吸收性的干燥生物流體采集基板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新的裝置和方法，可以改進從生物流體樣本獲得的分析物和生物分子的分離和保存。該新的裝置和方法涉及一種改進的干燥生物流體采集基板，該基板是吸收性的，且包含多個親和配體，所述親和配體位于所定義的樣本采集區(qū)域內，用于增強分析物的采集和儲存。該裝置和方法允許簡單、安全且可靠的環(huán)境溫度下分子的采集和保存，所述分子從生物和環(huán)境流體中捕獲，在數量上適于分析和診斷測試。
【專利說明】吸收性的干燥生物流體采集基板
[0001]相關申請的引用
[0002]本申請要求2011年11月10日遞交的申請?zhí)枮?1/558，085、發(fā)明名稱為“含有水凝膠捕獲粒子的干燥生物流體采集基板”的臨時申請以及2011年11月10日遞交的申請?zhí)枮?1/558，096、發(fā)明名稱為“改進的干燥生物流體采集基板”的臨時申請的優(yōu)先權。這里，依35USC§ 119(e)主張美國臨時申請的權益，并通過引用方式將上述申請合并于此。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及對來自生物樣本和環(huán)境樣本的分析物進行采集、儲存和保存的生物樣本采集工具。
【背景技術】
[0004]干血點(DBS)采集卡技術(collection card technology)是廣泛接受的樣本采集方法，該方法為新生兒篩查、遠程位置樣本采集、藥物開發(fā)研究和臨床樣本采集提供了簡易的樣本采集方法。實用性廣泛、成本低、具有對采集樣本侵入性最小的能力和相對簡單易用的樣本采集方法都有助于對采集裝置設計的廣泛接受。本發(fā)明使用基于親和力的分析物分離(sequestration)方法,提高采集、保存、儲存和分析生物分子和分析物的能力，同時保持和擴大目前樣本采集紙技術(collection paper technology)的簡單采集形式。本發(fā)明提供了一種樣本采集裝置，其能夠由患者在家中、在現場以及在資源匱乏的環(huán)境或很少有醫(yī)療培訓的偏遠地區(qū)進行。在分析技術的靈敏度和特異性方面的最新進展進一步促進利用采集在DBS紙上的樣本的能力，來實現健康監(jiān)測，疾病檢測和臨床研究。所提議的進步將使用便攜式樣本采集基板形式，允許對來自范圍廣泛的樣本基質的分子生物標記物和其它化合物的數據進行采集。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明涉及新的裝置和方法，其考慮到干燥生物流體樣本，改善對獲得的分析物和生物分子的捕獲、保存和儲存。該裝置通過合并采集基板內的水凝膠捕獲粒子，允許生物流體中存在的適合于分析和診斷測試的量的分子的樣本采集和分離。本發(fā)明并不局限于毛細血管血液，還可以用于采集范圍廣泛的生物流體和環(huán)境樣本。生物流體的示例包括:全血,血清,血衆(zhòng),唾液,鼻液,汗液,淚液和細針抽吸穿刺液(fine-needle-aspirates)。采集卡形式的示例包括:標準的生物流體點陣列，棉簽，和/或浸結構。水凝膠捕獲粒子(美國專利商標局#7935518)的結構和功能被修改并被包括作為這里所述的本發(fā)明的一個組成部分。
[0006]實施例:本發(fā)明實施例利用以下兩個組成部分:
[0007]A.樣本采集基板和物理性或化學性附著在該基板上的親和配體?；宀牧系氖纠?紙，天然和合成的聚合物，靜電紡絲聚合物，織物，無紡布，無機金屬基板，陶瓷和玻璃?；逍问降氖纠ú杉?，棉簽，或擦拭物(wipe)。[0008]B.可選地,并入如Luchini等(納米快報(Nano Letters), 2008)所描述的水凝膠捕獲粒子。適于在并入到基板之前改性的水凝膠捕獲粒子的示例是含有共價結合到粒子內芯結構的酸性黑48染料分子的水凝膠捕獲粒子。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是用于采集、保存和儲存試樣樣本的裝置的一個實施方式的示意圖。多孔且吸收性的樣本采集基板包括位于特定區(qū)域內的多個親和配體。
