對具有目標(biāo)成分的樣本流體進行處理的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于對樣本流體的目標(biāo)成分(T1、T2)進行處理，例如用于對血液中的心臟標(biāo)記物進行檢測的盒(110)和方法。所述盒(110)包括具有親水反應(yīng)表面(115)的反應(yīng)室(114)。在所述反應(yīng)表面(115)上的諸如突出物的物理屏障(116、118)至少部分地形成調(diào)查區(qū)域(117、117')的邊界，所述調(diào)查區(qū)域包括特異性地結(jié)合到所述樣本流體的目標(biāo)成分(T1、T2)的捕獲探針(CP1、CP2)。
【專利說明】對具有目標(biāo)成分的樣本流體進行處理

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對具有目標(biāo)成分的樣本流體進行處理的盒和方法。此外，本發(fā)明涉及用于制造這樣的盒以及用于使用這樣的盒的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]W098/12539A1公開了一種多陣列、多特異性的電化學(xué)發(fā)光測試系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，特定結(jié)合域被制作成親水的或疏水的，同時周圍表面可以具有相反的屬性(疏水或親水)。然而，難以在小尺度上以足夠的精度來產(chǎn)生這樣的結(jié)合域。
[0003]此外，W02009/125356A1公開了一種檢測裝置，在該檢測裝置中，來自檢測表面的突出物在測定期間約束磁性珠子的側(cè)向移動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供允許在表面上使用諸如捕獲探針的反應(yīng)物對樣本流體進行精確且經(jīng)濟有效的處理的方法。
[0005]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的盒、根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的方法以及根據(jù)權(quán)利要求15所述的用途來實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中公開了優(yōu)選實施例。
[0006]根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及一種用于對包括目標(biāo)成分的流體進行處理的盒，出于引用的目的(而沒有關(guān)于其來源或目的的偏見)，所述流體在下文中被稱為“樣本流體”。所述“目標(biāo)成分”例如可以是諸如生物分子、化合物、細胞碎片或細胞的生物物質(zhì)。所述“處理”可以包括對例如所述流體或所述流體的部分進行任何種類的物理操縱或化學(xué)操縱，尤其是對所述目標(biāo)成分進行定性檢測或定量檢測。所述盒包括以下部件:
[0007]a)室，在所述室中能夠提供樣本流體并且所述室具有表面。出于引用的目的，所述室在下文中將被稱為“反應(yīng)室”并且所述表面將被稱為“反應(yīng)表面”。盡管所述反應(yīng)表面通常將僅是所述反應(yīng)室的完整表面的一部分(例如，由一個平面壁所構(gòu)成的所述表面)，但是所述反應(yīng)表面總體上可以是所述反應(yīng)室的完整表面。
[0008]b)至少一個區(qū)域，所述至少一個區(qū)域被定位在前面提到的反應(yīng)表面上(或中)，所述至少一個區(qū)域至少部分地以物理屏障為邊界，并且所述至少一個區(qū)域包括反應(yīng)物，例如能夠特異性地結(jié)合到所述流體的所述目標(biāo)成分的捕獲探針。出于引用的目的，該區(qū)域在下文中將被稱為“調(diào)查區(qū)域”。
[0009]所述物理屏障通常包括在垂直于所述反應(yīng)表面的方向上延伸的特定實體壁。所述實體壁通常由限定所述反應(yīng)表面的相鄰體的材料所形成。所述物理屏障的特性(例如，其高度)通常使得對諸如抗體溶液或磁性珠子溶液的反應(yīng)物的約束僅在這些反應(yīng)物被沉積到所述反應(yīng)表面上的同時(即，在盒的制造期間)實現(xiàn)，而不是在隨后的測定期間實現(xiàn)。尤其地，在測定期間諸如磁性粒子的反應(yīng)物的側(cè)向移動應(yīng)當(dāng)基本上不受所述物理屏障的阻礙。
[0010]所提到的捕獲探針例如可以包括諸如特異性地結(jié)合到相關(guān)聯(lián)的抗原的抗體的捕獲分子。由所述捕獲探針覆蓋的所述區(qū)域構(gòu)成“結(jié)合區(qū)域”，并且所述區(qū)域可以延伸到整個調(diào)查區(qū)域上或僅延伸到所述整個調(diào)查區(qū)域的一部分上。
[0011]本發(fā)明還涉及用于制造以上描述的種類的盒的方法，所述方法包括以下步驟:
[0012]a)提供具有反應(yīng)表面的反應(yīng)室和至少一個調(diào)查區(qū)域，所述至少一個調(diào)查區(qū)域至少部分地以物理屏障為邊界；
[0013]b)將反應(yīng)物(例如，捕獲探針)沉積在前面提到的調(diào)查區(qū)域中。在該沉積步驟期間，所述反應(yīng)物優(yōu)選地被應(yīng)用為液體(或被應(yīng)用在液體中)，并且隨后被弄干。
[0014]已經(jīng)提到，檢測是能夠?qū)λ鰳颖玖黧w進行的“處理”的尤其重要的范例。因此，本發(fā)明還涉及用于對樣本流體中的目標(biāo)成分進行檢測的方法，所述方法包括以下步驟:
[0015]a)將所述樣本流體引入到以上描述的種類的盒(在反應(yīng)室中具有反應(yīng)表面并且具有部分地或完全地以物理屏障為邊界并且包括一個或多個結(jié)合區(qū)域的至少一個調(diào)查區(qū)域)的所述反應(yīng)室中。
