用于酶檢測(cè)的系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]能夠檢測(cè)到具有酶促作用分子的存在或活性往往是重要的。例如，酶切割鍵的作用模式在腫瘤學(xué)和其作為肝功能監(jiān)測(cè)的應(yīng)用中是很重要的。目前這些酶可以使用傳統(tǒng)技術(shù)被檢測(cè)到，例如使用濕試劑的手工測(cè)試或運(yùn)行在巨大分析器中的免疫測(cè)定。存在著在定點(diǎn)照護(hù)處快速檢測(cè)這些酶類的需求，以便及時(shí)采取相應(yīng)措施和避免花費(fèi)額外的時(shí)間，例如，額外的去抽血，將樣品運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室，和/或結(jié)果反饋給醫(yī)師。為了實(shí)際應(yīng)用于定點(diǎn)照護(hù)處的裝置，該測(cè)試應(yīng)該是簡(jiǎn)單應(yīng)用的以便具有最少培訓(xùn)的人可以成功地進(jìn)行測(cè)試，并且它應(yīng)該是比較快速的，以便及時(shí)提供結(jié)果及采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]本發(fā)明的一些實(shí)施方案包括一種用于檢測(cè)液體樣品中目標(biāo)分析物的生物傳感器。該生物傳感器可以包括至少一個(gè)第一腔室和一個(gè)第二腔室，其中第一腔室和第二腔室可以是以流體連通的，其中，第一腔室可以包括探針物種，其中探針物種可以通過(guò)一個(gè)接頭而被保留在第一腔室中，其中目標(biāo)分析物可以切割接頭以釋放探針物種至第一腔室的液體樣品中，其中該生物傳感器可被構(gòu)造成將液體樣品從第一腔室移至第二腔室，并且其中釋放的探針物種可以經(jīng)由檢測(cè)機(jī)制在第二腔室中被檢測(cè)。接頭可以被連接到(例如，被吸收到，拴在，支撐在，等)第一腔室的內(nèi)表面上。接頭可以連接到一個(gè)單獨(dú)的支撐件上。例如，單獨(dú)的支撐件可以包括珠子。在一些實(shí)施方案中，珠子可以是磁性的。單獨(dú)的支撐件可以固定或滯留在第一腔室中。例如，接頭可經(jīng)由共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵被連接(例如，到第一腔室的內(nèi)表面上，或單獨(dú)的支撐件上)。在一些實(shí)施方案中，經(jīng)由接頭連接在第一腔室的非共價(jià)鍵可以包括至少一個(gè)鍵，其選自由下列組成的群組，例如，鏈霉親和素/生物素鍵，硫醇/金鍵等。該目標(biāo)分析物可以包括，例如，酶。因此，在一些實(shí)施方案中，目標(biāo)分析物可以包括至少一種酶，其選自由下列組成的群組，例如，糜蛋白酶，胃蛋白酶，木瓜蛋白酶，異肽酶，凝血酶，乳糖酶，麥芽糖酶，鹿糖酶，淀粉酶，pappalysin-2，溶菌酶，蛋白酶，基質(zhì)金屬蛋白酶等。
[0003]切割接頭以釋放探針物種可以是特定于目標(biāo)分析物的。在一些實(shí)施方案中，探針物種可以通過(guò)一個(gè)鍵被連接到接頭上，共價(jià)鍵，非共價(jià)鍵等。非共價(jià)鍵可以包括至少一個(gè)鍵，其選自由下列組成的群組，例如，氫鍵，靜電鍵等。在一些實(shí)施方案中，目標(biāo)分析物可切割接頭。探針物種可以包括，例如，光學(xué)活性的分子，酶，電活性分子等。
