CH617012A5 - Process for the preparation of substrates with a bimolecular coating and the use thereof. - Google Patents

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CH617012A5
CH617012A5 CH1185474A CH1185474A CH617012A5 CH 617012 A5 CH617012 A5 CH 617012A5 CH 1185474 A CH1185474 A CH 1185474A CH 1185474 A CH1185474 A CH 1185474A CH 617012 A5 CH617012 A5 CH 617012A5
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/551Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being inorganic
    • G01N33/553Metal or metal coated

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mittels komplex gebundener Proteine bimolekular beschichteten Substraten und die Verwendung derselben zum Nachweis von weiteren immunologisch reaktiven Substanzen. The present invention relates to a method for the production of substrates bimolecularly coated by means of complex-bound proteins and the use thereof for the detection of further immunologically reactive substances.

Immunologische Reaktionen sind hoch spezifische biochemische Reaktionen, in denen ein als Antigen bekanntes erstes Protein sich mit einem zweiten, gegenüber dem Antigen spezifischen Protein verbindet, das als Antikörper bekannt ist und so ein immunologisch komplexiertes Protein bildet. Immunologische Reaktionen, die in einem biologischen System, wie einem Tier oder einem Menschen, stattfinden, sind lebenswichtig für die Bekämpfung von Krankheiten. In einem biologischen System veranlasst der Eintritt eines Fremdproteins, d. h. des Antigens, das biologische System, die spezifischen Antikörperproteine zu dem Antigen in einem Verfahren zu erzeugen, das derzeit noch nicht völlig verstanden ist. Die Antikörper-Proteinmoleküle haben verfügbare chemische Kombinations- oder Bindestellen, welche die auf dem Antigenmolekül ergänzen, so dass sich das Antigen und der Antikörper chemisch miteinander unter Bildung des immunologisch komplexierten Proteins verbinden können. Immunological reactions are highly specific biochemical reactions in which a first protein known as an antigen combines with a second protein which is specific to the antigen and is known as an antibody and thus forms an immunologically complexed protein. Immunological reactions that take place in a biological system, such as an animal or a human, are vital for fighting diseases. In a biological system, the entry of a foreign protein, i.e. H. of the antigen, the biological system to produce the specific antibody proteins to the antigen in a process that is not yet fully understood. The antibody-protein molecules have available chemical combination or binding sites that complement those on the antigen molecule so that the antigen and the antibody can chemically combine to form the immunologically complexed protein.

Da Antikörper durch biologische Systeme in Reaktion auf das Eindringen von Fremdproteinen in solche Systeme erzeugt werden, ist der Nachweis von Antikörpern, die in einem biologischen System vorhanden sind, von medizinisch diagnostischem Wert für die Bestimmung der Antigene, denen das System ausgesetzt wurde. Umgekehrt hat auch der Nachweis gewisser Antigene in einem biologischen System medizinisch diagnostischen Wert. Beispiele des diagnosti-shen Nachweises von Antigenen schliessen den Nachweis der HCG-Proteinmoleküle im Urin als Nachweis für die Schwangerschaft und den Nachweis der mit der Hepatitis verbundenen Antigenmoleküle (HAA) im Blut in Aussicht genommener Blutspender ein. Um solche diagnostische Untersuchungen durchzuführen, muss das geeignete Protein mindestens eines immunologisch reagierenden Paares erhalten werden. Because antibodies are generated by biological systems in response to the invasion of foreign proteins into such systems, the detection of antibodies present in a biological system is of medical diagnostic value for the determination of the antigens to which the system has been exposed. Conversely, the detection of certain antigens in a biological system has medical diagnostic value. Examples of diagnostic detection of antigens include the detection of HCG protein molecules in the urine as evidence of pregnancy and the detection of hepatitis-related antigen molecules (HAA) in the blood of prospective blood donors. In order to carry out such diagnostic tests, the appropriate protein must be obtained from at least one immunologically reactive couple.

Die einzige bekannte Quelle für ein Antikörperprotein ist ein lebendes biologisches System. Weiter ist es derzeit nur von Wirbeltieren bekannt, dass sie auf die Einführung eines Fremdproteins immunologische Reaktionen zeigen. So werden z. B. in dem Blutserum von Tieren und Menschen, die diesem entsprechenden Antigen ausgesetzt wurden, viele Antikörper gefunden. Viele Antigene können jedoch in Laboratoriumskulturen kontrollierbar hergestellt werden. Einige Antigene jedoch, wie z. B. die mit der Hepatitis verbundenen Antigene sind derzeit, wie Antikörper, nur aus höherem lebenden biologischen Systemen erhältlich. The only known source of an antibody protein is a living biological system. Furthermore, it is currently only known to vertebrates that they show immunological reactions to the introduction of a foreign protein. So z. For example, many antibodies have been found in the blood serum of animals and humans exposed to this corresponding antigen. However, many antigens can be produced in a controllable manner in laboratory cultures. However, some antigens, such as B. The antigens associated with hepatitis are currently, like antibodies, only available from higher living biological systems.

Die meisten Antigene sind Proteine oder enthalten Proteine als wesentlichen Bestandteil, während alle Antikörper Proteine sind. Da Proteine grosse Moleküle mit hohem Molekulargewicht sind, d. h. Polymere, die aus Ketten variabler Zahlen von Aminosäuren bestehen, können das Antigen- und Antikörperprotein jedes einige Bindestellen aufweisen. Die fünf Hauptklassen von Antikörpern (Immunoglobuline IgG, IgM, IgA, IgE und IgD) sind jede augenscheinlich durch mindestens zwei schwere (lange) Peptid-ketten aus Aminosäuren und mindestens zwei leichte (kurze) Peptidketten der Säuren charakterisiert, wobei die Bindung zwischen den Aminosäureeinheiten als Peptidbindung bekannt ist. Diese schweren und leichten Peptidketten sind in der allgemeinen Gestalt des Buchstabens «Y» orientiert und die aktiven oder Kombinationsstellen sind die äussersten Enden der beiden Arme des Y-förmigen Antikörpers für den IgG-Antikörper. Most antigens are proteins or contain proteins as an essential component, while all antibodies are proteins. Because proteins are large, high molecular weight molecules, i. H. Polymers consisting of chains of variable numbers of amino acids can each have some binding sites on the antigen and antibody protein. The five main classes of antibodies (immunoglobulins IgG, IgM, IgA, IgE and IgD) are each obviously characterized by at least two heavy (long) peptide chains of amino acids and at least two light (short) peptide chains of the acids, with the bond between the amino acid units is known as a peptide bond. These heavy and light peptide chains are oriented in the general shape of the letter “Y” and the active or combination sites are the extreme ends of the two arms of the Y-shaped antibody for the IgG antibody.

Immunologische Reaktionen können mittels verschiedener Techniken nachgewiesen werden, einschliesslich dem Gebrauch eines geeigneten Substrates, wie eines metallisierten Immunological reactions can be detected using various techniques, including the use of a suitable substrate, such as a metallized one

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Glas- oder eines Metallplättchens. Setzt man das Substrat einer Lösung des Antigens aus, so wird das Antigen physikalisch in einer dichten monomolekularen Schicht auf der Oberfläche des Substrates adsorbiert. Setzt man danach das Antigen-beschichtete Substrat einem Serum aus, das Antikörper für das Antigen enthält, so führt dies zu einer immunologischen Reaktion, bei der sich die Antikörper selektiv an die Antigene anlagern mittels der Bindestellen auf dem Antikörpermolekül, die jene auf dem Antigenmolekül ergänzen und dabei mindestens eine bimolekulare Teilschicht aus immunologisch komplexiertem Protein auf der Substratoberfläche bilden. Glass or a metal plate. If the substrate is exposed to a solution of the antigen, the antigen is physically adsorbed in a dense monomolecular layer on the surface of the substrate. Subsequently exposing the antigen-coated substrate to a serum which contains antibodies for the antigen leads to an immunological reaction in which the antibodies selectively attach to the antigens by means of the binding sites on the antibody molecule which complement those on the antigen molecule and thereby form at least one bimolecular partial layer of immunologically complexed protein on the substrate surface.

Das Problem zeigt sich, wenn man das beschichtete Substrat, das das Antigen-Antikörper-Komplexprotein aufweist, nachfolgend einer Lösung aussetzt, die das gleiche Antigen enthält oder von der man erwartet, dass sie dieses enthält. Dieses nachfolgende Aussetzen wird im allgemeinen nicht zu einem weiteren Binden von Antigen an dem Antikörper führen, da alle aktiven Stellen der Antikörper schon an die erste Antigenschicht gebunden sind, da die aktiven Antigenmoleküle sich in sehr geringem Abstand voneinander befinden. So gibt es bei der Oberflächenimmunologie das Problem, dass sich die Antikörper an eine (Antigen-) Oberfläche binden und ihre Aktivität verlieren (d. h. ihre Fähigkeit, sich weiter mit einem Antigen, einer Zelle oder einem Virus zu verbinden). The problem becomes apparent when the coated substrate containing the antigen-antibody complex protein is subsequently exposed to a solution that contains or is expected to contain the same antigen. This subsequent exposure will generally not lead to a further binding of antigen to the antibody, since all active sites of the antibodies are already bound to the first antigen layer, since the active antigen molecules are at a very short distance from one another. For example, there is a problem with surface immunology that the antibodies bind to an (antigen) surface and lose their activity (i.e. their ability to further bind to an antigen, a cell or a virus).

Das weitere Problem, das sich häufig ergibt, ist die Unfähigkeit, zwischen den monomolekularen und bimolekularen Schichten aus Protein auf dem Substrat zu unterscheiden, insbesondere wenn die adsorbierte (Antigen-) Schicht relativ dick ist, wie im Falle der HAA-Schicht, da das mit der Hepatitis verbundene Antigenmolekül mindestens zehnmal so gross ist wie der Antikörper zum HAA. The other problem that often arises is the inability to distinguish between the monomolecular and bimolecular layers of protein on the substrate, especially when the adsorbed (antigen) layer is relatively thick, as in the case of the HAA layer, because that the antigen molecule associated with the hepatitis is at least ten times as large as the antibody to the HAA.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung bimolekularer Schichtbeläge auf Substraten, wobei die Schicht-beläge immunologisch komplex gebundene Proteine enthalten, sowie die Verwendung dieser bimolekular beschichteten Substrate zum Nachweis weiterer immunologisch reaktiver Stoffe sind in den vorstehenden Patentansprüchen 1 und 13 definiert. The process according to the invention for the production of bimolecular layer coverings on substrates, the layer coverings containing immunologically complex bound proteins, and the use of these bimolecularly coated substrates for the detection of further immunologically reactive substances are defined in the preceding patent claims 1 and 13.

Gemäss einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein immunologisch inertes Protein zu einer Lösung hinzugegeben, die ein immunologisch reaktives Antigen enthält. Ein Substrat wird dann in die Lösung eingetaucht und die Oberfläche des Substrates wird durch Adsorption mit einer monomolekularen Schicht aus Antigenmolekülen und inerten Proteinmolekülen beschichtet. Die Menge der inerten Proteinmoleküle ist vorzugsweise ausreichend, dass die Adsorptionsschicht aus reaktiven Antigenmolekülen besteht, die durch die inerten Proteinmoleküle um durchschnittlich einige hundert  voneinander getrennt sind. Das darauffolgende Eintauchen des beschichteten Substrates in eine Lösung, die ein immunologisch reaktives Antikörperprotein spezifisch zu dem Antigenprotein enthält, führt zu einem chemischen Verbinden der Antikörpermoleküle mit den Antigenmolekülen, wobei jedoch die verbleibenden Antikörperstellen aktiv bleiben. Als Ergebnis führt das nachfolgende Eintauchen des beschichteten Substrates in eine Lösung, von der man annimmt, dass sie das Antigen enthält, zu einem weiteren Binden des Antigens an die aktiven Stellen der Antikörper, die an der ersten Antigenschicht gebunden sind. Die vorliegende Erfindung kann daher bei der Analyse einer Lösung zum Nachweis der Anwesenheit eines speziellen Antigens benutzt werden. Ein nachfolgendes Eintauchen des beschichteten Substrates in Lösungen, die alternativ den gleichen Antikörper und das gleiche Antien enthalten, kann relativ lange Ketten von Antigen-Antikörper-Komplexen von der Oberfläche des Substrates aufbauen. Das Verfahren kann dazu benutzt werden, Zellen oder Viren immunologisch zu identifizieren, da die Wahrscheinlichkeit für einige der Antikörpermoleküle, an den Enden der Ketten der Antigen-Antikörper-Komplexe eine Antigenstelle auf bestimmten Zellen oder Viren zu finden, relativ hoch ist, ungeachtet der Irregularität der Oberfläche der Zelle oder des Virus. According to a particular embodiment of the present invention, an immunologically inert protein is added to a solution which contains an immunologically reactive antigen. A substrate is then immersed in the solution and the surface of the substrate is coated by adsorption with a monomolecular layer of antigen molecules and inert protein molecules. The amount of the inert protein molecules is preferably sufficient for the adsorption layer to consist of reactive antigen molecules which are separated from one another by an average of a few hundred by the inert protein molecules. Subsequent immersion of the coated substrate in a solution containing an immunologically reactive antibody protein specific to the antigen protein leads to a chemical association of the antibody molecules with the antigen molecules, but the remaining antibody sites remain active. As a result, the subsequent immersion of the coated substrate in a solution that is believed to contain the antigen results in further binding of the antigen to the active sites of the antibodies bound to the first antigen layer. The present invention can therefore be used in the analysis of a solution for detecting the presence of a specific antigen. Subsequent immersion of the coated substrate in solutions that alternatively contain the same antibody and the same antien can build up relatively long chains of antigen-antibody complexes from the surface of the substrate. The method can be used to immunologically identify cells or viruses because the probability of some of the antibody molecules finding an antigen site on certain cells or viruses at the ends of the chains of the antigen-antibody complexes is relatively high, regardless of the irregularity the surface of the cell or virus.

