CH638052A5 - METHOD AND AUTOMATED ANALYSIS DEVICE FOR DETERMINING AN IMMUNOCHEMICALLY REACTIVE SUBSTANCE IN A BODY LIQUID. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der reagens wird im allgemeinen als flüssige Suspension auf die Anwesenheit von immunochemisch reaktionsfähigen Substan- 65 Oberfläche aufgebracht. Nicht umgesetztes Immunreagens zen, beispielsweise Antikörpern oder Antigenen, in Körper- wird dann von der Oberfläche entfernt und die Oberfläche auf flüssigkeiten, sowie eine automatisierte Analysenvorrichtung Änderungen der Dielektrizitätskonstante, der Leitfähigkeit zur Durchführung des Verfahrens. oder magnetischen Permeabilität untersucht. Bei einem direk- The invention relates to a method for determining the reagent is generally applied as a liquid suspension to the presence of immunochemically reactive substance surface. Unreacted immune reagent, such as antibodies or antigens, in the body is then removed from the surface and the surface on liquids, and an automated analysis device changes the dielectric constant, the conductivity to carry out the method. or magnetic permeability. With a direct
ten Test ist das Immunreagens mit dem Rezeptorreagens immunochemisch reaktiven Substanz-Komplex reaktionsfähig, und wenn festgestellt wird, dass die Reaktanzmarkierungsteilchen an die Oberfläche gebunden sind, so zeigt dies die Anwesenheit der immunochemisch reaktiven Substanz in der Körperflüssigkeit an. In ähnlicher Weise ist bei einem indirekten Test das Immunreagens mit dem Rezeptorreagens, jedoch nicht mit dem Rezeptorreagens immunochemisch reaktiven Substanz-Komplex reaktionsfähig. Wenn keine Reaktanzmarkierungsteilchen auf der Oberfläche nachgewiesen werden, zeigt dies die Anwesenheit der immunochemisch reaktiven Substanz in der Körperflüssigkeit an. Bei einem Konkurrenztest werden die Körperflüssigkeit und das Immunreagens gleichzeitig auf die Oberfläche aufgebracht. Die Menge von Reaktanzmarkierungsteilchen auf der Oberfläche ist ein Mass der Menge an immunochemisch reaktiven Substanz in der Körperflüssigkeit. Dieses System kann manuell verwendet werden, lässt sich jedoch leicht an automatisierte Arbeitsweise anpassen. In the test, the immunoreagent is reactive with the receptor reagent, immunochemically reactive substance complex, and if it is determined that the reactance marker particles are bound to the surface, this indicates the presence of the immunochemically reactive substance in the body fluid. Similarly, in an indirect test, the immunoreagent is reactive with the receptor reagent, but not with the receptor reagent, immunochemically reactive substance complex. If no reactance marker particles are detected on the surface, this indicates the presence of the immunochemically reactive substance in the body fluid. In a competition test, the body fluid and the immune reagent are applied to the surface at the same time. The amount of reactance marker particles on the surface is a measure of the amount of immunochemically reactive substance in the body fluid. This system can be used manually, but can be easily adapted to automated working methods.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben. Embodiments of the invention are described below with reference to the figures.
Fig. 1 ist eine Abbildung einer Testkarte, die für die Zwecke der Erfindung geeignet ist. Figure 1 is an illustration of a test card suitable for the purposes of the invention.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der im Rahmen der Erfindung stattfindenden Reaktionen. 2 is a schematic representation of the reactions taking place within the scope of the invention.
