基于阻抗测量的多分析系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了用于同时检测和/或量化样品中不同分析物或用于同时检测和/或量化不同样品中分析物的系统，其包括：包括一组微电极（11a、11b、11c、11d）的多电极芯片（10）；包括容纳多电极芯片（10）和导管（22）的凹槽（21）的单导管单元（20），其中当多电极芯片（10）插入所述凹槽（21）时，流体样品能通过所述导管依次流经多电极芯片（10）的每个微电极（11a、11b、11c、11d）；以及多导管单元（30），其包括容纳多电极芯片（10）和几个独立导管（32a、32b、32c、32d）的凹槽（31），不同样品可通过这些导管（32a、32b、32c、32d）独立流经所述多电极芯片（10）的每个电极（11a、11b、11c、11d）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要目的是用于同时检测和/或量化单个样品中的不同分析物，或用于同时检测和/或量化不同样品中的单个分析物的系统和方法。
技术介绍
已知阻抗测量使得能够检测用于执行测量的电极的特性和化学组成以及其表面和其间介质的极小变化。这允许记录现象，如电极表面上抗体-抗原复合物的形成(Bataillard, P.等人，Anal. Chem, 1988，60，2374)。第一系统不能在所分析的样品中痕量水平检测微量甚至更低的组分。为了增加技术的灵敏度，也为了小型化器件，开发了基于交叉指状电极的换能器(transducer) (P. van Gerwen 等人，Sens. Actua. B，1998，49，73)。多个专利中使用不同概念(W02004044570)解决了利用阻抗测量将这些类型的电极用作化学传感器，且基本涉及在电极表面上起受体作用的化合物的固定，并使其与被分析样品接触。 如果存在互补化合物(complementary compound),则其结合到改变换能器表面层性质并改变其阻抗的受体。改变的幅度与结合到换能器的化合物量成比例，该量进而取决于其在样品中存在的量。可利用一个或几个询问频率的阻抗值，或通过根据频率调节对等效电路的响应并关联一个或更多成分的值和分析物浓度来进行关联。虽然有上述改进，但当涉及低分子量(小于1000道尔顿)的化合物时，系统仍没有检测和量化痕量甚至更低水平化合物所要求的灵敏度。换能器设计的主要改进是开发了交叉指状电极，该交叉指状电极具有绝缘层在导电元件之间，该导电元件具有分离电极量级的高度，如专利ES2307430中公开的。该换能器允许检测低分子量化合物，其灵敏度类似于使用相同集合的免疫试剂(immunoreagent)的ELISA型化验的灵敏度。与阻抗传感器技术中先例(precedents)—起,还必须加入多分析物型免疫化学分析技术中的先例。一般地，多分析物方法是通过在每个基本免疫分析系统中分开进行的，以便多分析物系统仅仅是不同的n分析物的n分析的一个系统。该系统不利用抗体对其底物展示出的极端选择性(类似于酶对其底物的选择性)。传统系统的改进是使用识别不同分析物的抗体混合物，因为它们之间没有交叉反应，这多少提示我们免疫系统是如何工作的。该策略致力于用于检测牛奶中不同抗体家族的多分析物ELISA分析工作(Adrian J.等人，Anal and Bioanal Chem，2008，391，1703)。因为其涉及低分子量分子，这要求竞争型分析，其中每种分析物合适的竞争者已经分开固定在孔板上，这允许即使使用样品上抗体混合物，也可为每个分析物单独地获得信号。该工作证明使用抗体混合物操作的可能性，而不会有非特异信号大于单个分析中的信号，且不同分析物的响应之间无干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的是能够同时检测不同样品中单个分析物的存在，或同时检测单个样品中不同分析物的存在的分析系统。因此，公开了基于具有阻挡层的交叉指状电极阵列的高度灵敏的多分析物或多样品生物传感器系统，组合将两种类型的样品室(多单元和单个单元)和通过混合特异性抗体的多分析物免疫分析的流动系统(flow system)。如本专利技术理解，术语“分析物”是样品中要检测和/或量化的成分。