專利名稱：多功能和可配置的測(cè)定系統(tǒng)的制作方法
多功能和可配置的測(cè)定系統(tǒng)
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
本申請(qǐng)是2002年2月5日提交的、名稱為"用于執(zhí)行磁色譜測(cè) 定的系統(tǒng)和方法"的、待決的美國(guó)申請(qǐng)第10/068,040號(hào)的部分繼續(xù) 申請(qǐng)，所述美國(guó)申請(qǐng)第10/068,040號(hào)是2000年9月25日提交的美 國(guó)專利申請(qǐng)第09/668,966號(hào)的分案專利申請(qǐng)，所述美國(guó)專利申請(qǐng)第 09/668,966現(xiàn)在于2004年3月30日被授權(quán)為美國(guó)專利申請(qǐng)第 6,713,271號(hào)，所述美國(guó)專利申請(qǐng)第09/668,966是1999年10月15 曰提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第09/418,864號(hào)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，所述美國(guó) 專利申請(qǐng)?bào)?9/418,864號(hào)現(xiàn)在于2000年10月24日被授權(quán)為美國(guó)專 利第6,136,549號(hào)。
背景技術(shù)：
酉己體-受體觀'J定(ligand-receptor assay )或者免疫測(cè)定 (immunoassay)是本領(lǐng)域公知的。自從它們?cè)?971年的引入，這
在的微量激素、藥物、抗體和其他物質(zhì)。在這方面，配備了酶、抗 體、基因探針和其他試劑的研究者已經(jīng)使得有可能在多種應(yīng)用中對(duì) 于所關(guān)心的幾乎任何化合物建立化學(xué)檢測(cè)方案。這些應(yīng)用中包括 藥物和食品的商業(yè)化生產(chǎn)；食品安全；在醫(yī)療、獸醫(yī)和農(nóng)業(yè)環(huán)境中 的疾病的診斷和治療；以及環(huán)境中的毒素的檢測(cè)和根除。對(duì)于所有 這樣的應(yīng)用的共同要求是以及時(shí)、可靠和經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)進(jìn)行化學(xué)檢 測(cè)。
一般，以適合于在配備了通用儀器的實(shí)驗(yàn)室中使用的形式來(lái)開(kāi) 發(fā)和商業(yè)化生物測(cè)定(bioassay )方案。這些形式的示例包括在試管、 透明小容器、微量滴定板、分離柱和電泳凝膠中執(zhí)行的免疫測(cè)定和DNA雜交。這些形式通常包括復(fù)雜的操作過(guò)程，并且要求使用幾種 校準(zhǔn)物(包含不同濃度的所關(guān)心的分析物)來(lái)進(jìn)行頻繁的校準(zhǔn)。因 此，與這些形式相關(guān)聯(lián)的操作的高成本和復(fù)雜度限制了其廣泛使用。
為了解決這樣的缺陷，免疫測(cè)定系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者和終端用戶越來(lái) 越多地將使用試管、透明小容器、微量滴定板、分離柱和電泳凝膠 的傳統(tǒng)生物測(cè)定系統(tǒng)形式替換為被稱為試驗(yàn)片(test strip )的薄膜色 鐠裝置。如在本領(lǐng)域中公知的，用于化合物的免疫化學(xué)檢測(cè)的大多 數(shù)試驗(yàn)片是所謂的橫向流動(dòng)試驗(yàn)片，其中，樣本和試劑在試驗(yàn)片的 平面內(nèi)流動(dòng)。有益的是，以試驗(yàn)片形式構(gòu)成的測(cè)定系統(tǒng)(assay )可 以產(chǎn)生快速的結(jié)果，操作更簡(jiǎn)單，并且比傳統(tǒng)的形式更經(jīng)濟(jì)。另外， 這樣的試驗(yàn)片測(cè)定系統(tǒng)可以被不熟練的實(shí)驗(yàn)人員使用，并且可以現(xiàn) 場(chǎng)(即在實(shí)驗(yàn)室設(shè)施之外)產(chǎn)生結(jié)果。
一般，這樣的測(cè)定系統(tǒng)依賴于受體對(duì)分析物的結(jié)合(binding) 以確定在給定的樣本中這種分析物的濃度，并且通常被表征為竟?fàn)?性的和非竟?fàn)幮缘?。非竟?fàn)幮詼y(cè)定系統(tǒng)一般使用大大超過(guò)要在該測(cè) 定系統(tǒng)中確定的分析物的濃度的受體。典型的這種非竟?fàn)幮悦庖邷y(cè) 定系統(tǒng)包括夾層測(cè)定系統(tǒng)，其通過(guò)將兩個(gè)受體與一個(gè)分析物結(jié)合來(lái) 檢測(cè)所述分析物的存在。在這樣的布置中，使第一受體(其通常是 抗體)結(jié)合到固相上，以便當(dāng)分析物存在時(shí)，該分析物被固定于其 上。具有與其共價(jià)結(jié)合的標(biāo)記(其可以包括放射性的、熒光的、酶
促的、染料或者其他可檢測(cè)的部分(統(tǒng)稱為示蹤物))的第二受體 被引入到測(cè)定系統(tǒng)中，其在結(jié)合配體存在的情況下與該配體結(jié)合， 然后產(chǎn)生與這樣的配體的存在相符的信號(hào)。如果所述樣本不包含所 關(guān)心的分子，則被標(biāo)記的受體被傳送通過(guò)固定的受體，而不發(fā)生反 應(yīng)，結(jié)果不引起薄膜的改變。這樣的非竟?fàn)幮悦庖邷y(cè)定系統(tǒng)主要可 用于檢測(cè)具有多個(gè)結(jié)合部位的大分子，諸如蛋白質(zhì)、大的荷爾蒙或 者分子(諸如人絨毛膜促性腺激素(HCG))，并且通常不用于僅 僅具有一個(gè)結(jié)合部位的小分子。
相反，竟?fàn)幮詼y(cè)定系統(tǒng)一般涉及在給定的樣本中存在的配體和
具有與其共價(jià)連接的示蹤物/標(biāo)記的配體類似物之間的竟?fàn)帲栽试S 檢測(cè)由配體受體(其通常包括被結(jié)合到固相上的抗體)提供的有限 數(shù)量的結(jié)合部位。這樣的測(cè)定系統(tǒng)特別適合于檢測(cè)較小的分子，諸 如藥物和藥物代謝物。在這種情況下，使用與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合的藥 物類似物，所述蛋白質(zhì)然后被固定在薄膜上。對(duì)藥物具有特異性的 抗體然后被標(biāo)記，并且被固定在多孔的墊上。當(dāng)添加被懷疑包含給 定的分析物的樣本時(shí)，這樣的樣本溶解被標(biāo)記的抗體，并且將其與 固定的藥物-蛋白質(zhì)區(qū)域接觸。如果在樣本中幾乎沒(méi)有藥物，則大量 的被標(biāo)記的抗體被結(jié)合到所述固定的藥物-蛋白質(zhì)區(qū)域上，所述區(qū)域 因此產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)。如果所述樣本包含大量的藥物，則幾乎沒(méi) 有被標(biāo)記的抗體被結(jié)合到所述固定的藥物-蛋白質(zhì)區(qū)域上，因此繼而 產(chǎn)生很少的信號(hào)或者不產(chǎn)生信號(hào)。
當(dāng)今，快速免疫測(cè)定系統(tǒng)一般由涂覆了粘合劑的塑料襯底
(backing)構(gòu)成，其上附著了幾個(gè)多孔墊(pad)和一片蛋白質(zhì)結(jié) 合薄膜。所述薄膜通常包含被注入結(jié)合伙伴(binding partner )(即 受體或者配體類似物)的部分。通常提供第二個(gè)墊，其包含被標(biāo)記 的目標(biāo)分子或者被標(biāo)記的抗體蛋白質(zhì)結(jié)合薄膜。當(dāng)被懷疑包含目標(biāo) 配體的樣本與所述免疫測(cè)定系統(tǒng)接觸時(shí)，這樣的樣本溶解被標(biāo)記的 元素或者示蹤物，并且蛋白質(zhì)結(jié)合薄膜的毛細(xì)作用隨后使其中溶解 了示蹤物的樣本與被注入的結(jié)合伙伴接觸。當(dāng)發(fā)生這樣的反應(yīng)時(shí)， 結(jié)合薄膜的外觀發(fā)生改變，該差別提供了懷疑在這樣的樣本中存在 的配體的存在或者不存在的定量指示。
這種形式的試驗(yàn)片的典型示例是在測(cè)試薄膜上可視地顯示兩條 平行線(稱為捕獲線)的那些試驗(yàn)片。捕獲線由固定的捕獲試劑或 者受體(它們?cè)跍y(cè)試薄膜的制造期間被預(yù)先施加到測(cè)試薄膜上)構(gòu) 成。在這方面，實(shí)際上所有的現(xiàn)有技術(shù)測(cè)定系統(tǒng)(不論是竟?fàn)幮赃€ 是非竟?fàn)幮?通常都配置固定在薄膜上的受體，如上所述。 一種典 型的橫向流動(dòng)試驗(yàn)片的構(gòu)造的示意性表示如下
試劑墊〃測(cè)試薄膜/捕獲線/測(cè)試薄膜/捕獲線/測(cè)試薄膜〃吸收墊。
其中
符號(hào)/指定在單個(gè)色譜介質(zhì)中的相界；并且 符號(hào)//指定兩個(gè)獨(dú)立的介質(zhì)(色鐠或者其他介質(zhì))的合并。 所述兩條捕獲線之一用作試驗(yàn)片性能還沒(méi)有被損害的指示。在 這方面，這樣的捕獲線通過(guò)提供測(cè)定系統(tǒng)的質(zhì)量保證和完整性來(lái)完 成重要的功能，在各個(gè)試驗(yàn)片的性能可能有很大不同的情況下其一 般被認(rèn)為是必需的。這樣的捕獲線中的第二條僅僅當(dāng)樣本包含超過(guò) 最小濃度(閾濃度) 一定量的分析物時(shí)才變得可見(jiàn)。這樣的現(xiàn)有技
片1997年8月19日授予Oberhardt的美國(guó)專利第5，658，723號(hào)， 其名稱為"使用強(qiáng)制對(duì)流的免疫測(cè)定系統(tǒng)"；以及1998年1月27 日授予Kouvonen等的美國(guó)專利第5,712,170號(hào)，其名稱為"試驗(yàn)片、 其生產(chǎn)和使用"，其中每篇文獻(xiàn)的教導(dǎo)通過(guò)引用被明確地包含在此。 遺憾的是，典型的試驗(yàn)片形式的測(cè)定系統(tǒng)雖然經(jīng)濟(jì)和使用簡(jiǎn)單， 但是它們沒(méi)有傳統(tǒng)形式準(zhǔn)確和對(duì)于分析物敏感。由于這樣的缺陷， 試驗(yàn)片形式的測(cè)定系統(tǒng)的應(yīng)用被限于半定量或者定性測(cè)定。導(dǎo)致試 驗(yàn)片形式的測(cè)定系統(tǒng)不精確和不準(zhǔn)確的更重要的因素包括捕獲線的 制造和使用。如所廣泛認(rèn)識(shí)的那樣， 一致均勻的捕獲線的制造要求 精細(xì)的材料控制和具有必須在窄容差內(nèi)操作的嚴(yán)格規(guī)范的制造過(guò) 程。而且，為了正確地工作，大多數(shù)試驗(yàn)片形式要求必須在試驗(yàn)片 上的精確位置以精確的幾何形狀均勻地捕獲要檢測(cè)的分析物，并且 諸如下述的因素在很大程度上導(dǎo)致了測(cè)定系統(tǒng)不準(zhǔn)確和錯(cuò)誤讀數(shù) 在試驗(yàn)片制造時(shí)存在的環(huán)境濕度、在這樣的制造過(guò)程中使用的薄膜 的類型和捕獲試劑-受體本身。可以在下文中找到關(guān)于與在免疫色譜 測(cè)定中的蛋白質(zhì)捕獲試劑的結(jié)合相關(guān)聯(lián)的缺陷的詳細(xì)討論Jones， Kevin D.， "Troubleshooting Protein Binding in Nitrocellulose Membranes", Part I， IVD Technology, Volume V， No. II， 1999年3 月-4月，第32-41頁(yè)以及Part II, IVD Technology, Volume V， No. III， 1999年5月-6月，第26-35頁(yè)，其教導(dǎo)通過(guò)引用而被明確地包含在
此。
其他較大的缺點(diǎn)是下述事實(shí)實(shí)際上所有的試驗(yàn)片形式的測(cè)定 系統(tǒng)被形成為具有順序的、總體上線性的結(jié)構(gòu)，以便有利于必要的 橫向流動(dòng)從中通過(guò)。由于這樣的流體樣本必須從其開(kāi)始點(diǎn)通過(guò)試劑 墊、測(cè)試薄膜并且最后通過(guò)捕獲線以檢測(cè)懷疑分析物的存在的事實(shí)， 因此目標(biāo)分析物的相當(dāng)大的一部分經(jīng)常被分散或者被禁止達(dá)到形成 捕獲線的結(jié)合受體。這樣，要被檢測(cè)的目標(biāo)分析物的相當(dāng)大的一部 分可能并且經(jīng)常被一起丟失，這會(huì)不利地影響由這種測(cè)定系統(tǒng)產(chǎn)生 的定量和定性結(jié)果。
非有意地未能檢測(cè)到目標(biāo)分析物的存在的這種可能性，不論其
當(dāng)試圖檢測(cè)在給定的流體樣本中的癌細(xì)胞的存在時(shí)都特別有問(wèn)題。 例如，在單個(gè)10ml血液試管中，大約有500億個(gè)細(xì)胞，并且在這個(gè) 細(xì)胞群體中的一個(gè)癌細(xì)胞的存在可以指示存在癌腫的微轉(zhuǎn)移。使用 傳統(tǒng)的篩選技術(shù)，這種血液樣本通常被處理以分離在這種樣本中存 在的白血球，這有益地將這種流體樣本例如從10ml減少到1.0到 0.5ml之間，結(jié)果將細(xì)胞群體從大約500億減少到大約1.2億。但是， 這樣的過(guò)程通常導(dǎo)致丟失癌細(xì)胞，并且因此可能無(wú)意地去除要檢測(cè) 的癌細(xì)胞。
為了篩選癌細(xì)胞，這樣的結(jié)果產(chǎn)生的樣本然后被分成份，并且 經(jīng)由諸如cytospin的公知過(guò)程以每個(gè)載玻片大約1百萬(wàn)細(xì)胞的比率 被應(yīng)用到許多顯微鏡載玻片。如所公知的那樣，所準(zhǔn)備的每個(gè)載玻 片代表癌細(xì)胞的另一種無(wú)意的丟失。然后必須使用顯微鏡小心地掃 描每個(gè)相應(yīng)的載玻片。在這方面，每個(gè)載玻片通常被劃分為四百個(gè) 由1平方毫米區(qū)域構(gòu)成的放大的區(qū)域，并且每個(gè)區(qū)域被查看。通常， 這樣的掃描過(guò)程需要每個(gè)栽玻片平均半小時(shí)。結(jié)果，徹底地檢查在 一個(gè)10ml血液樣本結(jié)果中存在的1.2億白血球這樣濃縮的群體需要 檢查120個(gè)栽玻片，產(chǎn)生必須在6小時(shí)的時(shí)間內(nèi)4皮檢查的48000個(gè) 圖像。因此，即使現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)定技術(shù)在標(biāo)記要檢測(cè)的目標(biāo)細(xì)胞