[0010]圖2是根據本發(fā)明的用于采集、保存和儲存試樣樣本的裝置的一個實施方式的示意圖。擦拭物(wipe)形式的吸收性生物樣本采集基板包含親和配體。
[0011]圖3是根據本發(fā)明的用于采集、保存和儲存試樣樣本的裝置的一個實施方式的示意圖。棉簽形式的吸收性生物樣本采集基板包含親和配體。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明結合了利用親和配體和化學親和配體而功能化的水凝膠捕獲粒子的效用，這些配體直接附著于用于試樣儲存和運輸應用的樣本采集基板。該樣本采集基板由包含親和配體的吸收性層或基質組成，該親和配體與通過任何便利的方法從受試者采集的試樣內的分析物結合。然后，允許所采集的試樣在基板上干燥。包含親和配體的吸收性基板允許高溫下一段持續(xù)時間內的試樣儲存和運輸以及改進的樣本保存。此外,該吸收性基板顯著減少所采集的試樣樣本的體積和質量。
[0013]吸收性基板材料或基質是這樣的:試樣樣本能夠附著于基板部件或基質的表面，或者作為另一選擇，被吸收進入基板部件的本體內。通過舉例的方式，而非限制，該吸收性基板材料可以允許試樣樣本吸附到其表面，如經化學改性的吸收性金屬，陶瓷或玻璃基板，或者可選地，試樣樣本被吸收到一塊含有親和配體的織物中或被吸收到官能化的聚合物凝膠的板還(slab)中。
[0014]一旦吸收性基板的材料被選定，就用親和配體對其進行處理。在本發(fā)明中，所選擇的親和配體之一是水凝膠捕獲粒子，其預先已經用親和染料(例如汽巴藍F3G-A,CibacronBlue F3G-A)進行了化學官能化。為了制備吸收性基板材料，將含官能化的水凝膠捕獲粒子的水性懸浮液施加到一片吸收性生物樣本采集基板上。允許水凝膠捕獲粒子的懸浮液在吸收性基板上干燥。
[0015]可用含親和染料分子的溶液替代水凝膠捕獲粒子，作為在上面懸浮液中的親和配體。含染料分子的溶液要能實現期望深度的陰影，并與氯化鈉和碳酸鈉混合，從而將該染料分子化學附著至將要接收試樣樣本的吸收性基板。作為選擇，可以用偶合法將供選擇的親和配體物理地或化學地附著至基板。
[0016]隨后儲存官能化的吸收性基板，直至用于采樣。優(yōu)選的是，經親和配體化學或物理改性的吸收性基板可以在干燥劑的存在下于室溫下(約25°C)儲存。該吸收性基板或基質可穩(wěn)定至少一個月。吸收性基板材料或基質是這樣的:試樣樣本能夠附著于基板部件或基質的表面，或作為另一選擇，被動地擴散進入基板本體內。通過舉例的方式，而非限制，該吸收性基板材料可以允許試樣樣本吸附到其表面，如一片經化學改性的玻璃，或者可選地，試樣樣本被吸收到一塊含有親和配體的織物中或吸收到官能化的聚合物凝膠的板坯中。[0017]示例
[0018]示例I
[0019]將15微升血清樣本等分滴到一塊尺寸約為4mmX8mm的吸收性基板上。吸收性基板預先用經汽巴藍F3G-A衍生的合成聚合物基質的水性懸浮液進行處理。血清樣本施加至吸收性基板后，將樣本在環(huán)境溫度下儲存直至分析前的萃取。
[0020]通過首先把整個基板樣本放入1.5毫升微量離心管中，實現從樣本中洗脫目標分析物以及對目標分析物的類型進行測試，其中目標分析物由經預處理的吸收性基板分離。將50微升的含有0.1摩爾氯化鈉的溶液加入到微量離心管中。然后，在環(huán)境溫度下輕輕攪拌微量離心管30分鐘，以便從吸收性基板中洗脫經分離的目標分析物。
[0021]在洗脫期結束時，利用SDS-PAGE分析30微升含0.1摩爾氯化鈉的目標分析物的上清液，并用銀染色來可視化，以確定從原血清樣本分離的目標分析物。
[0022]示例 2
[0023]將15微升血清樣本等分滴到一塊尺寸約為4mmX8mm的吸收性基板上。吸收性基板預先用經活性藍4 (Reactive Blue4)衍生的合成聚合物基質的水性懸浮液進行處理。在將血清樣本施加至吸收性基板后，將樣本在環(huán)境溫度下儲存，直到被處理以從樣本中洗脫溶菌酶并測試溶菌酶的保留活性。
[0024]通過首先把整個樣本放入1.5毫升微量離心管中實現經分離和保存的溶菌酶的洗脫和測試。將400微升的含0.3摩爾氯化鈉的溶液加入到微量離心管中。然后在室溫下輕輕攪拌微量離心管30分鐘，以從樣本中洗脫溶菌酶。