[0004]在一些實(shí)施方案中，釋放的探針物種可以經(jīng)由檢測(cè)機(jī)制被直接檢測(cè)。在一些實(shí)施方案中，釋放的探針物種可以經(jīng)歷檢測(cè)反應(yīng)，其中該檢測(cè)反應(yīng)可以生成反應(yīng)產(chǎn)物，其中反應(yīng)產(chǎn)物可以經(jīng)由檢測(cè)機(jī)制而被檢測(cè)。在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)反應(yīng)可以包括至少一個(gè)中間反應(yīng)和/或能夠生成至少一個(gè)中間產(chǎn)物。檢測(cè)室可以包含至少一種試劑，其中該至少一種試劑能參與檢測(cè)反應(yīng)(和/或至少一種中間體反應(yīng)，如果適用的話)。試劑可包括至少一種試劑，其選自由下列組成的群組，例如，基質(zhì)，介導(dǎo)子，輔助因子，緩沖液，電化學(xué)物種等?；|(zhì)可以包括，例如，酶基質(zhì)。該檢測(cè)機(jī)制可以包括一種機(jī)制，其選自由下列組成的群組，例如，反射光譜法，透射光譜法，熒光法，比濁法，化學(xué)發(fā)光顯微鏡法，庫(kù)侖法，電流分析法，電位法等。
[0005]第一腔室可以包括反應(yīng)室，并且第二腔室可以包括檢測(cè)室。生物傳感器還可以包括填充室，其中填充室可與第一腔室流體連通。填充室可以最接近于第一腔室。該生物傳感器可以被構(gòu)造成經(jīng)由毛細(xì)作用而移動(dòng)液體樣品。在一些實(shí)施方案中，生物傳感器可以被構(gòu)造成在激活時(shí)將液體樣品從第一腔室移至第二腔室。例如，第一腔室可具有第一高度，其中第二腔室可以具有第二高度，其中該第二高度可以比第一高度較低，并且所述激活可以包括開啟在第二腔室中的出口。該出口可以位于檢測(cè)室的遠(yuǎn)端。第一腔室和第二腔室也可以具有相同或相似的高度，其中第二腔室的填充并不需要清空第一腔室中的液體。第二腔室可以包括兩個(gè)或多個(gè)電極。兩個(gè)或更多個(gè)電極中的至少兩個(gè)電極的每一個(gè)，可以電連接到接觸墊。
[0006]本發(fā)明的一些實(shí)施方案包括一種用于在液體樣品中檢測(cè)目標(biāo)分析物的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)可以包括本文所描述的生物傳感器和測(cè)量?jī)x。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括溫度控制裝置。在一些實(shí)施方案中，溫度控制裝置可以包括加熱器。在一些實(shí)施方案中，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括溫度測(cè)量裝置。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括溫度信號(hào)裝置以信號(hào)表示系統(tǒng)內(nèi)的溫度。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度是適合用于檢測(cè)目標(biāo)分析物時(shí)，溫度信號(hào)裝置可以產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度是不適合用于檢測(cè)目標(biāo)分析物時(shí)，溫度信號(hào)裝置可以產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。該信號(hào)可以包括，例如，聽覺信號(hào)，視覺信號(hào)等。測(cè)量?jī)x可以被重復(fù)使用。系統(tǒng)的生物傳感器可以包括兩個(gè)或多個(gè)電極，兩個(gè)或更多個(gè)電極中的至少兩個(gè)電極的每一個(gè)可以電連接到接觸墊，其中接觸墊可以被電連接到測(cè)量?jī)x。在一些實(shí)施方案中，該系統(tǒng)可以產(chǎn)生一個(gè)用于檢測(cè)的刺激。該刺激可以包括至少一個(gè)刺激，其選自由下列所組成的群組，例如，電刺激，光刺激等。電刺激可以包括至少一個(gè)刺激，其選自由下列所組成的群組，例如，電流，電勢(shì)等。光學(xué)刺激可包括，例如，一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的光。在一些實(shí)施方案中，刺激可以是恒定的。在一些實(shí)施方案中，刺激可以隨時(shí)間而變化。