上有效，這種被標(biāo)記細(xì)胞被最后分離和檢測(cè)的過(guò)程也固有地不可靠、 冗長(zhǎng)和耗時(shí)。
因此期望設(shè)計(jì)一種替代的橫向流動(dòng)裝置，其可以在精確的位置 捕獲分析物，并且優(yōu)選地在開(kāi)始點(diǎn)或者在沉積流體樣本的接觸點(diǎn)捕 獲分析物。同樣期望設(shè)計(jì)一種替代的測(cè)定系統(tǒng)，其可以以精確的幾 何尺寸在這種開(kāi)始點(diǎn)或者接觸點(diǎn)捕獲分析物，而不使用預(yù)先施加的
捕獲線。也需要一種測(cè)定系統(tǒng)，其在再現(xiàn)性(reproducibility)方面 比現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)定系統(tǒng)和方法具有更大的靈敏性，并且同樣便宜， 勞動(dòng)密集性低，較為容易制造，并且能夠用于多種應(yīng)用。還需要一 種測(cè)定系統(tǒng)，其可以將所準(zhǔn)備的細(xì)胞樣品直接捕獲到顯微鏡載玻片 上，并且大大地減少需要從其產(chǎn)生的圖像的時(shí)間和數(shù)量，特別是對(duì) 于癌細(xì)胞的隔離和檢測(cè)。
除了上述，在本領(lǐng)域中需要一種替代的測(cè)定系統(tǒng)，其可以以多 種構(gòu)造構(gòu)成以顯著增強(qiáng)所述測(cè)定系統(tǒng)執(zhí)行特定應(yīng)用的能力。在這方 面，對(duì)于用于作為分離平臺(tái)(其不僅用于隔離蛋白質(zhì)和基因，而且 執(zhí)4亍活細(xì)胞的隔離、分選(sorting)、詢問(wèn)(interrogation)和隨后的 繁殖擴(kuò)展的功能)的測(cè)定系統(tǒng)特別有益。這樣的可多重配置的測(cè)定 系統(tǒng)進(jìn)一步有益地用于處理少量的化合物，并且節(jié)約樣本數(shù)量，以 因此節(jié)約稀有材料的消耗，并且進(jìn)一步用于消除(當(dāng)適用時(shí))傳統(tǒng) 的輔助分離部件，諸如微量滴定板、分離柱等(其可以進(jìn)一步容易 地與許多現(xiàn)有的圖像分析系統(tǒng)集成)。而且，需要這樣的一種系統(tǒng)， 其具有較低的成本，容易制造，并且被用作多部件構(gòu)造，由此使得 能夠容易地構(gòu)造或者形成所述測(cè)定系統(tǒng)，以最佳地執(zhí)行特定類型的 分離過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明處理和減輕本領(lǐng)域中的上述缺陷。在這方面，本發(fā)明涉 及幾種新穎的生物測(cè)定方法、色譜裝置和可選的多模式光度計(jì)/分析 器，它們可以在保留像試驗(yàn)片形式那樣的操作簡(jiǎn)單性、快速分析和經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)象傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室形式那樣準(zhǔn)確和精確地進(jìn)行生物測(cè)
定。本發(fā)明的所述色譜裝置和新穎的生物測(cè)定方法還使得與包含預(yù) 先施加的捕獲線的試驗(yàn)片的制造相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題最小化，并且進(jìn)一步 可以使得能夠以有效地節(jié)約和隔離在流體樣本中存在的分析物的方 式來(lái)在這樣的流體樣本中檢測(cè)分析物。而且，本發(fā)明的多模式光度 計(jì)、新穎的試驗(yàn)片裝置和獨(dú)特的化學(xué)分析方法代表一種通用的、經(jīng) 濟(jì)的、簡(jiǎn)單的和精確的系統(tǒng)，其可以量化樣本中存在的化學(xué)物質(zhì)的 數(shù)量，迄今為止經(jīng)由現(xiàn)有技術(shù)的生物測(cè)定試驗(yàn)片還不能獲得。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種新穎的磁色譜方法，其包
括步驟將在反應(yīng)混合物中懸浮的、被激活的磁粒子與色譜介質(zhì)(例 如試驗(yàn)片或者色譜板)相接觸，其后，向其施加磁場(chǎng)。當(dāng)所述被激 活的磁粒子在所述介質(zhì)的平面內(nèi)橫向流動(dòng)時(shí)，它們遇到所施加的磁 場(chǎng)。所施加的磁場(chǎng)吸引所述》茲津立子形成》茲壘(magnetic barrier )， 所述磁壘在允許所述反應(yīng)混合物繼續(xù)從中橫向流動(dòng)的同時(shí)選擇性地 保留磁粒子。在執(zhí)行細(xì)胞捕獲測(cè)定中特別有益的一個(gè)實(shí)施例中，具 有磁粒子的所述反應(yīng)混合物接觸色譜介質(zhì)的中間部分(其具有在接 觸點(diǎn)施加的磁場(chǎng))。因此使得所述反應(yīng)混合物雙向流動(dòng)通過(guò)所述介 質(zhì)，并且在開(kāi)始點(diǎn)或者樣本引入點(diǎn)捕獲與所關(guān)心的分析物結(jié)合的磁 粒子，因此節(jié)約了在所述反應(yīng)混合物中的分析物的數(shù)量，否則其將 通過(guò)反應(yīng)混合物流動(dòng)而丟失。
這樣，消除了由在現(xiàn)有技術(shù)的免疫測(cè)定系統(tǒng)中使用的結(jié)合受體 形成的傳統(tǒng)捕獲線以及在測(cè)定期間可能發(fā)生的分析物丟失。在這方 面，捕獲線實(shí)際上在測(cè)定期間被組配，并且優(yōu)選地是在開(kāi)始時(shí)被組 配。有益的是，本發(fā)明的磁色譜測(cè)定方法允許制造不具有預(yù)先施加 的捕獲線的試驗(yàn)片等，但是，本發(fā)明的方法也預(yù)料到同時(shí)具有預(yù)先 施加的捕獲線和使用磁色語(yǔ)在生物測(cè)定期間形成的捕獲線的試驗(yàn)片 以便滿足特定應(yīng)用的需要。
本發(fā)明的新穎方法可以進(jìn)一步配置被施加到色譜試驗(yàn)片組件的 一個(gè)或多個(gè)外加的磁場(chǎng)源，以進(jìn)行多分光光度法分析。例如，常見(jiàn)的條形磁鐵或者磁條可以在一個(gè)或多個(gè)位置使用粘合劑被附著到試 驗(yàn)片襯底。或者，所述磁源可以位于所述試驗(yàn)片組件外部，由此， 在磁粒子橫向流過(guò)其中的同時(shí)，磁源選擇性地靠近試驗(yàn)片。在本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例中，所施加的磁場(chǎng)的源可以包括永久磁鐵或者電磁 鐵。
本發(fā)明還包括新穎的磁色鐠試驗(yàn)片，用于執(zhí)行生物測(cè)定，所述 新穎的磁色鐠試驗(yàn)片通過(guò)在反應(yīng)混合物與試驗(yàn)片接觸的點(diǎn)形成捕獲 線或者區(qū)域而節(jié)約要在反應(yīng)混合物中檢測(cè)的分析物的量。按照一個(gè) 優(yōu)選實(shí)施例，所述試驗(yàn)片包括細(xì)長(zhǎng)的襯底，其具有第一和第二端和 布置在其間的中間部分。在所述中間部分上是用于便利垂直流動(dòng)的 第一垂直網(wǎng)格和用于便利橫向流動(dòng)的第二橫向網(wǎng)格，后者被布置在 第一網(wǎng)格之下。在所述橫向流動(dòng)網(wǎng)格的相對(duì)側(cè)上是吸收墊，其在使 用中使得最終通過(guò)第一和第二網(wǎng)格的反應(yīng)混合物雙向流動(dòng)。優(yōu)選的 是，這樣的試驗(yàn)片還包括至少一個(gè)磁鐵，其位于所述垂直流動(dòng)網(wǎng)格 和所述第二橫向流動(dòng)網(wǎng)格之下。
在使用中，使得反應(yīng)混合物依序從垂直流動(dòng)網(wǎng)格向橫向流動(dòng)網(wǎng) 格流動(dòng)，并且最后流動(dòng)到位于所述橫向流動(dòng)網(wǎng)格的相對(duì)側(cè)上的第一 和第二吸收墊。優(yōu)選的是，這樣的反應(yīng)混合物通過(guò)釆樣井而沉積在 試驗(yàn)片之下。由所述磁鐵提供的施加的磁場(chǎng)吸引結(jié)合了所關(guān)心的分 析物的磁粒子，這使得其選擇性地被保留在沉積位置，而剩余的反 應(yīng)混合物繼續(xù)從其中流過(guò)，并且最后流動(dòng)到相應(yīng)的吸收墊。這樣的 試驗(yàn)片特別適合于檢測(cè)和隔離細(xì)胞，諸如癌細(xì)胞、細(xì)菌等，否則它 們難于通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的方法識(shí)別和隔離。
為了進(jìn)一 步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的以及使得所述新穎的磁色譜方法 能夠用于多種應(yīng)用，包括基因組學(xué)、微基因組學(xué)、蛋白組學(xué)和用于 目標(biāo)識(shí)別的細(xì)胞隔離(例如細(xì)胞器分選、蛋白質(zhì)分級(jí)分離或者目標(biāo) 驗(yàn)證，例如蛋白質(zhì)隔離、免疫測(cè)定、分子分析)，還提供了一種可
多重酉己置測(cè)定系統(tǒng)(multi-configurable assay system )。按照一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施例，這樣的可多重配置測(cè)定系統(tǒng)包括外殼，其限定內(nèi)部，并
且在其上形成一個(gè)采樣井，其中沉積了包含磁粒子的反應(yīng)混合物以 及任何適用的試劑。作為選用，吸收墊被布置在所述外殼內(nèi)的采樣 井的相對(duì)側(cè)上，以增強(qiáng)在采樣井中沉積的反應(yīng)混合物的雙向流動(dòng)。 提供了基座，其可以被形成為永久地或者可拆卸地被緊固到所述外 殼之下，用于接收所述反應(yīng)混合物。所述基座限定一個(gè)目標(biāo)區(qū)域， 其與采樣井對(duì)齊，使得基本上所有的反應(yīng)混合物被集中在單個(gè)位置 上。提供了磁源(其可以與基座分離或者附接到所述基座上)，其 與目標(biāo)區(qū)域和釆樣井對(duì)齊，并且用于向其施加磁場(chǎng)以因此吸引反應(yīng) 混合物中存在的磁粒子，并且將其保留在目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)允許剩余 的反應(yīng)混合物橫向流動(dòng)通過(guò)目標(biāo)區(qū)域。結(jié)果，結(jié)合了目標(biāo)分析物(例 如細(xì)胞、蛋白質(zhì)、基因)的、在反應(yīng)混合物中存在的磁粒子因此被 捕獲和保留在引入點(diǎn)，這因此有利地最小化了目標(biāo)分析物的可能遷 移。
在這種測(cè)定系統(tǒng)的改進(jìn)中，所述基座構(gòu)件包括傳統(tǒng)的載玻片， 一旦在其上捕獲了所關(guān)心的分析物，則可以按照傳統(tǒng)的載玻片制備 來(lái)查看、處理和存儲(chǔ)?；蛘?，所述基座可以具有網(wǎng)格，其具有或者 不具有在其目標(biāo)區(qū)域上沉積的凝膠制品，所述網(wǎng)格用于多種應(yīng)用， 諸如啟動(dòng)細(xì)胞培養(yǎng)物的生長(zhǎng)，或者作為用于懸浮將選擇性地結(jié)合到 所關(guān)心的目標(biāo)分析物上的受體。另外，可以為這樣的凝膠制品提供 其他類型的試劑和酶，例如消化酶，以選擇性地切割蛋白質(zhì)，或者 用于促進(jìn)期望的生化反應(yīng)。按照上述的實(shí)施例，所述基座可以還包 括一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)格層，用于便利反應(yīng)混合物的流動(dòng)的導(dǎo)向，以及增 強(qiáng)在目標(biāo)區(qū)域捕獲所關(guān)心的分析物的能力。
由于其可多重配置的能力，本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)可用于多種隔離、 分選和詢問(wèn)應(yīng)用的任何一種中。這樣的應(yīng)用的示例包括單載玻片臺(tái)、 臺(tái)式使用、小分批測(cè)試、自動(dòng)化分批處理和連續(xù)的高通過(guò)量篩選。 這樣的可多重配置測(cè)定系統(tǒng)由于其多功能性而在捕獲和隔離在功能 和結(jié)構(gòu)上完整的目標(biāo)分析物(諸如細(xì)胞、蛋白質(zhì)和基因)中特別有 效，即使所述目標(biāo)分析物是薄膜結(jié)合的、易碎的或者特別小或者特別大尺寸的。同樣，所述可多重配置測(cè)定系統(tǒng)可以用于細(xì)胞工程和
詢問(wèn)、細(xì)胞工程和擴(kuò)展或者繁殖、細(xì)胞抗性(resistance )和詢問(wèn)以 及細(xì)胞分選和序列詢問(wèn)(serial inteirogation)應(yīng)用。有益的是，在所 有這樣的配置中，本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)保持為閉合系統(tǒng)，這因此消除 了傳統(tǒng)方法的許多處理步驟，并且允許在具有將材料暴露于工人和/ 或者污染被處理的樣本的最小風(fēng)險(xiǎn)的情況下，允許快速和容易地處 理樣本。