Weiter wird gemäss einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein immunologisch inertes Protein zu einer Lösung hinzugegeben, die ein relativ grosses immunologisch reaktives Antigenprotein enthält. Ein Substrat wird dann in die Lösung eingetaucht und die Oberfläche des Substrates wird durch Adsorption mit einer monomolekularen Schicht aus Antigen-Proteinmolekülen und inerten Proteinmolekülen beschichtet, in der jedes Antigenmolekül im allgemeinen durch inerte Proteinmoleküle umgeben ist. Das nachfolgende Eintauchen des beschichteten Substrates in eine zweite Lösung, die relativ kleine immunologisch reaktive Antikörperproteine spezifisch zu dem Antigenprotein enthält, führt zu einer chemischen Bindung der Antikörpermoleküle an die Antigenmoleküle unter Bildung mindestens einer bimolekularen Teilschicht auf dem Substrat. Die Menge der inerten Proteinmoleküle in der ersten Schicht reicht aus, um es durch den Abstand zwischen den Antigenmolekülen zu gestatten, dass mehr Antikörpermoleküle an die Antigenmoleküle gebunden werden, als wenn die Antigenmoleküle dicht zusammengepackt sind und dabei entsteht eine sehr viel grössere Änderung im Kontrast zwischen einer einzelnen und einer Doppelschicht auf einem mit zwei Proteinen beschichteten Substrat. Die Erfindung schafft so eine einfache Prozedur zur Unterscheidung zwischen einer einzigen Schicht aus einem grossen Antigen, wie dem mit der Hepatitis verbundenen Antigen und einer Doppelschicht, die eine zweite Schicht aus kleinen Antikörpern einschliesst, wie dem Hepatitis-Antikörper, und sie kann so bei der Analyse der zweiten Lösung benutzt werden, um die Anwesenheit des Antikörpers damit zu bestimmen. Furthermore, according to a particular embodiment of the present invention, an immunologically inert protein is added to a solution which contains a relatively large immunologically reactive antigen protein. A substrate is then immersed in the solution and the surface of the substrate is coated by adsorption with a monomolecular layer of antigen protein molecules and inert protein molecules, in which each antigen molecule is generally surrounded by inert protein molecules. Subsequent immersion of the coated substrate in a second solution, which contains relatively small immunologically reactive antibody proteins specific to the antigen protein, leads to a chemical binding of the antibody molecules to the antigen molecules with formation of at least one bimolecular partial layer on the substrate. The amount of the inert protein molecules in the first layer is sufficient to allow the distance between the antigen molecules to allow more antibody molecules to bind to the antigen molecules than when the antigen molecules are tightly packed together, and there is a much greater change in the contrast between them a single and a double layer on a substrate coated with two proteins. The invention thus provides a simple procedure for distinguishing between a single layer of a large antigen, such as the antigen associated with hepatitis, and a double layer, which includes a second layer of small antibodies, such as the hepatitis antibody, and can thus be used in the Analysis of the second solution can be used to determine the presence of the antibody.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In detail show:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Substrates, nachdem es erst in eine Lösung eines Antigens nach einem bekannten Verfahren und dann in eine Lösung des gegenüber dem Antigen spezifischen Antikörpers eingetaucht ist; 1 is a side view of a substrate after it has been immersed in a solution of an antigen by a known method and then in a solution of the antibody specific for the antigen;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäss hergestellten Substrates, nachdem es zwei Eintauchstufen wie in Fig. 1 unterworfen wurde, wobei jedoch das erste Eintauchen gemäss der Erfindung ausgeführt wurde; FIG. 2 shows a side view of a substrate produced according to the invention after it has been subjected to two immersion stages as in FIG. 1, but the first immersion being carried out in accordance with the invention;

Fig. 3 eine Seitenansicht des erfindungsgemäss hergestellten Substrates der Fig. 2 nach einer darauffolgenden immunologischen Reaktion, bei der das beschichtete Substrat in eine das gleiche Antigen enthaltende Lösung eingetaucht wurde; N- 3 shows a side view of the substrate of FIG. 2 produced according to the invention after a subsequent immunological reaction, in which the coated substrate was immersed in a solution containing the same antigen; N-

Fig. 4 eine Seitenansicht des erfindungsgemäss hergestellten Substrates der Fig. 3 nach einem weiteren Eintauchen des Substrates in eine Lösung, die den gleichen Antikörper enthielt und bei dem die Antikörpermoleküle an den Enden der Ketten der Antigen-Antikörper-Komplexe Antigenstellen auf einem Virus oder einer Zelle finden, um diese immunologisch zu identifizieren; FIG. 4 shows a side view of the substrate of FIG. 3 produced according to the invention after a further immersion of the substrate in a solution which contained the same antibody and in which the antibody molecules at the ends of the chains of the antigen-antibody complexes antigen sites on a virus or Find cells to identify them immunologically;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Substrates, nachdem es zuerst in eine Lösung eines grossen Antigens nach einem bekannten Verfahren und dann in eine Lösung eines gegenüber dem Antigen spezifischen kleineren Antikörpers eingetaucht worden ist; 5 is a side view of a substrate after first being immersed in a large antigen solution by a known method and then in a solution of a smaller antibody specific for the antigen;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäss hergestellten Substrates, nachdem es zwei Eintauchstufen wie in Fig. 5 unterworfen wurde, wobei jedoch das erste Eintauchen gemäss der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurde; FIG. 6 shows a side view of a substrate produced according to the invention after it has been subjected to two immersion stages as in FIG. 5, but the first immersion being carried out in accordance with the present invention;

Fig. 7 eine Seitenansicht des erfindungsgemäss hergestellten Substrates der Fig. 6 nach einer darauffolgenden FIG. 7 shows a side view of the substrate of FIG. 6 produced according to the invention after a subsequent one

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immunologischen Reaktion, bei der das beschichtete Substrat in eine Lösung eingetaucht wurde, die einen Antikörper zum Antikörper in der zweiten Lösung enthielt, und immunological reaction in which the coated substrate was immersed in a solution containing an antibody to the antibody in the second solution, and

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäss hergestelltes Substrat, das einen engen Bereich von aktiven iner- s ten Proteinen aufweist, der von inertem Protein umgeben ist. 8 shows a plan view of a substrate produced according to the invention, which has a narrow range of active inert proteins, which is surrounded by inert protein.

In Fig. 1 ist eine stark vergrösserte Seitenansicht eines Teiles der diagnostischen Apparatur in Form einer dünnen Platte 10 aus einem geeigneten Substratmaterial, das Metall, Glas, Glimmer, Kunststoff, geschmolzenes Siliciumdi- io oxyd oder ähnliches Material sein kann, wobei Metall bevorzugt ist, da es den grössten Unterschied im Brechungsindex gegenüber Protein hat, gezeigt. Vorzugsweise hat das Substrat die Form eines Metall- oder metallisierten Glas-plättchens. An dem Substrat 10, wenn es in eine Lösung aus 15, im allgemeinen Salzwasser, das ein erstes interessierendes Protein enthält, welches biologisch ein Antigen oder ein Antikörper sein kann, eingetaucht wird, haftet durch Adsorption eine monomolekulare Schicht 11. Für den Zweck der vorliegenden Beschreibung wird die auf der Oberfläche des Sub- 20 strates 10 adsorbierte Schicht 11 im nachfolgenden als Antigenschicht beschrieben. ledes Protein wird in einer solchen monomolekularen Schicht adsorbiert, doch findet eine weitere Adsorption nicht statt, d. h. das Protein haftet zwar an dem Substrat, nicht jedoch an sich selbst. So kann daher ^ die Antigen-Proteinschicht 11 nur monomolekular und nicht von grösserer Dicke sein. Die für das vollständige Beschichten des Substrates mit dem Antigenprotein erforderliche Zeit ist eine Funktion der Konzentration des Proteins in der Lösung, des Grades des Rührens der Lösung und der 3o Lösungstemperatur. So bedeckt z. B. eine l%ige Rinderserum-Albuminlösung einen Objektträger in etwa 30 Minuten vollständig mit einer monomolekularen Antigen-Proteinschicht. 1 is a greatly enlarged side view of part of the diagnostic apparatus in the form of a thin plate 10 made of a suitable substrate material, which can be metal, glass, mica, plastic, molten silicon dioxide or similar material, with metal being preferred, because it has the biggest difference in refractive index compared to protein. The substrate preferably has the form of a metal or metallized glass plate. A monomolecular layer 11 adheres to the substrate 10 when it is immersed in a solution of 15, generally salt water, containing a first protein of interest, which may be biologically an antigen or an antibody. For the purpose of the present invention The layer 11 adsorbed on the surface of the substrate 10 is described below as an antigen layer. Each protein is adsorbed in such a monomolecular layer, but no further adsorption takes place, i. H. the protein adheres to the substrate, but not to itself. The antigen protein layer 11 can therefore only be monomolecular and not of greater thickness. The time required to completely coat the substrate with the antigen protein is a function of the concentration of the protein in the solution, the degree of stirring of the solution and the temperature of the solution. So covered z. B. a 1% bovine serum albumin solution completes a slide in about 30 minutes with a monomolecular antigen protein layer.

Nachdem die monomolekulare Schicht des Antigenpro-teins 11 auf im wesentlichen der gesamten Oberfläche des Substrates 10 gebildet ist, wird das beschichtete Substrat aus 35 der Lösung des Antigenproteins herausgenommen und als nächstes in eine Lösung eingetaucht, die das gegenüber dem Antigenprotein spezifisch reagierende Antikörperprotein enthält oder von der man vermutet, dass sie dieses enthält. After the monomolecular layer of the antigen protein 11 is formed on substantially the entire surface of the substrate 10, the coated substrate is removed from the solution of the antigen protein and next immersed in a solution which contains the antibody protein which reacts specifically to the antigen protein or which is believed to contain this.

Diese zweite Lösung kann zusätzlich zu dem spezifisch 40 This second solution can be in addition to the specific 40

reagierenden Antikörperprotein, dessen Anwesenheit nachgewiesen werden soll, viele Bestandteile enthalten. Es wird jedoch kein anderes Protein als das spezifisch reagierende Antikörperprotein an der ersten Antigenproteinschicht auf dem Substrat haften. Daher wird nur dann, wenn das spe- 45 zifisch reagierende Antikörperprotein in der zweiten Lösung vorhanden ist, ein immunologisches Komplexieren zwischen dem Antigen und seinem spezifisch reagierenden Antikörper stattfinden, und das Substrat wird nach einer bestimmten Zeit eine bimolekulare Proteinschicht aufweisen. 50 Die für die Adhäsion der zweiten (Antikörper-) molekularen Schicht 12 auf dem beschichteten Substrat erforderliche Zeit ist wieder eine Funktion der Konzentration des spezifisch reagierenden Proteins in der Lösung, des Grades der Lösungsbewegung und der Lösungstemperatur. Für Antikörper in 55 Blutserum kann diese Zeit etwa bis zu einem Tag betragen. Die zweite Schicht kann in Abhängigkeit von den oben genannten drei Faktoren nur eine Teilschicht oder eine im wesentlichen vollständige Schicht sein. reacting antibody protein, the presence of which is to be detected, contain many components. However, no protein other than the specifically reacting antibody protein will adhere to the first layer of antigen protein on the substrate. Therefore, only when the specifically reacting antibody protein is present in the second solution will immunological complexation take place between the antigen and its specifically reacting antibody, and after a certain time the substrate will have a bimolecular protein layer. 50 The time required for the adhesion of the second (antibody) molecular layer 12 to the coated substrate is again a function of the concentration of the specifically reacting protein in the solution, the degree of solution movement and the solution temperature. For antibodies in 55 blood serum, this time can be up to one day. The second layer may be only a partial layer or an essentially complete layer depending on the three factors mentioned above.

Wie in Fig. 1 dargestellt, benutzen in dem Falle, in dem 60 die Antigenschicht 11 im wesentlichen vollständig das Substrat 10 bedeckt, d. h. wenn der Abstand zwischen benachbarten Antigenmolekülen sehr gering ist, die Antikörpermoleküle im wesentlichen alle ihre Kombinationsstellen, um sich mit den Antigenmolekülen zu verbinden und verlieren 65 so ihre Aktivität, d. h. im wesentlichen alle aktiven Stellen auf den Antikörpermolekülen 12 verbinden sich mit entsprechenden aktiven Stellen auf den Antigenmolekülen 11. Dieses As shown in Fig. 1, in the case where 60 the antigen layer 11 substantially completely covers the substrate 10, i. H. if the distance between adjacent antigen molecules is very small, the antibody molecules essentially all of their combination sites to bind to the antigen molecules and thus lose their activity, i.e., their activity. H. essentially all active sites on the antibody molecules 12 combine with corresponding active sites on the antigen molecules 11. This

Substratbeschichtungsverfahren ist in der CH-PS 579 777 beschrieben. Substrate coating process is described in CH-PS 579 777.