[0016]b)在所述盒的(一個或多個)所述調(diào)查區(qū)域中對被結(jié)合到捕獲探針的目標(biāo)成分進行檢測。
[0017]所描述的盒、用于制造盒的所述方法以及用于對目標(biāo)成分進行檢測的所述方法涉及相同的一般概念，即，通過利用物理屏障來形成調(diào)查區(qū)域的邊界來對反應(yīng)表面上的調(diào)查區(qū)域進行限定。因此對本發(fā)明的一個實施例提供的說明和限定對其他實施例也同樣有效。
[0018]本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點:所述方法允許將諸如捕獲探針的反應(yīng)物很好地局部定位在調(diào)查區(qū)域中，因為所述調(diào)查區(qū)域由諸如所述反應(yīng)表面上的突出物的物理屏障所限定。這在所述捕獲探針通常被應(yīng)用為傾向于以受或多或少控制的方式擴散到所述反應(yīng)表面的特定部分上的液體時尤其有利，其中，所述部分的大小取決于所述表面的親水性程度。所述物理屏障還允許將多個調(diào)查區(qū)域更緊密地分布在一起，從而更有效地利用所述整個反應(yīng)表面。此外，對于許多(光學(xué))應(yīng)用而言，有利的是能夠看到物理屏障。在光學(xué)檢測流程中，所述物理屏障例如能夠非常清晰地指示捕獲探針被定位在哪里。
[0019]在下文中，將描述涉及以上描述的所述盒和所述方法的本發(fā)明的各種優(yōu)選實施例。
[0020]在用于對所述樣本流體中的目標(biāo)成分進行檢測的方法中，所述檢測可以任選地由光學(xué)流程、磁性流程、機械流程、聲學(xué)流程、熱流程和/或電學(xué)流程來完成。可以例如提供磁性傳感器，所述磁性傳感器包括線圈、霍爾傳感器、平面霍爾傳感器、磁通門傳感器、SQUID (超導(dǎo)量子干涉設(shè)備)、磁共振傳感器、磁限制傳感器、或者在W02005/010543A1或W02005/010542A2中描述的種類的磁阻式傳感器，尤其是GMR(巨磁電阻)、TMR(隧道磁電阻)或AMR(各向異性磁電阻)。光學(xué)傳感器可以尤其適于檢測起因于由于感測表面處的磁性粒子的受抑全內(nèi)反射(FTIR)而產(chǎn)生的輸出光束中的變化。在W02008/155716A1、W02009/016533A2或W02008/072156A2中更加詳細地描述了該方法。
[0021]至少部分形成所述調(diào)查區(qū)域的邊界的所述物理屏障可以尤其包括突出物，所述突出物構(gòu)成隆起在所述反應(yīng)表面的水平面以上的邊緣或堤并且沿著完全地或部分地形成內(nèi)部區(qū)域、所述調(diào)查區(qū)域的邊界的(通常為線型的)路徑延伸。
[0022]在另一實施例中，所述物理屏障可以包括凹槽的壁或隆起的壁。所述調(diào)查區(qū)域在這種情況下將分別至少部分地被定位在所述凹槽的底部處或所述隆起的頂部處。
[0023]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述反應(yīng)表面在所述調(diào)查區(qū)域外部是親水的。這在對(含水)樣本流體進行處理期間常常是有利的，因為其有助于使所述反應(yīng)表面變濕。在所述調(diào)查區(qū)域內(nèi)部，(在捕獲探針或被沉積在所述調(diào)查區(qū)域中的其他物質(zhì)的下面的)所述反應(yīng)表面可以是親水的或疏水的。在將諸如針對一個結(jié)合區(qū)域的捕獲探針的一種類型的材料到所述調(diào)查區(qū)域上的沉積期間，第一種情況(親水)可以是有利的。在將諸如捕獲探針的多種物質(zhì)在所述調(diào)查區(qū)域中的沉積期間，后一種情況(疏水)可以是有利的。
[0024]所述反應(yīng)表面可以任選地被定位在透明材料的表面處，例如玻璃體或透明塑料體的表面處。優(yōu)選地，包括所述反應(yīng)室的完整體可以由該材料制成。透明材料允許通過傳播通過所述材料的光對所述樣本流體進行光學(xué)處理。所述反應(yīng)表面可以與所述透明材料的表面相同，或者所述反應(yīng)表面可以通過諸如親水化層的中間(薄)層而與所述透明材料的表面分開。
[0025]形成所述調(diào)查區(qū)域的邊界的所述物理屏障的尺寸通常根據(jù)包含將被沉積到所述調(diào)查區(qū)域中或上的(例如，捕獲探針和/或諸如磁性粒子的標(biāo)簽)反應(yīng)物的液體層的厚度并且根據(jù)該層距周圍的所需間隔來選擇。優(yōu)選地，所述物理屏障具有(在所述反應(yīng)表面的水平面以上的)以下高度:
[0026]-高于大約Iμ m和/或低于大約100 μ m，
[0027]-高于大約2μ m和/或低于大約80 μ m，
[0028]-和/或高于大約5μ m和/或低于大約20 μ m。
[0029]最為優(yōu)選地，所述高度范圍在大約10 μ m處。
[0030]額外地或備選地，所述物理屏障可以具有(平行于所述反應(yīng)表面測量的)以下寬度:
[0031 ]-大于大約2 μ m和/或小于大約500 μ m，
[0032]-大于大約5μ m和/或小于大約400 μ m，
[0033]-和/或大于大約10μ m和/或小于大約300 μ m。
[0034]典型的值范圍在線型突出物的情況下在大約20 μ m處，在二維隆起的情況下或在二維凹槽的情況下在大約200 μ m處。
[0035]在本發(fā)明的許多實施例中，所述物理屏障可以形成所述反應(yīng)表面上的僅一個單個、連通且統(tǒng)一的區(qū)域的邊界或圍繞所述反應(yīng)表面上的僅一個單個、連通且統(tǒng)一的區(qū)域。在本發(fā)明的其他實施例中，所述調(diào)查區(qū)域可以被劃分為兩個或更多個子區(qū)域。這些子區(qū)域中的每個可以被配備具有不同的反應(yīng)物，例如，一個或多個子區(qū)域具有捕獲探針(構(gòu)成“結(jié)合區(qū)域”)并且一個或多個子區(qū)域具有磁性粒子。可以被沉積到(子)區(qū)域的其他反應(yīng)物能夠是支持所打算的測定的反應(yīng)物，例如表面活性劑或阻止測定干擾的配劑。期望的增加取決于在所述反應(yīng)室中實施的所述測定并且對于測定研發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是眾所周知的。
