检测稀释样品中生物体的方法技术

本发明专利技术涉及用于检测液体样品中的生物体的方法，其包括提供捕获区域，所述捕获区域包含处于液体介质中的颗粒并经受流体动力学流，其中待检测的生物体能够与所述颗粒结合，所述方法包括以下步骤：(a)使样品循环通过所述捕获区域；(b)使生长培养基循环通过所述捕获区域；以及(c)确定所述捕获区域中生物体的存在、性质或浓度；在所述步骤的至少一部分的过程中，所述颗粒以流化床的形式保留在所述捕获区域中本发明专利技术还涉及用于实施所述方法的系统。

Method for detecting an organism in a dilute sample

The invention relates to a method for detection of liquid samples in organisms, which includes providing the capture area. The capture area contains in liquid medium particles and subjected to fluid dynamics, which detected organisms can be combined with the particles, the method comprises the following steps: (a) to circulate through the sample the capture area; (b) the growth medium circulation through the capture region; and (c) to determine the capture area in the organism's existence, nature or concentration; in the process of at least some of the steps in the form of particles in a fluidized bed is retained in the capture area in the invention relates to a system for implementing the method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测稀释样品中生物体的方法专利
本专利技术涉及用于检测稀释样品中生物体的方法。其还涉及由稀释样品制备生物体的方法。本专利技术还涉及适于实施这些方法的流体系统。技术背景生物物种特别是诸如细菌的生物体的检测、表征、鉴定是许多领域所需要的，所述领域例如医疗或兽医诊断、食品安全或环境。这也是各种生物技术和制药的生产领域所需要的。最后，这是许多生命科学和药学研究的领域所需要的。特别重要的实例是细菌的检测、表征、鉴定。有一些用于食品、化学产品或药物的生产工业，也用于处理废水，而其他的一些被证明可能危害健康。因此在许多情况下，这些细菌的快速检测和鉴定是至关重要的。此外，通常不足以检测痕量的细菌，但也经常有必要了解其状况(生存或死亡)、感染性及其对特定抗生素的抗性。因此，希望了解如何检测在可能含有很多种微生物的样品中的细菌。响应时间必须尽可能短，可信度尽可能高，并且待进行的处理操作尽可能简单。目前，用于鉴定细菌的标准系统包含：根据情况在具有一定程度选择性的培养基上培养菌落，并且在培养后手工计数或分析菌落含量，例如通过诸如质谱法的分子分析技术。然后需要等待约24-48小时以便细菌生长。并且，即使可使用计算机编程工具，所需的设施以及人员也必须是专业的。为了鉴定细菌菌株，应进一步进行形态学比较、抗生素抗性检测、或比色法鉴定、或这些表征的组合。因此，该方法是便宜的，相当可靠且易于实施，但是它需要高的细菌浓度以及非常长的操作时间。在文献CN102094062中，提出了一种方法，其中样品通过过滤器，使得细菌积聚在过滤器中；然后通过将过滤器置于培养基中来培养这些细菌，并检测来自细菌生长的代谢物。这种方法很复杂，并且需要长的分析时间。还已知如何在基于流化床的系统中培养细胞。例如，在文献CN201933088中，提出了用于培养粘附在固体基质上的哺乳动物细胞的系统，其包括在两个多孔板之间的流化床，并通过气体灌注来促进培养。然而，该系统不适于对小体积样品的诊断或检测应用。在文献CN1303924中，提出了用于在动物细胞内产生病毒的方法，所述动物细胞本身粘附于保持在磁稳定的流化床内的颗粒上。该方法提供了氧合作用、培养基的交换，以及在所述室的出口处收集病毒。该方法适于生产；其需要预注入大量的细胞，因此不能检测稀有细胞。