在一些實(shí)施方案中，該系統(tǒng)可以包括一個(gè)計(jì)時(shí)機(jī)制。系統(tǒng)可以包括一種機(jī)制，以激活液體樣品從生物傳感器第一腔室至第二腔室的前進(jìn)。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一種機(jī)制，以產(chǎn)生一個(gè)所需要格式的結(jié)果。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一種機(jī)制，以所需要的格式傳送結(jié)果。傳送結(jié)果的機(jī)制可以包括，例如，屏幕，揚(yáng)聲器，打印機(jī)等。
[0007]本發(fā)明的一些實(shí)施例包括一種使用本文所公開的生物傳感器和/或系統(tǒng)檢測(cè)液體樣品中目標(biāo)分析物的方法。該系統(tǒng)可以包括生物傳感器和測(cè)量?jī)x。該生物傳感器可以包括第一腔室和第二腔室。第一腔室可以包括探針物種，其中該探針物種可以通過(guò)接頭被保留在第一腔室中，并且其中目標(biāo)分析物可切割該接頭以釋放探針物種。該方法可以包括提供液體樣品；使液體樣品保留在生物傳感器的第一腔室中以產(chǎn)生反應(yīng)的液體樣品；反應(yīng)液體樣品前進(jìn)至生物傳感器的第二腔室中；和測(cè)量在生物傳感器第二腔室中的檢測(cè)信號(hào)。檢測(cè)信號(hào)可以指示液體樣品中目標(biāo)分析物的存在和/或數(shù)量。該方法可以包括用該液體樣品填充生物傳感器的第一腔室。液體樣品在前進(jìn)到第二腔室之前，可以保留在生物傳感器的第一腔室中一段時(shí)間(例如，一個(gè)預(yù)定的時(shí)間段)。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)出的結(jié)果可以包括產(chǎn)生至少一種結(jié)果，其選自由下列所組成的群組，例如，關(guān)于目標(biāo)分析物是否存在于樣品中的定性結(jié)果，提供了樣品中濃度或目標(biāo)分析物的近似范圍的半定量結(jié)果，液體樣品中目標(biāo)分析物濃度的定量估計(jì)等。目標(biāo)分析物的形式可以包括，例如，活性形式，無(wú)活性形式，有缺陷的形式等。
[0008]本發(fā)明的一些實(shí)施方案包括一種制造本文所公開的生物傳感器的方法。
[0009]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0010]圖1是本文所公開的條帶的示意性橫截面圖，其中樣品被添加到反應(yīng)室中。
[0011]圖2是圖1的條帶，其中樣品已經(jīng)反應(yīng)并且被移動(dòng)到檢測(cè)室中。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在一些實(shí)施方案中，表示成分，性質(zhì)，如分子量，反應(yīng)條件等數(shù)量的數(shù)字，其被用于描述和聲稱本申請(qǐng)的某些實(shí)施方案，應(yīng)當(dāng)被理解為在一些情況下由術(shù)語(yǔ)“約”所修飾。因此，在一些實(shí)施方案中，在所寫說(shuō)明書和所附權(quán)利要求中所規(guī)定數(shù)值參數(shù)是近似值，其可以根據(jù)通過(guò)特定實(shí)施方案而尋求獲得的所期望的特性而變動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，該數(shù)值參數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)所呈現(xiàn)的顯著數(shù)字?jǐn)?shù)目和通過(guò)應(yīng)用常規(guī)技術(shù)而被分析。盡管本申請(qǐng)一些實(shí)施方案中的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)設(shè)置是近似值，在具體實(shí)施例中的數(shù)值是盡可能精確地可實(shí)施的。