作為本發(fā)明的一部分，還提供了一種新穎的分析器，其由多模 式光度計(jì)構(gòu)成，所述多模式光度計(jì)可以測(cè)量在本發(fā)明的試驗(yàn)片上單 個(gè)焦點(diǎn)的表面熒光、發(fā)光和反射。按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述多模 式光度計(jì)由基座和光學(xué)頂篷(canopy)構(gòu)成，它們一起限定一個(gè)光 學(xué)通道，至少一個(gè)試驗(yàn)片可以被布置在其中。所述室可以包括磁源 或者被設(shè)計(jì)為被置于磁源附近，以便可以使得具有橫向流過(guò)其中的 激活磁粒子的試驗(yàn)片基本上被約束在試驗(yàn)片上的一個(gè)或多個(gè)特定位 置。當(dāng)如此布置時(shí)，光源或者輻射源可以被聚焦在光通道內(nèi)的試驗(yàn) 片上，以便光或者輻射可以與磁源對(duì)齊，并且從對(duì)其進(jìn)行分析物的 存在的分析的試驗(yàn)片反射或者發(fā)出?？梢允褂貌煌ㄩL(zhǎng)的光和輻射 來(lái)按照傳統(tǒng)的分光光度法分析來(lái)確定適當(dāng)分析物的存在。濾光器和 光檢測(cè)器可在必要時(shí)進(jìn)一步被部署用于特定的分光光度法的應(yīng)用。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其采用比現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)定試驗(yàn)片具有更大的靈敏度和再現(xiàn)性的 試驗(yàn)片形式。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其采用試驗(yàn)片形式，但是不需要通過(guò)將受體結(jié)合到測(cè)試薄膜上 而形成捕獲線。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其可以以試驗(yàn)片形式被排列，并且用于提供定量分析。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其可以在反應(yīng)構(gòu)件與這樣的試驗(yàn)片接觸的接觸點(diǎn)形成捕獲線。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色語(yǔ)測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其可以通過(guò)在這種測(cè)定系統(tǒng)的性能的啟動(dòng)時(shí)識(shí)別和隔離在反應(yīng) 混合物中存在的分析物來(lái)節(jié)約所述分析物的量。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色i普測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其可以被適配來(lái)提供多個(gè)分析物的定量和定性分析。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色語(yǔ)測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其容易使用，具有簡(jiǎn)單的構(gòu)造，并且制造便宜。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色鐠測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其可以用于提供分光光度法分析，其包括但是不限于表面反射、 表面熒光和表面發(fā)光。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其可以被配置來(lái)隔離目標(biāo)細(xì)胞，并且促進(jìn)檢測(cè)目標(biāo)細(xì)胞的能力。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其可以被適配來(lái)將細(xì)胞直接地捕獲到載玻片上，并且有助于其 顯微鏡檢查。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其可以被配置來(lái)執(zhí)行獨(dú)立的樣本分析、批量樣本分析和線性陣 列分析。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)，其是 可多重配置的，并且能夠被用于多種應(yīng)用。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)，其可 以允許有效地處理小或大數(shù)量的樣品，并且容易地適用于單載玻片 臺(tái)式應(yīng)用到連續(xù)的高通過(guò)量篩選環(huán)境。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)，其用 于迅速地隔離和分選具有特異性抗原表達(dá)的細(xì)胞亞群，并且可以進(jìn) 一步可選地用于促進(jìn)細(xì)胞擴(kuò)展/繁殖。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)，其容 易被配置來(lái)執(zhí)行與細(xì)胞隔離、細(xì)胞培養(yǎng)物的建立、細(xì)胞工程、細(xì)胞 抗性與細(xì)胞分選和序列詢問(wèn)相關(guān)的測(cè)定。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色鐠測(cè)定系統(tǒng)，其可 以相當(dāng)大地減少或消除對(duì)于微量滴定板、分離柱的依賴性和執(zhí)行細(xì) 胞傳送過(guò)程的需要，同時(shí)獲得更大的細(xì)胞捕獲，并且最小化細(xì)胞損 失。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色鐠測(cè)定系統(tǒng)，其消 除了傳統(tǒng)測(cè)定方法的許多處理步驟，并且進(jìn)一步允許以細(xì)菌暴露于 工人和/或污染被處理的樣本的最小風(fēng)險(xiǎn)來(lái)迅速和容易地處理樣品。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)，其提 供用于執(zhí)行測(cè)定后估計(jì)和操縱(包括但是不限于細(xì)胞測(cè)試、細(xì)胞溶 解和/或蛋白質(zhì)/細(xì)胞器隔離和分離)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其中，這樣的測(cè)定系統(tǒng)可以被配置為可重新使用或者可一次性 使用。
本發(fā)明的另 一 個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)和方 法，其適應(yīng)于以單位劑量預(yù)先封裝的傳統(tǒng)試劑。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種新穎的磁色譜測(cè)定系統(tǒng)和方
法，其可以用于分析物的定量、半定量和定性的免疫測(cè)定與DNA雜 交測(cè)定。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種光學(xué)分析器，其由多模式光度 計(jì)構(gòu)成，用于執(zhí)行分光光度法分析，其包括但是不限于表面反射、
表面熒光和表面發(fā)光o
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種分析器，其由多模式光度計(jì)構(gòu) 成，其具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，容易使用，并且可以被配置來(lái)執(zhí)行獨(dú)立的 樣本分析、批量樣本分析和線性陣列分析。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種分析器，其由多模式光度計(jì)構(gòu) 成，其當(dāng)與本發(fā)明的磁色i脊測(cè)定系統(tǒng)相結(jié)合地使用時(shí)，可以用于確
定在試驗(yàn)片測(cè)定系統(tǒng)上的固定位置處的給定分析物的數(shù)量，而與這
樣的測(cè)定系統(tǒng)的方位和與其 一 起使用的反應(yīng)混合物的橫向流動(dòng)無(wú)關(guān)。


通過(guò)參見(jiàn)附圖，本發(fā)明的這些以及其他特征將變得更清楚，其中 圖la是用于使用本發(fā)明的方法的測(cè)定試驗(yàn)片的透視圖，所述試
驗(yàn)片是按照第 一優(yōu)選實(shí)施例而構(gòu)造的。
圖lb是包括在圖la中描述的測(cè)定試驗(yàn)片的部件的分解視圖。
圖lc是在圖la中描述的測(cè)定系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖2a是按照本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例而構(gòu)造的測(cè)定試驗(yàn)片的
分解透視圖。
圖2b是在圖2a中描述的測(cè)定試驗(yàn)片的側(cè)視圖。
圖3a是按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例而構(gòu)造的多模式光度計(jì)的剖視圖，
其用于本發(fā)明的方法。
圖3b是在圖3中描述的多模式光度計(jì)的剖視圖和方框圖。
圖4a是在圖3中描述的多模式光度計(jì)的透視圖。
圖4b是在圖3中描述的多模式光度計(jì)的俯視圖。
圖4c是包括在圖3中描述的多模式的光度計(jì)的部件的分解剖視圖。
圖5a是用于從多個(gè)樣本檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)分析物的存在和數(shù)量 的、在公共襯底上以平行的行排列的多個(gè)試驗(yàn)片的頂視圖。
圖5b是使用與多個(gè)測(cè)試薄膜流體接觸的單個(gè)公共吸收墊的多 個(gè)試驗(yàn)片的頂視圖，所述測(cè)試薄膜以基本上線性的形式排列。
圖6a是按照本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例而構(gòu)造的測(cè)定試驗(yàn)片的 頂視圖。
圖6b是在圖6a中描述的試驗(yàn)片的側(cè)視圖。 圖7a是按照本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例而構(gòu)造的測(cè)定試驗(yàn)片的 頂視圖。
圖7b是在圖7a中描述的測(cè)定試驗(yàn)片的側(cè)視圖。 圖8是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的可多重配置測(cè)定系統(tǒng)的抬高 的透視透明圖。
圖9是按照在圖8中描述的測(cè)定系統(tǒng)的原理而構(gòu)造的測(cè)定系統(tǒng) 的分解視圖。
圖10是在圖9中描述的測(cè)定系統(tǒng)的網(wǎng)格上沉積的凝膠層的放大 視圖，其用于幫助向其提供的目標(biāo)分析物的捕獲、隔離和進(jìn)一步的 生化處理。
具體實(shí)施例方式
下面的詳細(xì)說(shuō)明和附圖被提供用于僅僅描述本發(fā)明的特定的當(dāng) 前優(yōu)選實(shí)施例，并且不意欲以任何方式限制本發(fā)明的范圍。在這方 面，在此公開(kāi)了一種新穎的測(cè)定系統(tǒng)和方法，與現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)定系 統(tǒng)(特別是測(cè)定試驗(yàn)片)不同，其可以以很高的精度和再現(xiàn)性定量 和定性地檢測(cè)在給定的流體樣本中的分析物、對(duì)照物、校準(zhǔn)物或者 其組合的存在。而且，本發(fā)明的所述新穎的測(cè)定系統(tǒng)和方法提供了 與傳統(tǒng)的測(cè)定試驗(yàn)片相關(guān)聯(lián)的所有優(yōu)點(diǎn)(不必在實(shí)驗(yàn)室設(shè)施中進(jìn)行 遠(yuǎn)程分析)，并且進(jìn)一步不要求通過(guò)訓(xùn)練有素的專業(yè)人員處理。還 提供了一種新穎的分析器，其包括多模式光度計(jì)，用于與本發(fā)明的 測(cè)定系統(tǒng)和方法相結(jié)合地進(jìn)行分光光度法的分析。
現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，先參見(jiàn)圖la-lc，示出了用于磁色語(yǔ)的試驗(yàn)片 的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。所述試驗(yàn)片包括測(cè)試薄膜1，在其一端具有試劑 區(qū)域2,并且在其另一端具有吸收墊3。這些部件被附著到由塑料、 玻璃或者其他適當(dāng)?shù)挠膊牧蠘?gòu)成的襯底4。類似于現(xiàn)有技術(shù)的試驗(yàn) 片，所述試驗(yàn)片可以簡(jiǎn)單地通過(guò)層壓來(lái)制造。
在圖2A和2B中示出了用于本發(fā)明的實(shí)踐中的試驗(yàn)片的另一個(gè) 實(shí)施例。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，在一端提供了一個(gè)試劑墊5，在 相應(yīng)的另一端提供了吸收墊3。在這方面，試劑墊5被示為部分地重 疊測(cè)試薄膜l，因此產(chǎn)生通過(guò)其的更大的飽和度，這可能是給定的應(yīng) 用所期望的。
在圖la-lc和圖2a-2b中描述的試驗(yàn)片實(shí)施例的任何一個(gè)中， 本領(lǐng)域技術(shù)人員容易明白和理解所述實(shí)施例被設(shè)計(jì)來(lái)產(chǎn)生從試劑墊
5向另一端的吸收墊3延伸的橫向流動(dòng)或者遷移路徑。按照傳統(tǒng)的測(cè) 定試驗(yàn)片，反應(yīng)混合物通過(guò)測(cè)試薄膜1的橫向流動(dòng)提供了用于在給 定的表面區(qū)域(即測(cè)試薄膜l)上進(jìn)行化學(xué)分析的基礎(chǔ)。
但是，與現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)定試驗(yàn)片不同，本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)和方 法不使用由沿著測(cè)試薄膜1的一部分形成的結(jié)合受體形成的捕獲壁 壘，而是使用一種新穎的磁手段來(lái)產(chǎn)生這樣的捕獲線。在這方面， 由于經(jīng)由本發(fā)明產(chǎn)生捕獲線的新穎方法和系統(tǒng)，可以認(rèn)識(shí)到雖然在 圖1和2中所示的試驗(yàn)片構(gòu)造可以容易地用于本發(fā)明的實(shí)踐中，但 是其唯一必要元件包括色鐠介質(zhì)，諸如試驗(yàn)片或者色語(yǔ)板，測(cè)試樣 本可以在其上橫向流過(guò)。因此，可以明白，不一定需要按照傳統(tǒng)試 驗(yàn)片等形成遷移的路徑來(lái)實(shí)踐本發(fā)明。
