另有定義，本文所用的全部技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的意義相同。盡管與本文所述類似或相同的任何方法和材料可用于本發(fā)明的實(shí)踐和測試，下面描述優(yōu)選的方法和材料。本文特定提及的全部出版物和專利出于所有目的通過引用納入本文，包括描述和公開與本發(fā)明相關(guān)使用的出版物所報(bào)道的化學(xué)物、儀器、統(tǒng)計(jì)分析和方法。本說明書引用的所有參考文獻(xiàn)代表本領(lǐng)域技術(shù)水平。本文并非承認(rèn)本發(fā)明無權(quán)在先前發(fā)明公開物之前。如本文所用，“液晶”指固體和液體之間的中間態(tài)或介晶態(tài)的有機(jī)組合物。本發(fā)明使用的適當(dāng)液晶包括但不限于向溫性、聚合、溶劑致、色、近晶、向列、鐵電和膽固醇液晶。液晶的“微結(jié)構(gòu)域”指由界面確定的液晶相中的物質(zhì)體積，其中所述體積的短軸在任何點(diǎn)都不大于200 μ m且所述短軸定義為跨液晶體積的最短長度。術(shù)語微結(jié)構(gòu)域的“錨定構(gòu)型”在本文中用于描述微結(jié)構(gòu)域內(nèi)的液晶排序，不用于指引起排序的機(jī)制。特定地，它不用于指分析物在液晶微結(jié)構(gòu)域界面均勻吸附而引起排序。本發(fā)明的獨(dú)特方面是報(bào)道LPS沒有在液晶微結(jié)構(gòu)域表面均勻吸附，因而將本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相區(qū)別。本文所用的術(shù)語“缺陷”指液晶的局部區(qū)域，其中液晶內(nèi)分子的取向序與周圍區(qū)域不同，如教科書例如 P. G. de Gennes 的“液晶物理學(xué)”(The Physics of Liquid Crystals) 所述。缺陷的核心通常是納米大小，且散射光。局部性地，在大部分缺陷的核心內(nèi)，液晶的取向序比周圍區(qū)域低。缺陷可以是液晶中的線(通常稱為向錯(cuò)線)或點(diǎn)以及其他幾何形狀 (參見上面參考的文本)。“LPS”在本文中也互換稱為“脂多糖”或“內(nèi)毒素”，指由一個(gè)稱為脂質(zhì)A的疏水性糖磷脂區(qū)(詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖1B)和兩個(gè)多糖部分(稱為核心多糖鏈和0-抗原性多糖側(cè)鏈) (見圖1A)組成的脂多糖。LPS是異源的且自締合性強(qiáng)，分子量范圍為10-20KDa。LPS是革蘭氏陰性菌外膜的成分，在細(xì)菌繁殖或死亡時(shí)釋放到環(huán)境中。本文使用的術(shù)語LPS包括LPS 片段如LPS的脂質(zhì)A成分。脂質(zhì)A為LPS對(duì)革蘭氏陰性菌外膜的疏水性錨。細(xì)菌生長所需的最小LPS結(jié)構(gòu)由脂質(zhì)A和Kdo (3-脫氧-D-甘露-辛-2-酮糖酸)結(jié)構(gòu)域(見圖1A)組成，但在野生型細(xì)菌菌株中可能存在核心多糖鏈和0-抗原性多糖側(cè)鏈。脂質(zhì)A構(gòu)造顯示在不同革蘭氏陰性菌株間大部分保守，LPS的自締合傾向和LPS結(jié)合宿主細(xì)胞膜的能力來自該分子的脂質(zhì)A成分。細(xì)菌間脂質(zhì)A的結(jié)構(gòu)變化可包括7個(gè)疏水尾的存在，而不是圖IB所示的6個(gè)。本發(fā)明的范圍涵蓋這些脂質(zhì)A的結(jié)構(gòu)變化，且不限于圖1所示結(jié)構(gòu)。LPS的核心多糖區(qū)主要(見圖1A)由“內(nèi)核”多糖鏈(脂質(zhì)A近側(cè))中的庚糖(通常由磷酸鹽、焦磷酸鹽或二磷酸乙醇胺取代)和“外核”(0-抗原近側(cè))中的糖成分(D-葡萄糖、D-半乳糖、D-葡糖胺、D-半乳糖胺或N-乙酰衍生物)組成?！?-抗原性多糖鏈”的重復(fù)單元由1到8個(gè)糖組成，完整的鏈含至多50個(gè)單元?！盁oLPS”指所含LPS濃度大大低于感興趣濃度范圍的介質(zhì)。例如，若樣品中感興趣的LPS濃度范圍是100pg/ml到1000pg/ml LPS,則認(rèn)為含低于0. lpg/ml LPS的緩沖液無LPS。許多緩沖液可作為“無LPS”出售。一些這種“無LPS”緩沖液被證實(shí)含低于2pg/ ml LPS。這類緩沖液用于稀釋所含LPS濃度可能遠(yuǎn)大于2pg/ml的樣品。下列縮寫在本發(fā)明中使用LC，液晶；LAL，鱟變形細(xì)胞裂解物；PBS，磷酸緩沖鹽水；LPS，脂多糖；5CB，4'-戊基-4-氰基聯(lián)苯；L0D，檢測限度；0TS，十八烷基三氯硅烷； DLPC，二月桂酰磷脂酰膽堿；SDS，十二烷基硫酸鈉；D0PC，二油酰磷脂酰膽堿；BODIPY FL, 熒光團(tuán) 4，4- 二氟-4-硼-3a，4a- 二氮雜 _s_ 二環(huán)戊二烯并苯(4，4_difluoro-4-bora_3a， 4a-diaza-s-indacene) (B0DIPY :FL，生命科技公司(Life ^Technologies)，卡爾斯巴德，加利福尼亞)。II.本發(fā)明盡管本發(fā)明不受任何提出的理論或作用機(jī)制限制，本發(fā)明人證明了某些分析物 (包括但不限于LPS和脂質(zhì)A)在接觸液晶微結(jié)構(gòu)域時(shí)引發(fā)錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換，這是通過改變此類液晶微結(jié)構(gòu)域內(nèi)產(chǎn)生的拓?fù)潼c(diǎn)缺陷能量，而不是先前公認(rèn)的在液晶微結(jié)構(gòu)域水性界面上均勻吸附的機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。此新發(fā)現(xiàn)的推動(dòng)錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換的機(jī)制僅對(duì)分析物的特定構(gòu)造敏感，提供了檢測某些分析物的異常敏感的傳感器和方法的基礎(chǔ)。本發(fā)明人最近具體確定了 LPS與微米級(jí)LC結(jié)構(gòu)域(微結(jié)構(gòu)域)接觸可引發(fā)結(jié)構(gòu)域內(nèi)LC錨定構(gòu)型變化。在本發(fā)明的特定實(shí)施方式中，LC結(jié)構(gòu)域包括分散在水相中的LC液滴?？稍谳^低資源環(huán)境中通過用偏振光或亮視野顯微術(shù)目測，或在高通量環(huán)境中通過用連續(xù)流動(dòng)裝置如流式細(xì)胞儀，確定LC結(jié)構(gòu)域和液滴的錨定構(gòu)型(包括由LPS誘導(dǎo)的變化)。 電容測量也可用于確定微結(jié)構(gòu)域內(nèi)液晶的構(gòu)型。其他檢測微米級(jí)結(jié)構(gòu)域和液滴內(nèi)LC構(gòu)型的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，包括使用熒光探針和二向色性染料以報(bào)告LC排序。本發(fā)明人也觀察到LC液滴的輻射構(gòu)型可作為光波導(dǎo)，產(chǎn)生能區(qū)分輻射與雙極構(gòu)型的LC液滴的熒光特征。該發(fā)現(xiàn)表明熒光強(qiáng)度測量和熒光顯微術(shù)也可用于報(bào)告微米級(jí)結(jié)構(gòu)域內(nèi)LC的排序。例如，許多流動(dòng)裝置可報(bào)告微米級(jí)對(duì)象的熒光特征，包括裝置如流式細(xì)胞儀。因此，本發(fā)明提供了通過確定LC微結(jié)構(gòu)域暴露于測試樣品后的一個(gè)或多個(gè)LC微結(jié)構(gòu)域構(gòu)型來檢測測試樣品中的分析物的裝置和方法。在本專利申請中，術(shù)語LC液滴定義為LC的微結(jié)構(gòu)域，但本發(fā)明的LC微結(jié)構(gòu)域不僅限于分散在水溶液中的LC液滴。相反，本發(fā)明包括包含LC微結(jié)構(gòu)域的復(fù)合材料，如聚合和無機(jī)物質(zhì)。LC的微結(jié)構(gòu)域可以是移動(dòng)或固定的，本發(fā)明范圍涵蓋固定和移動(dòng)液滴。另外，結(jié)構(gòu)域形狀不限于球形。除了球形，包括由表面液滴形成的半球形等形狀也涵蓋在本發(fā)明范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的裝置和方法有許多用途，包括但不限于監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室或LPS生產(chǎn)廠的供水、測量血清中的LPS、測量氣溶膠中的LPS、監(jiān)控工作場所中的LPS 水平、監(jiān)控病人的LPS、確定待用于注射或吸入的水中的LPS水平、或制備治療化合物。它也可用于確定鄉(xiāng)村診所或食物中的LPS。它還能用于測量存在干擾LAL測試的化合物的環(huán)境中的LPS。當(dāng)需要高水平自動(dòng)化、LAL測試費(fèi)用過高，或需要快速分析(少于15分鐘到1小時(shí))時(shí)，也可使用它。所述方法的可行性在下列實(shí)施例中確立，其顯示本發(fā)明基于LC的方法可檢測測試樣品中的LPS，比用常規(guī)LAL測試更敏感(L0D 0. 1-lpg/mL)且更快(在1分鐘內(nèi))，而不需要生物試劑。在溶液中脂質(zhì)濃度低于1 μ g/ml時(shí)，采用本方法的LC液滴檢測反應(yīng)對(duì)LPS 特異，所述方法不檢測這種濃度的磷脂如DLPC和DOPC或其他合成表面活性劑。另外，與 LAL測試相反，不同LPS細(xì)菌菌株(來自大腸桿菌(E. coli)0127:B8和大腸桿菌0111:B4) 使用本發(fā)明基于LC的液滴檢測的靈敏度相當(dāng)。此外，當(dāng)使用本發(fā)明的液晶乳液時(shí)，可調(diào)整測試樣品與液晶乳液的體積比以最大化LPS檢測方法的靈敏度(LOD)。最后，定量本發(fā)明所用LC結(jié)構(gòu)域中的LC構(gòu)型提供了定量測試樣品中LPS或其他分析物濃度的方法。在下面實(shí)施例中，所用液晶是4-氰基-4'-戊基聯(lián)苯_1(5CB)(見圖2A)。圖2B 描述了這些分子組裝成所謂的向列LC相，其中所述分子顯示各向同性液體中未發(fā)現(xiàn)的遠(yuǎn)程取向序。由于本發(fā)明的LC是基本有序的油，所以可產(chǎn)生含分散于水相的向列相LC液滴的乳液，或LC結(jié)構(gòu)域可接觸水相但LC未溶于水相。大量方法可用于產(chǎn)生LC分散相，包括超聲處理水相中的LC、經(jīng)膜擠壓、機(jī)械攪拌、流動(dòng)聚焦，包括在微流通道中的流動(dòng)聚焦。圖 2C顯示水緩沖液中制備的LC乳滴的光學(xué)圖像。