Da die monomolekulare Antigenschicht 11 über im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Substrates 10 in Fig. 1 adsorbiert ist, verbindet sich die zweite Schicht 12 des spezifischen Antikörpers für dieses Antigen unter Bildung der bimolekularen Schicht damit und ein weiteres Kombinieren mit zusätzlichem Protein, sei es Antigen oder Antikörper, ist nicht möglich, da keine weiteren aktiven Stellen auf den Antikörpermolekülen in Schicht 12 vorhanden sind. In der vorliegenden Erfindung wurde nun ein Verfahren gefunden, durch das die Antikörpermoleküle in der zweiten Schicht 12 mit den Antigenmolekülen in der ersten Schicht 11 verbunden werden können und gleichzeitig verbleibende aktive Stellen für eine weitere Verbindung mit anderen Antigenmolekülen in einer weiteren immunologischen Reaktion aufweisen. Die Grundlage der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Zur Illustration sind die darin abgebildeten Antikörper solche der IgG-Klasse, doch gibt es keine Gründe, aus denen Antikörper der anderen vier Hauptklassen, die oben genannt sind, in der vorliegenden Erfindung nicht benutzt werden können. Since the monomolecular antigen layer 11 is adsorbed over substantially the entire surface of the substrate 10 in FIG. 1, the second layer 12 of the specific antibody for this antigen combines with it to form the bimolecular layer and a further combination with additional protein, be it antigen or antibody, is not possible since there are no further active sites on the antibody molecules in layer 12. In the present invention, a method has now been found by means of which the antibody molecules in the second layer 12 can be connected to the antigen molecules in the first layer 11 and at the same time have remaining active sites for a further connection with other antigen molecules in a further immunological reaction. The basis of the present invention is shown in FIG. 2. For illustration, the antibodies depicted therein are of the IgG class, but there are no reasons why antibodies from the other four main classes mentioned above cannot be used in the present invention.

Nach Auswahl des Substrates 10, auf dem der multimolekulare immunologisch komplexierte Film gebildet werden soll, wird dieses Substrat im allgemeinen in eine Lösung aus Salzwasser eingetaucht, die das Antigen enthält, wie im Falle des im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Verfahrens. Im Unterschied zu diesem bekannten Verfahren wurde jedoch ein immunologisch inertes Protein zu der ersten Lösung vor dem Eintauchen des Substrates in diese Lösung hinzugegeben, so dass die auf der Oberfläche des Substrates After selecting the substrate 10 on which the multimolecular immunologically complexed film is to be formed, this substrate is generally immersed in a salt water solution containing the antigen, as in the case of the method described in connection with FIG. 1. In contrast to this known method, however, an immunologically inert protein was added to the first solution before immersing the substrate in this solution, so that it was on the surface of the substrate

10 gebildete Adsorptionsschicht aus reaktiven Antigen-Proteinmolekülen 11 besteht, die voneinander und entlang der Substratoberfläche umgeben sind durch inerte Proteinmoleküle 20, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Menge des zu der Lösung hinzugegebenen immunologisch inerten Proteins reicht aus, dass der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Antigenmolekülen 11, die an dem Substrat 10 haften, im allgemeinen bei einigen hundert  liegt. 10 formed adsorption layer consists of reactive antigen-protein molecules 11, which are surrounded by each other and along the substrate surface by inert protein molecules 20, as shown in Fig. 2. The amount of the immunologically inert protein added to the solution is sufficient that the average distance between adjacent antigen molecules 11 attached to the substrate 10 is generally several hundreds.

Das (mit Antigen und Inertprotein) monomolekular beschichtete Substrat 10 wird dann aus der ersten Lösung entfernt und in eine zweite Lösung eingetaucht, die spezifischen Antikörper zum Antigen der ersten Lösung enthält. Da der Abstand zwischen den aktiven Stellen eines Antikörpermoleküls 12 (der IgG-Klasse) etwa 200 Â beträgt, wird ein grosser Anteil der Antikörpermoleküle 12 mit der zweiten Lösung, die sich mit den Antigenmolekülen 11 verbinden, aktive Bindestellen behalten (es kann mehr als eine verbleibende Bindestelle pro Molekül existieren je nach der speziellen Klasse des Antikörpermoleküls) für "eine weitere Kombination mit zusätzlichen Antigenmolekülen in einer nachfolgenden immunologischen Reaktion. Irgendein Antikörpermolekül kann sich natürlich nicht mit mehr als einer aktiven Stelle auf irgendeinem Antigenmolekül verbinden. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden die Antikörpermoleküle 12 aufgrund des ausreichenden Abstandes zwischen den benachbarten Antigenmolekülen 11 durch die dazwischenliegenden immunologisch inerten Proteinmoleküle 20 an die Antigenmoleküle The monomolecularly coated substrate 10 (with antigen and inert protein) is then removed from the first solution and immersed in a second solution which contains specific antibodies for the antigen of the first solution. Since the distance between the active sites of an antibody molecule 12 (of the IgG class) is approximately 200 Â, a large proportion of the antibody molecules 12 with the second solution, which bind to the antigen molecules 11, will keep active binding sites (there can be more than one remaining binding sites per molecule exist for a further combination with additional antigen molecules in a subsequent immunological reaction, depending on the specific class of the antibody molecule. Of course, any antibody molecule cannot bind to more than one active site on any antigen molecule. As shown in FIG. 2 , The antibody molecules 12 are due to the sufficient distance between the adjacent antigen molecules 11 by the intermediate immunologically inert protein molecules 20 to the antigen molecules

11 gebunden, und im allgemeinen verbleibt jedem Antikörpermolekül 12 eine aktive Bindungsstelle 12a für eine nachfolgende immunologische Reaktion. Ist das aktive Antigen z. B. menschliches Serumalbumin, dann ist ein Beispiel für das immunologisch inerte Protein Eialbumin und die Antikörper werden aus Kaninchenserum erhalten. Im Falle einer l%igen Albuminlösung aus menschlichem Serum beträgt die Konzentration des inerten Eialbuminproteins darin 11 bound, and in general each antibody molecule 12 has an active binding site 12a for a subsequent immunological reaction. Is the active antigen z. B. human serum albumin, then is an example of the immunologically inert protein egg albumin and the antibodies are obtained from rabbit serum. In the case of a 1% albumin solution from human serum, the concentration of the inert egg albumin protein is therein

1 bis 10 %• 1 to 10 %•

Nachdem das Substrat 10 aus der Antikörperlösung herausgenommen worden ist (d. h. nach den in Fig. 2 gezeig After substrate 10 is removed from the antibody solution (i.e., as shown in FIG. 2)