[0025]洗脫后，用微量吸液管將含有氯化鈉的溶菌酶上清液從固體基板上分離。將全部量的上清液加入至5毫升的每毫升0.5毫克藤黃微球菌(Micrococcus Iuteus)細胞的懸浮液中。在室溫下于450納米處，監(jiān)測藤黃微球菌懸浮液的濁度一小時。然后，將最終的濁度與標準值相比，確定在儲存期結束時原始樣本中溶菌酶的保留活性。
[0026]示例3
[0027]本示例比較了在環(huán)境溫度(約20°C)和在37°C、濕度大于90%時儲存于血清樣本中的溶菌酶的活性保留水平。
[0028]用任何方便的方法獲得液體血清樣本。將15微升等分血清樣本滴加到尺寸約為4mmX 8mm的兩種類型的吸收性基板上:未改性的3MM層析紙和預先用經活性藍4衍生的合成聚合物基質的水性懸浮液進行處理的3MM層析紙。
[0029]第一組樣本儲存于環(huán)境溫度下。第二組樣本儲存于37°C、濕度大于90%的環(huán)境下。
[0030]接下來的30天，在大約相同的每10天的時間，對來自兩個樣本組的各基板類型的一個樣本進行溶菌酶活性保留分析。通過首先把整個樣本放入1.5毫升微量離心管中實現經分離和保存的溶菌酶的分析。將400微升的0.3摩爾氯化鈉的溶液加入到微量離心管中。然后，在室溫下輕輕地攪拌微量離心管30分鐘，以從樣本中洗脫溶菌酶。
[0031]洗脫后，用微量吸液管將含有氯化鈉的溶菌酶上清液從固體基板上分離。將全部量的上清液加入至5毫升的每毫升0.5毫克藤黃微球菌細胞的懸浮液。在室溫下于450納米處，監(jiān)測藤黃微球菌懸浮液的濁度一小時。然后，將最終的濁度與標準值相比，確定在儲存期結束時原始樣本中溶菌酶的保留活性。[0032]圖1示出一種類型的試樣卡，其可以被用作吸收性采集基板。試樣采集卡是可商購自多種來源，包括Whatman公司和Schleicher&Schuell公司。試樣米集卡通常的尺寸是3英寸X4英寸或5英寸X7英寸。然而，濾紙的尺寸可以主要依據便于運輸和儲存的目的來選擇，因此可以是任何尺寸，而不會影響本發(fā)明的方法。作為一個示例而示出在圖1中的試樣卡類型是Schleicher&Schuell#903的3英寸X4英寸的卡,其具有預印制的圓圈(2),經親和配體(3)處理，以提供適合于分離和儲存生物樣本內的目標分析物的施加點。優(yōu)選的是，采集樣本的技術人員將試樣樣本定位于圓圈(2)內。每個采集圓圈或區(qū)域可包含經設計以捕獲特定分析物、多組分析物或多種分析物的一或多種親和配體?？ㄉ弦灿锌臻g，用于采集樣本的技術人員寫入患者的身份信息。作為選擇，條形碼、射頻識別標簽、全球定位系統(tǒng)裝置或其它編碼手段可用于樣本的識別和跟蹤。
[0033]圖2示出一種含有親和配體的吸收性生物流體擦拭物。如圖2所示,樣本采集擦拭基板包括用于操縱擦拭物(I)的手的接觸面和經親和配體處理的分析物采集區(qū)(3)。圖2中的劃分線(delineation) (4)示出樣本采集擦拭基板和分析物采集區(qū)域之間的劃分。構建該生物流體擦拭物的材料優(yōu)選具有高的耐滲性，以使得在生物樣本或環(huán)境樣本采集、保存和儲存過程中，手接觸的表面保持干燥。
[0034]圖3顯示了用于生物樣本采集的棉簽⑴的優(yōu)選實施例。如圖3所示，棉簽包括手柄(2)，其具有近端和包括末端的遠端。術語“遠端”是指手柄末端，其相距握住棉簽的技術人員最遠；而術語“近端”是指相距握住棉簽的技術人員最近的一端。先前用親和配體處理的棉簽尖端(I)位于遠端，以接觸和采集的生物樣本。棉簽尖端可由吸收性基板(例如纖維素棉纖維)形成，且比手柄更柔軟，更有彈性。優(yōu)選的是，棉簽尖端具有凸狀表面，用于生物樣本的采集。
[0035]已經闡述了本發(fā)明，但應理解的是，在不背離本發(fā)明本質的情況下，可實現各種調整和變體。進一步地，應當理解，本發(fā)明并不僅僅限于在上述實施例中描述的發(fā)明，而是還包括在本申請的范圍之內的任何及所有實施方式。
【權利要求】