在這些LC液滴內(nèi)，稱為“錨定構(gòu)型”的LC組成取決于LC和水相間的界面狀態(tài)以及與給定錨定構(gòu)型特有的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)缺陷相關(guān)的熱動(dòng)力學(xué)。根據(jù)液滴大小、任意界面吸附物的結(jié)構(gòu)、濃度和組成、這些吸附物與液滴內(nèi)存在的任意點(diǎn)缺陷的相關(guān)性，液滴內(nèi)的LC 錨定構(gòu)型可顯著改變，此改變可用光學(xué)和其他檢測方法測得。參見Gupta等.Angew. Chem. Int. Ed. 2008，48，1652-55。LC的構(gòu)型由LC的界面相互作用以及LC液滴體積中保存的能量 (作為LC彈性應(yīng)變的結(jié)果)決定。圖2D描述了本發(fā)明中所見的兩種LC液滴錨定構(gòu)型。當(dāng)液滴內(nèi)的LC以切線方向錨定于液滴的內(nèi)部界面時(shí)，LC的錨定構(gòu)型對(duì)應(yīng)于所謂的“雙極構(gòu)型”(圖2D左側(cè))。相反， 如果LC以垂直于界面的方向錨定時(shí)，LC液滴的構(gòu)型變成“輻射構(gòu)型”(圖2D右側(cè))。令人驚訝地，本發(fā)明人顯示將LPS與μ m大小LC液滴在LC液滴界面接觸可引起 LC液滴在顯著較低LPS濃度下從“雙極”很快變成“輻射”構(gòu)型，其特異性高于對(duì)生物基質(zhì)中普遍存在的其它化合物(即鹽、其他脂質(zhì)、核酸)的特異性。如果內(nèi)毒素經(jīng)與LC液滴局部區(qū)域，例如一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)缺陷相互作用引發(fā)錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換，而不是如其他脂質(zhì)所確立的經(jīng)均勻表面吸附引發(fā)錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換，則可以解釋引發(fā)LC液滴內(nèi)錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換所需的LPS濃度比引發(fā)錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換所需的其他脂質(zhì)濃度低。此新發(fā)現(xiàn)的機(jī)制在實(shí)施例中進(jìn)一步證實(shí)。在第一方面，本發(fā)明包括基于液晶的檢測測試樣品中的分析物的傳感器。所述分析物優(yōu)選但不限于LPS或脂質(zhì)A。所述傳感器包括一個(gè)或多個(gè)液晶微結(jié)構(gòu)域和能檢測液晶微結(jié)構(gòu)域內(nèi)錨定構(gòu)型或缺陷數(shù)量的檢測器。微結(jié)構(gòu)域優(yōu)選是分散的且具有約 0. 5 μ m-200 μ m的短軸。液晶微結(jié)構(gòu)域更優(yōu)選具有約1 μ m-10 μ m的短軸，液晶微結(jié)構(gòu)域最優(yōu)選具有約2μπ -4μπ 的短軸。盡管多種液晶可用于本發(fā)明，優(yōu)選的液晶是4'-戊基-4-氰基聯(lián)苯(5CB)。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，在將液晶微結(jié)構(gòu)域暴露于分析物之前，液晶微結(jié)構(gòu)域具有拓?fù)淙毕?。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，與分析物相互作用之前，液晶微結(jié)構(gòu)域具有兩個(gè)或更多表面點(diǎn)缺陷，與分析物相互作用后點(diǎn)缺陷更少則報(bào)告存在分析物。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過將液晶限制在非平面幾何形狀中產(chǎn)生液晶起始狀態(tài)的兩個(gè)或更多點(diǎn)缺陷， 這些幾何形狀包括液滴、表面支撐的液滴、不限制微孔形狀的微孔及毛細(xì)管。也可通過使固體對(duì)象分散于液晶產(chǎn)生兩個(gè)或更多缺陷，所述固體對(duì)象包括熟知引起液晶產(chǎn)生拓?fù)淙毕莸哪z體顆粒。本發(fā)明的關(guān)鍵方面是分析物如LPS與缺陷型液晶微結(jié)構(gòu)域的相互作用導(dǎo)致液晶內(nèi)的缺陷數(shù)量減少。液晶微結(jié)構(gòu)域中的缺陷數(shù)量優(yōu)選可通過檢測微結(jié)構(gòu)域內(nèi)液晶錨定構(gòu)型來確定。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過使用具有兩個(gè)缺陷(稱為圓柱)的雙極構(gòu)型的液晶微滴，在液晶中產(chǎn)生兩個(gè)或更多缺陷。通過微滴構(gòu)型轉(zhuǎn)換成輻射構(gòu)型報(bào)告了分析物的存在，其中在微結(jié)構(gòu)域中心的單個(gè)點(diǎn)缺陷被分析物穩(wěn)定。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，液晶微結(jié)構(gòu)域是分散在液晶乳液中的液晶液滴。在一些這種實(shí)施方式中，液晶乳液是水乳液中的液晶，其中水相無LPS。在一些實(shí)施方式中，乳液的水相可包括緩沖液以控制PH。用于這種實(shí)施方式的適當(dāng)無LPS緩沖液的一個(gè)非限制性例子磷酸緩沖鹽水(PBS)。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，基于液晶的傳感器額外包括與液晶乳液接觸的含水測試樣品。在這種實(shí)施方式中，含水測試樣品與液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比優(yōu)選大于或等于約100比1 ；含水測試樣品與液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比更優(yōu)選大于或等于約1，000比 1 ；含水樣品與液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比最優(yōu)選大于或等于約40，000比1。在其它實(shí)施方式中，分散的液晶微結(jié)構(gòu)域固定于含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)內(nèi)。 在一些這種實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)域可包含微結(jié)構(gòu)域表面吸附的聚合物。在某些這種實(shí)施方式中，通過聚合物與單獨(dú)固體表面的共價(jià)結(jié)合或聚合物與單獨(dú)固體表面間的靜電力固定微結(jié)構(gòu)域。在分散液晶微結(jié)構(gòu)域固定的其他實(shí)施方式中，含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)可脫水， 且可包括但不限于親水性聚合物網(wǎng)絡(luò)、膠體或聚合物形成的凝膠。在一些這種實(shí)施方式中， 本發(fā)明還包括放置成與含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)接觸的吸附性物質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，液晶微結(jié)構(gòu)域在含凹陷(孔)的表面上分散于水中，處理孔表面以產(chǎn)生孔表面和微結(jié)構(gòu)域間的排斥作用。該幾何形狀將液晶微結(jié)構(gòu)域限制在孔中，但防止微結(jié)構(gòu)域吸附至孔表面。此限制可用于促進(jìn)讀取微結(jié)構(gòu)域中液晶的構(gòu)型。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過在液晶微結(jié)構(gòu)域和孔表面上帶上類似的表面電荷來獲得排斥作用。在第二個(gè)實(shí)施方式中，通過將聚合物吸附于液晶微結(jié)構(gòu)域、孔或兩者的表面產(chǎn)生排斥作用。本發(fā)明可包括多種不同檢測器以檢測液晶微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型。在一些實(shí)施方式中，檢測器使用基于光的檢測。在一些這種實(shí)施方式中，檢測器可以是基于光的成像設(shè)備， 包括但不限于基于偏振光的成像設(shè)備或基于熒光的成像設(shè)備。在其他這種實(shí)施方式中，檢測器可檢測散射光或透射光。在一些實(shí)施方式中，檢測器包括亮場光源。在一些實(shí)施方式中，檢測器位于流動(dòng)裝置上。一個(gè)檢測器可定位于其上的流動(dòng)裝置的非限制性例子是流式細(xì)胞儀。流式細(xì)胞儀使用許多可能的檢測模式，包括但不限于基于光散射或熒光的檢測模式。不同液晶可用于本發(fā)明的分散液晶液滴。適當(dāng)液晶的例子包括但不限于4-氰基-4'-戊基聯(lián)苯1(5CB)、7CB和8CB及E7和TL205。適當(dāng)液晶的長列表示于Peter J. Collings和 Jay S. Patel 的“液晶研究手冊”(Handbook of Liquid Crystal Research), 牛津大學(xué)出版社(Oxford University Press)，1997，ISBN 0-19-508442-X。聚合物液晶也和方法可包括使液晶接觸含水測試溶液， 所以本發(fā)明所用的優(yōu)選液晶應(yīng)不溶于水或在水中的溶解度很有限。另外，本發(fā)明所用的優(yōu)選液晶應(yīng)不與水反應(yīng)。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，含液滴的液晶是4-氰基-4'-戊基聯(lián)苯-1 (5CB)。 盡管可使用不同液晶類型，但優(yōu)選向列和向溫性液晶。然而，形成自8CB的近晶型液晶也適用于本發(fā)明。適當(dāng)液晶還包括近晶C、近晶Cf、藍(lán)相、膽固醇相、近晶A和聚合物液晶。液晶液滴內(nèi)液晶排序的變化受到液滴大小影響，反映了體積和界面理化因子間的微妙競爭(Gupta等· Angew. Chem. Int. Ed. 2008，48，1652-55)。另外，液滴大小可以是液滴聚結(jié)和因而液滴分散體穩(wěn)定性的因素Ofeppenstall-Butler等.Liquid Crystals 2005， 32，77-84)。本發(fā)明液晶微結(jié)構(gòu)域的優(yōu)選尺寸是短軸約.5 μ m-200 μ m,更優(yōu)選尺寸是短軸約 1 μ m-10 μ m。本發(fā)明液晶液滴的最優(yōu)選尺寸是短軸約2 μ m-4 μ m。在某些實(shí)施方式中，含分散液晶液滴的物質(zhì)是另一種液體內(nèi)，優(yōu)選水緩沖溶液內(nèi)的液晶液滴乳液。緩沖溶液應(yīng)無LPS，以防止干擾本發(fā)明的LPS測試。