包括分析盘的多参数化验以及涉及该化验的方法技术

本发明专利技术涉及用于测试试样的目标分子或化学药品的方法和装置。该装置包括可旋转的光学盘，该盘有反应腔室，并有至少两组小珠或微粒，不同组的小珠有至少两种不同密度、尺寸、形状和／或颜色，且在一组中的各个小珠粘附有不同探针。试样加入反应腔室内，并使盘旋转，该反应腔室有密度梯度介质，该密度梯度介质使得不同密度的小珠根据小珠密度而停留在不同径向位置。然后，通过将电磁辐射的射束引导至盘上来检查该小珠。射束可以从盘反射或通过该盘透射。通过分析射束返回的信号，可以确定目标的量或者存在或缺乏。本发明专利技术还提供了进行化验和制造盘装置的相关方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【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结合光学生物转盘(bio-disc)进行化验的装置。本专利技术还涉及一种利用密度梯度和/或离心法来分离、固定和/或检测微粒或小珠、细胞、标签或标记，以便进行化验的方法。
技术介绍
对于最终用户，明显希望能更快地就地进行各种诊断化验和法医化验。理想的是，临床医生、病人、研究人员、军人、其它保健人员和消费者应当能够自己对他们系统中某些致病因子或指示物的存在进行测试以及对在犯罪现场或打斗场的某些生物材料的存在进行测试。目前有多种基于硅的芯片，核酸和/或核蛋白粘附在该芯片上，该芯片可从市场上购得，或者处于开发阶段，用于进行生物医学、化学或生物化学化验。这些芯片并不能由最终用户使用，也不能由缺乏非常专业的技能和昂贵设备的个人或机构使用。本专利技术的目的是通过使用一种相对便宜的化验系统来克服或减轻其中的至少一个缺点，该化验系统可以由没有经过专业培训的最终用户使用。很多生物化学技术利用了抗原和抗体的相互作用、DNA的互补链之间的杂合作用(hybridization)、或者蛋白的亲和力。其中的一些包括抗生蛋白链菌素和生物素，同时使用标签试剂。各种标签或标记已经用于进行检测。实例包括酶、基于颜色的、放射性的、磷光性的、荧光性的和化学发光的试剂、微球、金属胶体以及荧光染色剂(例如荧光剂和若丹明)。例如，荧光性抗人体免疫球蛋白G通常用作标签试剂。在本专利技术的一个实施例中进行“夹层(sandwich)”免疫测定，其中，双层方法设计成检测特定抗体或抗原。例如，为了检测抗体在试样中的存在，相应抗原首先固定在固体基质上。然后，该固定抗原暴露在要测试的试样中。存在的一些或全部抗体将粘在固定抗原上。然后多余或未粘接的抗体都将洗去。然后，标签试剂例如荧光抗免疫球蛋白G添加到试样中。该标签试剂粘在抗体上，并洗去然后多余的试剂。然后测量荧光的强度，以便提供在试样中存在的抗体的量的指示。“夹层”免疫测定的一个问题是包括多个冲洗步骤。该冲洗步骤是除去多余的抗体和标签试剂所必须的，否则它们将对结果的精确性产生不利影响。还有一问题是，试样只能一次分析一个目标。因此，为了检测在试样中的多个不同目标，需要分开的试样容器。因此，需要大量的冲洗步骤，从而使该方法麻烦和费时间。本专利技术的目的是克服或减轻至少一个上述缺点。本专利技术还有一目的是减少或消除目前在免疫测定中需要进行的冲洗步骤的数目。上述目的可以通过提供一种用于进行化学、生物化学或生物医学化验的装置来实现，该装置与基于盘的扫描装置结合使用。一种这样的装置例如在美国专利No.5892577中所述，该美国专利No.5892577的标题是“Apparatus and Method for Carrying Out Analysis ofSamples”，该文献整个被本文参引。
技术实现思路
本专利技术涉及进行化验，特别是涉及单独或成复合物地在盘上使用不同密度小珠。本专利技术包括用于分离和检测小珠(bead)或微粒、小珠复合物、标记、标签或粘附在小珠上的细胞的方法、用于执行化验的盘以及相关检测系统。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于进行化验的装置。该装置包括可旋转的盘，该盘确定了至少一个反应腔室和至少一个分离腔室。该反应腔室通过可控制的屏障装置而与分离腔室或槽道连接。密度梯度形成介质位于分离腔室内，因此，在使用时，具有不同密度的大量微粒可以沿基质的密度梯度而进行分离。在本专利技术的第二方面，提供了另一种用于进行化验的装置。