[0013]本發(fā)明的實(shí)施方案涉及裝置(生物傳感器)和方法，其用于檢測(cè)液體樣品中目標(biāo)分析物和/或其活性(例如，一種或多種酶的活性)，其中該目標(biāo)分析物的作用方式是切割鍵。在一些實(shí)施方案中，令人感興趣的酶(目標(biāo)分析物)的作用是經(jīng)由通過(guò)目標(biāo)分析物特異性切割的接頭的切割而被選擇性檢測(cè)。該裝置和方法可以在定點(diǎn)照護(hù)處被簡(jiǎn)單應(yīng)用。
[0014]本文所公開的本發(fā)明的一些實(shí)施方案包括采用(目標(biāo)分析物)的切割作用模式而檢測(cè)酶的一種新穎的方法和裝置(生物傳感器)，其適合于定點(diǎn)照護(hù)處或?qū)嶒?yàn)室測(cè)試設(shè)備或系統(tǒng)。該裝置可以包括一個(gè)一次性使用的測(cè)試元件，本文中被稱為條帶(生物傳感器)，和一個(gè)可重復(fù)使用的(例如，電子的，光學(xué)的等)的儀器部分，本文中被稱為測(cè)量?jī)x。如果目標(biāo)分析物，或其形式(例如，活性形式)，存在，該條帶(生物傳感器)可以提供化學(xué)反應(yīng)以生成釋放的探針物種；并且測(cè)量?jī)x可以提供一個(gè)刺激以從檢測(cè)物質(zhì)(例如，釋放的探針物種或可檢測(cè)的反應(yīng)產(chǎn)物)產(chǎn)生一個(gè)可檢測(cè)的信號(hào)，和/或測(cè)量信號(hào)，和/或分析信號(hào)，并且在本地或遠(yuǎn)程地通過(guò)通信到其他設(shè)備而呈現(xiàn)或傳送測(cè)試結(jié)果。
[0015]該條帶(生物傳感器)可以包括至少兩個(gè)腔室，第一腔室和第二腔室。在使用中，液體樣品可以填充到第一腔室中。在第一腔室中，目標(biāo)分析物的存在可能會(huì)導(dǎo)致標(biāo)記物(探針物種)釋放到液體樣品中，該標(biāo)志物可以是直接被檢測(cè)的，或者可以進(jìn)一步反應(yīng)以導(dǎo)致可以在第二腔室中被檢測(cè)的反應(yīng)產(chǎn)物。釋放過(guò)程可以被允許持續(xù)(例如，一個(gè)預(yù)定的時(shí)間段)。隨后，含有釋放探針物種的反應(yīng)后的液體樣品可以被轉(zhuǎn)移到第二腔室，其中該檢測(cè)信號(hào)能被讀出，或者直接從標(biāo)記物(釋放的探針物種)，或者由一個(gè)由標(biāo)記物(探針物種)在第二腔室中所經(jīng)歷的反應(yīng)(檢測(cè)反應(yīng))所產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物。通過(guò)量化第二腔室中存在的標(biāo)記物(例如，釋放的探針物種或反應(yīng)產(chǎn)物)數(shù)量，樣品中的目標(biāo)分析物的活性可以被定量或半定量。
[0016]在本文所描述的本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，裝置是適宜的以致于液體樣品中游離的或釋放的探針物種的存在和/或數(shù)量取決于切割目標(biāo)分析物。這可以表示與現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)顯著性差異。僅僅通過(guò)舉例的方式，它表示一種新穎的和/或有益的不必須依賴結(jié)合反應(yīng)的檢測(cè)感興趣物質(zhì)的方式。實(shí)現(xiàn)低背景信號(hào)作為探針物種的固定化或滯留化，通過(guò)例如，一個(gè)共價(jià)鍵，可以是非常強(qiáng)烈的，在該探針物種經(jīng)目標(biāo)分析物的切割反應(yīng)而釋放之前。因此，在缺乏目標(biāo)分析物的情況下，第一腔室(例如反應(yīng)室)和/或第二腔室(例如，檢測(cè)室)中具有游離的或