水溶液也可無緩沖液。 盡管多種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液適合，但本發(fā)明所用的無LPS的緩沖溶液優(yōu)選是磷酸緩沖鹽水(PBS)。這些實(shí)施方式的LC乳液中LC與水性緩沖溶液的體積比可以變化。然而，乳液內(nèi)起始LC體積與水性緩沖液體積的比例優(yōu)選顯著小于1比1，優(yōu)選小于約1/10，最優(yōu)選小于約 1/100。在某些實(shí)施方式中，乳液內(nèi)的分散液晶微結(jié)構(gòu)域固定于基材表面。固定液晶微結(jié)構(gòu)域的方法包括但不限于使用聚合物(如某些聚合物具有的結(jié)構(gòu)有利于(a)吸附于液晶表面界面和(b)將液晶微結(jié)構(gòu)域固定于基材表面)以促進(jìn)液晶液滴固定在基材表面上。這類聚合物可從周圍水溶液中自發(fā)吸附于液滴界面。本發(fā)明范圍內(nèi)的另一種方法是在構(gòu)成微結(jié)構(gòu)域的LC內(nèi)溶解聚合物，使其從液體中吸附于界面?？衫靡旱谓缑娲嬖诘木酆衔锿ㄟ^共價(jià)鍵形成或非共價(jià)相互作用將液晶液滴固定在基材表面上。可用于將液體微結(jié)構(gòu)域固定于基材表面的非共價(jià)相互作用的例子包括但不限于靜電引力、疏水作用、與格(dative)作用、配位鍵、金屬介導(dǎo)的相互作用、或多官能聚合物與基材表面間的其他相互作用。在一些實(shí)施方式中，能與液滴界面吸附的聚合物相互作用的基材表面上存在化學(xué)官能化表面進(jìn)一步促進(jìn)LC微結(jié)構(gòu)域固定于基材。此外，官能性表面可設(shè)計(jì)成更有利于本方法所需的液晶液滴固定于表面的模式。在其他實(shí)施方式中，含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)是固體或半固體。在一些這種實(shí)施方式中，LC液滴可固定在含水測試樣品能流動(dòng)的物質(zhì)內(nèi)，由于其接觸了液滴因而影響固定液滴的錨定構(gòu)型。這些實(shí)施方式的優(yōu)選材料是不引發(fā)LC液滴錨定構(gòu)型變化或產(chǎn)生光學(xué)反應(yīng)的聚合物水凝膠。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到有許多方法可合成這種含分散液晶液滴的聚合物水凝膠。一種制成這類物質(zhì)的方法是用光或化學(xué)方法交聯(lián)LC液滴分散體周圍的水凝膠。另一種方法是用揮發(fā)性溶劑與LC形成化合物的各向同性混合物浸透水凝膠。蒸發(fā)揮發(fā)性溶劑時(shí)，介晶會(huì)發(fā)生相分離，以在凝膠內(nèi)形成LC液滴。該過程在本領(lǐng)域熟知且用于制備LC顯示器所用聚合物網(wǎng)絡(luò)中的LC液滴分散體。凝膠也可物理形成，如通過氫鍵和疏水作用。兩親聚合物如普羅流尼克聚合物形成的凝膠適合本發(fā)明的這些實(shí)施方式。在其他實(shí)施方式中，LC微結(jié)構(gòu)域可在復(fù)合材料內(nèi)形成，其中微結(jié)構(gòu)域的一個(gè)界面暴露于含LPS的含水樣品。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，復(fù)合材料是由微米級(jí)LC結(jié)構(gòu)域組成的液晶包膠體的凝膠。在其他優(yōu)選的實(shí)施方式中，LC微結(jié)構(gòu)域支撐于固體材料表面，其中LC結(jié)構(gòu)域在該材料中不自發(fā)擴(kuò)散。這種材料的一個(gè)例子是支撐 LC微結(jié)構(gòu)域的硅烷化顯微鏡載玻片。在其他實(shí)施方式中，LC微結(jié)構(gòu)域由表面的拓?fù)涮卣鞔_定，如微孔的階躍邊緣和壁。在其他優(yōu)選的實(shí)施方式中，用電場和光場限制或移動(dòng)LC微結(jié)構(gòu)域從而能檢測分析物。在某些使用聚合物水凝膠的實(shí)施方式中，水凝膠可用本領(lǐng)域已知的多種脫水方法中任何方法來脫水。在這些實(shí)施方式中，可利用水凝膠再水化使含LPS的含水測試樣品與分散的LC液滴接觸。在其他使用聚合物水凝膠的實(shí)施方式中，水凝膠可在引入樣品前水化，吸附性物質(zhì)可置于水凝膠下游以用毛細(xì)力推動(dòng)樣品跨越分散的LC液滴。在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，樣品可置于含LC微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)頂面，或樣品可經(jīng)微流體通道流動(dòng)以接觸 LC微結(jié)構(gòu)域，或樣品可置于孔中以接觸LC微結(jié)構(gòu)域。在發(fā)明的其他實(shí)施方式中，裝置與水溶液接觸以去除裝置表面的LPS，然后通過與微米級(jí)LC結(jié)構(gòu)域接觸檢測水溶液中的LPS。本發(fā)明以液晶為基礎(chǔ)的傳感器也包括能檢測和報(bào)告液晶微結(jié)構(gòu)域錨定構(gòu)型或液晶微結(jié)構(gòu)域缺陷數(shù)量的檢測器，如上所述。由于液晶液滴錨定構(gòu)型可用偏振光顯微術(shù)或亮視野顯微術(shù)確定，所以光學(xué)顯微鏡在某些實(shí)施方式中可用作檢測器。本發(fā)明的范圍更常包括使用偏振光或非偏振光以檢測液滴內(nèi)LC的構(gòu)型。LC微結(jié)構(gòu)域的有序陣列也可確定光學(xué)帶隙材料，且本發(fā)明范圍包括使用LC微結(jié)構(gòu)域陣列顯示的這種集合光學(xué)特性。由于LC液滴內(nèi)形成的缺陷散射光，也能通過測量非偏振光散射來檢測 LC微結(jié)構(gòu)域內(nèi)的LC構(gòu)型。光可以是單色、白光、或含混合波長的彩色光，它們都可用于本發(fā)明實(shí)踐。本發(fā)明的范圍包括使用LC微結(jié)構(gòu)域作為波導(dǎo)。例如，通過在LC微結(jié)構(gòu)域內(nèi)包含一個(gè)或多個(gè)熒光分子，能確定微結(jié)構(gòu)域內(nèi)的LC構(gòu)型，因?yàn)長C構(gòu)型會(huì)將光導(dǎo)向或?qū)С鰺晒夥肿?。例如，LC液滴的輻射構(gòu)型會(huì)將光導(dǎo)向液滴的中心，在液滴中心產(chǎn)生亮熒光點(diǎn)。亮熒光點(diǎn)可用于檢測液滴是否采用輻射構(gòu)型。因此，檢測熒光強(qiáng)度和圖像熒光發(fā)射的方法在本發(fā)明范圍內(nèi)。在雙極錨定構(gòu)型中，引導(dǎo)線(局部對(duì)齊LC)跟隨液滴表面輪廓，連接LC液滴極點(diǎn)的兩個(gè)直徑相反的點(diǎn)缺陷(稱為圓柱)(圖3A)。在亮視野圖像(圖3B)中存在兩個(gè)點(diǎn)缺陷和對(duì)應(yīng)的顯示相對(duì)均勻的亮圓盤的特征性偏振圖像(圖3C)確認(rèn)了 LC液滴內(nèi)的雙極錨定構(gòu)型。相反，在輻射錨定構(gòu)型中，引導(dǎo)線從液滴中心發(fā)出且垂直于界面。LC液滴有一個(gè)位于液滴中心的點(diǎn)缺陷(圖3D)，其可在亮視野圖像中發(fā)現(xiàn)(圖3E)。當(dāng)在偏振光顯微鏡下觀察時(shí)，輻射錨定構(gòu)型液滴的光學(xué)外觀在不同角度觀察時(shí)保持不變，顯示了同消色線特征 (暗十字形)(圖3F)，而雙極構(gòu)型不是如此(圖3C)。因此，本發(fā)明某些方面所用的檢測器可以是裝有特定部件從而能觀察偏振光或亮視野圖像的光學(xué)顯微鏡。這些部件包括但不限于適合亮視野顯微鏡的亮視野光源和用于偏振光顯微鏡的交叉偏振器。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易識(shí)別其他可用于這種檢測器的部件。更通常，光探測LC微結(jié)構(gòu)域、記錄隨LC微結(jié)構(gòu)域內(nèi)LC內(nèi)部構(gòu)型而變化的特征的裝置可用于本發(fā)明實(shí)踐。這些裝置可包括流動(dòng)通道，其中LC微結(jié)構(gòu)域經(jīng)入口引入該裝置且經(jīng)出口排出(流體閱讀機(jī)，圖14)，或該裝置可包括具有單一入口的幾何體，如用于分光光度計(jì)的比色皿。本發(fā)明包括使用分光光度計(jì)以通過經(jīng)LC結(jié)構(gòu)域傳遞的光強(qiáng)度變化來確定LC液滴構(gòu)型。這些裝置也可包括一個(gè)或多個(gè)孔或微孔以包含用于光探測的LC微結(jié)構(gòu)域 (圖㈤。在某些其他實(shí)施方式中，流體閱讀機(jī)如流式細(xì)胞儀可用作基于液晶的傳感器中的檢測器。在流式細(xì)胞儀中，光束被導(dǎo)向液壓-動(dòng)力集中的液流，其可包括本發(fā)明某些實(shí)施方式所含的液晶乳液。多個(gè)檢測器針對(duì)液流經(jīng)過光束的點(diǎn)，包括與光束在一條線內(nèi)(測量前散射或FSC)和垂直于光束(測量側(cè)散射或SSC)。經(jīng)過光束的液晶液滴向前方或側(cè)面散射光，此光散射可通過分析各檢測器亮度波動(dòng)來檢測。本發(fā)明人已確定，進(jìn)行流式細(xì)胞儀分析的液晶液滴中光的側(cè)散射與前散射比例取決于液滴的錨定構(gòu)型。另外，相較具有雙極錨定構(gòu)型的液晶液滴，具有輻射錨定構(gòu)型的LC 液滴中存在的較高對(duì)稱度，導(dǎo)致這類液滴的光散射數(shù)據(jù)分布更緊密。此結(jié)果與我們現(xiàn)有的錨定構(gòu)型模型一致，因?yàn)閬碜暂椛湟旱蔚墓馍⑸鋺?yīng)對(duì)液滴旋轉(zhuǎn)保持不變，而來自雙極液滴的散射取決于液滴和入射光的方向。在本發(fā)明中使用流式細(xì)胞儀作為傳感器的檢測器，可能提供了一種快速且高通量方法以檢測和定量輻射與雙極LC液滴的相對(duì)群體，并因而檢測和定量含水測試樣品中的LPS。本發(fā)明的范圍更常包括測量來自LC結(jié)構(gòu)域的光散射以確定LC微結(jié)構(gòu)域內(nèi)的LC構(gòu)型。多種市售裝置可測量對(duì)象的光散射，包括光散射儀器。熟練的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明有額外的檢測器類型用于檢測和報(bào)告液晶液滴的錨定構(gòu)型。例如，如上所述，由于具有兩種構(gòu)型的液晶液滴之間的熒光特性差異，檢測熒光的流式細(xì)胞儀或熒光顯微鏡可用作檢測器。在另一個(gè)例子中，由于具有不同構(gòu)型的液晶介電性質(zhì)不同，檢測器可包括電泳或雙向電泳設(shè)備或其他施加電場的裝置。隨后可通過觀察電場內(nèi)隨時(shí)間變化的液晶液滴移動(dòng)差異來檢測錨定構(gòu)型。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的傳感器包括放置成與液晶微結(jié)構(gòu)域接觸的含水測試樣品。