这方面，分析物可以是元素、化合物或离子，即能够被检测和/或量化的化学物质。化合物是由周期表中两种或更多元素按固定比结合在一起而形成的物质。化合物由具有稳定键的分子或离子组成。类似地，样品中所关注的分析物可以是无机、有机或生物化学。分析物本质上可以是生物的，且因此可包括任何生物分子或细胞类型，细胞器或其任何部分。在这个意义上，术语“生物分子”包括但不限于生物成分(生物体中存在的化学物质)、核酸、肽、蛋白质、酶、碳水化合物、脂肪、维生素、抗体或激素。本专利技术的分析物可以是通过检测或量化能够特异性地识别分析物的抗体而间接 检测或量化。这会是下面的情形，其中样品是从有机体获得的，其免疫系统可产生识别所述抗原的特异性抗体。本专利技术的分析物可存在于-食品样品中(动物产品中兽药残余，植物产品中杀虫剂残余或微生物污染)；-生物来源的样品中，更特别的临床来源的样品中；-任何环境分区中样品(人为来源的有机化合物、药物残留物、杀虫剂或工业产品)。本专利技术的第一方面描述多阻抗测量分析系统(多阻抗分析系统，multipleimpedimetric analytical system),其包括多电极芯片、单导管单元和第二多导管单元。下面描述这些元件中的每一个。a)多电极芯片该芯片包括微电极阵列，当与存在特殊分析物的样品接触时其阻抗改变。因此，基于微电极的阻抗改变，可计算样品中存在的分析物的量。为了描述本专利技术的多电极芯片，术语“远端”指微电极位于其上的一端，且其插入到相应单元(cell)的凹槽中，而多电极芯片的“近端”是相对端，其位于凹槽外部。在本专利技术的优选实施例中，多电极芯片的远端微电极经导电轨迹电连接到近端上的连接器。微电极和导电轨迹是用高度导电的材料制造的，优选TaSi2。而且，微电极之间的介电阻挡层(barrier)避免其间短路，同时，轨迹涂覆有保护性介电材料。在本专利技术的优选实施例中，介电阻挡层和轨迹的涂层都由SiO2形成。在本专利技术的优选实施例中，多电极芯片通过其近端上的连接器连接到激励和处理器件。所述激励和处理器件的第一功能是引起电流通过微电极，通常在其末端施加电压差。因此，通过知道施加到每个微电极的电压差，通过微电极的电流，就可以得到阻抗比，其依赖于样品中存在的分析物的量，该样品中分析物引起微电极的化学改性。因此，激励和处理介质的第二功能是处理所获得的强度信号，以便根据本文中以下描述的过程(或方法)，从样品中存在的分析物的量值变化推导确定每个电极的阻抗。b)单导管单元单元包括容纳多电极芯片的合适凹槽和单导管，其中当后者(多电极芯片)插入到凹槽中时，流体样品可依次通过该单导管流经多电极芯片的每个微电极。优选，循环导管的进口和出口位于单导管单元的上表面上。简而言之，该单元使得样品通过多电极芯片的所有电极。术语“凹槽”用于描述插入本专利技术多电极芯片的孔口，因为在特定实施例中，多电极芯片具有平坦和伸长的形状。然而，本专利技术不是为了限制多电极芯片的形状，也不是为了限制凹槽的形状，其因此可以是任何形状，只要其适于容置多电极芯片。C)多导管单元该单元包括合适的凹槽以容纳多电极芯片和几个导管，流体样品可通过该导管独立流经多电极芯片的每个微电极。如同单导管单元的情形，导管的进口和出口都优选位于所述多导管单元的上表面上。简而言之，多导管单元允许不同样品通过每个微电极而不将其混合到一起。在本专利技术的优选实施例中，每个之前的单元都固定在两个支撑板之间，形成“夹心”型(“三明治”型)结构，其中支撑板和单元是通过螺钉结合到一起的，或通过任何其他防止流体从腔室泄露和不受控制混合的系统结合。 根据本专利技术的第二方面，还公开了同时检测和/或量化单个样品中不同分析物的方法，使用所描述的多个阻抗测量(impedimetric)分析系统(analytical system),包括下列操作I)插入多电极芯片到多导管单元的凹槽中。2)使合适的化合物流经每个导管从而实现待检测的每个分析物的选择性受体或竞争者(竞争物)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：哈维尔·拉蒙阿斯孔，弗朗西斯科·乔斯·桑切斯巴埃萨，玛丽亚·皮拉尔·马尔科科拉斯，安德烈·布拉托夫尼基福罗夫，纳塔利娅·阿布拉莫娃，安德雷·伊帕托夫，
申请(专利权)人：西班牙高等科研理事会，
类型：发明
国别省市：