[0036]對所述調(diào)查區(qū)域的以上提到的細分可以任選地由一個或若干物理屏障來實現(xiàn)。然而，所述子區(qū)域不需要單獨地以物理屏障為邊界。單個物理屏障可以例如圍繞若干抗體點等被沉積到其中的一個大的區(qū)域，所述物理屏障用來約束所述大的區(qū)域中的另一沉積反應(yīng)物(例如，粒子溶液)。
[0037]在另一優(yōu)選實施例中，一個或多個調(diào)查(子)區(qū)域被配備具有特異于一種分析物(目標(biāo)成分)的捕獲探針，而一個或多個其他調(diào)查(子)區(qū)域包含特異于另一種分析物的捕獲探針。通過對更多調(diào)查區(qū)域的增加，可以容納包含特異于更多種分析物的捕獲探針的更多不同的結(jié)合區(qū)域。
[0038]在下文的優(yōu)選實施例中，多個調(diào)查區(qū)域被配備具有特異于相同分析物的捕獲探針，所述捕獲探針以相同濃度或者以不同濃度被沉積。
[0039]在又一優(yōu)選實施例中，捕獲探針和諸如磁性粒子的標(biāo)簽可以順序地被沉積到相同的調(diào)查區(qū)域中，或者甚至當(dāng)被提供在相同的流體中時同步地被沉積。
[0040]所述反應(yīng)室優(yōu)選地可以包括兩個或更多個調(diào)查區(qū)域，其中，這些調(diào)查區(qū)域中的每個包括特異于相同流體的另一種目標(biāo)成分的捕獲探針。因此，將在不同的調(diào)查區(qū)域中處理(例如，檢測)不同的目標(biāo)成分。這允許對多種目標(biāo)成分進行并行處理并且因此允許對在具有一個樣本流體的相同的反應(yīng)室中的多種測定的執(zhí)行。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的盒可以優(yōu)選地包括針對以下成分中的至少一種的特異性捕獲探針:核酸和相關(guān)化合物(例如，DNA、RNA、寡核苷酸或其類似物、寡聚核酸、多聚核酸、PCR產(chǎn)物、基因組DNA、細菌人工染色體、質(zhì)粒等)；蛋白質(zhì)和相關(guān)化合物(如多肽、肽、糖蛋白、單克隆抗體或多克隆抗體、可溶性受體或結(jié)合受體、轉(zhuǎn)錄因子、免疫球蛋白、激素、細胞因子等)；諸如抗原、配體、脂質(zhì)、藥物、維生素、激素、半抗原、碳水化合物及相關(guān)化合物(例如，多糖、寡糖等)的小分子；諸如膜碎片、細胞器、完整細胞、細菌、病毒、原生動物等的細胞碎片。最為優(yōu)選地，這些捕獲探針中的兩個或更多個存在于相同的盒的不同調(diào)查區(qū)域中，以允許對所對應(yīng)的目標(biāo)物質(zhì)進行并行處理(檢測)。在對根據(jù)血液樣本對心臟疾病進行檢測尤其有用的實施例中，所述捕獲探針可以特異性地結(jié)合到至少一種以下標(biāo)記物處:肌鈣蛋白1、肌紅蛋白、B型鈉尿肽和/或2，3-C反應(yīng)蛋白。
[0042]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，磁性粒子(在將所述樣本流體引入到所述反應(yīng)室之前、期間和/或之后)被添加到所述樣本流體。術(shù)語“磁性粒子”應(yīng)當(dāng)包含永磁性粒子和諸如超順磁珠的可磁化粒子兩者。磁性粒子的大小通常在3nm到50nm之間的范圍。此外，所述磁性粒子可以例如通過暴露于其表面的分析物結(jié)合基團來結(jié)合真正感興趣的目標(biāo)成分。對磁性粒子的使用是有利的，因為在磁場的幫助下能夠容易對所述磁性粒子進行操縱。在優(yōu)選實施例中，在所述樣本流體的添加之前，磁性粒子存在于所述反應(yīng)表面上的一個或多個調(diào)查區(qū)域中。在另一優(yōu)選實施例中，磁性粒子存在于所述反應(yīng)室與所述反應(yīng)表面對面的平面上。
[0043]以上提到的磁性粒子可以優(yōu)選地被磁場約束在預(yù)定區(qū)域中，尤其是在接近相關(guān)聯(lián)的調(diào)查區(qū)域或相關(guān)聯(lián)的檢測區(qū)域?qū)γ娴捏w積中，其中，所述約束可以尤其在所述樣本流體到所述反應(yīng)室的所述引入期間和/或以后進行，尤其是在所述調(diào)查區(qū)域中的測定處理步驟期間。所述約束可以使得所述磁性粒子(幾乎)沒有機會到達另一調(diào)查區(qū)域。以量化形式，超過大約90%，優(yōu)選超過99%的所述磁性粒子應(yīng)當(dāng)被保留在相關(guān)聯(lián)的調(diào)查區(qū)域中。因此，在特定調(diào)查區(qū)域處的磁性粒子的量具有恒定的、已知的值。此外，不同類型的磁性粒子(例如，不同大小和/或涂有不同結(jié)合分子的粒子)可以被用在不同調(diào)查區(qū)域中，而沒有不期望的交叉反應(yīng)的風(fēng)險。所述磁性約束可以例如通過被設(shè)置在所述調(diào)查區(qū)域下面的磁體來實現(xiàn)。
[0044]在所述樣本流體到所述反應(yīng)室中的引入期間，所述磁性粒子可以尤其如此牢固地被吸引到所述調(diào)查區(qū)域或?qū)γ娴钠矫嬉灾劣谒龃判粤Ｗ記]有流體動力地被分布在所述樣本流體中。為了這個目的，例如在被布置在所述反應(yīng)表面下面(如果所述磁性粒子在所述調(diào)查區(qū)域中)或所述反應(yīng)表面上面的磁體(如果所述磁性粒子在所述調(diào)查區(qū)域?qū)γ娴钠矫嬷?的幫助下，可以應(yīng)用足夠強度的并且被引導(dǎo)到支撐所述磁性粒子的所述表面的磁場梯度。