測(cè)試薄膜
可以從具有適當(dāng)厚度、小孔尺寸、橫向流動(dòng)速率和顏色的任何 可獲得材料來(lái)選擇測(cè)試薄膜1。優(yōu)選的是，從具有與分析物和測(cè)試試 劑的低親和性的材料來(lái)產(chǎn)生測(cè)試薄膜。這是為了最小化或者避免測(cè) 試薄膜的預(yù)處理，以避免分析物和/或試劑的非特異性結(jié)合。聚酯是 適當(dāng)?shù)臏y(cè)試薄膜材料的例子。
試劑墊
(可選的)試劑墊5可以包含用于完成測(cè)定所需要的全部或者 一部分的試劑。試劑可以包括捕獲配體和^L告(reporter)配體，它 們特異性結(jié)合在給定的樣本中要檢測(cè)的分析物的不同區(qū)域。捕獲配 體可以被共價(jià)地結(jié)合或者吸收到》茲粒子的表面。也可以使用結(jié)合伙 伴(諸如抗IgG抗體、抗生蛋白鏈菌素/生物素和其他)來(lái)間接地結(jié) 合捕獲配體。所述報(bào)告配體被共價(jià)地結(jié)合到產(chǎn)生熒光或者冷光的染 料、粒子、放射性同位素或者酶。試劑墊5也可以包含穩(wěn)定劑、緩 沖劑、表面活性劑和改善測(cè)定系統(tǒng)的性能的其他試劑。試劑墊5接 收樣本和用于執(zhí)行測(cè)定的所有的隨后的液體試劑。也可以從具有適當(dāng)厚度、小孔尺寸和流率的任何可用材料來(lái)選擇試劑墊5。優(yōu)選的是， 從與分析物和測(cè)試試劑具有低親和性的材料來(lái)制造試劑墊。同樣， 這是為了最小化或者避免試劑墊5的預(yù)處理，以避免分析物和/或試 劑的非特異性結(jié)合。聚酯和多孔聚乙烯是適當(dāng)?shù)脑噭|5材料的示 例。試劑墊5應(yīng)當(dāng)具有足夠的尺寸和空隙容積以接受整個(gè)樣本體積。 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，試劑墊5可以不是物理上分離的部 件。而是，所述試劑可以被存儲(chǔ)于在測(cè)試薄膜1本身上形成的試劑 區(qū)域2中。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，試劑墊5不包含試劑，而是 被用作液體試劑接收墊。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，通過(guò)在作為試 劑墊的替代品的測(cè)試薄膜上形成這樣的試劑區(qū)域，在可以消除試劑 墊組件的情況下，大大地減少了制造的成本和復(fù)雜性。在這方面， 如下更詳細(xì)所述，結(jié)合磁形成捕獲線的能力，測(cè)試薄膜的非結(jié)合特 性消除了設(shè)計(jì)試驗(yàn)片的需要，由此流體樣本必然依序單向流動(dòng)，以 便具有試劑的給定流體樣本徹底地和精確地與由許多結(jié)合抗體限定 的傳統(tǒng)捕獲區(qū)域接觸。
吸收墊
(可選的)吸收墊3應(yīng)當(dāng)具有足夠包含在測(cè)試過(guò)程期間使用的 所有液體體積的吸收容量。棉花纖維和吸水紙是適當(dāng)?shù)奈諌|3材 料的示例。但是，如上所述，在本發(fā)明的實(shí)踐中使用的色譜介質(zhì)可 以僅僅由測(cè)試薄膜或者色譜板構(gòu)成而不必然要求使用吸收墊來(lái)產(chǎn)生 給定的測(cè)試示例的流動(dòng)導(dǎo)向或者遷移路徑(在現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)定試驗(yàn) 片中通常要求如此)的情況下，所述吸收墊是可選的。
襯底
磁色譜試驗(yàn)片襯底4可以由塑料、玻璃或者其他適當(dāng)?shù)挠膊牧?構(gòu)成。襯底長(zhǎng)度可以超過(guò)支持測(cè)試薄膜和墊所需要的長(zhǎng)度，這可能 被期望用于幾個(gè)功能。例如，這樣延伸的襯底長(zhǎng)度可以提供一個(gè)手 柄，或者它可以顯示諸如條形碼、熒光標(biāo)記和彩色標(biāo)記之類的信息，
這可以有助于校準(zhǔn)獨(dú)立的試驗(yàn)片和多模式光度計(jì)，如下更詳細(xì)所述。
為了在單個(gè)分析中分析多個(gè)樣本，在此還公開(kāi)了用于執(zhí)行這樣
的功能的特定的新穎測(cè)定試驗(yàn)片?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖5a，示出了在公共襯 底4上按平行的行排列的多個(gè)試驗(yàn)片的頂視圖。村底4具有頂側(cè)和 底側(cè)，并且可以具有片或者巻的形狀，并且優(yōu)選地從適當(dāng)顏色、厚 度和硬度的不透明塑料片制造。每個(gè)相應(yīng)的測(cè)試薄膜1充分地相間 隔以避免鄰接的測(cè)試薄膜之間的流體接觸。吸收墊3優(yōu)選地被定位 為在測(cè)試薄膜l的一端流體接觸。圖5b示出了使用與給定行中的所 有測(cè)試薄膜具有流體接觸的單個(gè)公共吸收墊3制造的試驗(yàn)片的頂視 圖。測(cè)試薄膜1和吸收墊3的布置使得多個(gè)平行行的試驗(yàn)片有益地 被制造在一片襯底4上或者連續(xù)的網(wǎng)狀的襯底4上。每行試驗(yàn)片具 有足夠的間隔，以便不同行的獨(dú)立的試驗(yàn)片不彼此液體接觸。
為了識(shí)別特定分析物、對(duì)照物、校準(zhǔn)物或者其組合的存在，本 發(fā)明的新穎方法在本發(fā)明的試驗(yàn)片的測(cè)試薄膜部分上的特定位置部 署了磁場(chǎng)。這樣的磁場(chǎng)(其可以被任何類型的》茲源產(chǎn)生，諸如永久 磁鐵或者電磁鐵)被選擇性地定位使得當(dāng)被施加到測(cè)試薄膜的 一部 分時(shí)，在給定樣本中存在的橫向流過(guò)測(cè)試薄膜的磁粒子將被基本上 約束在被施加所述磁場(chǎng)的特定位置。在這方面，所施加的磁場(chǎng)吸引 /磁粒子，形成磁壘，所述磁壘選擇性地保留》茲粒子，所述磁粒子上 結(jié)合了所關(guān)心的分析物，并且適當(dāng)?shù)臉?biāo)記被附加到所述分析物，同 時(shí)使得剩余的反應(yīng)混合物繼續(xù)橫向流過(guò)這樣的磁壘或者區(qū)域。對(duì)于 在圖5a和5b中描述的那些試驗(yàn)片，為了產(chǎn)生期望的捕獲區(qū)域或線， 使用 一個(gè)或多個(gè)條形磁鐵20 (其層壓在襯底4的底側(cè)上或者接近襯 底4的底側(cè))來(lái)形成磁壘。所述一個(gè)或多個(gè)條形磁鐵或者一個(gè)或多 個(gè)磁化軌20與在每行中的一個(gè)或多個(gè)測(cè)試薄膜1垂直，并且在所述 一個(gè)或多個(gè)測(cè)試薄膜1流體接收和吸收端之間。試劑2位于每個(gè)測(cè) 試薄膜的流體接收端上。
通過(guò)選擇性地在試驗(yàn)片周圍或者其上施加磁場(chǎng)，在試驗(yàn)片上磁 組配了捕獲線，磁粒子被磁場(chǎng)基本固定在分布在測(cè)試薄膜上的一個(gè)或多個(gè)特定位置。未被磁約束的剩余的反應(yīng)混合物分量因此繼續(xù)在 測(cè)試薄膜內(nèi)橫向流動(dòng)，通常在遷移路徑上朝向吸收墊流動(dòng)。有益的 是，這樣的方法允許在單個(gè)試驗(yàn)片上定量地測(cè)定多個(gè)分析物、對(duì)照 物、校準(zhǔn)物或者其組合。因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于執(zhí)行 測(cè)定、例如生物測(cè)定的有用方法。
雖然在圖la-lc和圖2a-2b中描述的試驗(yàn)片僅僅描述了在試劑 墊和吸收墊之間布置的測(cè)試薄膜的一部分。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以理解，當(dāng)使用單個(gè)試驗(yàn)片在測(cè)試溶液中測(cè)定多個(gè)分析物、對(duì)照物、 校準(zhǔn)物或者其組合時(shí)，串接的試劑區(qū)域或者墊可以被置于第一施加 磁場(chǎng)的下游。給出了可以用于磁色鐠的流動(dòng)試驗(yàn)片組件的幾個(gè)示意 例子
單個(gè)測(cè)定系統(tǒng)
試劑區(qū)域1/測(cè)試薄膜〃吸收墊
試劑墊1//測(cè)試薄膜/吸收墊
多重測(cè)定系統(tǒng)
試劑區(qū)域1/測(cè)試薄膜/試劑區(qū)域2/測(cè)試薄膜〃吸收墊
試劑墊1//測(cè)試薄膜/試劑墊2//測(cè)試薄膜〃吸收墊
相對(duì)的多重測(cè)定系統(tǒng)
試劑區(qū)域1/測(cè)試薄膜〃吸收墊/測(cè)試薄膜〃
試劑區(qū)域2 試劑墊1//測(cè)試薄膜〃吸收墊〃測(cè)試薄膜〃試劑墊2
其中，
符號(hào)/指定在單個(gè)色譜介質(zhì)中的相界；并且
符號(hào)//指定兩個(gè)獨(dú)立的介質(zhì)(色譜或者其他介質(zhì))的結(jié)合。
結(jié)果，所給出的多重測(cè)定系統(tǒng)的示例使得測(cè)試溶液遇到兩組磁 粒子。測(cè)試溶液的流動(dòng)是單向的，從在試驗(yàn)片的一端的試劑區(qū)域或 者墊1流動(dòng)到在試驗(yàn)片的相對(duì)端的吸收墊。磁壘位于每個(gè)測(cè)試薄膜
上。第一磁壘位于在試劑區(qū)域或者墊2之前通過(guò)測(cè)試薄膜的位置， 而第二磁壘位于在吸收墊之前通過(guò)測(cè)試薄膜的位置。來(lái)自試劑區(qū)域 或者墊2的試劑可以用于分析在測(cè)試溶液中的附加的分析物或者可
以用于執(zhí)行校準(zhǔn)或者質(zhì)量控制。
所給出的相對(duì)的多重測(cè)定系統(tǒng)的示例允許測(cè)定來(lái)自獨(dú)立的測(cè)試 溶液的相同分析物。當(dāng)必須與測(cè)試樣本同時(shí)測(cè)定校準(zhǔn)物時(shí)，這是有 益的。測(cè)試溶液的流動(dòng)是從每個(gè)試劑墊或者區(qū)域向單個(gè)公共吸收墊。
磁壘穿過(guò)每個(gè)測(cè)試薄膜。本發(fā)明也預(yù)料到磁色i普可以用于其他的多 重測(cè)定系統(tǒng)試驗(yàn)片結(jié)構(gòu)，其中包括瓣?duì)铙w和平行的陣列等。
為了操縱通過(guò)向試驗(yàn)片施加磁場(chǎng)而形成的捕獲線的寬度(即表 面面積)，已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)可以根據(jù)磁鐵的數(shù)目和/或施加到測(cè) 試薄膜的磁力的程度來(lái)選擇性地控制這樣的捕獲線的寬度。在這方 面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在測(cè)試薄膜(其中尋求形成捕獲區(qū)域)之下堆 疊多個(gè)磁鐵，被施加到其上的磁鐵的數(shù)目的增加對(duì)應(yīng)地使得捕獲線 的寬度增大。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，通過(guò)使用更大程度的磁力， 由此產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)的捕獲線將具有更大的表面面積，其作為結(jié)果可以 用于確定每個(gè)單位面積的濃度。按照如此方法，操縱磁場(chǎng)以產(chǎn)生更 寬的或者更窄的捕獲線或者區(qū)域可能證明非常有益。例如，通過(guò)操 縱捕獲線的寬度或者表面面積，可以因此提供用于便利使用顯微鏡 來(lái)查看獨(dú)立的粒子的手段。同樣，這樣的選擇性操縱捕獲區(qū)域可以 用于將目標(biāo)細(xì)胞與細(xì)胞群體隔離，其后執(zhí)行可能對(duì)于給定的應(yīng)用必 要的其顯微鏡檢查。
對(duì)于在本發(fā)明的實(shí)踐中優(yōu)選使用的這樣的磁鐵的尺寸，當(dāng)前認(rèn) 為可以使用條形磁鐵或者磁化軌，其寬度在0.003到3.0英寸之間， 并且其長(zhǎng)度在0.010英寸到100英寸之間。在這方面，可以明白，這 樣的磁鐵(特別是磁化軌)可以被確定大小和配置來(lái)產(chǎn)生用于形成 期望的捕獲線所需要的任何程度的磁場(chǎng)，并且可以容易地被本領(lǐng)域 的技術(shù)人員對(duì)于給定的應(yīng)用確定。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖6a和6b，示出了用于執(zhí)行本發(fā)明的測(cè)定的試驗(yàn)片 的第三實(shí)施例。但是，與上述的實(shí)施例不同，這樣的試驗(yàn)片被特殊 設(shè)計(jì)和配置來(lái)在接觸點(diǎn)(在此，包含磁粒子的反應(yīng)混合物被引入到 所述試驗(yàn)片)形成捕獲線。在這方面，并且與其他的上述實(shí)施例相反，按照在圖6a和6b中描述的所述實(shí)施例的試驗(yàn)片不要求反應(yīng)混 合物按照單向路徑流動(dòng)，所述單向路徑從吸收墊開(kāi)始、通過(guò)測(cè)試薄 膜、最后通過(guò)磁場(chǎng)(最終通過(guò)其產(chǎn)生捕獲線)而延伸。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，通過(guò)在反應(yīng)混合物與試驗(yàn)片接觸的 開(kāi)始的接觸點(diǎn)形成捕獲線，有益地節(jié)約了要通過(guò)測(cè)定而檢測(cè)的分析 物的數(shù)量，所述測(cè)定系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)的裝置和方法不同，可以從結(jié) 合的受體的捕獲區(qū)域擴(kuò)散，或者由于非特異性結(jié)合而被抑制到達(dá)這 樣的捕獲區(qū)域。如在本領(lǐng)域中所公知，要通過(guò)使用傳統(tǒng)的測(cè)定系統(tǒng) 來(lái)檢測(cè)的分析物的大部分可能由于從當(dāng)反應(yīng)混合物被引入到測(cè)定系 統(tǒng)到這種反應(yīng)混合物接觸形成所尋求的捕獲線的結(jié)合受體的點(diǎn)必須 發(fā)生的順序橫向流動(dòng)而不被檢測(cè)。