所述含水測試樣品是待測試LPS存在和定量的溶液。如下面實(shí)施例所示，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)改變LPS測試樣品與微結(jié)構(gòu)域中液晶的體積比(進(jìn)而是測試溶液與乳液所含LC的體積比)顯著影響傳感器的靈敏度。通過減少系統(tǒng)所用每單位體積LPS測試樣品的LC乳滴數(shù)量來“饑餓”水-LC界面的LPS，使本方法的靈敏度增加。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，含水測試樣品與接觸該測試樣品的微結(jié)構(gòu)域中液晶的體積比大于或等于約100比1。通過增加樣品體積與微米級(jí)結(jié)構(gòu)域中液晶體積的比例，能大幅提高本發(fā)明的靈敏度。含水測試樣品與微結(jié)構(gòu)域中液晶的體積比更優(yōu)選大于或等于約1，000 比1。當(dāng)含水測試樣品與微米級(jí)結(jié)構(gòu)域中液晶的體積比大于或等于約40，000比1時(shí)，獲得最高靈敏度。此比例的上限由實(shí)踐本發(fā)明需要具有至少一個(gè)液晶微結(jié)構(gòu)域所確定。在發(fā)明的一些實(shí)施方式中，LC直接添加到樣品中且在樣品體積內(nèi)產(chǎn)生LC乳滴的分散體。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過超聲處理或使含LC的樣品通過乳化器來產(chǎn)生LC 液滴乳液。現(xiàn)有文獻(xiàn)描述了許多形成乳液的機(jī)器，本發(fā)明內(nèi)容也考慮使用這些機(jī)器。第二方面，本發(fā)明是檢測和/或定量測試樣品中分析物，優(yōu)選內(nèi)毒素脂多糖 (LPS)或脂質(zhì)A的方法。所述方法包括提供一個(gè)或多個(gè)液晶微結(jié)構(gòu)域，優(yōu)選分散且具有約 0. 5 μ m-200 μ m的短軸，使該微結(jié)構(gòu)域與測試樣品，優(yōu)選含水測試樣品相接觸，并使用檢測器檢測液晶微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型或確定缺陷數(shù)量。液晶微結(jié)構(gòu)域更優(yōu)選具有約1 μ m-10 μ m的短軸，液晶微結(jié)構(gòu)域最優(yōu)選具有約2 μ m-4 μ m的短軸。在一些實(shí)施方式中，液晶微結(jié)構(gòu)域以水乳液中液晶形式提供，液晶微結(jié)構(gòu)域是液晶液滴。含水測試樣品與液晶乳液所含液晶的體積比優(yōu)選大于或等于約100比1，含水測試樣品與液晶乳液所含液晶的體積比更優(yōu)選大于或等于約1，000比1，含水測試樣品與液晶乳液所含液晶的體積比更加優(yōu)選大于或等于約40，000比1。在一些這種實(shí)施方式中，乳液無LPS，在水中提供液晶的步驟可包括提供無LPS的緩沖液?？衫酶鞣N方法檢測液晶微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型，包括但不限于光學(xué)成像、熒光成像、采用偏振光的光學(xué)成像、偏振光顯微術(shù)、亮視野顯微術(shù)、熒光顯微術(shù)、光散射測量、流式細(xì)胞術(shù)、熒光流式細(xì)胞術(shù)、微量電泳、雙向電泳、電容測量、磁性測量、濁度測量、檢測光反射、檢測光透射、目測、使用讀板儀、使用微孔板、或使用檢測器中的比色皿。更多細(xì)節(jié)在上文關(guān)于基于液晶的傳感器描述中詳述。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，所述方法包括使用微流體裝置以傳遞樣品給檢測器的額外步驟。在其他實(shí)施方式中，所述方法使用的所有移液管、塑料制品、容器和其他裝置均無 LPS。在一些實(shí)施方式中，所述方法包括定量測定含水測試樣品中存在的分析物，優(yōu)選 LPS或脂質(zhì)A的額外步驟。這可以許多方法完成。例如，本發(fā)明人證明接觸含水測試樣品后輻射或雙極錨定構(gòu)型液滴的百分比取決于測試溶液中的LPS含量。因此，通過使錨定構(gòu)型百分比與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品所得百分比相關(guān)聯(lián)，可完成定量。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解 LPS定量不限于這種直接關(guān)聯(lián)，有許多方法可從檢測器數(shù)據(jù)中定量測試樣品中的LPS。作為一個(gè)非限制性的例子，可開發(fā)基于測試已知濃度LPS溶液的計(jì)算機(jī)程序以分析來自流式細(xì)胞儀的光散射或熒光數(shù)據(jù)，從而直接計(jì)算測試樣品中存在的LPS含量而不需計(jì)算具有給定錨定構(gòu)型的液滴的百分比。第三方面，本發(fā)明涉及制備基于液晶的傳感器以檢測和/或定量測試樣品中分析物，優(yōu)選內(nèi)毒素脂多糖(LPQ或脂質(zhì)A的方法。所述方法包括(a)提供含一個(gè)或多個(gè)分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)，所述微結(jié)構(gòu)域優(yōu)選具有約0. 5 μ m-200 μ m的短軸，和(b)提供能檢測和報(bào)告微結(jié)構(gòu)域中液晶的錨定構(gòu)型或缺陷數(shù)量的檢測器。在此方面，液晶微結(jié)構(gòu)域、含分散微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)和優(yōu)選的檢測器在上文關(guān)于基于液晶的傳感器描述中詳述。在本發(fā)明此方面的進(jìn)一步實(shí)施方式中，含分散液晶液滴的物質(zhì)是液晶乳液。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到乳液可以多種方式制成。優(yōu)選通過超聲處理和渦旋含液晶及無LPS緩沖液的混合物來制備乳液，更優(yōu)選超聲處理和渦旋過程交替進(jìn)行多次，最優(yōu)選通過12個(gè)或更多個(gè)超聲處理和渦旋處理的循環(huán)制備乳液。在其他實(shí)施方式中，乳液用流動(dòng)集中的微流體通道制成，或通過使液晶或水溶液流經(jīng)一個(gè)或幾個(gè)孔口而制成。在其他實(shí)施方式中，含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)是含微結(jié)構(gòu)域的復(fù)合材料。復(fù)合材料可以是凝膠，如通過使膠體分散在液晶內(nèi)制備的凝膠，即所謂的液晶包膠體凝膠。在其他實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)域可在聚合物或無機(jī)材料中形成。在其他優(yōu)選的實(shí)施方式中，聚合物材料具有的親水性區(qū)段可形成含微米級(jí)液晶微結(jié)構(gòu)域的水凝膠。本發(fā)明涵蓋材料制備，包括在分散液晶液滴周圍形成水凝膠。該方法的更多細(xì)節(jié)在上文中討論。提供下列實(shí)施例僅用于闡述目的，而不在于限制本發(fā)明范圍。實(shí)際上，除了本文所示和所述之外的不同發(fā)明改良通過上面描述和下列實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，且在所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)。III.實(shí)施例實(shí)施例1 材料和方法作為應(yīng)用且除非另有說明，下列實(shí)施例中使用以下材料和方法。材料。內(nèi)毒素(來自大腸桿菌(E.coli)0127:B8和大腸桿菌0111:B4的脂多糖 (LPS))、脂質(zhì)A(來自大腸桿菌F583的焦磷酰(diphosphoryl))和十二烷基硫酸鈉(SDS) 購自密蘇里州圣路易斯的西格瑪奧德里奇公司(Sigma-Aldrich，St. Louis, MO,)。DLPC和 DOPC購自阿拉巴馬州阿拉巴斯特的APL公司(Avanti Polar Lipids, Inc. , Alabaster, AL)。十八烷基三氯硅烷(OTS)、甲醇、二氯甲烷、硫酸、過氧化氫(30%W/v)和庚烷獲得自賓夕法尼亞州匹茲堡的費(fèi)氏科學(xué)公司(Fisher Scientific，Pittsburgh，PA)。乙醇獲得自康涅狄格州布魯克菲爾德的PA公司(Pharmco-Aaper, Brookfield, CT) 0 LC 4'-戊基-4-氰基聯(lián)苯(5CB)獲得自紐約州紐約市的EM科學(xué)公司(EM Sciences, New York, NY) LAL試劑水購自馬薩諸塞州艾凡費(fèi)爾茅斯的CC聯(lián)合企業(yè)(Associates of Cape Cod, Inc., E Falmouth,MA) 內(nèi)陷紅(Endo Trap red)平衡緩沖液(PBS緩沖液)購自德國雷根斯堡的普洛佛斯公司(Profos AG，Regensburg，Germany)。海王星(N印tune)吸頭(無可檢測的內(nèi)毒素)購自大陸實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品公司(Continental Lab Product，Inc.)。聚苯乙烯管(認(rèn)證級(jí)無熱原管)購自新澤西州弗蘭克林湖的BD實(shí)驗(yàn)室設(shè)備公司(Becton Dickinson Labware, Franklin lakes, NJ) 0顯微鏡載玻片是來自費(fèi)氏科學(xué)公司的費(fèi)氏最高等級(jí)。金樣本柵格 (20 μ m厚度，50 μ m寬柱和283 μ m柵格間距)獲得自賓夕法尼亞州華盛頓堡的電子顯微鏡禾斗學(xué)公司(Electron Microscopy Sciences, Fort Washington, PA)。制備實(shí)施例2的充滿LC的柵格。顯微鏡載玻片根據(jù)公開的過程清洗并用OTS包被。通過檢查兩種OTS包被載玻片間限制的5CB排列來評(píng)估OTS層的量。剔除不引起5CB 垂直配向錨定(5CB的垂直排列)的任何表面。金樣本柵格在二氯甲烷、乙醇和甲醇中連續(xù)清洗，并置于OTS包被載玻片表面。將約IyL 5CB分散于各柵格上，隨后通過使毛細(xì)管與 5CB液滴接觸而去除過量LC。各充滿LC的柵格在室溫平衡，然后25°C浸入感興趣的水溶液。制備標(biāo)準(zhǔn)LPS水分散體(測試水溶液)。LPS粉末在室溫溶于LAL試劑水(用于LAL比較試驗(yàn))或PBS緩沖液(用于本發(fā)明的試驗(yàn))。對(duì)于新復(fù)原的LPS溶液(如 lmg/mL或100 μ g/mL LPS濃度；1到5mL總體積)，第一種溶液以2500rpm振蕩4分鐘， 各系列稀釋后以相同速度45秒振蕩混合從而達(dá)到最終所需濃度。