用于样本中标记成分的检测的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种方法和设备，用于检测在样本（１０）中的已占用结合部位（１５），优选的用于检测与在固体表面上的探针相结合的荧光标记成分。该方法包括：使用激光（２２）的斑点（２６）扫描所述样本（１０）并使用检测单元（３０）检测目标特定响应，例如荧光光线（３２）。扫描斑点（２６）的大小选择得足够小，以使得在同一时间，只有一个已占用结合部位（１５）被照射。如果在位置（１１）的重复扫描中观测到目标特定响应，则将该位置分类为已占用结合部位（１５）。这种重复扫描尤其允许在特定与非特定结合之间进行区分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在包含至少一个标记成分的样本中检测已占用结合部位(occupied binding site)的方法和设备。
技术介绍
US6 327 031 B1公开了一种源于光盘(CD)读写设备的光学设备，其适于检查在旋转圆盘上的生物、化学或生化样本。该设备检测分布在所述圆盘上的目标物质的不透光的、反射的或荧光部位的目标特定响应，当用激光束照射所述部位时，产生所述响应。该圆盘可以进一步在其表面上带有编码，其允许(再)定位圆盘上的特定位置。通常，生物传感器的用途是检测在被分析物中的目标物质的存在和/或浓度。该检测基于对“结合部位”或固定在基层上的捕获探针的特定结合。为了使该结合是可检测的，将一个标记成分(labelingelement)(或简称“标记”)附着到目标上。标记的信号需要以最高可能的灵敏度来检测。有不同的方法来构造这样的捕获探针—目标—标记组合(例如可以首先将标记附着到目标，随后使这一对结合到捕获探针，或者可以首先将目标结合到捕获探针，在第二步标记该固定的目标)。如果人们想要在结合反映仍在进行同时进行测量，或者对于从溶液和消除非特定结合的目标和/或标记所需的清洗步骤而来的背景信号问题而言，这是相关联的。虽然测量到标记的存在，但人们只是对附着到被基层上的捕获探针固定的目标上的标记感兴趣。
技术实现思路
基于这种情况，本专利技术的一个目的是提供装置，用于对在样本中的目标物质或标记成分进行高灵敏度和可靠性的检测和量化。通过根据权利要求1的方法和根据权利要求10的设备来实现该目的。在从属权利要求中公开了优选实施例。根据本专利技术的方法允许对样本中已占用的结合部位的检测，其中根据定义，结合部位的“占用”意味着结合部位包含至少一个标记成分(例如某个荧光分子)。在最简单的情况下，“结合部位”可以仅是在样本中的某个位置，“结合”是在所述位置处标记成分的出现。将结合本专利技术的优选实施例来论述(已占用)结合部位的其它实例。该方法包括以下步骤a)使用(优选地为电磁)辐射斑点(spot)对所述样本进行扫描，其中该斑点的有效范围和该斑点的有效扫描速度使得在相应的检查持续期间，在当前所检查斑点区域内，几乎总是最多出现一个已占用的结合部位。辐射斑点例如可以是由光学拾波器(pickup)单元(OPU)产生的(激光)光束的焦点，光学拾波器单元在样本上扫描，无需与样本的机械接触。“斑点的范围”必须相对于斑点的形状来合理的规定，例如可以是斑点的最大或平均直径(与在简单的圆形斑点的情况下的通常直径相对应)。类似的，“扫描速度”必须相对与扫描的具体方法来合理的规定，例如可以是斑点移动穿过样本的平均空间速度(以m/s为单位)。最后，在样本中一个斑点区域的“相应的检查持续期间”规定为该区域的点被该斑点不间断地照射的(平均)时间。例如如果辐射斑点步进式的移动穿过样本，“相应的检查持续期间”就是在两步之间的时间。如果斑点连续的移动，“相应的检查持续期间”可以规定为样本中斑点区域的平均照射时间(即其所有点上的平均值)。斑点范围和扫描速度的假设条件意味着每次大致(即大于90％，优选的大于99％的时间)没有或最多一个已占用结合部位被斑点照射，其中扫描速度的考虑顾及了已占用结合部位的出现可以是动态过程。所提出的扫描可以因此被称为“数字的”，因为在样本中的一个位置处，实际上只有两个可能的测量结果，即“空”或“单一占用”。在特定情况下，假设条件的满足可以与扫描速度无关，其中斑点的有效范围(例如以大约10-1到10-5的系数)小于在已占用结合部位之间的平均距离。这与孤立的已占用结合部位的稀疏分布位置相对应，其中—除了极少的例外—斑点每次最多照射一个已占用结合部位。