该特殊装置包括可旋转的盘，该盘确定了至少一个分离腔室。该分离腔室或槽道装有密度梯度形成介质，且在使用时，具有不同浮密度的大量微粒可以沿基质的密度梯度而进行分离。可旋转盘用于绕它的中心孔旋转，该中心孔用于可释放地与旋转轴啮合。还优选是，盘确定了多个径向延伸的反应腔室和分离腔室。盖体盘用于完成反应腔室，并由透光材料形成，例如透明塑料材料。可旋转盘的基座可以是压密盘(CD)、可记录CD(CD-R)、CD-RW、数字通用盘(DVD)、DVD-R，DVD-RW、或者其它标准或专用光盘格式(包括荧光或磁光盘)。分离腔室或槽道提供有密度梯度形成介质。合适介质的实例是由Pharmacia Biotech提供的、商标为Percoll的凝胶。密度梯度可以预先在凝胶内形成或者通过施加一个离心力而产生。在本专利技术的一个实施例中，通过使盘绕它的中心轴线旋转而形成和保持密度梯度。优选是，密度梯度介质为透明的，或者光可透射。在盘装置的使用过程中，具有不同密度和/或尺寸的微粒引入反应腔室中。合适的微粒包括可由Pharmacia Biotech购得的密度标记小珠。优选是，小珠为预定密度和尺寸。小珠也可以彩色编码或为荧光，以便用于鉴别目的。当盘旋转并驱动可控制屏障部件时，小珠或微粒可以在向心力作用下离开反应腔室。当微粒沿分离腔室或槽道到达使得微粒密度等于周围介质的密度的点时，它将停止。当发生这样的情况时，微粒或小珠称为到达它的等密度点。微粒的最小密度大于密度梯度介质的最小密度。因此，通过平衡，没有颗粒会留在反应腔室中。在本专利技术的一个特殊实施例中，特定的抗原和/或抗体可以固定在小珠的表面上。例如，为了分析试样以便选定抗体，相应选择的抗原可以固定在特殊密度的小珠上。如上所述，抗体和抗原可以用于相互检测。抗体将选择地粘在它的相应抗原上，且粘接的物质可以通过利用标签或“标记”来鉴别。可以使用标签试剂，例如荧光抗免疫球蛋白G。荧光抗免疫球蛋白G将粘在目标抗体的抗原决定基上。因此，所形成的复合物可以通过抗免疫球蛋白G标签的光学特性来鉴别。在本专利技术的另一实施例中，反应腔室装有荧光抗免疫球蛋白G和至少两组小珠或微粒，每一组有不同密度，并粘附有不同抗原。然后，将例如血液或血清试样引入反应腔室中。在试样中的抗体可以与固定的抗原和荧光抗免疫球蛋白G进行复合。在本专利技术的另一实施例中，粘接伴侣装入反应腔室中，该粘接伴侣包括至少两种不同预定密度、形状和/或大小的微粒。各微粒或粘接伴侣粘附有至少一种抗体，该抗体对感兴趣的抗原或目标抗原有亲和力。粘附在各特定微粒上的抗体对于在目标抗原上的不同抗原决定基具有特定的亲和力。当包含目标抗原的试样引入反应腔室中时，试样与固定在不同粘接伴侣上的抗体进行复合，从而形成粘接伴侣微粒复合物。本领域技术人员由本说明书可知，小珠复合物并不局限于两种小珠或粘接伴侣，而是可以在多微粒或多参数测试形式(涉及三种或更多不同密度、形状和/或尺寸的微粒)中实现。在本专利技术的另一实施例中，粘接伴侣可以包括至少一种具有已知密度的微粒和一种细胞，其中，小珠粘附有至少一种抗体，该抗体粘接在细胞的表面标记上的至少一个抗原决定基上。因此，当细胞和小珠在反应腔室中混合时，通过使小珠上的抗原粘接在细胞表面标记上而形成细胞-小珠复合物。该复合反应并不局限于单个细胞或小珠，而是可以多个细胞粘在单个小珠上，或者多个小珠粘在单个细胞上。小珠可以包含一种或多种抗体，该抗体对不同细胞的表面标记具有亲和力。细胞表面标记可以包括在细胞表面上的簇指示标记、细胞表面蛋白、细胞表面糖蛋白、糖或任何物质，它们可以被识别，或者可以粘在抗体上。在本专利技术的另一实施例中，可以利用多种粘接伴侣来进行多重化验，这些粘接伴侣包括任意组合的小珠或微粒、细胞和标记，以便形成包括至少两个粘接伴侣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对试样进行化验的盘系统，包括：可旋转的盘，该盘有用于接收试样的腔室；在腔室中的介质，用于形成密度梯度；以及多个小珠，包括至少两组不同小珠，各组中的各个小珠具有相同的物理特征，且其上粘附有至少一个捕获探针，该捕 获探针对特定目标有亲和力。

【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：约翰F戈登，
申请(专利权)人：伯斯坦技术公司，长冈实业株式会社，
类型：发明
国别省市：US[美国]