對(duì)于LAL比較試驗(yàn)，威斯康星大學(xué)(University of Wisconsin)的魏斯曼臨床生物生產(chǎn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)室(Waisman Clinical Biomanufacturing Facility Laboratory)進(jìn)行了有效 LPS 檢測靈敏度范圍為 100-0. 001EU/mL (約10000-0. lpg/mL)的動(dòng)態(tài)比濁法LAL測試(動(dòng)態(tài)比濁法(KTA2) LAL測試，查爾斯河實(shí)驗(yàn)室國際公司(Charles River Laboratories International, Inc.))。制備實(shí)施例5的DLPC、D0PC和SDS水分散體。根據(jù)公開的方法制備DLPC和DOPC 的含泡分散體。簡要地，DLPC或DOPC溶于氯仿并分散到玻璃小瓶中。含磷脂的氯仿溶液在N2流下蒸發(fā)，隨后含脂質(zhì)的小瓶置于真空至少2小時(shí)。干燥的脂質(zhì)重懸于PBS緩沖溶液。 然后用探測超聲波處理器聲波降解脂質(zhì)懸浮液，產(chǎn)生透明溶液。隨后，磷脂溶液在使用前經(jīng) 0. 22 μ m孔過濾器(密理博公司(Millipore))擠出。對(duì)于所有DLPC、D0PC和SDS溶液，PBS緩沖液用作溶劑。制備LC乳液。通過在25°C超聲波降解和振蕩2 μ L 5CB與ImL PBS緩沖液的混合物形成PBS中的LC乳液。12輪交替的10秒振蕩混合(2500rpm)和10秒超聲波降解產(chǎn)生奶白色的PBS中LC乳液。乳液的LC液滴是半徑大小范圍2-4 μ m的球形，目測到抗凝結(jié)穩(wěn)定至少3小時(shí)。我們制備了在3小時(shí)內(nèi)使用的LC乳液，以避免與乳液凝結(jié)和熟化相關(guān)的液滴大小分布的可能變化(圖1C)。通過偏振光顯微鏡確定液晶取向。用帶有交叉偏振器的Olympus BX60顯微鏡(透射模式)觀察實(shí)施例2中金柵格內(nèi)充滿的LC取向。進(jìn)行正視檢測，光源強(qiáng)度設(shè)置為50%全光照且光圈設(shè)置為10%以校準(zhǔn)入射光。通過在鏡臺(tái)下插入聚光器和在鏡臺(tái)上插入伯特朗透鏡可錐光偏振檢測樣本，確定LC的垂直配向(垂直)排列。由兩種交叉同消色線組成的界面模式確認(rèn)了垂直排列。用顯微鏡式數(shù)碼相機(jī)(奧林巴斯C4000 hom型(Olympus C-4000 Zoom))捕捉圖像，設(shè)置光圈值為2. 8且快門速度為1/320秒。在Olympus 1X71倒置顯微鏡下觀察LC乳液內(nèi)的LC構(gòu)型，物鏡為100x(油鏡頭)。LC乳液的亮視野和偏振光圖像用新澤西州布里奇沃特(Bridgewater，NJ)生產(chǎn)的浜松(Hamamatsu) 1394 ORCA-ER CCD相機(jī)收集，該相機(jī)與計(jì)算機(jī)相連且經(jīng)簡單PCI (SimplePCI)成像軟件(康比克斯公司(Compix， he.)，科瑞伯瑞圖普，紐約州)控制。LC乳液的大小分布。使用ImageJ軟件從亮視野顯微鏡拍攝的光學(xué)顯微圖中測量和計(jì)算LC乳液接觸不同的感興趣分析物溶液時(shí)的大小分布。IOOx物鏡下的120X96 μ m2視野區(qū)通常在感興趣焦面下含5到10個(gè)LC乳滴。實(shí)施例2 基于柵格的LC裝置中水-LC界面上的自發(fā)LPS吸附在此實(shí)施例中，本發(fā)明人使用基于柵格(非基于液滴)的LC裝置以證明水-LC界面上的自發(fā)LPS吸附可引發(fā)LC中從平行方向(平面錨定)到垂直配向(垂直)錨定的排序轉(zhuǎn)換。通過使LC集聚在金屬柵格內(nèi)來進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)，該柵格置于OTS處理的顯微鏡載玻片上。這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果示于圖4。接觸PBS緩沖液時(shí)，處于緩沖液界面的LC維持平行方向的平面錨定(圖4D)。這可通過光學(xué)顯微圖(圖4A)確認(rèn)。接觸2mL 1毫克/毫升LPS (在PBS緩沖液中)少于2分鐘，處于緩沖液界面的LC轉(zhuǎn)變成垂直方向的垂直錨定(圖4F)。這可通過光學(xué)顯微圖(圖 4C)確認(rèn)。應(yīng)注意圖4F右下角插圖中通過錐光成像獲得的同消色線特征。接觸2mL 1毫克 /毫升LPS (在PBS緩沖液中)M小時(shí)后，LC仍顯示平行方向的初始平面錨定，如光學(xué)顯微圖(圖4E和4B)所確認(rèn)。結(jié)果顯示LPS濃度為lmg/mL時(shí)，LPS在1分鐘時(shí)間間隔內(nèi)自發(fā)吸附于水_LC界面且使LC錨定從平面變成垂直排列。然而，此實(shí)驗(yàn)設(shè)置對(duì)水溶液中低于lmg/mL的LPS濃度不敏感。具體說，甚至M小時(shí)后，采用此柵格幾何形狀不能檢測樣品中1微克/毫升的LPS。 如下列實(shí)施例所示，通過使用基于液滴的傳感器和本發(fā)明方法可獲得顯著較高的靈敏度。實(shí)施例3 水-LC乳液界面上的自發(fā)LPS吸附在此實(shí)施例中，本發(fā)明人進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)以證明本發(fā)明基于LC液滴的傳感器和方法能用于檢測含水樣品中的LPS。IOyL LC乳液與40 μ L lmg/mL LPS或40 μ L無LPS 的緩沖液(對(duì)照)混合。預(yù)期沒有LPS (對(duì)照)時(shí)，LC液滴維持雙極錨定構(gòu)型(圖5C)，如亮視野顯微鏡下觀察到的兩個(gè)表面缺陷所證實(shí)(圖5A，5D)。也應(yīng)注意偏振圖像(5B，5E)中缺乏同消色線。相反，當(dāng)LC乳滴接觸lmg/mL LPS(在PBS緩沖液中)時(shí)，它們迅速(接觸后少于 1分鐘)轉(zhuǎn)變成輻射錨定構(gòu)型(圖5H)，如顯示各液滴中單一點(diǎn)缺陷的亮視野顯微圖(圖 5F)和偏振顯微圖中觀察到的同消色線特征(圖5G)所證明。這些結(jié)果證實(shí)LPS自發(fā)吸附于水-LC乳液界面以引起易用光學(xué)方法觀察到的排序轉(zhuǎn)換。實(shí)施例4 通過LC乳滴提高LPS靈敏度并進(jìn)行定量測定此實(shí)施例顯示降低LC乳液(因而乳滴內(nèi)LC體積)與測試水溶液的體積比顯著增加了方法的靈敏度。另外，所述實(shí)施例證明了使用錨定構(gòu)型數(shù)據(jù)定量測試水溶液中存在的 LPS的可行性。四種LPS濃度為0. lpg/mL、lpg/mL、10pg/mL和100pg/mL的LPS測試溶液用于此實(shí)施例(圖6，左軸)。首先，本發(fā)明人將10. 8 μ L LC乳液與各40uL體積的四種不同LPS測試溶液接觸，用偏振光顯微鏡觀察到四種所得測試體系中的液滴(圖6，右柱)。應(yīng)注意在 10pg/mL與100pg/mL LPS濃度間(圖4，右柱)發(fā)生從輻射錨定到雙極錨定的轉(zhuǎn)換(如出現(xiàn)同消色線所示)。因此，4/1的測試樣品與乳液比例的靈敏度(LOD)是10-100pg/mL LPS。 這對(duì)應(yīng)于至少1000比1的樣品體積與微滴內(nèi)LC比例。為證明使用更大的LPS測試樣品與LC乳液體積比時(shí)本方法的靈敏度提高，用相同體積GOuL)的四種標(biāo)準(zhǔn)LPS測試溶液與三種更小體積的LC乳液(.4uL、l. 2uL和3. 6uL)完成額外的試驗(yàn)(圖6，左三柱)。應(yīng)注意隨著LC乳液體積下降，所述方法愈加敏感。此“饑餓”效應(yīng)在采用1.2uL LC乳液的試驗(yàn)中特別明顯，其中偏振顯微圖內(nèi)的所有液滴在lpg/mL LPS濃度顯示同消色線(指示輻射錨定構(gòu)型)(圖6，左邊第二個(gè)柱，底部第二張顯微圖)。 乳液體積的額外減少進(jìn)一步增加了所述方法的靈敏度，用.4uL LC乳液的試驗(yàn)顯示靈敏度 (由顯微圖中出現(xiàn)同消色線證明的錨定構(gòu)型變化)下降到最小的測試LPS濃度.lpg/mL(圖 6，左下方顯微圖)。當(dāng)使用0. 4uL乳液時(shí)，樣品體積與微滴中LC的比例至少為40，000/1 (參見實(shí)施例10的微滴中LC體積定量)。圖6的結(jié)果顯示減少每單位體積LPS溶液的LC乳滴數(shù)量，使得具有輻射錨定構(gòu)型的LC乳滴數(shù)量增加。另外，在給定LC乳液體積顯示輻射構(gòu)型的液滴相對(duì)數(shù)量似乎與測試溶液中的LPS濃度相關(guān)。這為采用本方法通過比較未知測試樣品的錨定構(gòu)型數(shù)據(jù)(即輻射構(gòu)型百分比)與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)LPS樣品的數(shù)據(jù)來定量測試溶液中存在的LPS提供了基礎(chǔ)。為進(jìn)一步證明使用錨定構(gòu)型數(shù)據(jù)檢測和定量LPS的可行性，本發(fā)明人比較15種不同LC乳液-LPS樣品的錨定構(gòu)型數(shù)據(jù)(錨定構(gòu)型隨著內(nèi)毒素濃度而變化)，其中內(nèi)毒素溶液的體積是40 μ L且內(nèi)毒素溶液中LC液滴的數(shù)量是8，600 (正方形數(shù)據(jù)點(diǎn))、43，000 (圓形數(shù)據(jù)點(diǎn))、86，000(三角形數(shù)據(jù)點(diǎn))或沈0，000(菱形數(shù)據(jù)點(diǎn))。結(jié)果示于圖7。用流式細(xì)胞儀確定液滴數(shù)量，星號(hào)指示的內(nèi)毒素濃度都是以LAL測試為基準(zhǔn)。如圖7數(shù)據(jù)所示，輻射錨定構(gòu)型的百分比隨著LPS濃度而增加，數(shù)據(jù)也顯示通過改變系統(tǒng)中LC與樣品體積的比例，可改變該測定的動(dòng)態(tài)范圍。總之，此實(shí)施例證明用本發(fā)明基于LC-乳液的LPS檢測方法，靈敏度下降到 0. 1-lpg/mL LPS L0D，也證明用本方法獲得的錨定構(gòu)型數(shù)據(jù)可用于定量測試樣品中的LPS。實(shí)施例5 =LPS誘導(dǎo)的LC乳液錨定轉(zhuǎn)換對(duì)LPS的特異性此實(shí)施例顯示本方法檢測LPS的高靈敏度對(duì)LPS特異。本發(fā)明人確定普通雙尾脂質(zhì)如DLPC和DOPC及單尾合成表面活性劑在小于10 μ g/ml濃度不誘導(dǎo)LC液滴重排序，該濃度比引起LPS內(nèi)毒素反應(yīng)的濃度至少大6個(gè)數(shù)量級(jí)。本發(fā)明人也用內(nèi)毒素(脂質(zhì)A，來自大腸桿菌F583的焦磷酰)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定其引發(fā)LC液滴排序轉(zhuǎn)換的方式與LPS內(nèi)毒素?zé)o區(qū)別。