首先參見(jiàn)圖6a,這樣的實(shí)施例包括細(xì)長(zhǎng)村底4，其具有第一和 第二相對(duì)端和中間部分。如上所述，這樣的襯底可以由玻璃、塑料 或其他適當(dāng)?shù)挠膊牧蠘?gòu)成。在所述襯底的相對(duì)端上形成了第一和第 二吸收墊3，、 3",它們?nèi)缦赂敿?xì)所述，使得反應(yīng)混合物最后從引 入反應(yīng)混合物的接觸點(diǎn)到試驗(yàn)片雙向流動(dòng)。在所述襯底4下附接了 細(xì)長(zhǎng)磁鐵30，其用于產(chǎn)生捕獲線以用于進(jìn)一步分析。在替代方式中， 所述細(xì)長(zhǎng)磁鐵30可以大致位于村底4之下，以便獲得多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，諸 如便利顯微鏡應(yīng)用。
優(yōu)選的是，在第一和第二吸收墊3'、 3"之間的、其中心在磁鐵 30上的襯底4的中間部分上形成第一垂直流動(dòng)網(wǎng)格32和第二橫向流 動(dòng)網(wǎng)格34。如圖所示，垂直流動(dòng)網(wǎng)格32被形成在橫向流動(dòng)網(wǎng)格34 之上，后者與在其相對(duì)的兩側(cè)上的第一和第二吸收墊3，、 3"接觸。 優(yōu)選的是，橫向流動(dòng)網(wǎng)格34的一部分部分地位于第一和第二吸收墊 3，、 3"之下，如圖所示。為了引入反應(yīng)混合物，優(yōu)選的是，還提供 采樣井36，其被特別設(shè)計(jì)和配置來(lái)將反應(yīng)混合物直接地引入到第一 垂直網(wǎng)格32上，以便所述反應(yīng)混合物此后依序流向橫向流動(dòng)網(wǎng)格 34，并且最后經(jīng)由雙向流動(dòng)而到達(dá)吸收墊3，、 3"。
按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，垂直流動(dòng)網(wǎng)格32由聚酯、尼龍、玻璃纖
維或者任何其他的類似材料構(gòu)成，并且被定位為便于向下流動(dòng)通過(guò)
其中，以便過(guò)濾在測(cè)試溶液中可能存在的大碎片。橫向流動(dòng)網(wǎng)格34 類似地由聚酯、尼龍、玻璃纖維或者任何其他的類似材料構(gòu)成，以 允許雙向流動(dòng)到相應(yīng)的吸收墊3，、 3"。橫向流動(dòng)網(wǎng)格34也可以由具 有磁特性的材料構(gòu)成，諸如金屬濾網(wǎng)、金屬化的聚酯等。采樣井36 最好由非磁材(諸如塑料，特別是聚氯乙烯)構(gòu)成，以便不與在反 應(yīng)混合物中存在的磁粒子反應(yīng)。
作為提供網(wǎng)格布置，例如第一網(wǎng)格32和第二網(wǎng)格34的組合的 替代方式，如上所述，構(gòu)想了襯底4 (具體地是其中間部分)可以形 成為具有帶紋理的表面，所述帶紋理的表面被配置和定位來(lái)引導(dǎo)樣 本流流過(guò)其中。在這方面，構(gòu)想了在本發(fā)明的實(shí)踐中可以使用能夠 使得測(cè)試溶液的橫向流過(guò)襯底4的中間部分的任何帶紋理的表面， 特別是將其作為橫向流動(dòng)網(wǎng)格34的替代品。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖6b,示出了可以使用在圖6a中描述的實(shí)施例來(lái)執(zhí) 行測(cè)定的順序。開(kāi)始，反應(yīng)混合物^皮沉積在采才羊井36中。由于由字 母A指示的毛細(xì)作用和向下的重力，反應(yīng)混合物依序經(jīng)由字母B指 示的4黃向流通過(guò)垂直流動(dòng)網(wǎng)格32、才黃向流動(dòng)網(wǎng)格34，并且最后而到 達(dá)吸收墊3，、 3"。但是，結(jié)合了所關(guān)心的分析物的磁粒子被約束在 由位于襯底4之下的磁鐵30限定的磁區(qū)域中。因此，所述磁粒子在 測(cè)定的開(kāi)始點(diǎn)被捕獲，這與在初始引入反應(yīng)混合物的某個(gè)點(diǎn)被去除 (這是通過(guò)最常規(guī)的試驗(yàn)片測(cè)定所發(fā)生的)相反。在替代方式中， 可以構(gòu)想使用在襯底4上直接形成或者附接到其上的帶紋理的表面。 具體地，可以將能夠引起測(cè)試溶液橫向流動(dòng)的任何帶紋理的表面用 作橫向流動(dòng)網(wǎng)格34的替代品。
有益的是，節(jié)約了要檢測(cè)的分析物，并且不允許被擴(kuò)散或者被 則結(jié)合到捕獲線之外。因此，這樣的實(shí)施例增強(qiáng)了靈敏度，這是在 此之前未獲得的。根據(jù)這些方法，可以構(gòu)想在圖6a和6b中描述的 實(shí)施例特別有益地用于隔離特定類型的細(xì)胞(諸如癌細(xì)胞)和其他 的大分子和生物結(jié)構(gòu)。在這方面，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的尺寸以及它們?cè)?br> 給定的樣本中的有限數(shù)量(例如，在10毫升血液樣本中可以發(fā)現(xiàn)， 在500億個(gè)細(xì)胞中有一個(gè)癌細(xì)胞)，因此過(guò)去難于隔離和檢測(cè)這樣 的結(jié)構(gòu)。在這方面，由于它們的尺寸，這樣的結(jié)構(gòu)被物理地防止到 達(dá)被提供來(lái)檢測(cè)它們的存在的捕獲或者目標(biāo)位置。在這樣的應(yīng)用中， 發(fā)現(xiàn)用于橫向流動(dòng)網(wǎng)格34的尼龍網(wǎng)格特別有益，其已經(jīng)被示出相當(dāng) 大地提高了反應(yīng)混合物從捕獲區(qū)域(即由磁鐵30產(chǎn)生的磁場(chǎng))離開(kāi) 的橫向流動(dòng)速度，這因此提高了非目標(biāo)細(xì)胞的洗出(washout)。結(jié) 果，可以以更大的濃度來(lái)保留目標(biāo)細(xì)胞，因此，可以比現(xiàn)有技術(shù)更 容易地檢測(cè)目標(biāo)細(xì)胞。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)在圖6a和6b中描述的試驗(yàn)片實(shí)施例的提高細(xì) 胞洗出的能力(即便利目標(biāo)細(xì)胞與反應(yīng)混合物的離析和隔離)，提 供了在圖7a和7b中所述的替代雙向流動(dòng)試驗(yàn)片。首先參見(jiàn)圖7a， 示出了在圖6a和6b中描述的試驗(yàn)片的相同部分。具體地，提供了 襯底4，第一和第二吸收墊3，、 3"形成在其相對(duì)端上。在襯底4下 布置了磁鐵30，其被提供以產(chǎn)生用于產(chǎn)生期望的捕獲線所需要的磁 場(chǎng)。還提供了采樣井36，用于將反應(yīng)混合物引入到所述試驗(yàn)片，其 后是垂直流動(dòng)網(wǎng)格32和橫向流動(dòng)網(wǎng)格34。
但是，關(guān)于后者，這樣的橫向流動(dòng)網(wǎng)格34被設(shè)計(jì)為具有相對(duì)于 垂直流動(dòng)網(wǎng)格32大致對(duì)角的方位。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，通過(guò) 提供橫向流動(dòng)網(wǎng)格34的、相對(duì)于垂直流動(dòng)網(wǎng)格32的對(duì)角方向，流 過(guò)其中的反應(yīng)混合物提高了流向相對(duì)的吸收墊3，、 3"的速度。在這 方面，反應(yīng)混合物避免了按照在圖6a和6b中描述的實(shí)施例必需在 垂直方向上流動(dòng)，因此不經(jīng)歷反應(yīng)混合物經(jīng)由在圖6a和6b中描述 的實(shí)施例而遇到的阻擋程度。如上所述，作為使用對(duì)角定位的橫向 流動(dòng)網(wǎng)格34的替代，中間可以具有一個(gè)帶紋理的表面，用于限定流
過(guò)其中的樣本的指定路徑和流動(dòng)速度。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖8-10，并且首先參見(jiàn)圖8，示出了一種測(cè)定系統(tǒng)100， 其在本質(zhì)上是可多重配置的，因此使得其能夠用于多種應(yīng)用中。在 這方面，所述測(cè)定系統(tǒng)100才艮據(jù)上述的原理和結(jié)構(gòu)可以;故選擇性地形成為不僅完成上述的提供更大程度的捕獲和隔離和節(jié)約流體樣品 的目的，而且提供一種簡(jiǎn)單、迅速和可靠的系統(tǒng)，其允許有效地處
理小數(shù)量或者大數(shù)量的樣品。同樣，這樣的測(cè)定系統(tǒng)100在執(zhí)行與
細(xì)胞隔離、分選和詢問(wèn)相關(guān)聯(lián)的測(cè)定中特別有效，如下更詳細(xì)所述。
如圖所示，系統(tǒng)100包括外殼102,其限定了內(nèi)室104。外殼 102優(yōu)選地由任何適當(dāng)?shù)挠膊牧?諸如塑料和/或金屬)構(gòu)成，并且 具有黑色以最小化可能靈敏的蛋白質(zhì)、細(xì)胞和其他單元組件的圖片 降級(jí)，外殼102被配置到基座110上，并且被安裝在其上。如下更 詳細(xì)所述，外殼102可以被配置為或者永久地附接到基座110,或者 被形成為從其可分離地緊固(通常是通過(guò)機(jī)械和/或粘合手段)。
在外殼102的中心形成采樣井106，其如圖所示具有大致截頭 圓錐的結(jié)構(gòu)，其逐漸尖細(xì)以限定開(kāi)口 108。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白， 采樣井106提供了用于沉積被懷疑包含所關(guān)心的分析物的反應(yīng)混合 物的手段，所述分析物將最后被捕獲和隔離，如上所述。為此，限 定了開(kāi)口 108的所述釆樣井106由此將在由網(wǎng)格112的層限定的目 標(biāo)區(qū)域上沉積反應(yīng)混合物，網(wǎng)格112被期望位于底座110上，并且 作為選用，夾在外殼102和底座110之間。為了^f更利反應(yīng)混合物的 雙向流動(dòng)，外殼102的內(nèi)部104限定了用于吸收構(gòu)件的空間，所述 吸收構(gòu)件可以是諸如如圖所示的燈芯或者墊114、 116的材料，其被 布置在采樣井106的相對(duì)側(cè)上。如上所述，墊114、 116用于通過(guò)橫 向流動(dòng)拉出不包含將與所關(guān)心的分析物結(jié)合的磁粒子的反應(yīng)混合物 部分。對(duì)于后者，其通過(guò)與由磁鐵118產(chǎn)生的磁場(chǎng)的接觸而被保留 在目標(biāo)區(qū)域上的沉積點(diǎn)。如上所述，所述磁場(chǎng)可以通過(guò)本領(lǐng)域的多 種7>知手段#皮產(chǎn)生，并且可以;陂集成為基座110的一部分、可分離 地被緊固到基座110,或者完全與其分離。按照如此方法，可以構(gòu)想 其上捕獲了所關(guān)心的分析物的目標(biāo)區(qū)域是大約0.6平方厘米，而按照 傳統(tǒng)的蓋片，檢查區(qū)域是4平方厘米。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖9，示出了按照?qǐng)D7的測(cè)定系統(tǒng)100而構(gòu)造的測(cè)定 系統(tǒng)的分解視圖，其由于下述原因可以被選擇性地構(gòu)造來(lái)執(zhí)行增強(qiáng)
的測(cè)定功能。如圖所示，在其最基本的部分中，所述測(cè)定系統(tǒng)包括
外殼102，其上形成采樣井106和小孔108。吸收墊114、 116 (其位 于采樣井106的相對(duì)側(cè)上，并且被限制在外殼102內(nèi)部)被提供用 來(lái)拉出不包含與所關(guān)心的分析物結(jié)合的磁粒子的反應(yīng)混合物部分。 如圖進(jìn)一步所示，可以提供網(wǎng)格112，其上具有吸收墊114、 116， 以便反應(yīng)混合物雙向流過(guò)其中。在網(wǎng)格112的中心布置了捕獲區(qū)域 120，其被對(duì)齊為直接位于開(kāi)口 108之下，以便節(jié)約通過(guò)所述測(cè)定系 統(tǒng)并且在分散的隔離區(qū)域被捕獲的樣本。如下更詳細(xì)所述，所述捕 獲區(qū)域120可以采取多種形式，并且可以包括第二網(wǎng)格層，或者如 下結(jié)合圖IO更詳細(xì)地所述，所述捕獲區(qū)域120可以包括一種新穎的 接收凝膠，其可以提供增強(qiáng)的捕獲機(jī)制，所述增強(qiáng)的捕獲機(jī)制可以 被配置來(lái)形成多種生化功能。
基座110被進(jìn)一步提供，并且不僅用作其他測(cè)定系統(tǒng)部分的結(jié) 構(gòu)支撐，而且用于執(zhí)行與測(cè)定相關(guān)聯(lián)的進(jìn)一步的處理。按照如此方 法，可以構(gòu)想基座220可以采取傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡載玻片的形式。 而且，在底座110被用作用于捕獲細(xì)胞的結(jié)構(gòu)的那些應(yīng)用中，可以 使用其來(lái)啟動(dòng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的形成。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，此前還 不能經(jīng)由一個(gè)步驟的測(cè)定處理來(lái)識(shí)別、隔離和最后培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)物， 并且其比本發(fā)明的那些效率低得多，本發(fā)明不僅能夠檢測(cè)和隔離在 樣本中可能存在的極小數(shù)量的細(xì)胞，而且其后直接培養(yǎng)這樣的細(xì)胞 以產(chǎn)生細(xì)胞培養(yǎng)物。
上面結(jié)合圖8和9討論了測(cè)定系統(tǒng)100的各個(gè)部分，現(xiàn)在討論 關(guān)于如何選擇和互連各個(gè)部分以執(zhí)行具有用于執(zhí)行給定的測(cè)定過(guò)程 的增強(qiáng)功能的特定類型的測(cè)定。