[0045]當(dāng)在所述樣本流體的添加之前所提到的磁性粒子已在所述盒中時，所述磁性粒子可以被設(shè)置在所述調(diào)查區(qū)域處/中。這在存在應(yīng)當(dāng)被提供有不同類型的磁性粒子的不同調(diào)查區(qū)域時尤其有用。在這種情況下，所對應(yīng)的磁性粒子能夠從一開始被定位在其相關(guān)聯(lián)的調(diào)查區(qū)域處/中。
[0046]額外地或備選地，可以在所述反應(yīng)室的除所述反應(yīng)表面之外的另一表面上提供磁性粒子。如果所述盒例如由具有(包括所述反應(yīng)表面的)開放式室的體以及封閉所述室的蓋構(gòu)成，則所述磁性粒子可以被設(shè)置在所述蓋的內(nèi)表面上。該實施例在當(dāng)相同類型的磁性粒子應(yīng)當(dāng)被分布在整個樣本流體內(nèi)時尤其有利。
[0047]當(dāng)所述反應(yīng)室包括兩個或更多個調(diào)查區(qū)域時，相同或不同類型的磁性粒子可以被沉積在這些區(qū)域中的一些中(或每個中)。因此，將能夠基于這些調(diào)查區(qū)域中的不同磁性粒子來執(zhí)行測定。
[0048]本發(fā)明還涉及將以上描述的種類的盒用于分子診斷、生物樣本分析、化學(xué)樣本分析、食物分析和/或法醫(yī)分析的用途。分子診斷可以例如在直接地或間接地被附著到目標(biāo)分子的磁性珠子或熒光粒子的幫助下來完成。最為優(yōu)選地，所述用途包括對諸如心臟疾病的疾病的檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]本發(fā)明的這些和其他方面將從下文描述的實施例變得顯而易見并參考下文描述的實施例得到闡述。
[0050]在附圖中:
[0051]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的盒的側(cè)視圖，在所述盒中，由突出物形成圍繞調(diào)查區(qū)域的物理屏障；
[0052]圖2示出了到圖1的盒的反應(yīng)表面上的頂視圖；
[0053]圖3示出了到針對圖1的盒的反應(yīng)表面的備選實施例上的頂視圖；
[0054]圖4示意性地示出了其中由凹槽的壁形成圍繞調(diào)查區(qū)域的物理屏障的盒的側(cè)視圖；
[0055]圖5示意性地示出了其中由隆起的壁形成圍繞調(diào)查區(qū)域的物理屏障的盒的側(cè)視圖；
[0056]圖6示出了在對反應(yīng)室進行填充之前的具有磁性粒子的四個調(diào)查區(qū)域；
[0057]圖7示出了在當(dāng)磁性粒子被磁場梯度抑制(左側(cè))或不被磁場梯度抑制(右側(cè))時對反應(yīng)室進行填充之后的四個調(diào)查區(qū)域；
[0058]圖8示出了在當(dāng)磁性粒子在對反應(yīng)室進行填充期間被磁場梯度約束于其調(diào)查區(qū)域(左側(cè))或不被磁場梯度約束于其調(diào)查區(qū)域(右側(cè))時結(jié)合之后的四個調(diào)查區(qū)域。
[0059]由100的整數(shù)倍區(qū)分的類似的附圖標(biāo)記或標(biāo)號在附圖中指代相同或相似的部件。

【具體實施方式】
[0060]在下文中，將關(guān)于用于對諸如唾液、尿液、血液的身體流體中的具體成分進行檢測的生物傳感器來說明本發(fā)明，其中，所述生物傳感器使用覆蓋有捕獲探針的磁性粒子(磁性珠子)。可以在這些生物傳感器中應(yīng)用具體磁致動方案以優(yōu)化測定性能。可以通過磁性珠子到檢測點或“結(jié)合區(qū)域”即，到覆蓋有特異性捕獲分子或捕獲探針的區(qū)域的結(jié)合程度來檢測目標(biāo)分子在樣本中的存在。例如可以通過光學(xué)方法來檢測結(jié)合到結(jié)合區(qū)域內(nèi)部以及結(jié)合區(qū)域外部的調(diào)查區(qū)域的磁性珠子的存在。
[0061 ] 在心臟應(yīng)用的具體范例中，生物傳感器可以使用指尖血液樣本來對指示心肌梗塞的發(fā)生的許多生物標(biāo)記物進行定量檢測。所述生物傳感器能夠被用在即時設(shè)置(急救室、床邊、救護車、醫(yī)師的辦公室或甚至家中)中。若干重要的心臟標(biāo)記物蛋白已經(jīng)被識別出，并且可以被用在臨床實踐中。例如，肌鈣蛋白I基于其絕對的心臟特異性及其長的血清半衰期而可以被用作標(biāo)準(zhǔn)生物標(biāo)記物。心臟病發(fā)作后血流中肌紅蛋白水平的快速增長可以使得能夠進行快速患者分級。B型鈉尿肽對于心力衰竭的急救診斷以及對于具有急性冠狀動脈癥狀得患者的預(yù)后有用。2，3-C反應(yīng)蛋白是冠心病和急性冠狀動脈癥狀的重要預(yù)后指標(biāo)。
[0062]對這樣的心臟標(biāo)記物的同步量化允許臨床醫(yī)生快速診斷冠狀動脈心臟病并準(zhǔn)確設(shè)計患者護理策略。對心臟標(biāo)記物的板進行快速且可靠的檢測將幫助醫(yī)學(xué)專家在示出相似癥狀的患者之間進行區(qū)分。不同標(biāo)記物以不同的診斷相關(guān)的濃度呈現(xiàn)，并且能夠?qū)τ跈z測和動態(tài)范圍的最優(yōu)下限要求不同的測定條件。
[0063]因此期望有用于生物傳感器的盒，在所述盒中能夠在一個反應(yīng)室中同時測量不同的標(biāo)記物。這能夠通過對抗體和對應(yīng)于具體測定的磁性珠子進行空間分離來實現(xiàn)，使得避免交叉反應(yīng)效應(yīng)并且能夠執(zhí)行多種測定。
[0064]由本發(fā)明解決的問題因此涉及在一個反應(yīng)室中對多個測定點的集成。為了同時對例如多種心臟標(biāo)記物進行量化，個體測定形式需要被擴展為多分析物檢測。