本發(fā)明人比較引起LC液滴采用輻射構(gòu)型所需的脂質(zhì)DLPC和DOPC及表面活性劑 SDS的濃度與引起LC液滴采用輻射構(gòu)型所需的LPS濃度。比較結(jié)果示于圖8。進(jìn)行測量， 添加8，600LC液滴到40 μ L給定的感興趣溶液，隨后分析正交偏光片下的5CB液滴。所示濃度是引起至少60% LC液滴采用輻射構(gòu)型所需的濃度。沒有脂質(zhì)或表面活性劑時(shí)，LC液滴表現(xiàn)出雙極構(gòu)型。為進(jìn)一步檢驗(yàn)LC乳液錨定轉(zhuǎn)換是否特異于LPS分析物，本發(fā)明人再次將LC乳滴與不同感興趣濃度的脂質(zhì)A (來自大腸桿菌F583的焦磷酰，一種LPS成分)、表面活性劑 SDS、磷脂DLPC和DOPC接觸(圖9)。對(duì)于這些試驗(yàn)，各使用· 4uL乳液和40uL測試溶液。如圖9的偏振顯微圖中出現(xiàn)同消色線所示，僅在接觸完整LPS或脂質(zhì)A時(shí)觀察到LC乳滴在pg/mL分析物濃度處從雙極錨定轉(zhuǎn)換成輻射錨定。相反，僅在高許多的yg/ mL-100 μ g/mL濃度范圍，觀察到LC乳滴在接觸表面活性劑SDS或磷脂DLPC和DOPC時(shí)從雙極錨定轉(zhuǎn)換成輻射錨定，而在Pg/mL濃度沒有這種現(xiàn)象。因此，本發(fā)明人證明所述方法的高靈敏度特異于LPS及其成分的檢測，得出結(jié)論， LC液滴對(duì)內(nèi)毒素的高敏感和特異性反應(yīng)是由脂質(zhì)A的獨(dú)特結(jié)構(gòu)引起的。實(shí)施例6 在檢測和定量中使用流式細(xì)胞儀此實(shí)施例證明了使用流式細(xì)胞儀(光散射模式)作為檢測器，以區(qū)分輻射與雙極構(gòu)型的LC液滴并定量測定的可行性。具有輻射與雙極錨定構(gòu)型的液滴通過流式細(xì)胞儀。結(jié)果示于圖10，其中側(cè)光散射強(qiáng)度(SSC-H)作為前光散射(FSC-H)強(qiáng)度的函數(shù)繪圖，用于顯示雙極構(gòu)型(圖10A)和輻射構(gòu)型(圖11B)的LC液滴。圖10顯示光的側(cè)散射與前散射比例取決于LC液滴的內(nèi)部構(gòu)型。另外，圖IOB的數(shù)據(jù)分布更緊密，這與輻射構(gòu)型的LC液滴中存在的對(duì)稱度更高相一致(輻射液滴的光散射對(duì)液滴旋轉(zhuǎn)保持不變；雙極液滴的散射取決于液滴和入射光的方向)。此結(jié)果提示可能有迅速且高通量的方法來定量輻射與雙極LC液滴的相對(duì)群體，從而用本發(fā)明方法檢測和定量 LPS。實(shí)施例7 =LPS與LC中的點(diǎn)缺陷相互作用提出的特異性機(jī)制本發(fā)明人計(jì)算出，如果40 μ L lpg/ml溶液中的所有LPS內(nèi)毒素在1，500個(gè)分散于水溶液的LC液滴(半徑3μπι)的水-LC界面上均勻吸附，內(nèi)毒素分子的表面密度為 350，000納米7分子或 10_5飽和單層覆蓋( 10_5朗繆爾)。相反，雙尾脂質(zhì)如DLPC和 DOPC在對(duì)應(yīng)于0. 6納米7分子(飽和覆蓋為 0. 4納米7分子)的界面濃度引發(fā)排序轉(zhuǎn)換。引發(fā)LC液滴內(nèi)排序轉(zhuǎn)換所需的此表面密度大差異(5到6個(gè)數(shù)量級(jí))提示LPS內(nèi)毒素通過與LC液滴局部區(qū)域如缺陷相互作用引發(fā)錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換，而不是如脂質(zhì)例如DLPC所確立的通過均勻表面吸附引發(fā)錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換。為檢驗(yàn)此假設(shè)，本發(fā)明人改變了系統(tǒng)的幾何形狀(拓?fù)淙毕莸拇嬖诤艽蟪潭热Q于幾何形狀)。本發(fā)明人具體測量了內(nèi)毒素在平界面誘導(dǎo)的排序轉(zhuǎn)換。與LC液滴相反，脂質(zhì)A和內(nèi)毒素都不重排序微米厚的向列5CB膜(有平界面)，直到脂質(zhì)A或內(nèi)毒素的濃度超過mg/mL(也參見實(shí)施例2)。此外，本發(fā)明人轉(zhuǎn)移脂質(zhì)A的朗繆爾單層到5CB向列膜的平界面，確定了需要 1. 15納米7分子的脂質(zhì)A表面濃度才能引起產(chǎn)生垂直取向的LC排序。考慮到脂質(zhì)A在平界面有6個(gè)尾而常規(guī)磷脂如DLPC有2個(gè)尾，所以脂質(zhì)A在與 DLPC相當(dāng)?shù)慕缑嬷|(zhì)尾密度時(shí)引發(fā)LC中的排序轉(zhuǎn)換。即，在平界面，脂質(zhì)A通過LC界面的均勻吸附而推動(dòng)LC中的排序轉(zhuǎn)換。此結(jié)果有力支持了內(nèi)毒素通過幾何形狀依賴性缺陷引發(fā)微米級(jí)LC液滴中報(bào)告的錨定構(gòu)型轉(zhuǎn)換的假設(shè)。為了解內(nèi)毒素與LC微滴缺陷的相互作用，本發(fā)明人用BODIPY標(biāo)記的內(nèi)毒素進(jìn)行共聚焦顯微鏡檢查。共聚焦顯微鏡測量用IOOyL 20 μ g/mL BODIPY FL-內(nèi)毒素進(jìn)行，在 PBS溶液中有 21，500個(gè)LC液滴。這些測量確認(rèn)了內(nèi)毒素在具有輻射構(gòu)型的LC液滴中心所形成的點(diǎn)缺陷處集中(見圖11A)。此外，在對(duì)液滴中心點(diǎn)缺陷內(nèi)BODIPY標(biāo)記的內(nèi)毒素進(jìn)行仔細(xì)光漂白后，本發(fā)明人測量了熒光回收(見圖11B)，結(jié)果指示點(diǎn)缺陷與液滴表面間的LPS內(nèi)毒素交換在以秒計(jì)的時(shí)間尺度上發(fā)生。對(duì)于LC液滴的時(shí)間序列和光漂白測量，由于不能追蹤移動(dòng)的LC液滴，本發(fā)明人選擇性挑選了在底蓋不平的基材上所吸附的帶有BODIPY FL-內(nèi)毒素的LC液滴；在亮視野顯微鏡測量下確認(rèn)了對(duì)應(yīng)的LC錨定。本發(fā)明人假設(shè)由可產(chǎn)生中心點(diǎn)缺陷的 10_5朗繆爾表面內(nèi)毒素濃度所推動(dòng)的排序轉(zhuǎn)換需要將吸附的內(nèi)毒素跨液滴界面轉(zhuǎn)運(yùn)到圓柱缺陷。為檢驗(yàn)此假設(shè)，加熱5CB乳液至高于向列相的清除溫度(Tiso = 33. 5° ；實(shí)驗(yàn)在50°C進(jìn)行)，并加入同樣加熱至50°C的IOpg/ mL內(nèi)毒素溶液。冷卻后，測量向列相的最早出現(xiàn)與LC液滴內(nèi)輻射排序確立間的時(shí)間間隔。 如圖IlC所示，當(dāng)內(nèi)毒素濃度為10pg/ml時(shí)，液滴顯示輻射排序(出現(xiàn)向列相后)所需的時(shí)間間隔隨著液滴大小而增加。這些結(jié)果與擴(kuò)散過程相一致，其中反應(yīng)時(shí)間與特征性擴(kuò)散長度的平方成比例。本發(fā)明人計(jì)算在淬滅進(jìn)入向列相U1 = L//4DS，其中La對(duì)應(yīng)于π R/2，沿表面從中緯線到極區(qū)的距離)后，對(duì)于直徑6 μ m的液滴，脂質(zhì)側(cè)向擴(kuò)散到液滴表面局部區(qū)域的時(shí)間為 0. 6s(使用Ds 10xl0_12m2/S)。此結(jié)果提示內(nèi)毒素跨液滴表面的側(cè)向擴(kuò)散確定了排序轉(zhuǎn)換的動(dòng)力學(xué)，因而為LC液滴排序轉(zhuǎn)換是通過內(nèi)毒素局部相互作用而發(fā)生的想法提供了額外支持。結(jié)果提示內(nèi)毒素通過與液滴缺陷的相互作用引發(fā)微米級(jí)LC液滴的排序轉(zhuǎn)換，而不是通過LC的表面錨定變化。由于本發(fā)明人用脂質(zhì)A朗繆爾-Shaefer膜的測量表明10_5L 脂質(zhì)A對(duì)表面錨定沒有可測得的效果，本發(fā)明人得出結(jié)論，脂質(zhì)A誘導(dǎo)的LC液滴從雙極到輻射構(gòu)型的排序轉(zhuǎn)換導(dǎo)致液滴表面能量Emj WR2增加。如果液滴內(nèi)LC的彈性應(yīng)變由單一彈性常數(shù)描述，從雙極構(gòu)型到輻射構(gòu)型的轉(zhuǎn)換不引起液滴緊張狀態(tài)所貯存彈性能的量級(jí)變化((E彈性 KR，其中K是彈性常數(shù))。從雙極構(gòu)型到輻射構(gòu)型的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致系統(tǒng)的點(diǎn)缺陷數(shù)量從兩個(gè)(兩個(gè)圓柱)減少為一個(gè)(輻射)。如果一個(gè)具用圓柱核心能量且中心點(diǎn)缺陷量級(jí)相似，雙極到輻射排序的轉(zhuǎn)換伴隨著能量減少Ee心 4 π /3rc3 ε。，其中r。是缺陷核心的半徑且ε。是熔化能密度。 通過彈性能密度與熔化密度的競爭效應(yīng)，估計(jì)核心大小為r。 (K/ ε。)°，從而得出Ee心 4JI/3 ε c-0.5KL5。此模型提示當(dāng)Eii心〉Ewg^ R < (Eto/W)°_5時(shí)，可發(fā)生缺陷推動(dòng)的排序轉(zhuǎn)換。通過將ε。近似為向列到各向同性轉(zhuǎn)換的焓( 106J/m3)，W為10_4J/m2且K為10_"Ν，本發(fā)明人計(jì)算出液滴排序受到R < Ilym的缺陷能的影響很大。實(shí)際上，本發(fā)明人觀察到內(nèi)毒素在pg/ml范圍中不引發(fā)尺寸顯著大于ΙΟμπι的液滴的排序轉(zhuǎn)換，這與上面提出的缺陷推動(dòng)排序轉(zhuǎn)換模型相一致。盡管本發(fā)明不受任何具體理論或提出的作用機(jī)制限制，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的這個(gè)關(guān)于所述方法對(duì)LPS令人驚訝的靈敏度和特異性的新機(jī)制進(jìn)一步闡述了權(quán)利要求的裝置和方法的新穎性。實(shí)施例8 使用固定于凝膠中的LC微結(jié)構(gòu)域的LPS傳感器在此預(yù)示性實(shí)施例中，本發(fā)明人解釋了水凝膠如何可用于LPS傳感器以保持LC液滴分散。圖12顯示含聚集于水凝膠的LC液滴的裝置，其中流動(dòng)著含LPS的測試樣品。目測液滴陣列能用于報(bào)告LPS的存在。這種設(shè)計(jì)可用于側(cè)向流裝置(類似于妊娠試驗(yàn))，該裝置整合了基于LC液滴的LPS檢測。LC液滴可固定于水凝膠。應(yīng)注意，能用于產(chǎn)生水凝膠的聚合材料不引發(fā)LC中的光學(xué)反應(yīng)。該水凝膠可經(jīng)光或化學(xué)交聯(lián)在LC液滴分散體周圍形成。其他可能的方法包括用揮發(fā)性溶劑與LC形成化合物的各向同性混合物浸透水凝膠。 