在所描述的實(shí)施例中，所述測(cè)定系統(tǒng)IOO可操作而且容易地適 用于從單載玻片臺(tái)式應(yīng)用到連續(xù)的高通過(guò)量篩選環(huán)境。具體地，所 述測(cè)定系統(tǒng)可以用于單載玻片臺(tái)式應(yīng)用、小分批測(cè)試、自動(dòng)化分批 處理和連續(xù)的高通過(guò)量篩選(HTS)。在這樣的應(yīng)用中，基座110 可以釆取標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡載玻片的形式，其容易適應(yīng)現(xiàn)有的流體處理系統(tǒng)，諸如Gilson和Tecan系統(tǒng)。在這方面，這樣的系統(tǒng)允許大批量 處理和自動(dòng)化，并且不需要巨大的機(jī)器人傳送系統(tǒng)和其他昂貴的固 定設(shè)備。
對(duì)于涉及細(xì)胞隔離、分選和詢問(wèn)的過(guò)程，所述測(cè)定系統(tǒng)100可 以被選擇性地修改來(lái)適合于特定的應(yīng)用。在涉及細(xì)胞工程和詢問(wèn)的 應(yīng)用中，優(yōu)選的是，從所有的非可拆卸部件來(lái)形成在圖8和9中描 述的基本測(cè)定系統(tǒng)，所述非可分離部分包括外殼102、吸收墊114、 116、網(wǎng)格112和基座110，后者最好釆取顯微鏡載玻片的形式。在 這樣的結(jié)構(gòu)中，測(cè)定系統(tǒng)最好能夠處理4-8毫升的樣本，并且進(jìn)一 步允許連續(xù)添加試劑來(lái)用于熒光免疫分析?？梢允褂猛ǔ?0X的 倒置顯微鏡來(lái)人工地或者數(shù)字地執(zhí)行染色(staining)的分析。
對(duì)于細(xì)胞工程和擴(kuò)展應(yīng)用，可以修改所述測(cè)定系統(tǒng)，以便選擇 性地可去除外殼102和吸收墊114、 116，因此留下網(wǎng)格112。這樣 的結(jié)構(gòu)允許目標(biāo)細(xì)胞的簡(jiǎn)單的培養(yǎng)方法和后提純(例如轉(zhuǎn)染、耐藥 性等)。這樣的結(jié)構(gòu)也提供了培養(yǎng)后分析(諸如免疫熒光、FISH等) 的平臺(tái)，可以使用通常為40X的倒置顯微鏡來(lái)手動(dòng)地或者數(shù)字地執(zhí) 行培養(yǎng)物染色的分析。
對(duì)于涉及細(xì)胞抗性和詢問(wèn)的應(yīng)用，所述測(cè)定系統(tǒng)IOO可以被配 置成可以從底座110卸下外殼、吸收墊114、 116和網(wǎng)格112。在這 樣的應(yīng)用中，將在底座110上直接地限定目標(biāo)區(qū)域(未示出)，純 化的產(chǎn)物將被無(wú)遮蓋地置于其上。這樣的測(cè)定系統(tǒng)對(duì)于在改變的介 質(zhì)(諸如Matrigel)中布置細(xì)胞以用于耐藥性測(cè)試是理想的。另外， 這種結(jié)構(gòu)對(duì)于FISH測(cè)試也是理想的。為此，按照這樣的結(jié)構(gòu)的測(cè)定 系統(tǒng)可以優(yōu)選地支持使用倒置的或者傳統(tǒng)的、人工或者數(shù)字的設(shè)備 (從10X-100X)的靈活顯微鏡評(píng)估。
對(duì)于涉及細(xì)胞分選和序列詢問(wèn)的應(yīng)用，所述測(cè)定系統(tǒng)可以;陂配 置成可卸下外殼102。結(jié)果，剩下底座IIO，其上附接吸收墊114、 116。網(wǎng)格112可以被選擇性地形成和配置成位于底座110上或者被 選擇性地從其卸下。這樣的結(jié)構(gòu)允許連續(xù)添加用于測(cè)定的試劑，諸
如FISH、免疫熒光和基于細(xì)胞的PCR。
在圖10中描述的另一種改進(jìn)中，構(gòu)想了通過(guò)凝膠120來(lái)限定目 標(biāo)區(qū)域，所述凝膠120用于幫助對(duì)所捕獲的目標(biāo)分析物的捕獲、隔 離和可能的進(jìn)一步生化處理。這樣的凝膠可以包括本領(lǐng)域公知的多 種生物適合的凝膠中的任何一種，諸如在電泳中使用的聚丙烯酰胺 凝膠等，所述凝膠可以作為用于捕獲和隔離細(xì)胞、細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)、蛋 白質(zhì)、基因等的介質(zhì)。這樣的凝膠120可以被形成在如圖所示的網(wǎng) 格襯底112上，或者被直接地形成在基座110上。也可以使用其他 的基底(未示出)來(lái)支撐在目標(biāo)區(qū)域或者目標(biāo)區(qū)域周圍的凝膠120。 為了增強(qiáng)凝膠120捕獲和隔離細(xì)胞、細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)等的能力，構(gòu)想了 可以向這樣的凝膠提供對(duì)所關(guān)心的目標(biāo)分析物具有特異性的受體 122。在這方面，通過(guò)懸浮這樣的受體122或者使得受體122結(jié)合到 固相上，可以促進(jìn)本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)提供增強(qiáng)的目標(biāo)分析物的捕獲 和隔離的能力。
除了這樣的受體122之外或者獨(dú)立于這樣的受體122，可以向 在圖10中被表示為120的凝膠提供其他的化學(xué)修飾劑、試劑或者酶 (被表示為124)，其可以用于對(duì)所關(guān)心的分析物進(jìn)行進(jìn)一步生化處 理。 一種構(gòu)想的應(yīng)用包括使用消化酶來(lái)選擇性地切割蛋白質(zhì)或者消 化目標(biāo)細(xì)胞內(nèi)成分以進(jìn)一步隔離和識(shí)別。為此，構(gòu)想具有期望的試 劑、受體、酶等的這種凝膠組成的配置物和組合物容易被本領(lǐng)域技 術(shù)人員知曉并且能使用公知的技術(shù)來(lái)制造。在另一個(gè)構(gòu)想的應(yīng)用中， 凝膠120可以作為細(xì)胞的生長(zhǎng)培養(yǎng)基，以由此使得所關(guān)心的目標(biāo)細(xì) 胞能夠被擴(kuò)展或者增殖，由此形成細(xì)胞培養(yǎng)物。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目 的，可以將本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的多種營(yíng)養(yǎng)物和其他生長(zhǎng)培養(yǎng)基作
為凝膠120的一部分摻入。
有益的是，本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)比微量滴定板具有更大的靈活性， 并且可以有效地用于細(xì)胞亞群分析測(cè)定，同時(shí)確定異常DNA、mRNA 轉(zhuǎn)錄表達(dá)和蛋白質(zhì)翻譯表達(dá)(同時(shí)FISH/IF)。本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng) 可以同樣使用一個(gè)自攜式單元來(lái)用于隔離和分選細(xì)胞、蛋白質(zhì)或者基因，由此消除對(duì)于分離柱的需要。而且，通過(guò)經(jīng)由井106直接地 添加樣本、試劑和細(xì)胞洗液，消除了細(xì)胞傳送步驟，真正地加速了 測(cè)定過(guò)程，增強(qiáng)了細(xì)胞捕獲，降低了細(xì)胞丟失，并且最小化了錯(cuò)誤 的機(jī)會(huì)。按照這樣的方法，進(jìn)一步構(gòu)想了本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)可以被 具體配置成在外殼102和基座110之間的互連將限定一個(gè)或多個(gè)開(kāi) 口，其限定了一個(gè)通道，通過(guò)所述通道，可以進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)定后 估計(jì)和操縱。例如，對(duì)于在底座102和110之間的互連，不論這樣 的結(jié)構(gòu)是永久地固定還是彼此可脫離，這樣的元件102、 110可以合 作來(lái)限定一個(gè)或多個(gè)通道，通過(guò)所述通道，可以進(jìn)行細(xì)胞測(cè)試，或 者這樣的元件102、 IIO允許試劑被引入通過(guò)其中，以促進(jìn)細(xì)胞溶解 /消化，并且/或者允許其他試劑促進(jìn)蛋白質(zhì)和細(xì)胞器等的離析和隔 離。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)由于它們的多功 能配置而可以用于多種應(yīng)用中，特別是用于藥物發(fā)現(xiàn)中。為此，本
可能的毒性方面的影響。如所公知，用于區(qū)分純細(xì)胞群體的表達(dá)模 式的當(dāng)前技術(shù)、高級(jí)分離技術(shù)和新穎的基因表達(dá)方法是復(fù)雜的、高 成本的、勞動(dòng)密集的和不容易升級(jí)的。本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)不僅克服 了現(xiàn)有技術(shù)的這樣的缺陷，而且，其實(shí)際上還具有寬得多的應(yīng)用。 按照如此方法，本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)對(duì)形成目標(biāo)識(shí)別和目標(biāo)驗(yàn)證過(guò)禾呈 特別有效。對(duì)于前者(其包括諸如細(xì)胞隔離、細(xì)胞器分選和蛋白質(zhì) 分級(jí)分離的過(guò)程)和后者(其可能涉及特異性蛋白質(zhì)隔離、免疫測(cè) 定和分子分析)，經(jīng)常需要在功能上和結(jié)構(gòu)上保持不變的細(xì)胞、蛋 白質(zhì)或者基因的捕獲和隔離。但是，有時(shí)這樣的目標(biāo)經(jīng)常是易碎的、 薄膜結(jié)合的或者具有很小或者很大的尺寸。雖然存在這樣的困難屬 性或者特性，但是本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)良好地適用于以比現(xiàn)有技術(shù)優(yōu) 越的方式促進(jìn)這樣的目標(biāo)的離析和隔離。
本發(fā)明還包括一種新穎的分析器，其中包括多模式光度計(jì)模塊, 所述光度計(jì)可以在試驗(yàn)片上的單個(gè)焦點(diǎn)處測(cè)量前表面熒光(熒光測(cè)定模式)、發(fā)光(發(fā)光測(cè)定模式)和反射(光密度測(cè)定模式)。在 單焦點(diǎn)上的多種光學(xué)方法的使用提供了關(guān)于獨(dú)立的捕獲線的質(zhì)量和 結(jié)構(gòu)以及在捕獲線處存在的分析物、對(duì)照物或者校準(zhǔn)物的量的信息。 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)使用兩種或者多種光學(xué)方法查詢重 要試驗(yàn)片位置來(lái)最小化與試驗(yàn)片相關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確度和精度問(wèn)題。
如圖3a中所示，所述多模式光度計(jì)由光學(xué)頂篷9a和9b(其合 作來(lái)形成光學(xué)通道9 )構(gòu)成。所述光學(xué)通道9將光源和光檢測(cè)器與磁 源和測(cè)試薄膜、色語(yǔ)板等對(duì)齊，以形成光學(xué)路徑。在這方面，基座 9b包括其中形成的通道，用于接收上述類型的試驗(yàn)片?；?b還 優(yōu)選地包括其中固定的磁源或者相對(duì)于所述通道固定的磁源，以由 此在光學(xué)通道9中的指定位置產(chǎn)生期望的捕獲線。例如，諸如磁鐵 的磁源可以被布置在光學(xué)通道9b的底座之下，以便所述試驗(yàn)片保持 在位于其上的通道中。
光學(xué)頂篷9a被形成為具有頂板，通過(guò)其可以透射光源；以及 成一定角度的側(cè)壁，通過(guò)其可以發(fā)出結(jié)果產(chǎn)生的反射光。本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以明白，可以用多種適當(dāng)?shù)陌胪该鞑牧?包括但是不限于 PVC、 ABS或者陽(yáng)極處理鋁板)擠壓、加工或者模塑所述多模式光 度計(jì)，更具體地說(shuō)是由其限定的光學(xué)通道。這樣，可以用便宜的材 料制造本發(fā)明的光學(xué)通道9。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖3b,示意地圖解了用于使用本發(fā)明的多模式光度計(jì) 來(lái)分析試驗(yàn)片的部件。開(kāi)始，形成從光源7到位于光學(xué)通道9的底 座9b的焦點(diǎn)8的激勵(lì)路徑6。容易明白，用于在給定的測(cè)試薄膜或 者色譜板上形成捕獲線的、被并入底座9中的磁源將被精確地與激 勵(lì)路徑6對(duì)齊，以便路徑6直接地對(duì)準(zhǔn)由這樣的磁源產(chǎn)生的捕獲線。 可以明白，在可以使用的許多適當(dāng)?shù)墓庠粗杏邪l(fā)光二極管(LED)、 激光二極管、汞蒸氣燈和霓虹燈。如果必要，可以使用濾光器10來(lái) 選擇激勵(lì)波長(zhǎng)6。這個(gè)激勵(lì)濾光器10可以位于所提供的頂篷壁9a 的任何一側(cè)上，但是其在光源和試驗(yàn)片11之間的激勵(lì)路徑6中。當(dāng) 試驗(yàn)片11被插入光學(xué)通道9中時(shí)，這樣的試驗(yàn)片被固定在底座上，
并且在焦點(diǎn)8與激勵(lì)路徑6相交。
從所述焦點(diǎn)到一個(gè)或多個(gè)光檢測(cè)器13形成發(fā)光路徑12。以將 每個(gè)光檢測(cè)器13與焦點(diǎn)8光對(duì)準(zhǔn)的角度，使用在頂篷壁9a中的徑 向幾何形狀來(lái)定位多個(gè)小孔。光導(dǎo)管、光纖和其他光導(dǎo)可以用于向 光檢測(cè)器13傳輸發(fā)送光。激勵(lì)光6在焦點(diǎn)8激勵(lì)試驗(yàn)片11上存在 的熒光體，所述熒光體因此發(fā)出較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光12。如果使用冷光， 則不需要激勵(lì)光6，并且可以在發(fā)光測(cè)量期間省略所述激勵(lì)光6。發(fā) 射過(guò)濾器14用于具體地選擇從熒光或者冷光發(fā)出的光的發(fā)射波長(zhǎng)， 以去除激勵(lì)光6的蹤跡。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，這樣的發(fā)射過(guò) 濾器14可以被置于頂篷壁9a的任何一側(cè)上，只要其在光檢測(cè)器13 和試驗(yàn)片11之間的發(fā)射路徑12中。