在文献WO86/05202中，提出了另一种在流化床上的细胞培养系统，其用于组织培养或发酵，包括在辅助室中处理流化床中一部分经处理的流体，并将其再注入该流化床。该系统还需要大的细胞初始数量，因此不适于稀有细胞的检测。其他研究主要集中在微流体设备中的更直接、灵敏的检测方法。例如，在文献SoftInertialMicrofluidicsforHighThroughputSeparationofBacteriafromHumanBloodCells,LabChip,9:1193-1199(2009)中，描述了通过利用待分选物体的惯性与其特征尺寸之间的关系，以物理方法进行细胞的连续分离。该方法使得能以高流速工作，但这种分离在分辨率尺寸方面仍然不准确。此外，许多细菌或不同细胞可能具有相同的尺寸，因此这种分选标准是不充分的。也可以使用电泳分选方法。实际上，细菌的电泳迁移率取决于电荷和细菌的半径。因此，电泳可以通过在非常短的时间内改变施加的场的电方向来集中期望的细菌，并且丢弃死细菌，如文献Enrichmentofviablebacteriainamicro-volumebyFreeflowelectrophoresis,LabChip,12:451-457(2012)中所描述的。或者，可以使用基于待分选物体的介电常数差的介电电泳力。这类方法必须与PCR(聚合链反应)系统或其他基因组分析相结合，以鉴定存在的细菌，如文献AmicrofluidicchipintegratingDNAextractionandreal-timePCRforthedetectionofbacteriainsaliva,LabChip,13:1325-1332(2013)中所讨论的。然而，通常特异性和敏感性仍然不足。另一种方法是通过抗体和抗原之间的结合来捕获。在文献On-chipmicrofluidicbiosensorforbacterialdetectionandidentification,SensorsandActuatorsB,126:508-514(2007)中，可以特别提及使用这种通过在回路的微流体通道上直接移植抗体来捕获细菌的方法。在这种情况下，通过硅烷化来进行抗体的移植，并且有必要让细菌沉降以便捕获是有效的。当需要检测大体积样品中的几种细菌时，例如用于诊断分析和食品安全分析时，流速不足。在文献Immunomagneticbead-basedcellconcentrationmicrodevicefordilutepathogendetection,BiomedMicrodevices,10:909-917(2008)中，描述了一种微流体系统，其中带有抗体的磁珠被侧磁体固定，以便捕获细菌。然而，捕获效率仅为2CFU/μL，其对于所需的效率水平(例如在诊断或食品分析应用中需要的)非常不足。在文献WO2014/037674中，描述了微流体流化床，其具有由外部磁场控制的磁珠循环，其特别地用于通过将特异性抗体移植于磁珠上来捕获细菌。然而，该系统对于检测大体积样品中的几种细菌没有足够的灵敏度。此外，其不能区分活细菌和死细菌。还存在特别令人感兴趣来表征、浓缩、培养和/或扩增的细胞类型：例如酵母或高级真核细胞，尤其是哺乳动物细胞，并且特别是人细胞。例如，生物技术和医学，尤其是再生医学或移植医学，对用于表征、分选和培育干细胞、祖细胞、多能细胞或全能细胞的新方法是感兴趣的。例如，在文献MicrofluidicCaptureofEndothelialColony-FormingCellsfromHumanAdultPeripheralBlood:PhenotypicandFunctionalValidationInVivo,TissueEngineeringPartC,vol.21:274-283(2015),doi:10.1089/ten.tec.2014.0323.,Linetal.中，描述了允许对人细胞、内皮集落形成细胞(ECFC)进行微流体捕获的方法。然而，在该方法中，微流体仅用于捕获，然后还需要将目标细胞转移到常规培养板中，这导致该方法操作时间长且昂贵。因此，对于研发以便利、自动和快速的方式在相当大体积的样品中检测稀有细菌，并且鉴定其感染性或其增殖潜力的系统存在着实际需求。其他单细胞或多细胞生物体(如酵母或寄生虫)或真核细胞(例如干细胞或癌细胞)也存在着类似的问题。专利技术概述本专利技术可以克服现有技术的缺陷。特别地，其提供了检测液体样品中的生物体(例如细菌)的方法，该方法通过捕获保留在捕获区域的颗粒上的甚至非常少量的生物体，然后使这些生物体在捕获区域中原位繁殖或生长，最后检测由此繁殖的生物体。在该方法中使用颗粒的流化床，使得有可能使用相对大的流体流速，并优化在捕获区域中固定的不同物质之间的相互作用(特别是颗粒和能够与其结合的生物体之间的相互作用)。因此，本专利技术涉本文档来自技高网...