蒸發(fā)揮發(fā)性溶劑時(shí)，介晶會(huì)發(fā)生相分離，以在凝膠內(nèi)形成LC液滴。該過程在本領(lǐng)域已知且用于制備LC顯示器所用聚合物網(wǎng)絡(luò)中的LC液滴分散體。在此方法的一個(gè)實(shí)施方式中，將水凝膠脫水，利用水凝膠的水化使含內(nèi)毒素的含水樣品接觸LC液滴。在第二個(gè)實(shí)施方式中，在引入樣品之前將水凝膠水化，吸附性物質(zhì)置于水凝膠下游以用毛細(xì)力推動(dòng)樣品跨越LC液滴。這些實(shí)施方式代表側(cè)向流裝置的基本原理，所述裝置是適用于低資源環(huán)境的診斷法的成功基礎(chǔ)。實(shí)施例9 支撐于表面且暴露于樣品且采用微流體通道的基于LC微結(jié)構(gòu)域的LPS 的LC傳感器在本發(fā)明的此預(yù)示性實(shí)施例中，用壓電分配器將直徑50微米的5CB LC液滴分散到十八烷基三氯硅烷處理的載玻片上。PDMS微通道壓在支撐液滴上，含LPS的含水樣品經(jīng)過該通道。用偏振光顯微鏡監(jiān)控支撐LC液滴的光學(xué)外觀。當(dāng)LPS吸附于液滴界面時(shí)，觀察到液滴光學(xué)外觀的變化，因而指示樣品中的LPS存在。此實(shí)施例的更廣義描述示于圖13，其中樣品通過流體通道，在該過程中接觸固定的LC微結(jié)構(gòu)域。實(shí)施例10 基于LC包膠體凝膠內(nèi)形成的LC微結(jié)構(gòu)域的LC傳感器在本發(fā)明的此預(yù)示性實(shí)施例中，將1個(gè)微米大小的聚苯乙烯球分散于5CB的各向同性相中，然后置于十八烷基三氯硅烷處理的溫?zé)岬娘@微鏡載玻片上。在載玻片上形成5 微米厚的各向同性5CB膜和微球，隨后冷卻成5CB的向列相以形成由微米級(jí)LC結(jié)構(gòu)域構(gòu)成的薄凝膠。含LPS的水溶液液滴放置成與微米級(jí)結(jié)構(gòu)域游離表面接觸，用偏振光顯微鏡以透射模式確定結(jié)構(gòu)域的光學(xué)外觀。以結(jié)構(gòu)域的光學(xué)外觀變化來報(bào)告樣品的LPS存在。此實(shí)施例的更廣義描述示于圖16，其中樣品施加于含LC的物質(zhì)頂部，該物質(zhì)自身放置于單獨(dú)支撐材料的頂部。實(shí)施例11 :LC乳液中LC的校準(zhǔn)曲線和體積測量在此實(shí)施例中，本發(fā)明人定量了 0. 4μ L 5CB乳滴所含的5CB體積，乳液如實(shí)施例 1所述制備。將多種已知體積的5CB溶于ImL乙醇溶液。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化樣品進(jìn)行UV-Vis吸收光譜測量，吸收峰波長為 ^Onm。生成已知5CB體積隨著吸光度變化的校準(zhǔn)曲線圖(圖17)。為確保在UV-Vis掃描波長下觀察不到額外的PBS緩沖液吸收峰，對(duì)10 μ L PBS緩沖溶液(在 ImL乙醇中)進(jìn)行另外的吸光度測量。如前面實(shí)施例1所述制備5CB乳液QyL 5CB,在ImL PBS緩沖液中)。將0. 4 μ L 所得的5CB乳液混合到ImL乙醇中，進(jìn)行UV-Vis測量。隨后，本發(fā)明人使用校準(zhǔn)曲線(圖 18)以定量0.4μ LiPOJyL 5CB乳滴中的5CB體積。如校準(zhǔn)曲線所示，5CB體積與吸光度呈線性相關(guān)。0. 4 μ L和0. 8 μ L(力口入2個(gè)單獨(dú)的0. 4 μ L液滴)5CB乳液分別包含0. 16nL 和0. 32nL 5CB，表明液晶體積與乳液體積的比例為.0004/1。這些結(jié)果在一些測試樣品中重復(fù)出現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)或能確定，可使用不超出常規(guī)的實(shí)驗(yàn)實(shí)施本文所述特定材料和方法的多種等同形式。認(rèn)為這些等同形式落入本發(fā)明范圍內(nèi)且為所附權(quán)利要求書所涵
至
ΓΤΠ ο
權(quán)利要求
1.一種檢測測試樣品中分析物的基于液晶的傳感器，所述傳感器包括(a)一個(gè)或多個(gè)由界面限制的液晶微結(jié)構(gòu)域，所述界面在液晶微結(jié)構(gòu)域中產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)缺陷；和(b)能鑒定所述液晶微結(jié)構(gòu)域的取向序的檢測器。
2.如權(quán)利要求1所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)域限制在液滴內(nèi)、 微孔內(nèi)、毛細(xì)管內(nèi)、表面上、或其他物質(zhì)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)域具有彎曲界
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域是分散的且具有約0. 5 μ m-200 μ m的短軸。
5.如權(quán)利要求4所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域具有約 Ιμ -ΙΟμ 的短軸。
6.如權(quán)利要求5所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域具有約 2μ -4μπ 的短軸。
7.如權(quán)利要求2所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域是液晶乳液內(nèi)分散的液晶液滴。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述能鑒定液晶微結(jié)構(gòu)域的取向序的檢測器通過確定所述液晶微結(jié)構(gòu)域中的缺陷數(shù)量、檢測所述微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型或兩者來鑒定所述取向序。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述檢測器使用基于光的檢測。
10.如權(quán)利要求9所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述檢測器是基于光的成像設(shè)備。
11.如權(quán)利要求10所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述檢測器是基于偏振光的成像設(shè)備。
12.如權(quán)利要求9所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述檢測器是基于熒光的成像設(shè)備。
13.如權(quán)利要求9所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述檢測器檢測散射光。
14.如權(quán)利要求9所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述檢測器檢測透射光。
15.如權(quán)利要求10所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述傳感器還包括亮場光源。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述檢測器位于流動(dòng)裝置上。
17.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，多個(gè)液晶微結(jié)構(gòu)域分散在固體載體所支撐的物質(zhì)內(nèi)。
18.如權(quán)利要求16所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述流動(dòng)裝置是流式細(xì)胞儀。
19.如權(quán)利要求18所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述流式細(xì)胞儀使用基于熒光的檢測模式。
20.如權(quán)利要求7所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述液晶乳液還包含無LPS 的水相。
21.如權(quán)利要求20所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述無LPS的水相還包括緩沖液。
22.如權(quán)利要求21所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述無LPS的緩沖液是磷酸緩沖鹽水(PBS)。
23.如權(quán)利要求7所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述傳感器還包括與所述液晶乳液接觸的含水測試樣品。
24.如權(quán)利要求23所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述含水測試樣品與所述液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比大于或等于約100比1。
25.如權(quán)利要求M所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述含水測試樣品與所述液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比大于或等于約1，000比1。
26.如權(quán)利要求25所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述含水測試樣品與所述液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比大于或等于約40，000比1。
27.如權(quán)利要求116中任一項(xiàng)所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域中至少一個(gè)包括兩個(gè)點(diǎn)缺陷。
28.如權(quán)利要求1-27中任一項(xiàng)所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述傳感器還包括與所述微結(jié)構(gòu)域接觸的分析物，其中所述液晶微結(jié)構(gòu)域中至少一個(gè)有一個(gè)點(diǎn)缺陷。
29.如權(quán)利要求觀所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述分析物分配至所述微結(jié)構(gòu)域中的缺陷上。
30.如權(quán)利要求觀所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述分析物是內(nèi)毒素脂多糖(LPQ或脂質(zhì)A。