也從焦點(diǎn)8到一個(gè)或多個(gè)光檢測(cè)器16形成反射路徑15。這樣 的反射路徑15承載激勵(lì)光6和發(fā)射光12。如果必要，則激勵(lì)過(guò)濾器 10可以用于具體選擇從試驗(yàn)片反射的光的激勵(lì)波長(zhǎng)6，并且消除發(fā) 射光12的蹤跡。這個(gè)激勵(lì)過(guò)濾器10可以被置于頂篷壁9a的任何一 側(cè)上，只要其在光檢測(cè)器16和試驗(yàn)片ll之間的反射路徑15中。
由于其阻擋帶外發(fā)射的方式，過(guò)濾器10和l4可以是本領(lǐng)域公
知的千擾過(guò)濾器的類型。在這方面，干擾過(guò)濾器在它們的特征通帶 范圍之外呈現(xiàn)出極低的透射率，因此在選擇期望的激勵(lì)和發(fā)射波長(zhǎng) 上很有效。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，光學(xué)通道可以具有多個(gè)焦點(diǎn)，在此 可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)光度測(cè)量，這有益地允許試驗(yàn)片上的多個(gè)點(diǎn)用于 樣本分析和/或校準(zhǔn)。在這樣的應(yīng)用中，可以沿著光學(xué)通道在每個(gè)焦 點(diǎn)群集光學(xué)部件，諸如LED、光二極管和干擾過(guò)濾器。
如在圖4a和4b中分別所示，示出了配備兩個(gè)光學(xué)群集的光學(xué) 通道的不同視圖，所述兩個(gè)光學(xué)群集可以用于多頻譜分析。光源7 (示出了 LED7a和7b)位于激勵(lì)過(guò)濾器10 (示出了過(guò)濾器10a和 10b)之上，激勵(lì)過(guò)濾器10繼而覆蓋每個(gè)激勵(lì)孔(未示出)。在頂 篷9a上安裝了如在圖4C的剖視圖中所示的、具有過(guò)濾器10、 14
的四個(gè)光二極管13a、 16a中的兩個(gè)。在圖4C中所示的條形磁鐵20a 位于在每個(gè)焦點(diǎn)8之下的光學(xué)通道的底座上，以便可以在每個(gè)位置 進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆止夤舛扔?jì)分析。
雖然相信從上面的討論顯而易見(jiàn)，但是下面提供了可以在多個(gè) 應(yīng)用中使用本發(fā)明的新穎磁測(cè)定系統(tǒng)和方法的多個(gè)示例。本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以明白，為了在下面的示例中討論的目的，術(shù)語(yǔ)"測(cè)試溶液" 可以表示測(cè)試樣本、測(cè)試校準(zhǔn)物或者測(cè)試對(duì)照物材料。
示例1:
按照在圖1中給出的說(shuō)明來(lái)制造試驗(yàn)片。襯底4在長(zhǎng)度上延伸 到吸收墊3端部之外，以允許向襯底4應(yīng)用條形碼、熒光標(biāo)記和其 他指示器。試劑區(qū)域2包含抗生蛋白鏈菌素綴合的磁粒子、緩沖劑、 穩(wěn)定劑、表面活性劑和其他干燥形式的試劑。
試驗(yàn)片11首先在吸收墊3端被插入光學(xué)通道9中。在試驗(yàn)片上 的指示器被分析器解釋為校準(zhǔn)信息。例如，分析器驗(yàn)證在焦點(diǎn)8a和 8b讀取了相同的條形碼，并且存儲(chǔ)光檢測(cè)器13和16的反射和熒光 值。所述校準(zhǔn)信息和測(cè)量值被分析器用于驗(yàn)證獨(dú)立的捕獲線的質(zhì)量 和結(jié)構(gòu)以及在所述捕獲線存在的分析物、對(duì)照物或者校準(zhǔn)物的量， 并且驗(yàn)證每個(gè)光學(xué)模塊的性能。
在獨(dú)立的容器中，操作員向一定體積的測(cè)試試劑添加一定體積 的樣本，并且混合它們以形成反應(yīng)混合物。所述測(cè)試試劑包括生物 素綴合的抗P HCG和熒光微球體綴合的抗a HCG，它們共同結(jié)合 在樣本中存在的HCG分子。
一定體積的這種反應(yīng)混合物被施加到試驗(yàn)片試劑區(qū)域2上，其 形成新的反應(yīng)混合物，所述反應(yīng)混合物包含懸浮的磁粒子，所述懸 浮的磁粒子作為緩沖劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑和在試劑區(qū)域2上預(yù) 先干燥的其他試劑。所述磁粒子結(jié)合處于所有其復(fù)合形式的生物素 綴合物，所述形式包括已經(jīng)與HCG和抗a HCG綴合物形成協(xié)同復(fù) 合物(夾層測(cè)定系統(tǒng))的那些。因此，熒光微球體與在反應(yīng)混合物 中存在的分析物的量成比例地直接結(jié)合到磁粒子上。
當(dāng)在反應(yīng)混合物中懸浮的磁粒子在試驗(yàn)片11的平面內(nèi)橫向流
動(dòng)時(shí)，它們遇到使用附接到光學(xué)通道9的基座9b的條形磁鐵20而 施加的磁場(chǎng)。所施加的磁場(chǎng)吸引磁粒子形成磁晝，所述磁壘選擇性 地將所述磁粒子保留在焦點(diǎn)8，同時(shí)允許反應(yīng)混合物繼續(xù)橫向流過(guò)這 個(gè)磁壘向吸收墊3流動(dòng)。
在添加反應(yīng)混合物后，也可以添加一定體積的洗液。這將由于 非特異性結(jié)合而減少由測(cè)試薄膜1和磁粒子保留的熒光微球體的數(shù) 量。
分析器監(jiān)控和比較用于測(cè)量在焦點(diǎn)8a和8b的反射的光檢測(cè)器 16a和16b。當(dāng)磁鐵20保留磁粒子時(shí)，在焦點(diǎn)8a的反射光強(qiáng)度降低。 在焦點(diǎn)8b反射的光強(qiáng)度是背景(空白)測(cè)量，用于校正在獨(dú)立的試 驗(yàn)片之間的差別和樣本基體效應(yīng)。這允許分析器確定是否已經(jīng)在焦 點(diǎn)8a正確地捕獲了磁粒子，并且排斥發(fā)生溶血或者包括增加量的諸 如膽紅素的發(fā)色團(tuán)的樣本。如果在預(yù)定的逝去時(shí)間期間在焦點(diǎn)8a和 8b的所反射的光強(qiáng)度不在規(guī)格內(nèi)，則將所述測(cè)試確定為無(wú)效，并且 不報(bào)告任何結(jié)果。
與光檢測(cè)器16a和16b交替，分析器也監(jiān)控和比較用于測(cè)量熒 光的光檢測(cè)器13a和13b。在焦點(diǎn)8b發(fā)出的光強(qiáng)度是背景(空白) 測(cè)量，用于校正非特異性結(jié)合、在獨(dú)立的試驗(yàn)片之間的差別和樣本 基體效應(yīng)。所述分析器比較在8b的空白發(fā)射測(cè)量和在8a的測(cè)試發(fā) 射測(cè)量，并且計(jì)算HCG濃度。
示例2:
示例2借鑒示例1，但是具有下面的差別
試劑區(qū)域2包含以單位劑量干燥形式預(yù)包裝的所有測(cè)試試劑， 包括抗生蛋白鏈菌素綴合的磁粒子、生物素綴合的抗卩HCG和熒 光微球體綴合的抗a HCG，它們共同結(jié)合在樣本中存在的HCG分 子。試劑區(qū)域2也包含緩沖劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑和干型的其他 試劑。
操作員直接向試劑區(qū)域2中添加一定體積的測(cè)試溶液。
示例3:
示例3借鑒示例2，但是具有下面的區(qū)別 使用取代熒光微球體的堿性磷酸酶來(lái)綴合抗a HCG。 在添加一定體積的洗液后， 一定體積的熒光底物被加到試劑區(qū)域2。
示例4:
示例4借鑒所有的上述示例，但是具有下面的區(qū)別 示例4用試劑墊5替代在每個(gè)前述示例中的試劑區(qū)域2。
示例5:
按照在圖1中給出的處方來(lái)制造試驗(yàn)片。襯底4在長(zhǎng)度上延伸 到吸收墊3端部之外，以允許向襯底4應(yīng)用條形碼、熒光標(biāo)記和其 他指示劑。試劑區(qū)域2包含抗生蛋白鏈菌素綴合的磁粒子、緩沖劑、 穩(wěn)定劑、表面活性劑和其他干型試劑。
在 一 個(gè)獨(dú)立的容器中，操作員向 一 定體積的測(cè)試試劑添加 一 定 體積的測(cè)試溶液(包含細(xì)胞、細(xì)胞裂解物、總的RNA),并且混合 它們以形成反應(yīng)混合物。所述測(cè)試試劑包括生物素化的寡(dT)探 針和對(duì)衣原體特異的5，熒光染料標(biāo)記的DNA雜交探針。
一定體積的這個(gè)反應(yīng)混合物被施加到試驗(yàn)片試劑區(qū)域2。當(dāng)所 述反應(yīng)混合物與試劑區(qū)域2接觸時(shí)，形成新的反應(yīng)混合物，其包含 懸浮的磁粒子以及緩沖劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑和其他在試劑區(qū)域2 上預(yù)先干燥的試劑。所述生物素化的寡(dT)探針特異地與在測(cè)試 溶液中存在的所有mRNA的3'聚腺苷酸區(qū)域雜交。結(jié)果，所有的 mRNA經(jīng)由生物素/抗生蛋白鏈菌素鍵而被結(jié)合到磁粒子上。相反， 被標(biāo)記的雜交探針僅僅結(jié)合目標(biāo)mRNA。磁粒子結(jié)合呈所有其復(fù)合 形式的生物素化的寡(dT)探針，所述形式包括已經(jīng)與衣原體mRNA 和對(duì)衣原體特異的焚光染料標(biāo)記的DNA雜交探針形成協(xié)同復(fù)合物 (雜合物)的那些。因此，熒光染料被與在反應(yīng)混合物中存在的衣 原體mRNA的量成比例地間接結(jié)合到磁粒子上。
當(dāng)在反應(yīng)混合物中懸浮的磁粒子在試驗(yàn)片11的平面內(nèi)橫向流 動(dòng)時(shí)，它們遇到使用附接到光學(xué)通道9的基座9b的條形磁鐵20而 施加的磁場(chǎng)。所施加的磁場(chǎng)吸引形成磁壘的磁粒子，所述磁壘選擇 性地將所述磁粒子保留在焦點(diǎn)8，同時(shí)允許反應(yīng)混合物繼續(xù)橫向流過(guò) 這個(gè)磁壘向吸收墊3流動(dòng)。
在添加反應(yīng)混合物后，也可以添加一定體積的洗液。這將由于 非特異性結(jié)合而減少由測(cè)試薄膜1和磁粒子保留的被標(biāo)記的DNA探 針的數(shù)量。
分析器監(jiān)控和比較用于測(cè)量在焦點(diǎn)8a和8b處反射的光檢測(cè)器 16a和16b。當(dāng)磁鐵20保留磁粒子時(shí)，在焦點(diǎn)8a處反射的光強(qiáng)度降 低。在焦點(diǎn)8b處反射的光強(qiáng)度是背景(空白)測(cè)量結(jié)果，用于校正 在獨(dú)立的試驗(yàn)片之間的差別和樣本基體效應(yīng)。這允許分析器確定是 否已經(jīng)在焦點(diǎn)8a處正確地捕荻了磁粒子，并且排斥發(fā)生溶血或者包 括增加量的諸如膽紅素的發(fā)色團(tuán)的樣本。如果在預(yù)定的逝去時(shí)間期 間在焦點(diǎn)8a和8b處的所反射的光強(qiáng)度不在規(guī)格內(nèi)，則將所述測(cè)試 確定為無(wú)效，并且不報(bào)告任何結(jié)果。與光檢測(cè)器16a和16b交替， 分析器也監(jiān)控和比較用于測(cè)量熒光的光檢測(cè)器13a和13b。在焦點(diǎn) 8b處發(fā)出的光強(qiáng)度是背景(空白)測(cè)量，用于校正非特異性結(jié)合、 在各個(gè)試驗(yàn)片之間的差別和樣本基體效應(yīng)。所述分析器比較在8b的 空白發(fā)射測(cè)量結(jié)果和在8a的測(cè)試發(fā)射測(cè)量結(jié)果，并且計(jì)算衣原體濃 度，或者僅僅確定是否在測(cè)試溶液中存在衣原體。
示例6
其他檢測(cè)方法可以用于磁色i普。在這個(gè)示例中，使用X射線膠 片來(lái)檢測(cè)在轉(zhuǎn)染的細(xì)胞的群體中的目標(biāo)DNA的存在。使用P32標(biāo)記 的核香酸來(lái)完成在每種測(cè)試溶液中存在的CDNA的PCR擴(kuò)增。使 用5，生物素DNA雜交探針來(lái)雜交擴(kuò)增的DNA形成反應(yīng)混合物，所 述反應(yīng)混合物被施加到包含抗生蛋白鏈菌素綴合的磁粒子的試驗(yàn)片 試劑區(qū)域2。
使用在圖5b中描述的類型的試驗(yàn)片，在施加反應(yīng)混合物后向 試劑區(qū)域2施力口洗液。
一片x射線膜被置于所述試驗(yàn)片陣列的頂部上，并且被曝光適
當(dāng)?shù)臅r(shí)間長(zhǎng)度。
在顯影的x射線膜上看到可視帶，其位置對(duì)應(yīng)于已經(jīng)對(duì)于目標(biāo)
DNA測(cè)試為陽(yáng)性的樣本。
示例7:
示例7借鑒示例6，但是具有下面的區(qū)別
使用5，熒光染料標(biāo)記的引物來(lái)實(shí)現(xiàn)所述PCR擴(kuò)增。
所述試驗(yàn)片陣列位于熒光掃描器中。
所述熒光掃描器檢測(cè)焚光帶，其位置對(duì)應(yīng)于對(duì)于目標(biāo)DNA測(cè) 試為陽(yáng)性的樣本。
示例8:
示例8借鑒示例1，但是具有下面的區(qū)別 所述襯底4是顯微鏡載玻片。
所述磁鐵20位于所述測(cè)試薄膜1之上，因此磁鐵20不與測(cè)試 薄膜1接觸。
使用熒光顯微鏡來(lái)計(jì)數(shù)被結(jié)合到磁粒子的各個(gè)熒光微球體。
示例9:
按照在圖1中給出的說(shuō)明來(lái)制造試驗(yàn)片。襯底4在長(zhǎng)度上延伸 到吸收墊3端之外，以允許向襯底4應(yīng)用條形碼、熒光標(biāo)記和其他 指示劑。試劑區(qū)域2包含抗生蛋白鏈菌素綴合的0.86微米的磁粒子、 抗鼠IgG綴合的150納米的磁粒子、緩沖劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑 和其他干型試劑。
試驗(yàn)片11首先在吸收墊3端被插入光學(xué)通道9中。在試驗(yàn)片上 的指示劑被分析器解析為校準(zhǔn)信息。例如，分析器驗(yàn)證在焦點(diǎn)8a和 8b處讀取了相同的條形碼，并且存儲(chǔ)光檢測(cè)器13和16的反射和熒 光值。所述校準(zhǔn)信息和測(cè)量值被分析器用于驗(yàn)證各個(gè)捕獲線的質(zhì)量 和結(jié)構(gòu)以及在所述捕獲線上存在的分析物、對(duì)照物或者校準(zhǔn)物的量， 并且驗(yàn)證每個(gè)光學(xué)模塊的性能。
在獨(dú)立的容器中，操作員向一定體積的測(cè)試試劑加上一定體積
的樣本，并且混合它們以形成反應(yīng)混合物。所述測(cè)試試劑包括生物