【技术保护点】
检测液体样品中的生物体的方法，其包括提供捕获区域，所述捕获区域包含处于液体介质中的颗粒并经受流体动力学流，其中待检测的生物体能够与这些颗粒结合，其中所述方法包括以下步骤：(a)使所述样品循环通过所述捕获区域；(b)使生长培养基循环通过所述捕获区域；以及(c)确定所述捕获区域中生物体的存在、性质或浓度；在这些步骤的至少一部分的过程中，所述颗粒以流化床的形式保留在所述捕获区域中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.24 FR 14602461.检测液体样品中的生物体的方法，其包括提供捕获区域，所述捕获区域包含处于液体介质中的颗粒并经受流体动力学流，其中待检测的生物体能够与这些颗粒结合，其中所述方法包括以下步骤：(a)使所述样品循环通过所述捕获区域；(b)使生长培养基循环通过所述捕获区域；以及(c)确定所述捕获区域中生物体的存在、性质或浓度；在这些步骤的至少一部分的过程中，所述颗粒以流化床的形式保留在所述捕获区域中。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述生长培养基包含所述生物体的营养物。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述流体动力学流的速度在所述捕获区域中沿所述流体动力学流的方向减小。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中通过施加与所述流体动力学流相反的力，优选磁力，来获得所述颗粒在所述捕获区域中的保留，所述颗粒是磁性颗粒，更优选超顺磁性颗粒。5.根据权利要求4所述的方法，其中与所述流体动力学流相反的力在所述捕获区域中沿所述流体动力学流的方向减小。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述生物体选自：原核细胞、细菌、酵母、单细胞或多细胞寄生虫、真菌细胞、真核细胞并且特别是哺乳动物细胞或植物细胞，或这些细胞的功能性组装体；或者其中所述生物体选自：病原生物体、干细胞、基因修饰的生物体和癌细胞；或者其中所述生物体选自：内皮细胞、造血细胞、上皮细胞、胎儿细胞、多能细胞、全能细胞和诱导的多能干细胞。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中通过检测、培养或鉴定在步骤(b)过程中通过流体动力学流从所述捕获区域转移出的生物体或物质来进行步骤(c)。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中通过测量所述捕获区域中的性质，或通过测量所述捕获区域外的性质来进行步骤(c)。9.根据权利要求8所述的方法，其包括：-在步骤(b)之后或在步骤(b)过程中，将物质转移至所述捕获区域外，通过测量所转移的物质的性质来进行步骤(c)；所述物质优选为能与所述捕获区域中的颗粒结合的所述生物体分泌的物质，或者为任选地通过裂解释放的这些生物体的组分，或者为与所述捕获区域中的颗粒结合的其他生物体或来源于这些生物体的生物体。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其包括：-在步骤(b)之后从所述捕获区域对颗粒取样，通过测量取样颗粒的性质来进行步骤(c)。11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中测量的性质是生物或生物化学性质，如亲和力、增殖能力、表型或表型性质、基因型或基因特征、突变、表达水平、形态学或增殖能力。12.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中测量的性质是：力、位移、压力、流速、质量、密度、孔隙度、粘度、弹性、粘弹性、光学密度、浊度、质构特性、强度测量或辐射吸收系数。13.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中测量的性质为，任选地当所述颗粒为紧凑型床的形式时，所述捕获区域中所述颗粒占据的体积或所述占据的体积的尺寸。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述样品中生物体的浓度作为在步骤(b)过程中所述捕获区域中的颗粒占据的体积达到阈值所需的时间的函数被确定。15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中步骤(c)包括生物或生物化学分析，优选基因分析、蛋白质组分析、毒素分析或代谢活性的测量，更特别优选核酸的扩增和/或杂交、核酸测序、免疫凝集或通过结合酶的免疫吸附测定。16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中基于在步骤(a)结束时所述捕获区域中存在的生物体的数量，步骤(b)能使所述捕获区域中生物体的数量增加至少10倍、优选至少100倍、或至少1,000倍、或至少10,000倍、或至少100,000倍。17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其在微流体系统中实施。18.检测液体样品中的生物体的流体系统，其包括：-至少一个室，其包括至少一个流体入口和一个流体出口，并且包括捕获区域；-用于使所述液体样品循环通过所述捕获区域的装置；-用于使生长培养基循环通过所述捕获区域的装置；-用于在所述捕获区域施加力场的装置，所述力场被配置为使得当所述捕获区域经受流体动力学流时，将颗粒以流化床的形式保留在所述捕获区域中，其中待检测的生物体能够与所述颗粒结合；-用于确定所述捕获区域中生物体的存在、性质或浓度的装置。19.根据权利要求18所述的流体系统，其包括与所述室的出口流体连通的至少一个另外的室或槽。20.根据权利要求18至19中任一项所述的流体系统，其还包括用于调节所述室的温度的设备。21.根据权利要求18至20中任一项所述的流体系统，其为微流体系统。22.根据权利要求18至21中任一项所述的流体系统，其中所述用于确定的装置包括用于测量与包含所述捕获区域的室流体连通的第二室中的性质的装置。23.根据权利要求18至22中任一项所述的流体系统，其包括生物或生物化学分析装置，并且优选基因分析、蛋白质组分析或代谢活性测量装置，更特别优选用于核酸扩增和/或核酸杂交、用于核酸测序、用于免疫凝集或通过结合酶的免疫吸附测定的装置。24.检测液体样品中的生物体的套件，其包括：-根据权利要求18至23中任一项所述的流体系统；以及-所述生物体能够与之结合的颗粒。25.检测液体样品中的生物体的套件，其包括：-根据权利要求18至23中任一项所述的流体系统；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉恩路易斯·维奥维，斯蒂芬妮·德斯克鲁瓦，劳伦特·玛拉奎恩，伊阿古·佩雷罗，露西尔·亚历山大，
申请(专利权)人：吉恩路易斯·维奥维，斯蒂芬妮·德斯克鲁瓦，劳伦特·玛拉奎恩，伊阿古·佩雷罗，露西尔·亚历山大，
类型：发明
国别省市：法国,FR