617 012 617 012

6 6

ten Stufen) kann das bimolekular beschichtete Substrat weiterverwendet werden, indem es als nächstes in eine Lösung eingetaucht wird, die das gleiche Antigen wie die erste Lösung enthält oder in der man solches Antigen vermutet und diese Antigenmoleküle 30 werden selektiv an die verbleibenden aktiven Stellen 12a der Antikörpermoleküle 12 in einer weiteren immunologischen Reaktion gebunden. Das Ergebnis ist in Fig. 3 gezeigt. Diese Verwendung kann so dazu benutzt werden, bei der Analyse einer Lösung leicht die Anwesenheit eines speziellen Antigens nachzuweisen. Andererseits kann diese Verwendung auch dazu benutzt werden, verschiedene Ketten abwechselnder Antigen-Antikörper-Moleküle aufzubauen, in denen jede Kette ihren Ursprung an der Oberfläche des Substrates 10 hat, und einen multimolekularen immunologisch komplexierten Film verschiedener Ketten alternierender Antigen-Antikörper-Moleküle darauf zu bilden. Der multimolekular komplexierte Film wird leicht nachgewiesen durch Betrachten des beschichteten Substrates mit einem optischen Instrument, wie einem Eilipsometer. Andererseits kann der multimolekular komplexierte Film auch elektrisch durch Messen der Kapazität eines Kondensators mit leitenden Platten, die durch das Metall oder metallbeschichtete Substrat und einen Quecksilbertropfen oder eine andere geeignete Elektrode gebildet werden, untersucht werden, wobei die Proteinschichten das Kondensator-Dielektrikum sind, wie in der CH-PS 579 777 im einzelnen beschrieben ist. Weiter ist in dieser CH-Patentschrift das Verfahren zum optischen Untersuchen durch einfache visuelle Beobachtung durch Bestimmen der Zeit beschrieben, bevor ein sichtbares Amalgam zwischen einem Quecksilbertropfen und dem das Substrat beschichtenden Metallfilm durch die dazwischenliegenden Proteinschichten hindurch gebildet wird. Schliesslich, und dies hat die grösste Bedeutung, kann der multimolekular komplexierte Film auch optisch im reflektierten oder durchgehenden Licht untersucht werden, wie ebenfalls in der genannten CH-PS 579 777 beschrieben ist. Bei dieser letztgenannten optischen Untersuchung durch reflektiertes oder durchgehendes Licht ist das folgende eine erste Technik mit durchgehendem Licht, die erfolgreich angewendet worden ist: Das Substrat 10, das ein lichtdurchlässiges Substrat sein muss, wie Glas, Kunststoff, geschmolzenes Siliciumdioxyd, Glimmer, Quarz oder ähnliches und das vorzugsweise Glas ist, wobei Objektträger eine bequem erhältliche Ausführungsform sind, wird zuerst mit einer Vielzahl von Metallkügelchen durch Aufdampfen eines Metalles, z. B. Indium, auf das Substrat bedeckt. Das Indium wird z. B. langsam aus einem Tantaltiegel auf das Glassubstrat in einem gewöhnlichen Vakuum von etwa 5 X 10 ~s mm Hg verdampft. Da die Indiumatome eine hohe Beweglichkeit auf der Oberfläche des Substrates haben und das Glassubstrat nicht merklich benetzen, agglomeriert das auf das Substrat aufgedampfte Indium zu kleinen Teilchen. Irgendein Metall mit ähnlichen Eigenschaften, so dass es bei seiner Verdampfung auf das Substrat ebenfalls Kügelchen bildet, kann verwendet werden. Ausser Indium sind Gold, Silber, Zinn und Blei erfolgreich angewendet worden. Das Aufdampfen des Metalles wird fortgesetzt, bis das Substrat leicht braun gefärbt erscheint. Zu diesem Zeitpunkt haben die Metallkügelchen Durchmesser in der Grössenordnung von 1000 Â. Die genaue Grösse der Kügelchen ist nicht kritisch, doch müssen sie Durchmesser haben gleich einem grossen Anteil der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes. Die nächste Stufe ist das Eintauchen des Kügelchen-beschichte-ten Substrates 10 in eine erste Lösung eines ersten immunologisch reaktiven Proteins, wie des Antigens 11 und des Inertproteins 20. Das erste reaktive Protein und das Inertprotein haften wieder in einer monomolekularen Schicht auf dem Substrat und den darauf befindlichen Metallkügelchen. Wenn sich eine monomolekulare Schicht gebildet hat, wird das beschichtete Substrat aus der ersten Lösung herausgenommen und in eine zweite Lösung eingetaucht, die das mit dem ersten Protein spezifisch reagierende Protein 12 enthält und das Ergebnis ist das Haften einer bimolekularen Proteinschicht ähnlich der in Fig. 2 gezeigten auf dem Substrat und den Metallkügelchen. Dann nimmt man das beschichtete Substrat aus der zweiten Lösung und taucht es in eine dritte Lösung, welche das reaktive Protein der ersten Lösung enthält oder vermutlich enthält. Ist dieses Protein vorhanden, dann wird eine dritte Schicht oder Teilschicht auf dem Substrat gebildet. Das beschichtete Substrat wird dann im durchfallenden Licht betrachtet und vom Aussehen des beschichteten Substrates wird die Dicke der daran haftenden Proteinschicht bestimmt und demgemäss, ob das erwartete Protein in der Lösung vorhanden war oder nicht. Der Nachweis der Proteinschichten entspricht den Variationen des Brauntones, der in dem beschichteten Substrat beobachtet wird. Diese Variationen sind recht deutlich und der Nachweis der Proteinschichten ist daher eine einfache Prozedur. Die Kügelchen allein auf dem Substrat erscheinen als ein erster Braunton, die mit einer monomolekularen Proteinschicht bedeckten Kügelchen erscheinen als dunklerer Braunton und die mit einer bimolekularen Proteinschicht bedeckten Kügelschen erscheinen als noch dunklerer Braunton und schliesslich sind die mit einer trimolekularen Proteinschicht bedeckten Kügelchen noch brauner. Diese Nachweismethode beruht auf der Tatsache, dass elektromagnetische Strahlung zu einem starken Grade durch leitende Kugeln mit Durchmessern gleich einem grossen Anteil einer Wellenlänge der einfallenden Energie zerstreut wird und dass im Falle der Streuung durch solche Kügelchen die Streuung stark durch eine dünne dielektrische Schicht auf den Kügelchen beeinflusst wird. Eine zweite Technik für die optische Untersuchung mit reflektiertem Licht, die erfolgreich angewendet worden ist, ist die folgende: Ein Goldsubstrat, das aus Wirtschaftlichkeitsgründen vorzugsweise aus einer dünnen Goldschicht auf einem anderen Metall besteht, hat daran adsorbiert eine monomolekulare Schicht des ersten reaktiven Proteins 11 und des inerten Proteins 20 nach dem Eintauchen in die oben näher bezeichnete erste Lösung. Gold hat ein Absorptionsband innerhalb des sichtbaren Spektrums und diese Tatsache ist bestimmend für die charakteristische Goldfarbe und gestattet die Ausführung dieser speziellen optischen Untersuchungstechnik. Das Goldsubstrat kann bequemerweise ein Glas-Objektträger sein, der mit einer dünnen Indiumschicht bedeckt ist und darüber eine Goldschicht aufweist, wobei die Indiumschicht sowohl die Adhäsion zwischen dem Glas und dem Gold verbessert als auch die optischen Eigenschaften des Objektträgers. Das relative Reflexionsvermögen des Goldsubstrates als Funktion der Wellenlänge führt dazu, dass das Substrat die charakteristische hellgelbe Farbe des Goldmetalles hat, wenn nicht irgendeine Proteinschicht darauf haftet. Bei Anwesenheit einer monomolekularen Schicht auf dem Substrat hat der Objektträger (Substrat) ein dunkelgelbes Aussehen. Nachdem man den Objektträger einer Lösung ausgesetzt hat, der das gegenüber dem Protein 11 immunologisch reagierende Protein 12 enthält und der Objektträger eine bimolekulare Proteinschicht aufweist, ergeben die Reflexionseigenschaften ein grünliches Aussehen. Eine dritte Proteinschicht führt zu einem noch grünlicheren Aussehen. In Tests, die bisher durchgeführt worden sind, scheinen die optischen Untersuchungen des beschichteten Substrates durch reflektiertes oder durchgehendes Licht, bei denen ein Metallkügelchen aufweisendes Substrat oder ein Goldsubstrat verwendet werden, die im allgemeinen brauchbarsten Methoden zu sein. Weiter wurde festgestellt, dass diese beiden Techniken verschiedene Empfindlichkeiten als Funktionen der Dicke der interessierenden Proteinfilme aufweisen. Im Einzelfalle liegt die stages), the bimolecularly coated substrate can be used further by next immersing it in a solution which contains the same antigen as the first solution or in which such an antigen is suspected and these antigen molecules 30 are selectively transferred to the remaining active sites 12a Antibody molecules 12 bound in a further immunological reaction. The result is shown in FIG. 3. This use can thus be used to easily detect the presence of a specific antigen when analyzing a solution. On the other hand, this use can also be used to construct different chains of alternating antigen-antibody molecules, in which each chain originates from the surface of the substrate 10, and to form a multimolecular immunologically complexed film of different chains of alternating antigen-antibody molecules on it . The multimolecularly complexed film is easily detected by viewing the coated substrate with an optical instrument such as an egg lipometer. On the other hand, the multimolecularly complexed film can also be examined electrically by measuring the capacitance of a capacitor with conductive plates formed by the metal or metal-coated substrate and a drop of mercury or other suitable electrode, the protein layers being the capacitor dielectric, as in CH-PS 579 777 is described in detail. Furthermore, this CH patent describes the method for optical examination by simple visual observation by determining the time before a visible amalgam is formed between a drop of mercury and the metal film coating the substrate through the intermediate protein layers. Finally, and this is of the greatest importance, the multimolecularly complexed film can also be examined optically in reflected or continuous light, as is also described in the aforementioned Swiss Patent No. 579,777. In this latter optical inspection by reflected or continuous light, the following is a first continuous light technique that has been successfully used: The substrate 10, which must be a translucent substrate, such as glass, plastic, molten silicon dioxide, mica, quartz or the like and which is preferably glass, with slides being a conveniently available embodiment, is first coated with a plurality of metal beads by vapor deposition of a metal, e.g. B. indium, covered on the substrate. The indium is e.g. B. slowly evaporated from a tantalum crucible on the glass substrate in an ordinary vacuum of about 5 X 10 ~ s mm Hg. Since the indium atoms have a high mobility on the surface of the substrate and do not noticeably wet the glass substrate, the indium evaporated onto the substrate agglomerates into small particles. Any metal with similar properties so that it also forms spheres when it evaporates on the substrate can be used. In addition to indium, gold, silver, tin and lead have been used successfully. Evaporation of the metal continues until the substrate appears light brown in color. At this point in time, the metal spheres have diameters in the order of 1000 Â. The exact size of the beads is not critical, but they must have a diameter equal to a large proportion of the wavelength of visible light. The next step is to immerse the bead-coated substrate 10 in a first solution of a first immunologically reactive protein, such as antigen 11 and inert protein 20. The first reactive protein and the inert protein again adhere to the substrate in a monomolecular layer the metal balls on it. When a monomolecular layer has formed, the coated substrate is removed from the first solution and immersed in a second solution containing the protein 12 that specifically reacts with the first protein, and the result is the adherence of a bimolecular protein layer similar to that in FIG. 2 shown on the substrate and the metal beads. Then the coated substrate is taken from the second solution and immersed in a third solution which contains or presumably contains the reactive protein of the first solution. If this protein is present, a third layer or partial layer is formed on the substrate. The coated substrate is then viewed in transmitted light and the appearance of the coated substrate determines the thickness of the protein layer adhered to it, and accordingly whether the expected protein was present in the solution or not. The detection of the protein layers corresponds to the variations in the brown tone that is observed in the coated substrate. These variations are quite clear and the detection of the protein layers is therefore a simple procedure. The beads alone on the substrate appear as a first brown tone, the beads covered with a monomolecular protein layer appear as a darker brown tone and the beads covered with a bimolecular protein layer appear as an even darker brown tone and finally the beads covered with a trimolecular protein layer are even browner. This detection method is based on the fact that electromagnetic radiation is largely dispersed by conductive spheres with diameters equal to a large proportion of the wavelength of the incident energy and that in the case of scattering by such spheres, the scattering is strongly by a thin dielectric layer on the spheres being affected. A second technique for optical inspection with reflected light that has been used successfully is as follows: a gold substrate, which for economic reasons preferably consists of a thin gold layer on another metal, has adsorbed thereon a monomolecular layer of the first reactive protein 11 and of the inert protein 20 after immersion in the first solution described above. Gold has an absorption band within the visible spectrum and this fact determines the characteristic gold color and allows the execution of this special optical examination technique. The gold substrate can conveniently be a glass slide that is covered with a thin layer of indium and has a gold layer over it, the indium layer both improving the adhesion between the glass and the gold as well as the optical properties of the slide. The relative reflectivity of the gold substrate as a function of wavelength results in the substrate having the characteristic light yellow color of the gold metal, if not any protein layer adhered to it. In the presence of a monomolecular layer on the substrate, the slide (substrate) has a dark yellow appearance. After the slide has been exposed to a solution which contains the protein 12 which reacts immunologically against protein 11 and the slide has a bimolecular protein layer, the reflection properties give a greenish appearance. A third layer of protein gives it an even greener look. In tests that have been carried out so far, optical investigations of the coated substrate by reflected or transmitted light, using a substrate comprising a metal bead or a gold substrate, appear to be the most useful methods in general. It was further found that these two techniques have different sensitivities as a function of the thickness of the protein films of interest. In individual cases, the

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

7 7

617 012 617 012

grösste Empfindlichkeit bei der Technik mit einem Substrat, das Metallkügelchen aufweist, bei Filmdicken unterhalb etwa 200 Â. Die grösste Empfindlichkeit des Goldsubstrates liegt bei Filmdicken, die grösser sind als 30 Â. Die im Einzelfalle angewendete Nachweismethode bestimmt so die Art des angewendeten Substrates 10 in jeder Analyse, d. h. ob das Substrat ein Metall oder ein metallisierter Glasobjektträger ist, das eine flache Metallbeschichtung (aus Gold als einem Beispiel) oder Metallkügelchen (aus Indium als einem Beispiel) auf der Oberfläche aufweist, wie auch oben erläutert. Der Einfachheit halber ist das Substrat 10 als eine flache Oberfläche aufweisend illustriert, obwohl die Oberfläche, an der die erste Antigenschicht adsorbiert ist, auch die vorgenannten Metallkügelchen enthalten könnte. Greatest sensitivity in technology with a substrate that has metal spheres, with film thicknesses below about 200 Â. The greatest sensitivity of the gold substrate lies in film thicknesses that are greater than 30 Â. The detection method used in individual cases thus determines the type of substrate 10 used in each analysis, i. H. whether the substrate is a metal or a metallized glass slide that has a flat metal coating (made of gold as an example) or metal beads (made of indium as an example) on the surface, as also explained above. For the sake of simplicity, substrate 10 is illustrated as having a flat surface, although the surface on which the first antigen layer is adsorbed could also contain the aforementioned metal spheres.

Die Verwendung zur Bildung multimolekularer Schichten immunologisch komplexierter Proteine, wie es in Fig. 3 abgebildet ist, ist besonders von Bedeutung beim Untersuchen einer Lösung auf gewisse Proteine, z. B. ein Hormon, da Hormone und Antiserum für Hormone im allgemeinen erhältlich sind. Wenn daher die dritte Schicht das interessierenden Hormon ist, ist es leicht nachweisbar. The use for forming multimolecular layers of immunologically complexed proteins, as shown in Fig. 3, is particularly important when examining a solution for certain proteins, e.g. B. a hormone, since hormones and antiserum for hormones are generally available. Therefore, if the third layer is the hormone of interest, it is easily detectable.

Schliesslich ist das Bilden multimolekularer, immunologisch komplexierter Schichtbeläge auch von Bedeutung beim immunologischen Identifizieren von Zellen oder Viren. Wie in Fig. 4 illustriert, ist es durch die erfindungsgemässe Verwendung möglich, eine Vielzahl von Ketten aus Antigen-Antikörper-Komplexen von den Oberflächen des Substrates 10 aufzubauen, so dass die Wahrscheinlichkeit für die verschiedenen Antikörpermoleküle an den Enden der verschiedenen Ketten relativ hoch ist, eine Antigenstelle auf einer Zelle oder einem Virus 40 zu finden. Und diese Wahrscheinlichkeit bleibt hoch, unabhängig von der Irregularität der Oberfläche der Zelle oder des Virus. Wie bekannt, weist die Zellmembran, die jede Zelle einschliesst, sich nach aussen erstreckende Moleküle auf, die als «Transplantations»-Anti-gene bezeichnet werden. Diese Antigene sind die, die dazu benutzt werden, die erste Schicht 11 in einem Zweischichtensystem für die immunologische Identifizierung von Zellen zu bilden, wobei die interessierenden Zellen die dritte Schicht darstellen würden. Im Falle eines Vierschichtensystems aus Antigen-Antikörper-Ketten, wie es in Fig. 4 abgebüdet ist, würden die erste und die dritte Schicht (11 und 30) aus den Transplantations-Antigenen bestehen. Es ist ebenfalls bekannt, dass ein Virus eine Proteinschicht aus Proteinmolekülen aufweist, die aufgespalten und getrennt werden können und solche Moleküle werden zur Bildung der ersten bzw. ersten und dritten Schicht in Zwei- bzw. Vierschichtensystemen von Antigen-Antikörper-Ketten verwendet, die man zum immunologischen Identifizieren eines Virus 40 benutzt. Die Antikörper 12 in der zweiten Schicht und 41 in der vierten Schicht würden natürlich spezifisch zu der speziellen Zelle oder dem speziellen Virus sein, das untersucht wird. Finally, the formation of multimolecular, immunologically complex layer coverings is also important in the immunological identification of cells or viruses. As illustrated in FIG. 4, the use according to the invention makes it possible to build up a multiplicity of chains of antigen-antibody complexes from the surfaces of the substrate 10, so that the probability for the different antibody molecules at the ends of the different chains is relatively high to find an antigenic site on a cell or virus 40. And this probability remains high regardless of the irregularity of the surface of the cell or the virus. As is well known, the cell membrane, which includes each cell, has outwardly extending molecules called "transplant" antigens. These antigens are the ones used to form the first layer 11 in a two-layer system for the immunological identification of cells, the cells of interest being the third layer. In the case of a four-layer system of antigen-antibody chains, as depicted in Figure 4, the first and third layers (11 and 30) would consist of the transplantation antigens. It is also known that a virus has a protein layer of protein molecules that can be split and separated and such molecules are used to form the first, first and third layers in two and four layer systems of antigen-antibody chains, respectively used to immunologically identify a virus 40. Antibodies 12 in the second layer and 41 in the fourth layer would, of course, be specific to the particular cell or virus being examined.