[0065]用于多分析物生物感測的一種方法是使用多標(biāo)簽。然而，與個體測定形式相比，由于由不同標(biāo)簽所生成的信號的差辨別力，常常觀察到多分析物形式中的敏感度的損失。因此本發(fā)明提出使用抗體陣列形式，其中，通過將物理屏障包含在反應(yīng)室中來將特異于目標(biāo)分析物中的每種的不同抗體固定在一個單個反應(yīng)室中的分立區(qū)域中。該方法的一個優(yōu)點是對反應(yīng)室中的不同區(qū)域的功能的分離。
[0066]圖1示意性地示出了通過根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的盒110的截面。盒110被用于對包括在樣本流體中(例如，血液)的目標(biāo)成分Tl、T2進行檢測，所述樣本流體填充盒的反應(yīng)室114。盒110由透明基底部分111構(gòu)成，透明基底部分111在反應(yīng)室114的底部側(cè)與其接界并且透明基底部分111提供反應(yīng)表面115。反應(yīng)室114的側(cè)壁由中間層112構(gòu)成，中間層112例如到其中的所述反應(yīng)室的開口以及相關(guān)聯(lián)的流體通道(未示出)已經(jīng)被切斷的帶子。反應(yīng)室114在其頂部側(cè)被(塑料)蓋113覆蓋。或者，所述反應(yīng)室能夠由在底部部分和/或頂部部分中的凹槽形成。當(dāng)然，所述反應(yīng)室的許多其他設(shè)計也是可能的。
[0067]在反應(yīng)表面115上形成若干調(diào)查區(qū)域117、117’。每個調(diào)查區(qū)域117、117’在幾何上由突出物116、118限定，突出物116、118用作約束填充有用于相關(guān)聯(lián)的調(diào)查區(qū)域的反應(yīng)物的區(qū)域的物理屏障。在示出的范例中，所述反應(yīng)物尤其包括捕獲探針CP1、CP2，捕獲探針CP1、CP2被定位在由圓形突出物118圍繞的盤形中心“結(jié)合區(qū)域”中。此外，磁性粒子ΜΡ1、MP2被沉積在包括以上描述的結(jié)合區(qū)域并且以外突出物116為邊界的更大區(qū)域中。突出物116、118例如可以具有大約10 μ m的高度h和大約20 μ m的寬度W。
[0068]結(jié)合部位CP1、CP2可以尤其是例如通過噴墨被應(yīng)用并且被結(jié)合到底層基底的抗體。在所述盒的產(chǎn)生期間，在該區(qū)域周圍的突出物118保持抗體點溶液并且因此將得到的抗體點約束于專用區(qū)域。在干燥并清洗之后，可以移除過剩材料。被沉積的磁性珠子MP1、MP2的體積大于捕獲探針的體積，并且因此，所對應(yīng)的環(huán)形區(qū)域大于中心結(jié)合區(qū)域。通常，磁性粒子MP1、MP2被沉積在捕獲探針的點的頂部上。
[0069]對反應(yīng)表面115的親水化能夠得到好的親水屬性。任選地，能夠選擇不使整個反應(yīng)表面親水化，而是使用物理屏障116、118將親水化約束述物理屏障外部的區(qū)域。這使得在捕獲探針CP1、CP2相比于親水表面更好地結(jié)合于疏水表面的情況下能夠?qū)⒉东@探針CP1、CP2放到疏水表面上的特定點上。
[0070]圖2以到反應(yīng)表面115上的頂視圖示出以上描述的種類的多個調(diào)查區(qū)域遍布整個反應(yīng)表面115，其中，所述調(diào)查區(qū)域可以具有不同形狀和/或直徑(如所示出的)，或者全部都具有相同的形狀和/或直徑。
[0071]在圖1中，在樣本流體到反應(yīng)室114中的引入之前(并且此后立即引入)，左側(cè)調(diào)查區(qū)域117的磁性粒子MPl被示出處于假定的靜止聚集狀態(tài)中。在右側(cè)調(diào)查區(qū)域117’處，磁性粒子MP2中的一些已經(jīng)被溶解在樣本流體的相鄰體積中。
[0072]圖1還示出了用于在反應(yīng)室114中生成磁場B的諸如電磁體150的磁場發(fā)生器，通過所述磁場B能夠操縱調(diào)查區(qū)域的磁性粒子MP1、MP2。具體而言，在利用樣本流體對反應(yīng)室114進行填充期間，能夠?qū)⒋判粤Ｗ永喂痰匚椒磻?yīng)表面115，使得防止磁性粒子遍布整個反應(yīng)室。對反應(yīng)室進行填充(即，在應(yīng)用樣本與利用樣本對反應(yīng)室進行完整填充之間的時間)可以例如持續(xù)在大約Is到120s之間，優(yōu)選在大約5s到60s之間。
[0073]在對盒進行填充之后通常跟有孵化期以允許由磁性粒子捕獲分析物。此后，磁場B可以被用于致動磁性粒子以便優(yōu)化其到其相關(guān)聯(lián)的調(diào)查區(qū)域(例如，磁性粒子MPl到調(diào)查區(qū)域117處的體積)的選擇性結(jié)合。觀察到，在該致動期間，發(fā)生磁性粒子的最小側(cè)向擴散，使得不同調(diào)查區(qū)域之間的交叉反應(yīng)也是最小的。在對反應(yīng)室進行填充期間的磁場梯度的平均強度通常強于隨后的期間(例如，孵化的期間)的磁場梯度的平均強度，例如，大約2倍，更優(yōu)選地大約10倍。也能夠在對反應(yīng)室進行填充期間應(yīng)用磁場(梯度)，而在確保孵化期不應(yīng)用磁場(零梯度)。
[0074]應(yīng)當(dāng)指出，磁場發(fā)生器可以任選地包括其他或另外的磁體，例如在盒110的對側(cè)上的磁體。電磁體150可以優(yōu)選是馬蹄形磁體，所述馬蹄形磁體在y方向上具有彼此背向布置的兩個極。
[0075]圖1還指示輸入光束LI在反應(yīng)表面115處被全內(nèi)反射，并且之后作為朝向光檢測器(未示出)的輸出光束L2離開盒110。這些光束能夠被用于檢測特異性地結(jié)合到調(diào)查區(qū)域117、117’的磁性粒子MP1、MP2以及捕獲探針CPl、CP2的樣本流體的目標(biāo)成分。例如可以在W02008/115723A1中找到該測定和通過受抑全內(nèi)反射(FTIR)對目標(biāo)成分進行光學(xué)檢測的進一步細節(jié)，通過引用將W02008/115723A1并入到本文中。