b)对于前述辐射斑点所检查的每个位置，如果从该位置处观测到目标特定响应，则将该位置的记录作为已占用结合部位的“候选”。“目标特定响应”的具体定义取决于所检查的结合部位和标记成分的类型。例如如果标记成分包含金属粒子，则对斑点辐射的目标特定响应可以是扫描光线的反射。在荧光标记成分的情况下，特定响应可以是荧光光线的受激发射，在化学发光的情况下，目标特定响应可以是在斑点区域所观测到的自发产生的光。c)对前述候选的位置进行至少一次重复扫描。这意味着候选的每个位置至少测量两次，以便能够观测到潜在结合部位的时间演化。在重复扫描之间，可以执行某个处理比如清洗步骤和/或温度改变，例如作为严格性测试，以更好的区分特定和非特定结合。d)如果在前述重复的扫描中一个候选显示了预定响应行为，则将该候选分类为“检测到的”(或“真实的“)已占用结合部位。例如如果在所有或例如大于90％的重复扫描中，一个候选显示了目标特定响应，则该候选就可以分类为检测到的已占用结合部位。如将结合本专利技术优选实施例来更详细论述的，这种分类实现了在(生物)化学样本中的特定结合与非特定结合之间的鉴别。由于每次只测量一个结合部位且由于是基于重复的测量而将一个位置分类为检测到的已占用结合部位的，因此，上述方法提供了在样本中已占用结合部位的非常敏感和可靠的测定。应指出，该方法可选地包括对一个以上已占用结合部位的检测，例如包含不同标记成分(例如两种不同荧光团)的结合部位的检测。进行测量的样本可以是(近似的)二维的或三维的。其优选的包括固体表面，在其上分布探针作为“结合部位”，所述探针能够直接或间接结合至少一个标记成分。例如固体表面可以用聚合物载体来实现，(生物)捕获分子附着到所述载体上，并具有通常在1个/m2和106个/m2之间的，优选的在10个/m2和104个/m2之间的表面密度，其中所述分子尤其结合应该被检测的标记成分。标记成分的间接结合可以借助于目标物质的在前的特定结合而特别的发生。所述目标物质例如可以由在溶液中所感兴趣的生物分子组成。这些生物分子随后通过以探针捕获它们而被固定在固体表面上。为了认定捕获是否已经发生，需要从目标的存在而来的信号。这通过将标记成分(例如荧光分子)附着到每个已占用结合部位来实现。于是测量的灵敏度就取决于标记成分(在荧光的情况下，取决于标记中染色分子的数量；染色分子越多，信号越高)。目标物质与探针的生物结合可以归因于一个cDNA链的杂交，或对抗体的蛋白质识别，等等。可以通过在附着到实际标记上(例如在包含荧光染色分子的PS球体表面上)的特定分子之间的类似生物相互作用，来将标记成分结合到目标。能够在结合到探针之前(通过在标记成分中混合并培育)，或者在将目标分子结合到探针(通过将包含标记的溶液用于已经与目标分子结合的固体表面)之后的独立步骤中，在溶液中的执行目标物质的标记。标记还可以包括在目标物质中，例如在目标物质是PCR产物(单个DNA链的增殖)并且在其中将所附着的染色分子提供给核酸的情况下。在后一情况下，标记和目标物质的混合物可以在形式上认为是在本专利技术意义上的“标记成分”。根据前述实施例的进一步发展，样本的固体表面暴露于溶液，在以辐射斑点扫描样本之前或同时，溶液可能包含至少一种目标物质和/或标记成分。术语“目标物质”广义上应包含人们感兴趣的任何物质对象，例如原子，离子，分子，络合物(complex)或生物系统(如细胞或微生物体)。目标物质和/或标记成分可以离开溶液并结合到固体表面上的探针，由此固定到确定的位置以用于随后的测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测在样本（１０）中的包含至少一个标记成分的已占用结合部位（１５）的方法，所述方法包括以下步骤：ａ）用辐射斑点（２６）扫描所述样本（１０），其中，所述斑点（２６）的范围（ｄ）和扫描速度是这样的：使得在相应的检查持续期间，在当前所检查的斑点区域内几乎总是最多存在一个已占用结合部位（１５）；ｂ）对于所述辐射斑点（２６）所检查的每个位置（１１），如果从该位置观测到目标特定响应，则将其记录为已占用结合部位（１５）的候选；ｃ）至少再一次扫描所述候选的位置（１１）；ｄ）如果在所述重复扫描中候选显示出预定响应行为，就将该候选分类为检测到的已占用结合部位（１５）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖因霍尔德温贝格尔弗里德尔，马尔切洛巴利斯特雷里，亨德里克施塔伯特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]