素綴合的山羊抗p FSH和熒光微球體綴合的山羊抗a FSH，它們協(xié) 同結(jié)合在樣本中存在的FSH分子。所述測(cè)試試劑也包括鼠抗(5 LH 和熒光微球體綴合的山羊抗a LH，它們共同結(jié)合在樣本中存在的 FSH分子。
一定體積的這種反應(yīng)混合物被施加到試驗(yàn)片試劑區(qū)域2。當(dāng)所 述反應(yīng)混合物與試劑區(qū)域2接觸時(shí)，其形成新的反應(yīng)混合物，所述 反應(yīng)混合物包含0.86微米和150納米的懸浮的磁粒子以及緩沖劑、 穩(wěn)定劑、表面活性劑和其他在試劑區(qū)域2上預(yù)先干燥的試劑。所述 0.86微米的磁粒子結(jié)合呈所有其結(jié)合形式的生物素綴合物，所述形 式包括已經(jīng)與FSH和抗a FSH綴合物形成協(xié)同復(fù)合物(夾層測(cè)定系 統(tǒng))的那些。因此，熒光微球體被與在反應(yīng)混合物中存在的分析物 的量成比例地間接結(jié)合到磁粒子上。所述150納米的磁粒子結(jié)合呈 所有其結(jié)合形式的鼠抗卩LH綴合物，所述形式包括已經(jīng)與LH和山 羊抗aLH綴合形成協(xié)同復(fù)合物(夾層測(cè)定系統(tǒng))的那些。因此，熒 光微球體被與在反應(yīng)混合物中存在的分析物的數(shù)量成比例地間接結(jié) 合到磁粒子上。
當(dāng)在反應(yīng)混合物中懸浮的磁粒子在試驗(yàn)片11的平面內(nèi)橫向流 動(dòng)時(shí)，它們遇到使用附接到光學(xué)通道9的基座9b的條形磁鐵20a而 施加的第一磁場(chǎng)。所施加的磁場(chǎng)具有足夠的強(qiáng)度，其提供磁壘，所 述磁壘選擇性地將所述0.86微米磁粒子保留在焦點(diǎn)8a處，同時(shí)允許 包括懸浮的150納米的》茲粒子的反應(yīng)混合物繼續(xù)橫向流過(guò)這個(gè)》茲壘 向吸收墊3流動(dòng)。
當(dāng)在反應(yīng)混合物中懸浮的150納米磁粒子在試驗(yàn)片11的平面內(nèi) 橫向流動(dòng)時(shí)，它們遇到使用附接到光學(xué)通道9的基座9b的條形磁鐵 20b (未示出)而施加的第二磁場(chǎng)。所述第二施加磁場(chǎng)比所述第一施 加磁場(chǎng)強(qiáng)得多。這個(gè)第二施加磁場(chǎng)提供磁壘，所述磁壘選擇性地將 所述150納米磁粒子保留在焦點(diǎn)8b處，同時(shí)允許所述反應(yīng)混合物繼 續(xù)沖黃向流過(guò)這個(gè)》茲壘向吸收墊3流動(dòng)。
在添加反應(yīng)混合物后，也可以添加一定體積的洗液。這將由于 非特異性結(jié)合而減少由測(cè)試薄膜1和磁粒子保留的熒光微球體的數(shù) 量。
分析器監(jiān)控和比較用于測(cè)量在焦點(diǎn)8a和8b的反射的光檢測(cè)器 16a和16b。當(dāng)?shù)谝淮盆F20a和第二》茲鐵(未示出)保留磁粒子時(shí)， 在焦點(diǎn)8a處反射的光強(qiáng)度降低。在焦點(diǎn)8a和8b的反射光強(qiáng)度是用 于確定是否已經(jīng)在焦點(diǎn)8a和8b處正確地捕獲了磁粒子的量度。如 果在預(yù)定的逝去時(shí)間期間在焦點(diǎn)8a和8b處所反射的光強(qiáng)度不在規(guī) 格內(nèi)，則將所述測(cè)試確定為無(wú)效，并且不報(bào)告任何結(jié)果。
與光檢測(cè)器16a和16b交替，分析器也監(jiān)控和比較用于測(cè)量熒 光的光檢測(cè)器13a和13b。在焦點(diǎn)8a和8b發(fā)出的光強(qiáng)度分別用于 計(jì)算FSH和LH濃度。所述分析器將這些發(fā)出的光強(qiáng)度與包含已知 的FSH和LH濃度的測(cè)試溶液的那些相比較，并且根據(jù)這樣的參數(shù) 來(lái)計(jì)算FSH和LH濃度。還應(yīng)當(dāng)明白，可以在不脫離本發(fā)明的預(yù)期 精神和范圍的情況下，對(duì)于上述的實(shí)施例進(jìn)行各種增加、刪除、修 改和變更。在這方面，應(yīng)當(dāng)理解除了在此形成的磁產(chǎn)生的捕獲線之 外，還可以按照傳統(tǒng)的試驗(yàn)片測(cè)定系統(tǒng)(其包含使用在測(cè)試薄膜上 形成的結(jié)合受體)來(lái)形成附加的捕獲線。
示例10:
按照在圖7a和7b中給出的說(shuō)明來(lái)制造試驗(yàn)片。襯底4由顯微 鏡載玻片形成，橫向流動(dòng)網(wǎng)格34 (色譜介質(zhì)或者固定相)由從編織 的尼龍纖維構(gòu)造的105微米孔尺寸的網(wǎng)格構(gòu)成。相應(yīng)的網(wǎng)格32、 34 的邊緣被使用任何適當(dāng)?shù)恼澈蠋д车斤@微鏡載玻片襯底4。這產(chǎn)生了 無(wú)粘合區(qū)域，并且允許橫向流動(dòng)網(wǎng)格34與顯微鏡載玻片襯底4直接 接觸。使用任何適當(dāng)?shù)恼澈蟿┗蛘卟桓蓴_測(cè)試溶液的雙向流動(dòng)B的 任何其他機(jī)械手段來(lái)將井36與相應(yīng)的網(wǎng)格32、 34同心地安裝。吸 收墊3，、 3"具有大致相等的尺寸，其具有大于液體試劑、測(cè)試溶液、 洗液等的組合體積的總的吸收容量。如在圖7a和7b中所示，吸收 墊3，、 3"都與4黃向流動(dòng)網(wǎng)格34流體接觸。
在獨(dú)立的容器中，操作員可以向 一定體積的測(cè)試試劑加上 一 定 體積的測(cè)試溶液(例如被懷疑包含癌細(xì)胞的外圍血管或者骨髓)， 并且混合它們以形成反應(yīng)混合物(移動(dòng)相)。如果需要，可以使用 普通的實(shí)驗(yàn)室工作過(guò)程來(lái)在與測(cè)試試劑混合之前從測(cè)試溶液中去除 紅血球。所述測(cè)試試劑可以包括使用對(duì)于至少一個(gè)人類癌細(xì)胞類型 特異的抗體而綴合的磁粒子。這些抗體結(jié)合到目標(biāo)癌細(xì)胞類型上以 使得它們磁化。隨后， 一定體積的、對(duì)于相同的癌細(xì)胞類型特異的 熒光染料標(biāo)記抗體被加到同 一反應(yīng)混合物。這些抗體可以結(jié)合到在 癌細(xì)胞類型上的剩余的可用部位，以使得它們具有熒光。因此，所 述反應(yīng)混合物包含已經(jīng)被磁化和具有熒光的癌細(xì)胞類型。
試驗(yàn)片被布置在條形磁鐵30之上，以便井36的底部的開(kāi)口位 于條形磁鐵30之上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在井36的底部的 開(kāi)口完全被條形磁鐵30限制。所述反應(yīng)混合物被沉積到井36中。 重力隨后使得反應(yīng)混合物沿著方向A下降，直到它與垂直網(wǎng)格32 接觸。在接觸垂直網(wǎng)格32時(shí)，通過(guò)毛細(xì)作用和重力的組合來(lái)將反應(yīng) 混合物強(qiáng)制通過(guò)在垂直網(wǎng)格32內(nèi)的孔。所述反應(yīng)混合物可以然后接 觸橫向流動(dòng)網(wǎng)格34,所述橫向流動(dòng)網(wǎng)格34通過(guò)毛細(xì)作用而在雙向 B，、 B，，上傳送所述液體反應(yīng)混合物，直到所述反應(yīng)混合物^皮吸收墊 3，、 3"吸收。
當(dāng)在反應(yīng)混合物中的磁粒子和磁標(biāo)記的細(xì)胞從井36向橫向流 動(dòng)網(wǎng)格34流動(dòng)時(shí)，它們遇到經(jīng)由條形磁鐵30而施加的磁場(chǎng)。所施 加的磁場(chǎng)形成磁壘，所述磁壘選擇性地將大多數(shù)磁粒子和磁標(biāo)記的 癌細(xì)胞保留在窄的捕獲區(qū)域內(nèi)。反應(yīng)混合物的非磁性剩余部分可以 繼續(xù)雙方向B流過(guò)這個(gè)》茲壘到吸收墊3，、 3"。
在添加反應(yīng)混合物后，可以在井36內(nèi)沉積一定量洗液，同時(shí)試 驗(yàn)片保持在條形磁鐵30上方的位置中。磁標(biāo)記的目標(biāo)細(xì)胞和磁粒子 被磁壘固定，同時(shí)從所述捕獲區(qū)域洗去非目標(biāo)細(xì)胞和未結(jié)合的熒光 抗體。
通過(guò)使用上述的方法，可以向單個(gè)顯微鏡載玻片施加超過(guò)1億的細(xì)胞。這樣的方法將必須產(chǎn)生和檢查的圖像的數(shù)量從48,000減少 到少于40。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以馬上認(rèn)識(shí)到將細(xì)胞直接捕獲到載玻 片上的優(yōu)點(diǎn)，以便在傳送步驟期間不丟失細(xì)胞，而在傳送步驟期間 丟失細(xì)胞是現(xiàn)有技術(shù)的細(xì)胞檢查技術(shù)的一個(gè)嚴(yán)重的缺陷。
示例11:
示例11借鑒示例10，但是具有下面的區(qū)別
按照在圖7中給出的說(shuō)明來(lái)制造試驗(yàn)片。由使用透光塑料(諸 如聚碳酸酯或者丙烯酸)而制造的顯微鏡載玻片來(lái)形成襯底4。色譜 介質(zhì)或者固定相34由在制造過(guò)程(例如注射成型、熱沖壓或者鑄造) 期間直接在顯微鏡載玻片的頂表面上形成的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。所述紋理可式。
應(yīng)當(dāng)明白和理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可 以對(duì)于上述的實(shí)施例進(jìn)行各種增加、刪除、修改和變更。在這方面， 雖然已經(jīng)通過(guò)具體示例、特別是參見(jiàn)磁產(chǎn)生的捕獲線和技術(shù)說(shuō)明了 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明絕不限于此。因此， 所有的增加、刪除、修改和替代被包括在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可多重配置的測(cè)定系統(tǒng)，用于執(zhí)行磁色譜方法，所述測(cè)定系統(tǒng)包括(a)基座；(b)外殼，其能夠位于所述基座上，所述外殼上形成有采樣井，用于容納其中懸浮了一定數(shù)量的磁粒子的反應(yīng)混合物；和(c)至少一個(gè)吸收構(gòu)件，其能夠位于所述外殼內(nèi)，并且與所述采樣井鄰近，以吸收在所述采樣井中沉積的不包含所述磁粒子的所述反應(yīng)混合物的一部分。
2. 按照權(quán)利要求1的測(cè)定系統(tǒng)，其中，所述外殼包括總體為塊 狀的結(jié)構(gòu)，用于限定上平臺(tái)表面，所述采樣井被形成在所述上平臺(tái) 表面的大致中間部分，所述外殼還在所述采樣井的相對(duì)側(cè)上限定第 一和第二空隙；所述系統(tǒng)還包括第一和第二吸收墊，所述第一和第 二吸收墊被容納到所述采樣井的相對(duì)側(cè)的所述空腔中的專用空腔 中。
3. 按照權(quán)利要求2的測(cè)定系統(tǒng)，其中，由選自塑料和金屬的硬 的黑色材料制造所述外殼。
4. 按照權(quán)利要求3的測(cè)定系統(tǒng)，其中，所述底座包括顯微鏡載玻片。
5. 按照權(quán)利要求1的測(cè)定系統(tǒng)，其中，所述測(cè)定系統(tǒng)還包括在 所述底座上形成的網(wǎng)格層，所述網(wǎng)格層限定目標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)區(qū) 域用于容納通過(guò)所述采樣井而沉積的所述反應(yīng)混合物。
6. 按照權(quán)利要求1的測(cè)定系統(tǒng)，其中，所述測(cè)定系統(tǒng)還包括在 所述底座上形成并且與在所述采樣井上形成的所述開(kāi)口對(duì)齊的凝膠 層，所述凝膠層用于接收和接觸通過(guò)所述釆樣井而沉積的所述反應(yīng) 混合物。
7. 按照權(quán)利要求6的測(cè)定系統(tǒng)，其中，所述凝膠包括至少一個(gè) 受體，用于與所述反應(yīng)混合物的所述磁粒子中的至少一個(gè)結(jié)合。
8. 按照權(quán)利要求6的測(cè)定系統(tǒng)，其中，所述凝膠包括至少一種 消化酶，用于與在所述反應(yīng)混合物中存在的蛋白質(zhì)反應(yīng)。
9. 按照權(quán)利要求5的測(cè)定系統(tǒng)，其中，所述測(cè)定系統(tǒng)還包括在 可與所述采樣井對(duì)齊的所述網(wǎng)格上形成的凝膠層，以便所述反應(yīng)混 合物與所述凝膠接觸，并且通過(guò)所述采樣井被沉積。
10. 按照權(quán)利要求5的測(cè)定系統(tǒng)，其中，所述外殼可從所述吸 收墊、網(wǎng)格和所述底座拆卸。
11. 按照權(quán)利要求5的測(cè)定系統(tǒng)，其中，所述外殼和所述吸收 墊可從所述網(wǎng)格和所述底座卸下。
12. 按照權(quán)利要求11的測(cè)定系統(tǒng)，其中，所述網(wǎng)格可從所述底 座卸下。
全文摘要
新穎的磁測(cè)定方法和系統(tǒng)。按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種色譜介質(zhì)，其被設(shè)計(jì)來(lái)與具有被激活的磁粒子的測(cè)試溶液接觸，以便所述溶液雙向流過(guò)其中。由磁鐵或者電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)被選擇性地施加到所述介質(zhì)，所述介質(zhì)使得帶電的粒子基本上被約束在由磁鐵的位置指定的介質(zhì)上的位置，因此形成捕獲線或者捕獲區(qū)域。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，磁場(chǎng)被施加到接觸測(cè)試溶液的介質(zhì)上的位置。所述測(cè)定是可多重配置的，并且可以被修改以適合于特定的免疫分離過(guò)程或者應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N33/00GK101198864SQ200680021180
公開(kāi)日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者克里斯托弗·費(fèi)斯特爾 申請(qǐng)人:克里斯托弗·費(fèi)斯特爾