[0076]盒的基底部分111優(yōu)選由注塑成型塑料(例如，聚苯乙烯、聚碳酸酯、COP、COC、ABS等)制成。所提出的物理屏障116、118可以例如由模具中的聚焦離子束工藝或飛秒激光燒蝕來產(chǎn)生，但是能夠設(shè)想用于物理屏障的制備的許多變型。
[0077]在所描述的范例中，分別在用于抗體CPl、CP2和磁性珠子MPl和MP2的每個調(diào)查區(qū)域中提供單獨的區(qū)域或子區(qū)域。在本發(fā)明的另一實施例中，磁性粒子可以不被沉積在反應(yīng)表面上而是被沉積在蓋113 (層壓板)上。在這種情況下，僅需要小的盤形區(qū)域來沉積抗體。
[0078]這得到陣列形式，其中，特異于目標(biāo)分析物中的每種的不同抗體被固定在分立的區(qū)域中。同步測定能夠被用在完全集成系統(tǒng)中，從而得到在單滴血滴中的同步多種確定。
[0079]圖3示意性地示出了到針對諸如圖1的盒的盒的反應(yīng)表面的備選實施例上的頂視圖。
[0080]在圖3的左側(cè)部分中，由圍繞單個、連通區(qū)域的圓形突出物216形成若干相同的圓形調(diào)查區(qū)域。該區(qū)域可以由反應(yīng)物覆蓋，所述反應(yīng)物例如是捕獲探針CP、磁性粒子MP或其他反應(yīng)物或反應(yīng)物的任何組合。
[0081]在圖3的中央部分中，由圍繞具有帶圓拐角的正方形(或矩形)的單個、連通區(qū)域的突出物316形成若干調(diào)查區(qū)域。同樣，所述區(qū)域可以由反應(yīng)物覆蓋，所述反應(yīng)物例如是捕獲探針CP、磁性粒子MP或其他反應(yīng)物或反應(yīng)物的任何組合。
[0082]在圖3的右側(cè)部分中，突出物416在反應(yīng)表面上構(gòu)成矩形網(wǎng)格。該網(wǎng)格的單元是調(diào)查區(qū)域，所述調(diào)查區(qū)域可以由反應(yīng)物覆蓋，所述反應(yīng)物例如是捕獲探針CP、磁性粒子MP或其他反應(yīng)物或反應(yīng)物的任何組合。
[0083]圖4示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的盒210。盒210包括具有反應(yīng)表面215的反應(yīng)室214，若干調(diào)查區(qū)域217被定位在反應(yīng)表面215中。這些調(diào)查區(qū)域217以凹槽的壁216的形式的物理屏障為邊界，所述壁具有高度h (所述屏障的寬度近似為零)。調(diào)查區(qū)域217其自身被定位在這些凹槽的底部處。所述凹槽具有在大約50 μ m到大約300 μ m之間的寬度W。如以上所述的，所述調(diào)查區(qū)域可以被填充有反應(yīng)物，尤其是被填充有捕獲探針CP和/或磁性粒子MP。
[0084]圖5示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的盒310。盒310包括具有反應(yīng)表面315的反應(yīng)室314，若干調(diào)查區(qū)域317被定位在反應(yīng)表面315中。這些調(diào)查區(qū)域317以隆起或柱的壁316的形式的物理屏障為邊界，所述壁具有高度h(所述屏障的寬度近似為零)。調(diào)查區(qū)域317其自身被定位在這些柱的頂部處。所述柱具有在大約50 μ m到大約300 μ m之間的寬度W。如以上所述的，反應(yīng)物，尤其是捕獲探針CP和/或磁性粒子MP可以被沉積在所述調(diào)查區(qū)域中。
[0085]圖4和圖5中的壁216和316以與圖1中的突出物116、118完成的相同方式充當(dāng)物理屏障。因此，關(guān)于突出物而提供的說明也類似地對于壁216和316有效。例如，壁216和316的高度通常可以具有大約10 μ m的高度h。
[0086]圖6-8示出了具有四個調(diào)查區(qū)域的反應(yīng)表面的照片，所述四個調(diào)查區(qū)域被設(shè)計具有如在圖2中所示出的同心突出物。所述圖像圖示了在盒填充期間的磁性約束的效應(yīng)。在相關(guān)聯(lián)的實驗中，捕獲探針(抗體)被沉積在調(diào)查區(qū)域的內(nèi)突出物中，并且磁性粒子被沉積在這些捕獲探針的頂部上，從而也覆蓋外突出物內(nèi)的區(qū)域。
[0087]圖6示出了在對樣本的引入之前的調(diào)查區(qū)域。被沉積的磁性粒子在FTIR中是可見(黑色)的。所有磁性粒子很好地被定位在其相關(guān)聯(lián)的調(diào)查區(qū)域內(nèi)部。
[0088]在盒填充期間，所述磁性粒子被使用盒下面的電磁體的合適的磁場梯度▽ B拉向反應(yīng)表面(圖7、8中的左側(cè)圖像)或者不被使用盒下面的電磁體的合適的磁場梯度▽ B拉向反應(yīng)表面(圖7、8中的右側(cè)圖像)。在這之后，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的測定(在沒有磁性致動的情況下進行孵化，之后利用磁性致動進行結(jié)合，之后進行磁性清洗)。
[0089]圖7的圖像是在結(jié)合階段期間獲得的。應(yīng)當(dāng)清楚，在盒填充期間的磁性拉動已經(jīng)很好地將磁性粒子保持在其自身的突出物的位置(調(diào)查區(qū)域)中，而在沒有磁性拉動的情況下磁性粒子在反應(yīng)表面上擴散開更多。在填充期間的磁性約束的優(yōu)點是在調(diào)查區(qū)域上面的珠子濃度被保持得非常高。在現(xiàn)有技術(shù)中，磁性珠子被沉積在整個反應(yīng)室上面。當(dāng)磁性珠子被沉積在調(diào)查區(qū)域的突出物內(nèi)部時，可利用的體積更少并且能夠沉積更少的珠子。在填充期間，在磁性約束的幫助下，珠子保持聚集在調(diào)查區(qū)域上面并且即使當(dāng)沉積了較小數(shù)量的珠子時仍然能夠獲得好的測定信號。