Aufgrund der vorliegenden Beschreibung ist es klar, dass die vorliegende neue Methode wichtig für das Binden von Antikörpern an eine Oberfläche ist, so dass sie aktiv bleiben und multimolekulare immunologisch komplexierte Filme auf einem Substrat bilden können. Das Eintauchen eines geeigneten Substrates in die erste Lösung bildet durch Adsorption auf den Oberfläche des Substrates eine monomolekulare Schicht aus reaktiven Antigen-Proteinmolekülen, die durch die inerten Moleküle voneinander getrennt sind. Die Bildung einer solchen speziellen monomolekularen Schicht gestattet dann das nachfolgende Eintauchen des beschichteten Substrates in eine zweite Lösung, die den zum ersten Antigen spezifischen Antikörper enthält, so dass die Antikörpermoleküle an die Antigenmoleküle gebunden werden und gleichzeitig weitere aktive Stellen frei haben, um in nachfolgenden immunologischen Reaktionen verwendet zu werden. Das beschichtete Substrat kann auch nachfolgend in eine Lösung eingetaucht werden, die das gleiche Antigen wie die erste Lösung enthält oder in der man dieses Antigen vermutet, und diese Prozedur kann wiederholt werden, um einen Aufbau verschiedener Ketten abwechselnder Antigen-5 Antikörpermoleküle zu verursachen. Based on the present description, it is clear that the present new method is important for binding antibodies to a surface so that they remain active and can form multimolecular immunologically complexed films on a substrate. The immersion of a suitable substrate in the first solution forms a monomolecular layer of reactive antigen protein molecules, which are separated from one another by the inert molecules, by adsorption on the surface of the substrate. The formation of such a special monomolecular layer then allows the subsequent immersion of the coated substrate in a second solution which contains the antibody specific to the first antigen, so that the antibody molecules are bound to the antigen molecules and at the same time have other active sites free to be used in subsequent immunological Reactions to be used. The coated substrate can also subsequently be immersed in a solution containing or suspected of having the same antigen as the first solution, and this procedure can be repeated to cause different chains of alternating antigen-5 antibody molecules to build up.

In Fig. 5 ist eine stark vergrösserte Seitenansicht eines Teiles der diagnostischen Apparatur in Form einer dünnen Platte 10 aus einem geeigneten Substratmaterial gezeigt, das Metall, Glas, Glimmer, Kunststoff, geschmolzenes Silicium-dioxyd, Quarz oder ähnliches Material sein kann, wobei Metall bevorzugt ist, da es den grössten Unterschied im Brechungsindex zum Protein aufweist, und vorzugsweise liegt das Substrat in Form eines Metall- oder metallisierten Glasplätt-chens vor. Wird das- Substrat 10 in eine erste Lösung allge-15 mein aus Salzwasser eingetaucht, die das erste interessierende Protein enthält, das biologisch ein Antigen oder ein Antikörper sein kann, wird dieses auf dem Substrat in einer monomolekularen Schicht 11 adsorbiert. Für die Zwecke der vorliegenden Erläuterung wird die an der Oberfläche des 20 Substrates 10 adsorbierte Schicht 11 nachfolgend als Antigenschicht beschrieben. Jedes Protein wird in einer solchen monomolekularen Schicht adsorbieren, doch findet eine weitere Adsorption nicht statt, d. h. das Protein haftet an dem Substrat, jedoch nicht an sich selbst. Die Antigen-Protein-25 schicht 11 kann daher nur monomolekular sein und keine grössere Dicke aufweisen. Die für das vollständige Beschichten des Substrates mit dem Antigenprotein erforderliche Zeit ist eine Funktion der Konzentration des Proteins in der Lösung, des Grades des Rührens der Lösung und der Lö-30 sungstemperatur. So beschichtet z. B. eine Konzentration von 1 mg/cm3 des mit der Hepatitis verbundenen Antigens einen Objektträger in etwa 10 Minuten vollständig mit einer monomolekularen Antigen-Proteinschicht. 5 shows a greatly enlarged side view of a part of the diagnostic apparatus in the form of a thin plate 10 made of a suitable substrate material, which can be metal, glass, mica, plastic, molten silicon dioxide, quartz or similar material, with metal being preferred is because it has the greatest difference in refractive index from the protein, and preferably the substrate is in the form of a metal or metallized glass plate. If the substrate 10 is immersed in a first solution, generally of salt water, which contains the first protein of interest, which can be biologically an antigen or an antibody, this is adsorbed on the substrate in a monomolecular layer 11. For the purposes of the present explanation, the layer 11 adsorbed on the surface of the substrate 10 is described below as an antigen layer. Each protein will adsorb in such a monomolecular layer, but no further adsorption takes place, i.e. H. the protein adheres to the substrate, but not to itself. The antigen-protein layer 11 can therefore only be monomolecular and have no greater thickness. The time required to completely coat the substrate with the antigen protein is a function of the concentration of the protein in the solution, the degree of stirring of the solution and the solution temperature. So coated z. For example, a concentration of 1 mg / cm3 of the antigen associated with the hepatitis completely slides in about 10 minutes with a monomolecular layer of antigen protein.

Nachdem sich die monomolekulare Schicht des Antigen-35 proteins 11 auf im wesentlichen der gesamten Oberfläche des Substrates 10 gebildet hat, wird das beschichtete Substrat aus der Lösung des Antigenproteins entfernt und als nächstes in eine zweite Lösung eingetaucht, die das mit dem Antigenprotein spezifisch reagierende Antikörperprotein ent-40 hält oder vermutlich enthält. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass das an der Oberfläche des Substrates 10 adsorbierte Protein 11 immer grösser ist als das damit immunologisch reaktive Protein, das eine zweite Schicht auf dem Substrat bildet. Die zweite Lösung 45 kann zusätzlich zu dem spezifisch reagierenden kleineren Antikörperprotein, dessen Anwesenheit nachgewiesen werden soll, viele Bestandteile enthalten. Es wird jedoch kein anderes Protein als das spezifisch reagierende Antikörperprotein an der ersten Antigen-Proteinschicht auf dem Sub-50 strat haften. Es wird daher nur dann ein immunologisches Komplexieren zwischen dem Antigen und seinem spezifisch reagierenden Antikörper stattfinden, und das Substrat wird nach einer gewissen Zeit nur dann eine bimolekulare Proteinschicht tragen, wenn das spezifisch reagierende Antikörper-5S protein in der zweiten Lösung vorhanden ist. Die für die Adhäsion der zweiten (Antikörper-) molekularen Schicht 12 auf dem beschichteten Substrat erforderliche Zeit ist wiederum eine Funktion der Konzentration des spezifisch reagierenden Proteins in der Lösung, des Grades der Lösungsbewe-60 gung und der Lösungstemperatur. Für Antikörper im Blutserum kann diese Zeit bis zu einem Tag betragen. Die zweite Schicht kann je nach den drei oben genannten Faktoren entweder nur eine Teilschicht oder eine im wesentlichen vollständige sein. After the monomolecular layer of the antigen-35 protein 11 has formed on substantially the entire surface of the substrate 10, the coated substrate is removed from the solution of the antigen protein and next immersed in a second solution, which is the antibody protein which reacts specifically with the antigen protein ent-40 holds or presumably contains. For the purposes of the present invention, it is assumed that the protein 11 adsorbed on the surface of the substrate 10 is always larger than the protein immunologically reactive therewith, which forms a second layer on the substrate. The second solution 45 can contain many components in addition to the specifically reacting smaller antibody protein whose presence is to be detected. However, no protein other than the specifically reacting antibody protein will adhere to the first layer of antigen protein on the sub-50 strat. Immunological complexation will therefore only take place between the antigen and its specifically reacting antibody, and after a certain time the substrate will only carry a bimolecular protein layer if the specifically reacting antibody-5S protein is present in the second solution. The time required for the adhesion of the second (antibody) molecular layer 12 to the coated substrate is in turn a function of the concentration of the specifically reacting protein in the solution, the degree of solution movement and the solution temperature. For antibodies in the blood serum, this time can be up to one day. The second layer can be either only a partial layer or an essentially complete one, depending on the three factors mentioned above.

6S In dem Falle, wie er in Fig. 5 dargestellt worden ist, in dem die Antigenschicht 11 im wesentlichen vollständig das Substrat 10 bedeckt, d. h. wenn der Abstand zwischen benachbarten Antigenmolekülen sehr gering ist, ist die Zahl der 6S In the case as shown in Fig. 5, in which the antigen layer 11 substantially completely covers the substrate 10, i. H. if the distance between adjacent antigen molecules is very small, the number of

617 012 617 012

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Antikörpermoleküle 10, die an irgendeinem bestimmten Antigenmolekül gebunden werden kann, wegen der begrenzten Oberfläche des Antigenmoleküls, die für solche immunologische Reaktionen verfügbar ist, begrenzt. Dieses Substrat-beschichtungsverfahren ist in der oben genannten CH-PS 5 Nr. 579 777 beschrieben. Antibody molecules 10 that can be bound to any particular antigen molecule are limited due to the limited surface area of the antigen molecule available for such immunological reactions. This substrate coating process is described in the above-mentioned CH-PS 5 No. 579 777.

Da die monomolekulare Antigenschicht 11 über im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Substrates 10 in Figur 5 adsorbiert ist, verbindet sich die zweite Schicht 12 aus dem kleineren spezifischen Antikörper für dieses Antigen in io einer dünnen Schicht unter Bildung einer bimolekularen Schicht damit. Da jedoch die Proteine der zweiten Schicht 12 eine geringere Grösse haben als die Proteine der ersten Schicht 11 und weil demgemäss die zweite Schicht weniger dicht ist als die erste (Antigen-) Schicht, ist es klar, dass es jj beträchtliche Schwierigkeiten bei dem Unterscheiden zwischen dieser einzelnen und der Doppelproteinschicht auf dem Substrat 10 geben kann. Ein gutes Beispiel für diese Situation ist der Fall, dass die erste Schicht 11 aus dem mit der Hepatitis verbundenen Antigen besteht und die zweite Schicht 29 12 aus dem spezifischen Antikörper zum HHA. Die Untersuchung des beschichteten Substrates mit einem optischen Instrument, wie dem Eilipsometer, gestattet einem nicht leicht zwischen der einzelnen (Antigen-) und einer Teil- oder verdünnten Doppel-(Antigen-Antikörper-Komplex) Schicht 25 auf dem Substrat zu unterscheiden, und so kann nicht leicht bestimmt werden, ob die zweite Lösung tatsächlich irgendeinen der Antikörper zum HAA enthielt und so ist ein solches diagnostisches Verfahren von geringem Wert. In der vorliegenden Erfindung wurde ein Verfahren gefunden, mit ^ dem eine sehr viel grössere Zahl von Antikörpermolekülen in der zweiten Schicht 12 an die Antigenmoleküle der ersten Schicht 11 gebunden werden kann, so dass eine sehr viel grössere Änderung im Kontrast zwischen der einzelnen und der Doppelschicht verursacht wird. Das erfindungsgemäss hergestellte Substrat ist auch in Fig. 6 dargestellt. 35 Since the monomolecular antigen layer 11 is adsorbed over essentially the entire surface of the substrate 10 in FIG. 5, the second layer 12 composed of the smaller specific antibody for this antigen combines with it in a thin layer to form a bimolecular layer. However, since the proteins of the second layer 12 are smaller in size than the proteins of the first layer 11 and accordingly the second layer is less dense than the first (antigen) layer, it is clear that there are considerable difficulties in distinguishing between can give this single and the double protein layer on the substrate 10. A good example of this situation is the case where the first layer 11 consists of the antigen associated with the hepatitis and the second layer 29 12 consists of the specific antibody to the HHA. Examination of the coated substrate with an optical instrument such as the egg lipometer does not allow one to easily distinguish between the single (antigen) and partial or dilute double (antigen-antibody complex) layer 25 on the substrate, and so on cannot be easily determined whether the second solution actually contained any of the antibodies to HAA and so such a diagnostic procedure is of little value. In the present invention, a method has been found by means of which a much larger number of antibody molecules in the second layer 12 can be bound to the antigen molecules of the first layer 11, so that a much larger change in the contrast between the single and the double layer is caused. The substrate produced according to the invention is also shown in FIG. 6. 35