31.如權(quán)利要求118中任一項(xiàng)所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域是固定的。
32.如權(quán)利要求31所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域包含吸附于所述微結(jié)構(gòu)域表面的聚合物，其中所述微結(jié)構(gòu)域固定于基材表面。
33.如權(quán)利要求31所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域固定在親水性聚合物網(wǎng)絡(luò)中。
34.如權(quán)利要求31所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述分散的液晶微結(jié)構(gòu)域固定在膠體或聚合物形成的凝膠中。
35.如權(quán)利要求31所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述分散的液晶微結(jié)構(gòu)域固定在脫水物質(zhì)中。
36.如權(quán)利要求31所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，還包括將吸附性物質(zhì)放置成與其中固定有所述液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)相接觸。
37.如權(quán)利要求1-36中任一項(xiàng)所述的基于液晶的傳感器，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)域內(nèi)的液晶是4'-戊基-4-氰基聯(lián)苯(5CB)。
38.一種檢測測試樣品中分析物的方法，所述方法包括步驟(a)提供具有一個(gè)或多個(gè)缺陷的一個(gè)或多個(gè)液晶微結(jié)構(gòu)域；(b)使所述微結(jié)構(gòu)域與測試樣品接觸；和(C)使用檢測器確定所述液晶微結(jié)構(gòu)域中的缺陷數(shù)量，其中所述缺陷數(shù)量改變指示所述測試樣品中存在所述分析物。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域的界面是彎曲的。
40.如權(quán)利要求38或39所述的方法，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域中缺陷數(shù)量的改變是所述微結(jié)構(gòu)域中缺陷數(shù)量減少。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域中缺陷數(shù)量減少是從兩個(gè)缺陷變成一個(gè)缺陷。
42.如權(quán)利要求38-41中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域中的缺陷數(shù)量通過檢測所述微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型來確定。
43.如權(quán)利要求38-42中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述測試樣品是含水測試樣品
44.如權(quán)利要求38-43中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述分析物是內(nèi)毒素脂多糖 (LPS)或脂質(zhì)A。
45.如權(quán)利要求38-44中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域具有約 0. 5μ -200μπ 的短軸。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域具有約1μ m-ΙΟμπι的短軸ο
47.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，所述液晶微結(jié)構(gòu)域具有約2μ m-4 μ m的短軸ο
48.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述使用檢測器檢測所述液晶微結(jié)構(gòu)域的任何構(gòu)型變化的步驟是以下步驟中的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)成像、熒光成像、采用偏振光的光學(xué)成像、偏振光顯微術(shù)、亮視野顯微術(shù)、熒光顯微術(shù)、光散射測量、流式細(xì)胞術(shù)、熒光流式細(xì)胞術(shù)、微量電泳、雙向電泳、電容測量、磁性測量、濁度測量、檢測光反射、檢測光透射、目測、 使用讀板儀、使用微孔板、或使用檢測器中的比色皿。
49.如權(quán)利要求38-48中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使用微流體裝置將樣品傳遞給檢測器的步驟。
50.如權(quán)利要求38-48中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使用固體支持物將樣品傳遞給檢測器的步驟。
51.如權(quán)利要求38-50中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法使用的所有移液管、塑料制品、容器和其他裝置無LPS。
52.如權(quán)利要求38-51中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，提供多個(gè)分散的液晶微結(jié)構(gòu)域。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使用所述分散微結(jié)構(gòu)域的液晶缺陷信息以定量測定所述樣品中存在的分析物的步驟。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述分析物是內(nèi)毒素脂多糖(LPQ或脂質(zhì)A0
55.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使用所述分散微結(jié)構(gòu)域的液晶缺陷信息以區(qū)分LPS或脂質(zhì)A與其他脂質(zhì)的步驟。
56.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，所述提供多個(gè)分散液晶微結(jié)構(gòu)域的步驟包括在水乳液中提供液晶，其中所述液晶微結(jié)構(gòu)域是液晶液滴。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其特征在于，所述乳液無LPS。
58.如權(quán)利要求56或57所述的方法，其特征在于，所述在水乳液中提供液晶的步驟包括提供無LPS的緩沖液。
59.如權(quán)利要求56-58中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述測試樣品是含水測試樣品，所述含水測試樣品與所述液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比大于或等于約100比1。
60.如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，所述含水測試樣品與所述液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比大于或等于約1，000比1。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，所述含水樣品與所述液晶乳液內(nèi)所含液晶的體積比大于或等于約40，000比1。
62.一種制備檢測測試樣品中分析物的基于液晶的傳感器的方法，所述方法包括步驟(a)提供含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)，所述微結(jié)構(gòu)域具有約.5μ m-200 μ m的短軸；和(b)提供能檢測所述液晶微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型的檢測器。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)是液晶乳液，所述提供乳液的步驟還包括超聲處理和渦旋處理含液晶和無LPS緩沖液的混合物的步驟。
64.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述超聲處理和渦旋處理混合物的步驟對(duì)同一混合物進(jìn)行多次。
65.如權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述提供含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)的步驟還包括在所述分散液晶微結(jié)構(gòu)域周圍形成水凝膠。
66.如權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，所述提供含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)的步驟還包括將所述分散的液晶微結(jié)構(gòu)域固定于基材表面上。
67.一種檢測測試樣品中內(nèi)毒素脂多糖(LPQ的基于液晶的傳感器，所述傳感器包括(a)含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)，所述微結(jié)構(gòu)域具有約.5μ m-200 μ m的短軸；和(b)能檢測所述液晶微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型的檢測器。
68.一種檢測測試樣品中內(nèi)毒素脂多糖(LPQ的方法，所述方法包括步驟(a)提供含分散液晶微結(jié)構(gòu)域的物質(zhì)，所述微結(jié)構(gòu)域具有約.5μ m-200 μ m的短軸；(b)使所述物質(zhì)與含水測試樣品相接觸；(c)使用檢測器以檢測所述液晶微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型。
全文摘要
描述了使用微米級(jí)分散液晶結(jié)構(gòu)域中的缺陷變化以檢測或定量測試樣品中分析物的裝置和方法，所述分析物包括內(nèi)毒素脂多糖(LPS)。使分散的液晶微結(jié)構(gòu)域接觸測試樣品，通過檢測微結(jié)構(gòu)域的錨定構(gòu)型變化來測定液晶微結(jié)構(gòu)域中缺陷數(shù)量的任何變化。這種錨定構(gòu)型變化指示測試樣品中存在分析物。
文檔編號(hào)G01N21/59GK102414554SQ201080018339
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者C·J·墨菲, J·K·古普塔, M-H·林, N·L·阿伯特 申請人:威斯康星校友研究基金會(huì)