[0090]磁性抑制步驟的另一優(yōu)點是磁性珠子能夠很好地被保持分離，從而減少與相同的腔內(nèi)的其他珠子和調(diào)查區(qū)域的干擾，并且因此方便多元檢測。這通過圖8的測量結(jié)果來圖示。在頂部和底部調(diào)查區(qū)域上面沉積了非功能性磁性粒子，而在左側(cè)或右側(cè)調(diào)查區(qū)域上面沉積的磁性粒子是功能性的(即，被提供有用于目標(biāo)分子的捕獲部位)。在填充期間具有磁性約束的情況下(左側(cè)圖像)，功能性磁性粒子并不迀移到和結(jié)合到頂部和底部的調(diào)查區(qū)域，這通過那里信號的缺乏來證明。在沒有磁性抑制步驟的情況下，在頂部和底部的調(diào)查區(qū)域也觀察到粒子結(jié)合，從而指示功能性粒子從左側(cè)點和右側(cè)點被移動到那里。
[0091 ] 總之，本發(fā)明涉及一種盒，在所述盒中能夠在一個反應(yīng)室中同時測量不同標(biāo)記物。由于對對應(yīng)于該具體測定的抗體和磁性珠子的局部分離，避免了交叉反應(yīng)效應(yīng)并且能夠執(zhí)行多種測定條件。
[0092]本發(fā)明能夠例如被應(yīng)用于多元測定中，所述多元測定在單次測量中同步測量多種分析物。其廣泛地被用于功能性基因組學(xué)實驗、蛋白質(zhì)組學(xué)、噴墨打印機、血細胞分離裝備、生化測定、化學(xué)合成、基因分析、藥物篩選以及疾病的即時診斷中。
[0093]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細說明和描述了本發(fā)明，但這樣的說明和描述被認為是說明性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。通過研宄附圖、說明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實踐所主張的本發(fā)明時能夠理解和實現(xiàn)所公開的實施例的其他變型。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且，量詞“一”或“一個”并不排除多個。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于對具有磁性粒子(MP1、MP2、MP)的樣本流體中的目標(biāo)成分(T1、T2)進行檢測的盒(110、210、310)，包括: -反應(yīng)室(114、214、314)，在所述反應(yīng)室中能夠提供所述樣本流體并且所述反應(yīng)室具有反應(yīng)表面(115、215、315)； -至少一個調(diào)查區(qū)域(117、117’、217、317)，其被定位在所述反應(yīng)表面(115、215、315)上并且至少部分地以物理屏障(116、118、216、316、216、316)為邊界； -磁場發(fā)生器(150)，其用于生成磁場(B)，所述磁場(B)在所述樣本流體到所述反應(yīng)室(114、214、314)中的引入期間將所述磁性粒子(ΜΡ1、ΜΡ2、ΜΡ)約束在相關(guān)聯(lián)的調(diào)查區(qū)域(117,117' 、217、317)處； -光學(xué)傳感器單元、磁性傳感器單元、機械傳感器單元、聲學(xué)傳感器單元、熱傳感器單元或電學(xué)傳感器單元，其用于對所述調(diào)查區(qū)域中的目標(biāo)成分(T1、T2)進行檢測； 其中，所述物理屏障(116、118、216、316、216、316)具有大約Ιμπι到大約10ym的高度(h)和大約2 μ m到大約500 μ m的寬度(w)。
2.—種用于對具有目標(biāo)成分(T1、T2)的樣本流體進行處理的盒(110、210、310)，包括: -反應(yīng)室(114、214、314)，在所述反應(yīng)室中能夠提供所述樣本流體并且所述反應(yīng)室具有反應(yīng)表面(115、215、315)； -至少一個調(diào)查區(qū)域(117、117’、217、317)，其被定位在所述反應(yīng)表面(115、215、315)上，所述至少一個調(diào)查區(qū)域至少部分地以物理屏障(116、118、216、316、216、316)為邊界，并且包括特異性地結(jié)合所述樣本流體的目標(biāo)成分(Τ1、Τ2)的反應(yīng)物，例如捕獲探針(CP1、CP2) ο
3.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盒(110、210、310)的方法，所述方法包括以下步驟: -提供反應(yīng)室(114、214、314)，所述反應(yīng)室具有反應(yīng)表面(115、215、315)并且具有至少部分地以物理屏障(116、118、216、316、216、316)為邊界的至少一個調(diào)查區(qū)域(117、117’、217,317)； -將反應(yīng)物沉積在所述調(diào)查區(qū)域(117、117’、217、317)中，所述反應(yīng)物例如為捕獲探針(CPUCP2)。