Nach dem Auswählen des Substrates 10, auf dem der bimolekulare immunologische Komplexfilm gebildet werden soll, wird dieses Substrat in eine erste Lösung eingetaucht, die allgemein aus Salzwasser besteht, das das Antigen enthält, wie dies im Falle des Verfahrens im Zusam- 40 menhang mit Fig. 5 beschrieben wurde. Im Gegensatz zu diesem vorherigen Verfahren wurde jedoch hier vor dem Eintauchen des Substrates in die Lösung ein immunologisch inertes Protein zu der ersten Lösung hinzugegeben, so dass die auf der Oberschicht des Substrates 10 gebildete 45 Adsorptionsschicht aus relativ grossen reaktiven Antigen-proteinmolekülen 11 besteht, die entlang der Substratoberfläche voneinander getrennt und umgeben sind von inerten Proteinmolekülen 20, wie in Fig. 6 gezeigt. Die inerten Proteinmoleküle 20 haben eine Grösse, die mindestens etwas 30 geringer ist und vorzugsweise beträchtlich geringer als die der Antigenmoleküle 11, um die grösstmögliche Oberfläche und damit mehr Bindestellen der Antigenmoleküle 11 für das nachfolgende Verbinden mit den Antikörpermolekülen erreichbar zu machen. Die Menge des immunologisch inerten 35 Proteins 20, die zu der Lösung hinzugegeben wird, ist ausreichend, um im allgemeinen mit dem inerten Protein 20 i/2 bis 9/io der Fläche der vollständigen Adsorptionsschicht zu bedecken, d. h. das Antigen bedeckt dementsprechend Va bis V10 der Fläche, obwohl dies keine Begrenzung der vorlie- m genden Erfindung darstellt, da der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Antigenmolekülen auch durch die Zahl der aktiven Stellen auf dem jeweiligen Antigenmolekül und der Art, in der solche Moleküle an dem Substrat haften, bestimmt ist, d. h. der Zahl der aktiven Antigenstellen, 65 die freiliegen. In dem Falle, in dem das Antikörpermolekül 12 sehr viel kleiner ist als das Antigen, ist ein grösserer Abstand der Antigenmoleküle erwünscht, während bei einem nur leicht kleineren Antikörpermolekül gegenüber dem Antigen ein geringerer Abstand zwischen den Antigenmolekülen toleriert werden kann, um den maximalen Vorteil der vorliegenden Erfindimg zu erhalten. Als ein Ergebnis des grossen Antigenproteins relativ zum inerten Proteinmolekül wird ein Hauptanteil der Oberfläche des Antigenmoleküls frei bleiben und seine entsprechenden Bindestellen sind für eine Kombination mit Antikörpermolekülen in einer nachfolgenden immunologischen Reaktion zugänglich. After selecting the substrate 10 on which the bimolecular immunological complex film is to be formed, this substrate is immersed in a first solution which generally consists of salt water which contains the antigen, as is the case in the case of the method in connection with FIG 5 has been described. In contrast to this previous method, however, an immunologically inert protein was added to the first solution before immersing the substrate in the solution, so that the 45 adsorption layer formed on the upper layer of the substrate 10 consists of relatively large reactive antigen protein molecules 11, which are separated from one another along the substrate surface and are surrounded by inert protein molecules 20, as shown in FIG. 6. The inert protein molecules 20 have a size that is at least somewhat smaller and preferably considerably smaller than that of the antigen molecules 11 in order to make the largest possible surface area and thus more binding sites of the antigen molecules 11 accessible for the subsequent connection with the antibody molecules. The amount of immunologically inert 35 protein 20 added to the solution is sufficient to generally cover with the inert protein 20 1/2 to 9/100 of the area of the complete adsorbent layer, i. H. the antigen accordingly covers Va to V10 of the area, although this is not a limitation of the present invention, since the average distance between adjacent antigen molecules is also determined by the number of active sites on the respective antigen molecule and the way in which such molecules are attached to the Adhere substrate is determined, d. H. the number of active antigen sites, 65 that are exposed. In the case where the antibody molecule 12 is much smaller than the antigen, a larger distance between the antigen molecules is desirable, whereas with a only slightly smaller antibody molecule compared to the antigen, a smaller distance between the antigen molecules can be tolerated in order to maximize the benefit of to obtain the present invention. As a result of the large antigen protein relative to the inert protein molecule, a major portion of the surface of the antigen molecule will remain free and its corresponding binding sites are accessible for combination with antibody molecules in a subsequent immunological reaction.

Das (mit Antigen- und Inertprotein) monomolekular beschichtete Substrat 10 wird dann aus der ersten Lösung entfernt und in eine zweite Lösung eingetaucht, die die für das Antigen der ersten Lösung spezifischen Antikörper enthält. Als Resultat der grösseren Oberfläche und der zahlreicheren Antigenstellen, die auf den Antigenen freiliegen, da die Antigene durch die kleineren Inertproteine in Fig. 6 umgeben sind, verglichen mit Fig. 5 können die Antigenmoleküle in Fig. 6 leichter immunologisch mit einer grösseren Anzahl von Antikörpern als in Fig. 5 kombinieren. The monomolecularly coated substrate 10 (with antigen and inert protein) is then removed from the first solution and immersed in a second solution which contains the antibodies specific for the antigen of the first solution. As a result of the larger surface area and the more numerous antigen sites exposed on the antigens, since the antigens are surrounded by the smaller inert proteins in Fig. 6, compared to Fig. 5, the antigen molecules in Fig. 6 can be immunologically more easily with a larger number of antibodies than combine in Fig. 5.

Wie in Fig. 6 gezeigt, wird daher eine grössere Zahl von Antikörpermolekülen 12 im allgemeinen mit jedem Antigenmolekül kombinieren als im Falle der Fig. 5, und es ist aus dem Vergleich der Fig. 5 und 6 offensichtlich, dass wegen der grösseren Zahl von Antikörpermolekülen, die in der zweiten Schicht vorhanden ist, eine sehr viel grössere Änderung im Kontrast zwischen der einzelnen und der Doppelschicht in der Ausführungsform der Erfindung der Fig. 6 erhalten wird. So hat z. B. die erste Lösung eine solche Konzentration des mit der Hepatitis verbundenen Antigens (HAA) und des Rinderserumalbumins (BSA), welches das inerte Protein ist, dass das HAA V4 der Oberfläche in der monomolekularen Schicht und das inerte BSA-Protein die verbleibenden 3A der Oberfläche bedeckt und die zweite Lösung ist eine verdünnte Lösung des HAA-Antikörpers. Das oben beschriebene Verfahren kann daher bei der Analyse dazu benutzt werden, leicht die Anwesenheit eines spezifischen Antikörpers zu einem besonderen, relativ grossen Antigen nachzuweisen. Therefore, as shown in Fig. 6, a larger number of antibody molecules 12 will generally combine with each antigen molecule than in the case of Fig. 5, and it is obvious from the comparison of Figs. 5 and 6 that because of the larger number of antibody molecules which is present in the second layer, a much larger change in contrast between the single and double layers is obtained in the embodiment of the invention of FIG. 6. So z. B. the first solution is such a concentration of the hepatitis-related antigen (HAA) and bovine serum albumin (BSA) which is the inert protein that the HAA V4 of the surface in the monomolecular layer and the inert BSA protein are the remaining 3A of the Surface covered and the second solution is a dilute solution of the HAA antibody. The method described above can therefore be used in analysis to easily detect the presence of a specific antibody to a particular, relatively large antigen.

Das mit einer Doppelschicht bedeckte Substrat der Figur 6 kann danach verwendet werden, um in eine dritte Lösung oder ein Serum eingetaucht zu werden, das Antikörper 30 zu den Antikörpern 12 der zweiten Schicht enthält, um eine dritte Schicht aufzubauen, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Da jedes Antikörpermolekül 12 verschiedene Antigen-determinanten hat, kann es im allgemeinen mit verschiedenen Molekülen 30, die Antikörper zu den Antikörpern 12 sind, kombinieren und dabei eine relativ dicke dritte Schicht aus solchen zweiten Antikörpermolekülen 30 bilden. Die Anwesenheit der dichten dritten Schicht 30 zeigt die Anwesenheit der zweiten Schicht 12 und schafft so einen noch grösseren Kontrast zwischen der monomolekularen und der bimolekularen Schicht aus Antigen und erstem Antikörper. Im letzteren Falle helfen die inerten Proteinmoleküle 20 zwischen den grossen Antigenmolekülen 11 in der ersten Schicht auch mit, ein Haften nichtspezifischen Proteinmaterials in dem Serum, das die Antikörper zu dem Antikörper eines solchen Antigens enthält, an dem Substrat zu verhindern. So wird ein zweifacher Gewinn erzielt, indem mehr spezifisch gebundene Antikörper für jedes Antigenmolekül erhalten werden und weniger nicht-spezifisch gebundenes Protein auf dem Substrat vorhanden ist, und all dies resultiert aus dem Gebrauch des Inertproteins, um die grossen Antigenmoleküle im Abstand voneinander zu halten und die Oberfläche des Substrates, die jedes Antigenmolekül umgibt, mit solchem inerte Protein zu bedecken. Die zur Bildung der dritten Schicht in Fig. 7 angewendete Prozedur ist daher brauchbar bei der Analyse der zweiten Lösung, von der man annimmt, dass sie Antikörper 12 enthält, da das nachfolgende Eintauchen des beschichteten Substrates in die The double-layered substrate of FIG. 6 can then be used to be immersed in a third solution or serum containing antibodies 30 to the antibodies 12 of the second layer to build up a third layer, as shown in FIG. 7 is shown. Since each antibody molecule 12 has different antigen-determinants, it can generally combine with different molecules 30, which are antibodies to the antibodies 12, and thereby form a relatively thick third layer from such second antibody molecules 30. The presence of the dense third layer 30 shows the presence of the second layer 12 and thus creates an even greater contrast between the monomolecular and the bimolecular layer of antigen and the first antibody. In the latter case, the inert protein molecules 20 between the large antigen molecules 11 in the first layer also help to prevent non-specific protein material in the serum, which contains the antibodies to the antibody of such an antigen, from adhering to the substrate. Thus, a twofold gain is achieved by obtaining more specifically bound antibodies for each antigen molecule and less nonspecifically bound protein on the substrate, and all of this results from using the inert protein to keep the large antigen molecules apart and to cover the surface of the substrate surrounding each antigen molecule with such inert protein. The procedure used to form the third layer in Fig. 7 is therefore useful in analyzing the second solution, which is believed to contain antibody 12, since the subsequent immersion of the coated substrate in the

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dritte Lösung einen beträchtlich verstärkten Kontrast schafft zwischen der monomolekularen Schicht und der bimolekularen, die tatsächlich nun eine trimolekulare Schicht ist, wenn eine bimolekulare Schicht aufgrund der Tatsache vorhanden war, dass die zweite Lösung tatsächlich den Antikörper 12 enthielt. third solution creates a significantly enhanced contrast between the monomolecular layer and the bimolecular layer, which is now actually a trimolecular layer when a bimolecular layer was present due to the fact that the second solution actually contained the antibody 12.

Die Anwesenheit der zweiten (Antikörper 12) Proteinschicht in der Ausführungsform der Fig. 6, die auch durch die dritte (Antikörper 30) Proteinschicht in Fg. 7 angedeutet ist, kann leicht nachgewiesen werden durch Betrachten des beschichteten Substrates mit einem optischen Instrument, wie einem Eilipsometer. Die Proteinschichten können andererseits auch elektrisch untersucht werden, wie dies im einzelnen in der oben genannten CH-PS 579 777 beschrieben ist, indem man die elektrische Kapazität eines Kondensators misst, der leitende Platten aufweist, die aus dem Metall- oder metallbeschichteten Substrat und einem Quecksilbertropfen oder einer anderen geeigneten Elektrode gebildet sind und bei dem das Kondensator-Dielektrikum durch die Proteinschicht gebildet wird. Weiter können die Proteinschichten, wie oben bezüglich des multimolekularen komplexierten Filmes beschrieben, auch optisch untersucht werden, indem man sie visuell beobachtet und dabei die Länge der Zeit bestimmt, bevor ein sichtbares Amalgam zwischen einem Quecksilbertropfen und dem Metallfilm auf dem Substrat gebildet wird, wobei sich die Proteinschichten dazwischen befinden. Schliesslich, und diese Art der Untersuchung ist die bedeutendste, können die Proteinschichten auch optisch mit reflektiertem oder durchgehendem Licht untersucht werden, wie oben mit Bezug auf den multimolekularen komplexierten Film beschrieben. Im Falle der Proteinschichten wird das beschichtete Substrat dann aus der zweiten Lösung herausgenommen und in eine dritte Lösung eingetaucht, die ein reaktives Protein bezüglich des reaktiven Proteins in der zweiten Lösung enthält (wie einen Antikörper zu dem Antikörper), um eine dritte Schicht (oder eine Teilschicht) auf dem Substrat zu bilden, wenn die zweite Schicht vorhanden ist. Das beschichtete Substrat wird dann mit durchgehendem Licht beobachtet und von dem Aussehen des beschichteten Substrates wird eine Bestimmung der Dicke der am Substrat haftenden Proteinschicht gemacht und dementsprechend eine Bestimmung hinsichtlich der Anwesenheit oder Abwesenheit des zweiten Proteins 12. The presence of the second (antibody 12) protein layer in the embodiment of FIG. 6, which is also indicated by the third (antibody 30) protein layer in FIG. 7, can easily be demonstrated by viewing the coated substrate with an optical instrument such as a Egg ellipsometer. The protein layers, on the other hand, can also be examined electrically, as described in detail in the above-mentioned CH-PS 579 777, by measuring the electrical capacitance of a capacitor which has conductive plates made up of the metal or metal-coated substrate and a mercury drop or another suitable electrode and in which the capacitor dielectric is formed by the protein layer. Furthermore, the protein layers, as described above with respect to the multimolecular complexed film, can also be examined optically by observing them visually and thereby determining the length of time before a visible amalgam is formed between a drop of mercury and the metal film on the substrate, whereby the protein layers are in between. Finally, and this type of examination is the most significant, the protein layers can also be examined optically with reflected or continuous light, as described above with respect to the multimolecular complexed film. In the case of the protein layers, the coated substrate is then removed from the second solution and immersed in a third solution containing a reactive protein with respect to the reactive protein in the second solution (such as an antibody to the antibody) to a third layer (or a Sub-layer) to form on the substrate when the second layer is present. The coated substrate is then observed with continuous light and a determination is made of the thickness of the protein layer adhering to the substrate from the appearance of the coated substrate and, accordingly, a determination of the presence or absence of the second protein 12.