1.一種用于生物樣本采集和環(huán)境溫度儲存的方法，包括至少以下步驟: (a)將吸收性樣本采集基板與含有所需親和配體的溶液接觸，以便于目標分析物的采集、分離和儲存； (b)蒸發(fā)所述溶液以呈現吸收性樣本采集基板，所述基板具有實現目標分析物采集、分離和儲存的手段； (C)將試樣樣本施加于樣本采集基板，以便所述試樣樣本中的目標分析物被所述樣本采集基板分離；以及 (d)使用萃取溶劑或緩沖液將經分離的所述目標分析物自吸收性采集基板分離。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述吸收性樣本采集基板選自以下內容構成的群組:纖維素纖維，棉纖維，紙，天然聚合物基質，合成聚合物基質，無機纖維和結構，凝膠，蛋白質或膠原網絡。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述試樣樣本是從以下一者構成的群組所選擇的生物或環(huán)境試樣:尿液，血液，血衆(zhòng)，唾液，淚液，汗液，滑液，腦脊液或含有小的有機分子的水溶液。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述目標分析物選自以下內容構成的群組:代謝物、蛋白質、RNA、微RNA、DNA、糖蛋白、脂類、糖脂、蛋白脂質、激素、細胞因子、生長因子、生物標記物、病毒顆粒、細菌 、真菌、藥物化合物、合成的有機化合物、揮發(fā)性氣味物質、有毒物質和污染物。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述分析物通過物理或化學手段萃取。
6.一種用于對分析混合物進行分離和防止退化的生物樣本采集裝置，其包括: 吸收性生物樣本采集基板，其含有化學性或物理性結合的親和配體，用于所述基板內的分析物分離； 其中，所述分析物選自如下內容構成的群組:代謝物、蛋白質、RNA、微RNA、DNA、糖蛋白、脂類、糖脂、蛋白脂質、激素、細胞因子、生長因子、生物標記物、病毒顆粒、細菌、真菌、藥物化合物、合成的有機化合物、揮發(fā)性氣味物質、有毒物質和污染物；以及 其中，親和部分選自如下內容構成的群組:親和染料，藥物化合物，代謝物，帶負電荷的單體，帶正電荷的單體，疏水性表面，親水性表面，磺酸基團，核酸，糖肽和糖蛋白。
7.如權利要求6所述的裝置，其中所述多孔基板由以下內容構成:纖維素纖維，棉纖維，紙，天然聚合物基質，合成聚合物基質，無機纖維和結構，凝膠，蛋白質或膠原網絡。
8.如權利要求6所述的裝置，其中所述親和部分分布在基板內劃定的區(qū)帶或區(qū)域。
9.如權利要求6所述的裝置，其中多個親和捕獲區(qū)存在于包含親和部分的一個或多個組合的所述基板內。
10.如權利要求6所述的裝置，其經配置為樣本采集基板，表面，棉簽或擦拭物。
11.一種用于對分析混合物進行分離和防止退化的生物樣本采集裝置，包括: 吸收性生物樣本采集基板，其含有浸潰在所述基板內的聚合物基質； 其中，所述聚合物基質的孔尺寸，在一定條件下允許分析物進入基質而排除來自所述混合物的其它化合物進入基質； 其中，所述聚合物基質包含對一組分析物具有高親和力的化學或物理結合的配體； 其中，所述分析物選自以下內容構成的群組:代謝物，蛋白質，RNA，微RNA，DNA，糖蛋白，脂類，糖脂，蛋白脂質，激素，細胞因子，生長因子，生物標記物，病毒顆粒，細菌，真菌，藥物化合物，合成的有機化合物，揮發(fā)性氣味物質，有毒物質和污染物；以及 其中，所述親和配體選自如下內容構成的群組:親和染料，藥物化合物，代謝物，帶負電荷的單體，帶正電荷的單體，疏水性表面，親水性表面，磺酸基團，核酸，糖肽和糖蛋白。
12.如權利要求11的裝置，其中，所述吸收性基板由如下內容構成:纖維素纖維，棉纖維，紙，天然聚合物基質，合成聚合物基質，無機纖維和結構，凝膠，蛋白質或膠原網絡。
13.如權利要求11的裝置，其中，所述親和配體分布在基板內劃定的區(qū)帶或區(qū)域。
14.如權利要求11所述的裝置，其中，多個親和捕獲區(qū)存在于包含親和配體的一個或多個組合的所述基板內。
15.如權利要求11所述的裝置，其經配置為樣本采集基板，表面，棉簽或擦拭物。
【文檔編號】B01J8/02GK103930195SQ201280055428
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權日:2011年11月10日
【發(fā)明者】本杰明·萊伯恩, 亞里克西斯·派特納如特 申請人:谷納米技術有限公司