4.一種用于對樣本流體中的目標(biāo)成分(Τ1、Τ2)進行檢測的方法，所述方法包括以下步驟: -將所述樣本流體引入到根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盒(110、210、310)的所述反應(yīng)室(114、214、314)中； -在所述調(diào)查區(qū)域(117、117’、217、317)中檢測被結(jié)合到捕獲探針(CP1、CP2)的目標(biāo)成分(Τ1、Τ2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在于，所述檢測是通過光學(xué)流程、磁性流程、機械流程、聲學(xué)流程、熱流程或電學(xué)流程被完成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盒(110、210、310)、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法、或者根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在于，所述物理屏障包括突出物(116、118、216)和/或凹槽或隆起的壁(216、316)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盒(110、210、310)、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法、或者根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在于，所述反應(yīng)表面(115、215、315)在所述調(diào)查區(qū)域(117、117’、217、317)外部是親水的，并且所述反應(yīng)表面優(yōu)選在所述調(diào)查區(qū)域(117、117’、217、317)內(nèi)部是疏水的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盒(110、210、310)、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法、或者根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在于，所述物理屏障(116、118、216、316、216、316)具有大約I μ m到大約10ym的高度(h)和/或大約2 μ m到大約500 μ m的寬度(w)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盒(110)、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法、或者根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在于，所述調(diào)查區(qū)域(117、117’)被細分成至少兩個單獨的子區(qū)域，所述至少兩個單獨的子區(qū)域優(yōu)選地包括不同的反應(yīng)物(CP1、MP1 ;CP2、MP2)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盒(110、210、310)、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法、或者根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在于，所述捕獲探針(CP1、CP2、CP)特異性地結(jié)合到以下中的至少一種:核酸、蛋白質(zhì)、抗原、配體、脂質(zhì)、藥物、維生素、激素、半抗原、碳水化合物、細胞碎片以及相關(guān)化合物，所述相關(guān)化合物包括肌鈣蛋白1、肌紅蛋白、B型鈉尿肽和/或2，3C-反應(yīng)蛋白。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盒(110、210、310)、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法、或者根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在于，磁性粒子(MP1、MP2、MP)被添加到所述樣本流體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的盒(110、210、310)或方法， 其特征在于，所述磁性粒子(MP1、MP2、MP)被磁場(B)約束在預(yù)定區(qū)域中，尤其是在相關(guān)聯(lián)的調(diào)查區(qū)域(117、117，、217、317)處。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的盒(110、210、310)或方法， 其特征在于，所述磁性粒子(MP1、MP2、MP)被沉積在所述盒(110、210、310)中 -在所述調(diào)查區(qū)域(117、117’、217、317)處和/或中，和/或 -在除所述反應(yīng)表面(115、215、315)之外的另一表面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盒(110、210、310)、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法、或者根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其特征在于，所述反應(yīng)室(114、214、314)包括至少兩個調(diào)查區(qū)域(117、117’、217、317)，所述至少兩個調(diào)查區(qū)域 -具有特異于不同目標(biāo)成分(T1、T2)的捕獲探針(CP1、CP2)和/或 -具有不同類型的磁性粒子(ΜΡ1、ΜΡ2)。
15.將根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項所述的盒(110、210、310)用于分子診斷、生物樣本分析、化學(xué)樣本分析、食物分析和/或法醫(yī)分析的用途，尤其是用于對心臟疾病進行檢測的用途。
【文檔編號】G01N27/74GK104471374SQ201380038090
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月18日
【發(fā)明者】J·H·馬斯, W·U·迪特默, M·J·J·希伯爾斯, A·H·J·伊明克, D·M·布魯斯, J·G·奧塞爾 申請人:皇家飛利浦有限公司