Der Kontrast zwischen einfachen und Doppelprotein-schichten kann zu einem noch grösseren Ausmass verstärkt werden, indem man das Antigen und inerte Protein auf das Substrat 10 als einen einzelnen Lösungstropfen aufbringt und danach das tropfbeschichtete Substrat in eine Lösung eintaucht, die nur das inerte Protein 20 enthält, um eine monomolekulare Schicht zu bilden, in der der kleine Anti-gen-Inertprotein-Bereich vollständig von dem Inertprotein umgeben ist, wie in Fig. 8 dargestellt. Diese Ausführungsform löst das Problem der nicht-spezifischen Adsorption für den Fall, dass Antikörper in einem Serum vorhanden sind, da das Inertprotein auf der Oberfläche des Substrates die nicht-spezifischen Proteine in dem Serum an einem Haften an dem Substrat hindert und so den Kontrast verbessert. The contrast between single and double protein layers can be increased to an even greater extent by applying the antigen and inert protein to the substrate 10 as a single drop of solution and then immersing the drip-coated substrate in a solution containing only the inert protein 20 to form a monomolecular layer in which the small anti-gene inert protein region is completely surrounded by the inert protein, as shown in FIG. 8. This embodiment solves the problem of non-specific adsorption in the event that antibodies are present in a serum, since the inert protein on the surface of the substrate prevents the non-specific proteins in the serum from sticking to the substrate and thus improves the contrast .

Schliesslich ist die oben beschriebene Prozedur von Bedeutung bei der immunologischen Identifizierung von Viren und Enzymen. Alle Antigene des Virustyps sind grösser als ihre spezifischen Antikörper, während die Antigene des Enzymtyps grösser oder kleiner sein können, je nach der spezifischen Enzymart. Eine Prozedur für die Identifizierung eines speziellen Virus oder eines grossen Enzyms, die als Inhibitionstest bekannt ist, wird in folgender Weise ausgeführt: Finally, the procedure described above is important in the immunological identification of viruses and enzymes. All antigens of the virus type are larger than their specific antibodies, while the antigens of the enzyme type can be larger or smaller, depending on the specific type of enzyme. A procedure for identifying a specific virus or large enzyme known as an inhibition test is carried out in the following way:

Ein spezielles Virus oder grosses Enzym wird in eine erste Lösung (allgemein Salzwasser) zusammen mit dem Inert-protein eingebracht und in diese Lösung wird das Substrat eingetaucht oder es wird ein Tropfen der Lösung auf dem Substrat angeordnet und das Substrat dann in eine Lösung von nur dem Inertprotein eingetaucht. Nachdem eine monomolekulare Schicht des Virus oder Enzyms (d. h. des Antigens) und des Inertproteins an dem Substrat adsorbiert wurde, entfernte man das beschichtete Substrat aus der ersten Lösung. Proben menschlichen Serums, die auf die Anwesenheit des speziellen Virus oder Enzyms getestet werden sollen, werden vorbereitet durch Einmischen einer Menge bekannter Antikörper zu dem spezifischen Virus oder Enzym, und zwar in einer ausreichenden Menge, um dieses immunologisch aus der Mischung zu entfernen, wenn das Virus oder Enzym in der Serumprobe vorhanden ist. Das monomolekular beschichtete Substrat wird dann in die vorher zubereitete Serumprobe eingetaucht oder ihr ausgesetzt und nach dem Entfernen davon gemäss irgendeiner der oben beschriebenen Prozeduren untersucht. Wenn die Betrachtung des Substrates das Vorhandensein nur einer monomolekularen Schicht darauf anzeigt, dann weiss man, dass das untersuchte menschliche Serum ursprünglich das spezielle Virus oder Enzym enthielt. Wird jedoch eine bimolekulare Schicht nachgewiesen, dann zeigt dies, dass das Serum ursprünglich solches Virus oder grosse Enzymantigen nicht enthielt, da die Antikörper sich nicht immunologisch mit ihrem spezifischen Antigen (Virus oder Enzym) in der Serumprobe verbanden und sie daher in der Lage waren, sich mit dem Antigen der auf dem Substrat adsorbierten ersten Schicht zu verbinden. A special virus or large enzyme is introduced into a first solution (generally salt water) together with the inert protein and the substrate is immersed in this solution or a drop of the solution is placed on the substrate and the substrate is then placed in a solution of only immersed in the inert protein. After a monomolecular layer of the virus or enzyme (i.e., the antigen) and the inert protein was adsorbed on the substrate, the coated substrate was removed from the first solution. Samples of human serum to be tested for the presence of the particular virus or enzyme are prepared by mixing an amount of known antibodies to the specific virus or enzyme in an amount sufficient to immunologically remove it from the mixture when that Virus or enzyme is present in the serum sample. The monomolecularly coated substrate is then immersed in or exposed to the previously prepared serum sample and, after removal thereof, examined according to any of the procedures described above. If the examination of the substrate indicates the presence of only a monomolecular layer on it, then one knows that the human serum examined originally contained the specific virus or enzyme. However, if a bimolecular layer is detected, this shows that the serum originally did not contain such a virus or large enzyme antigen, since the antibodies did not immunologically bind with their specific antigen (virus or enzyme) in the serum sample and they were therefore able to combine with the antigen of the first layer adsorbed on the substrate.

Aufgrund der vorstehenden Beschreibung ist klar, dass das erfindungsgemäss erhaltene Substrat zur Verbesserung des Kontrastes in immunologischen Oberflächentests zwischen einer Einzel- und einer Doppelschicht aus Protein beiträgt. It is clear from the above description that the substrate obtained according to the invention contributes to improving the contrast in immunological surface tests between a single and a double layer of protein.

Neben den spezifischen Ausführungsformen und Beispielen, die beschrieben wurden, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung noch verschiedene Modifikationen und Variationen möglich. So könnte z. B. das inerte Protein in einer Lösung getrennt von dem Antigen verwendet werden, und das Substrat würde in diese separate Lösung als Vorstufe der Antigen- und der Antikörperlösung eingetaucht werden. In addition to the specific embodiments and examples that have been described, various modifications and variations are possible within the scope of the present invention. For example, For example, the inert protein could be used in a solution separate from the antigen, and the substrate would be immersed in this separate solution as a precursor to the antigen and antibody solutions.

Die Erfindung kann auch dazu benutzt werden, Enzyme nachzuweisen, indem man eine verdünnte Lösung des Enzyms benutzt, um die Antigene in der ersten Schicht zu erhalten und Rinderserumalbumin als das Inertprotein zu der ersten Lösung hinzugibt und eine Lösung eines Antikörpers zu dem Enzym (von einem Kaninchen, dem zuvor das Enzym injiziert worden ist) in der zweiten Lösung benutzt und dann das bimolekular beschichtete Substrat in eine dritte Lösung eintaucht, von der man annimmt, dass sie das Enzym enthält und man dann anschliessend das Substrat auf die Anwesenheit einer dritten Schicht untersucht, die aus dem speziellen Enzym gebildet werden würde. Obwohl das auf der Substratoberfläche adsorbierte reaktive Protein als ein Antigen beschrieben worden ist, ist es jedoch klar, dass das reaktive Protein der ersten Schicht auch ein Antikörper sein könnte und das Protein der zweiten Schicht würde dann das Antigen sein, das spezifisch für diesen Antikörper ist und die dritte Proteinschicht würde dann wieder der Antikörper sein. Eine solche Anordnung aus einer ersten Antikörperschicht und einer zweiten Antigenschicht, die spezifisch zu dem Antikörper ist, wäre in solchen Fällen brauchbar, in denen ein Antikörpermolekül grösser ist als sein spezifisches Antigenmolekül, was z. B. hinsichtlich des Antikörpers zum Insulin der Fall is. i The invention can also be used to detect enzymes by using a dilute solution of the enzyme to obtain the antigens in the first layer and adding bovine serum albumin as the inert protein to the first solution and a solution of an antibody to the enzyme (from one Rabbit, which had previously been injected with the enzyme) in the second solution and then immersed the bimolecularly coated substrate in a third solution which is believed to contain the enzyme and then examining the substrate for the presence of a third layer that would be formed from the special enzyme. However, although the reactive protein adsorbed on the substrate surface has been described as an antigen, it is clear that the first layer reactive protein could also be an antibody and the second layer protein would then be the antigen specific for that antibody and the third layer of protein would then be the antibody again. Such an arrangement of a first antibody layer and a second antigen layer, which is specific to the antibody, would be useful in cases in which an antibody molecule is larger than its specific antigen molecule, which e.g. B. is the case with regard to the antibody to insulin. i

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (15)

617 012 617 012 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 1. Verfahren zum Bilden bimolekularer Schichtbeläge auf Substraten, wobei die Schichtbeläge immunologisch komplex gebundene Proteine enthalten, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: 1. A method for forming bimolecular layer coverings on substrates, the layer coverings containing immunologically complex bound proteins, characterized by the following process steps: (a) Beschichten eines geeigneten Substrates mit einer monomolekularen Proteinschicht, die aus einem immunologisch reaktiven ersten Protein und einem inerten Protein besteht, so dass die Moleküle des ersten Proteins durch die Inertproteinmoleküle voneinander getrennt sind und (a) coating a suitable substrate with a monomolecular protein layer which consists of an immunologically reactive first protein and an inert protein, so that the molecules of the first protein are separated from one another by the inert protein molecules and (b) Inkontaktbringen des beschichteten Substrates mit einer Lösung eines immunologisch reaktiven zweiten Proteins, spezifisch zu dem ersten Protein, um eine immunologische Reaktion damit zu bewirken, bei der sich die zweiten Proteinmoleküle mit den ersten Proteinmolekülen unter Bildung einer bimolekularen Schicht auf dem Substrat verbinden und die zweiten Proteinmoleküle nach Bildung der bimolekularen Schicht eine grössere Zahl aktiver Stellen für eine weitere immunologische Reaktion behalten, als wenn die monomolekulare Proteinschicht kein inertes Protein enthielte. (b) contacting the coated substrate with a solution of an immunologically reactive second protein, specific to the first protein, to effect an immunological reaction therewith in which the second protein molecules combine with the first protein molecules to form a bimolecular layer on the substrate and after the formation of the bimolecular layer, the second protein molecules retain a larger number of active sites for a further immunological reaction than if the monomolecular protein layer did not contain any inert protein. 2. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein metallisierter Objektträger ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the substrate is a metallized slide. 3. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das immunologisch reaktive erste Protein ein Antigen ist und dass das immunologisch reaktive zweite Protein ein Antikörper spezifisch zu dem Antigen, vorzugsweise ein Antikörper der Immunoglobulin-Ig G-Klasse ist. 3. The method according to claim 1, characterized in that the immunologically reactive first protein is an antigen and that the immunologically reactive second protein is an antibody specific to the antigen, preferably an antibody of the immunoglobulin Ig G class. 4. Verfahren gemäss Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antigen ein Enzym ist, dass das inerte Protein Rinderserumalbumin ist und dass der Antikörper von Kaninchen stammt, denen vorher das Enzym injiziert worden war. 4. The method according to claim 3, characterized in that the antigen is an enzyme, that the inert protein is bovine serum albumin and that the antibody comes from rabbits to whom the enzyme had previously been injected. 5. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eben ist und dass der Verfahrensschritt (a) umfasst: 5. The method according to claim 1, characterized in that the substrate is flat and that step (a) comprises: (1) Zubereiten einer ersten Lösung eines inerten Proteins, (1) preparing a first solution of an inert protein, (2) ausreichendes Eintauchen des Substrats in die erste Lösung, um das Substrat mit einer monomolekularen Teilschicht des inerten Proteins zu bedecken, (2) dipping the substrate sufficiently in the first solution to cover the substrate with a monomolecular sublayer of the inert protein, (3) Entfernen des teilweise beschichteten Substrats aus der ersten Lösung, (3) removing the partially coated substrate from the first solution, (4) Zubereiten einer zweiten Lösung, enthaltend immunologisch reaktives, erstes Protein, (4) preparing a second solution containing immunologically reactive, first protein, (5) Eintauchen des teilbeschichteten Substrates in die zweite Lösung, um die verbleibende Oberfläche des Substrates mit einer monomolekularen Teilschicht des immunologisch reaktiven ersten Proteins zu bedecken, so dass die monomolekulare Schicht aus den Molekülen des immunologisch reaktiven ersten Proteins besteht, die voneinander durch die inerten Proteinmoleküle getrennt sind, und (5) immersing the partially coated substrate in the second solution to cover the remaining surface of the substrate with a monomolecular sublayer of the immunologically reactive first protein, so that the monomolecular layer consists of the molecules of the immunologically reactive first protein that are separated from each other by the inert ones Protein molecules are separated, and (6) Entfernen des mit der monomolekularen Schicht bedeckten Subtrates aus der zweiten Lösung. (6) removing the substrate covered with the monomolecular layer from the second solution. 6. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (a) umfasst: 6. The method according to claim 1, characterized in that step (a) comprises: (1) Zubereiten einer verdünnten ersten Lösung des immunologisch reaktiven ersten Proteins, (1) preparing a diluted first solution of the immunologically reactive first protein, (2) Eintauchen des Substrates in die erste Lösung, ausreichend um das Substrat mit einer monomolekularen Teilschicht des immunologisch reaktiven ersten Proteins zu bedecken, (2) immersing the substrate in the first solution, sufficient to cover the substrate with a monomolecular sublayer of the immunologically reactive first protein, (3) Entfernen des teilweise bedeckten Substrates aus der ersten Lösung, (3) removing the partially covered substrate from the first solution, (4) Zubereiten einer zweiten Lösung, enthaltend inertes Protein, (4) preparing a second solution containing inert protein, (5) Eintauchen des teilbeschichteten Substrates in die zweite Lösung, um die verbleibende Oberfläche des Substrates mit einer monomolekularen Teilschicht aus inertem Protein zu bedecken, so dass die monomolekulare Schicht aus den Molekülen des immunologisch reaktiven ersten Proteins besteht, die voneinander durch die inerten Proteinmoleküle getrennt sind, und (5) immersing the partially coated substrate in the second solution to cover the remaining surface of the substrate with a monomolecular partial layer of inert protein, so that the monomolecular layer consists of the molecules of the immunologically reactive first protein, which are separated from each other by the inert protein molecules are and (6) Entfernen des mit der monomolekularen Schicht bedeckten Substrates aus der zweiten Lösung. (6) removing the substrate covered with the monomolecular layer from the second solution. 7. Verfahren gemäss Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (a) umfasst: 7. The method according to claim 3, characterized in that method step (a) comprises: (1) Zubereiten einer ersten Lösung eines Antigens, (1) preparing a first solution of an antigen, (2) Zugeben des inerten Proteins in ausreichender Menge zu der ersten Lösung, (2) adding the inert protein in sufficient amount to the first solution, (3) Eintauchen des Substrates in die erste Lösung, um das Substrat mit der monomolekularen Proteinschicht zu beschichten, wobei das inerte Protein in ausreichender Menge vorhanden ist, so dass die Antigenmoleküle in der monomolekularen Schicht durch die inerten Proteinmoleküle voneinander getrennt sind, (3) immersing the substrate in the first solution in order to coat the substrate with the monomolecular protein layer, the inert protein being present in a sufficient amount such that the antigen molecules in the monomolecular layer are separated from one another by the inert protein molecules, (4) Entfernen des mit der monomolekularen Schicht bedeckten Substrates aus der ersten Lösung und (4) removing the substrate covered with the monomolecular layer from the first solution and (5) Beschichten des Substrates mit dem Antigen entsprechenden Antikörpern, wobei das Antigen aus den äusserten Teilen von spezifischen Zellen oder Viren stammt. (5) coating the substrate with the antigen-corresponding antibodies, the antigen originating from the outer parts of specific cells or viruses. 8. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Stufen: 8. The method according to claim 1, characterized by the following stages: Beschichten eines metallisierten Objektträgers mit einer monomolekularen Proteinschicht aus einem immunologisch reaktiven ersten Protein und einem inerten Protein geringerer Grösse als das reaktive erste Protein, so dass die Moleküle des immunologisch reaktiven ersten Proteins voneinander durch die kleineren Moleküle des inerten Proteins getrennt und von diesen umgeben werden, und anschliessende Behandlung des beschichteten Objektträgers mit einer Lösung eines immunologisch reaktiven zweiten Proteins, das spezifisch zu dem ersten Protein ist und eine geringere Grösse hat als dieses, um eine immunologische Reaktion damit zu bewirken, in der eine relativ grosse Zahl immunologisch reaktiver zweiter Proteinmoleküle sich mit den immunologisch reaktiven ersten Proteinmolekülen unter Bildung einer bimolekularen Schicht auf dem Objektträger verbindet, und wobei das inerte Protein in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, so dass seine Moleküle 50 bis 90 % der Oberfläche des Objektträgers bedecken, wobei die relativ dichte zweite Schicht reaktiver Moleküle des immunologisch reaktiven zweiten Proteins geringerer Grösse bei Prüfung des Objektträgers einen signifikant verbesserten Kontrast ergibt, als wenn die monomolekulare Schicht kein inertes Protein enthielte. Coating a metallized slide with a monomolecular protein layer consisting of an immunologically reactive first protein and an inert protein of smaller size than the reactive first protein, so that the molecules of the immunologically reactive first protein are separated from one another by the smaller molecules of the inert protein and surrounded by them, and then treating the coated slide with a solution of an immunologically reactive second protein that is specific to and smaller in size than the first protein to cause an immunological reaction therewith in which a relatively large number of immunologically reactive second protein molecules coexist connects the immunologically reactive first protein molecules to form a bimolecular layer on the slide, and wherein the inert protein is present in a sufficient amount so that its molecules occupy 50 to 90% of the surface of the slide corners, wherein the relatively dense second layer of reactive molecules of the immunologically reactive second protein of smaller size gives a significantly improved contrast when the slide is examined than if the monomolecular layer did not contain any inert protein. 9. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, bei dem das Substrat ein metallisierter Objektträger ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösung eines immunologisch reaktiven ersten Proteins zubereitet wird, eine ausreichende Menge eines inerten Proteins einer geringeren Grösse als der des immunologisch reaktiven, ersten Proteins zu der Lösung zugegeben wird, der Objektträger mit der Lösung in Kontakt gebracht wird, um mindestens einen Teil des Objektträgers durch Adsorption mit einer monomolekularen Schicht aus dem immunologisch reaktiven, ersten Protein und dem kleineren inerten Protein zu bedecken, um so die Moleküle des immunologisch reaktiven ersten Proteins durch die kleineren inerten Proteinmoleküle voneinander zu trennen und um das reaktive Protein entlang der Oberfläche des Objektträgers mit den kleineren Molekülen des inerten Proteins zu umgeben, 9. The method according to claim 1, wherein the substrate is a metallized slide, characterized in that a solution of an immunologically reactive first protein is prepared, a sufficient amount of an inert protein of a smaller size than that of the immunologically reactive first protein to the solution is added, the slide is brought into contact with the solution in order to cover at least a part of the slide by adsorption with a monomolecular layer of the immunologically reactive first protein and the smaller inert protein, so as to pass through the molecules of the immunologically reactive first protein separate the smaller inert protein molecules from each other and to surround the reactive protein along the surface of the slide with the smaller molecules of the inert protein, so dass bei Prüfung des Objektträgers nach der weiteren immunologischen Reaktion zwischen dem ersten und dem zweiten immunologischen reaktiven Protein ein verbesserter Kontrast zwischen mono- und bimolekularen Schichten aus Proteinen erhalten wird. so that when the slide is examined after the further immunological reaction between the first and the second immunological reactive protein, an improved contrast between mono- and bimolecular layers of proteins is obtained. 10. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch: Beschichten des Substrates mit einer monomolekularen Proteinschicht aus einem Antigen und einem Inertprotein 10. The method according to claim 1, characterized by: coating the substrate with a monomolecular protein layer composed of an antigen and an inert protein 5 5 10 10th 15 15 20 20th 25 25th 30 30th 35 35 40 40 45 45 50 50 55 55 60 60 65 65 3 3rd 617 012 617 012 von geringerer Grösse als das Antigen, so dass die Antigen-moleküle voneinander getrennt und über die Substratoberfläche von den kleineren, inerten Proteinmolekülen umgeben sind, und anschliessende Behandlung des beschichteten Substrates mit einer Lösung eines für das Antigen spezifischen s Antikörpers, der eine geringere Grösse als dieses hat, um eine immunologische Reaktion zu bewirken, in der die Antikörpermoleküle sich mit den Antigenmolekülen unter Bildung einer bimolekularen Schicht auf dem Substrat verbinden, wobei eine relativ grosse Zahl der sich mit den Anti- io genmolekülen verbindenden Antikörpermoleküle aus der grossen Zahl aktiver Stellen resultiert, die auf den Antigenmolekülen freigelegt sind, da sie entlang der Substratoberfläche durch die kleineren inerten Proteinmoleküle umgeben sind, und die relativ dichte zweite Schicht der kleineren Anti- ^ körpermoleküle einen verbesserten Kontrast zwischen der Einzel- und der Doppelschicht des Proteins erzeugt, als wenn nur Antigenmoleküle dicht nebeneinander angeordnet wären. of smaller size than the antigen, so that the antigen molecules are separated from one another and surrounded by the smaller, inert protein molecules over the substrate surface, and subsequent treatment of the coated substrate with a solution of an antibody specific for the antigen, which is of a smaller size than in order to bring about an immunological reaction in which the antibody molecules bind to the antigen molecules to form a bimolecular layer on the substrate, a relatively large number of the antibody molecules binding to the antigen molecules resulting from the large number of active sites which are exposed on the antigen molecules since they are surrounded by the smaller inert protein molecules along the substrate surface, and the relatively dense second layer of the smaller antibody molecules produces an improved contrast between the single and double layers of the protein than if only Anti gene molecules would be arranged close together. 11. Mit bimolekularen Schichten belegte Substrate, erhalten nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1. 20 11. Substrates covered with bimolecular layers, obtained by the process according to claim 1. 20 12. Verwendung der mit bimolekularen Schichten belegten Substrate gemäss Patentanspruch 11 zum Nachweis weiterer immunologisch reaktiver Stoffe. 12. Use of the substrates covered with bimolecular layers according to claim 11 for the detection of further immunologically reactive substances. 13. Verwendung gemäss Patentanspruch 12 der gemäss Patentanspruch 7 hergestellten Substrate, dadurch gekenn- 25 zeichnet, dass man dieselben mit einer dritten Lösung in Kontakt bringt, von der man vermutet, dass sie das gleiche Antigen enthält wie die erste Lösung, um eine immunologische Reaktion mit dem Antikörper zu bewirken, bei der die verbleibenden aktiven Stellen auf den Antikörpermolekülen 30 sich chemisch mit den gegebenenfalls in der dritten Lösung vorhandenen Antigenmolekülen verbindet. 13. Use according to claim 12 of the substrates produced according to claim 7, characterized in that they are brought into contact with a third solution, which is suspected to contain the same antigen as the first solution, for an immunological reaction with the antibody, in which the remaining active sites on the antibody molecules 30 chemically combine with the antigen molecules that may be present in the third solution. 14. Verwendung gemäss Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat anschliessend untersucht wird, um festzustellen, ob sich eine dritte Schicht auf dem 35 Substrat gebildet hat, und somit ob das Antigen in der dritten Lösung anwesend ist oder nicht. 14. Use according to claim 13, characterized in that the substrate is then examined to determine whether a third layer has formed on the substrate, and thus whether the antigen is present in the third solution or not. 15. Verwendung gemäss Patentanspruch 14 der gemäss Patentanspruch 7 erhaltenen Substrate, dadurch gekennzeichnet, dass man dieselben mit einer dritten Lösung in 40 Kontakt bringt, von der man annimmt, dass sie die spezifische Zelle oder das Virus enthält, aus denen das Antigen gewonnen wurde, so dass die Antikörpermoleküle Antigenstellen auf der Zelle oder dem Virus finden, um eine Bindung damit zu verursachen, dass man die Substrate anschliessend 45 untersucht, um festzustellen, ob sich darauf eine dritte Schicht befindet und um so die Anwesenheit der speziellen Zelle oder des Virus in der dritten Lösung festzustellen, dass man das beschichtete Substrat eventuell aus der dritten Lösung entfernt, dasselbe anschliessend mit einer vierten Lösung in 50 Kontakt bringt, die den gleichen Antikörper enthält wie die zweite Lösung, um eine immunologische Reaktion zu verursachen, in der aktive Stellen der Antigenmoleküle aus der vierten Lösung sich mit Antigenmolekülen aus der dritten Lösung verbinden, dass man das Substrat aus der vierten 55 Lösung entfernt, dasselbe mit den Ketten der Antigen-Anti-körper-Komplexe, die von der Oberfläche des Substrates her aufgebaut sind, eventuell mit einer fünften Lösung, von der man annimmt, dass sie spezifische Zellen oder Viren enthält, in Kontakt bringt, so dass die Antikörpermoleküle in den 60 Ketten der Antigen-Antikörper-Komplexe Antigenstellen auf den Zellen oder Viren finden und sich in diesen verbinden, und dass man schliesslich das Substrat aus der fünften Lösung entfernt und dasselbe untersucht, um zu bestimmen, ob die auf den Antikörpermolekülen verbliebenen aktiven Stellen sich mit Antigenstellen auf den Zellen oder dem Virus in der fünften Lösung verbunden haben. 15. Use according to claim 14 of the substrates obtained according to claim 7, characterized in that they are brought into contact with a third solution which is believed to contain the specific cell or virus from which the antigen was obtained, so that the antibody molecules find antigenic sites on the cell or virus to cause binding by then examining the substrates to determine whether there is a third layer on them and thereby the presence of the particular cell or virus in the third solution that the coated substrate may be removed from the third solution, then brought into contact with a fourth solution containing the same antibody as the second solution to cause an immunological reaction in the active sites of the Antigen molecules from the fourth solution combine with antigen molecules from the third solution bind that the substrate is removed from the fourth solution, the same with the chains of the antigen-antibody complexes that are built up from the surface of the substrate, possibly with a fifth solution that is believed to be specific Contains cells or viruses in contact, so that the antibody molecules in the 60 chains of the antigen-antibody complexes find and combine antigen sites on the cells or viruses, and that one finally removes the substrate from the fifth solution and examines the same to determine whether the active sites remaining on the antibody molecules have linked to antigen sites on the cells or the virus in the fifth solution.
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