Übliche Mittel können zur Feststellung der Anwesenheit der Reaktanzmarkierungsteilchen auf der Testfläche verwendet werden. Wenn beispielsweise die Reaktanzmarkierungsteilchen die dielektrischen Eigenschaften der Oberfläche beeinflussen, zeigt eine Kapazitanzmessung an, ob die Teilchen vorhanden sind. Wenn, um ein weiteres Beispiel zu nennen, die Teilchen magnetisch sind, können magnetische Tonköpfe, wie sie in üblichen Tonaufzeichnungsgeräten vorhanden sind, verwendet werden. Messungen der kapazitiven, konduktiven und magnetischen Permeabilität, die keine direkte Berührung mit der Testoberfläche erfordern, werden bevorzugt, jedoch sind Messungen mit direktem Kontakt zwischen der Oberfläche und dem Detektor nicht ausgeschlossen. Damit die Anwesenheit der Teilchen festgestellt wird, ist die Testoberfläche vorzugsweise indifferent gegenüber der zu messenden Eigenschaft. Es ist jedoch möglich, das Rezeptorreagens auf der Oberfläche in Streifen anzuordnen oder eine periodische Magnetisierung auf der Oberfläche zu induzieren', wie sie durch ein Magnetbandaufzeichnungssystem erzeugt wird, und dann die Oberfläche mit einer bestimmten Geschwindigkeit an einem Detektor vorbeizubewegen, der die Frequenz überwacht. Die festgestellte Frequçnz ist eine Funktion der Anordnung der Streifen des Rezeptorreagens oder der induzierten periodischen Magnetisierung und der Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche. Die Testoberfläche selbst muss somit nicht völlig frei von elektrischer Reaktanz sein, um als indifferent für die Zwecke der Erfindung angesehen zu werden. Bei einem bevorzugten System zur Feststellung der Anwesenheit der magnetischen Markierungsteilchen ist die Testoberfläche einer Bezugsoberfläche, die mit magnetischen Teilchen bedeckt ist, benachbart. Nach den Immunreaktionen kann sowohl die Testoberfläche als auch die Bezugsoberfläche in periodischer Weise magnetisiert werden. Der Detektorkreis kann so ausgebildet werden, dass er nur den Teil des Signals von .der Testoberfläche aufnimmt, der mit dem Singal von der Bezugsoberfläche in Phase ist. Diese Anordnung verringert die Effekte des Apparaterauschens und ergibt erhöhte Empfindlichkeit. Common means can be used to determine the presence of the reactance marker particles on the test area. For example, if the reactance marker particles affect the dielectric properties of the surface, a capacitance measurement indicates whether the particles are present. If, to give another example, the particles are magnetic, magnetic heads such as those found in conventional sound recorders can be used. Capacitive, conductive, and magnetic permeability measurements that do not require direct contact with the test surface are preferred, but measurements with direct contact between the surface and the detector are not excluded. In order to determine the presence of the particles, the test surface is preferably indifferent to the property to be measured. However, it is possible to strip the receptor reagent on the surface or induce periodic magnetization on the surface, as generated by a magnetic tape recording system, and then move the surface past a detector at a certain rate to monitor the frequency. The observed frequency is a function of the arrangement of the strips of the receptor reagent or the induced periodic magnetization and the speed of movement of the surface. The test surface itself therefore does not have to be completely free of electrical reactance in order to be regarded as indifferent for the purposes of the invention. In a preferred system for determining the presence of the magnetic marker particles, the test surface is adjacent to a reference surface covered with magnetic particles. After the immune reactions, both the test surface and the reference surface can be magnetized periodically. The detector circuit can be designed to receive only the portion of the signal from the test surface that is in phase with the signal from the reference surface. This arrangement reduces the effects of equipment noise and gives increased sensitivity.
Die Testoberfläche muss ferner das Rezeptorreagens zu binden vermögen und darf das Testergebnis nicht verfälschen. Die Oberfläche kann flach sein oder Vertiefungen aufweisen, in denen jeder Test durchgeführt wird. Zahlreiche Werkstoffe sind für die Testoberflächen geeignet, jedoch werden Kunst638 052 The test surface must also be able to bind the receptor reagent and must not falsify the test result. The surface can be flat or have depressions in which each test is carried out. Numerous materials are suitable for the test surfaces, however, plastic638 052
stoffkarten oder -bänder bevorzugt. Die Testoberfläche, an die das Rezeptorreagens gebunden wird, kann sich in geschlossenen Kunststoffpackungen oder -beuteln befinden. Diese Pak-kungen können ausserdem die Immunreagentien in einem getrennten Bereich enthalten, der für die Aufbringung auf die Testoberfläche nach Zusatz der Probe bestimmt ist. fabric cards or ribbons preferred. The test surface to which the receptor reagent is bound can be in closed plastic packages or bags. These packages can also contain the immunoreagents in a separate area which is intended for application to the test surface after the addition of the sample.
Eine Änderung der elektrischen Reaktanz, beispielsweise der magnetischen Aktivität, kann bestimmt werden, auch wenn nur eine sehr geringe Menge der Reaktanzmarkierungsteilchen vorhanden ist. Daher erfordert jeder Test gewöhnlich nur einen Tropfen Körperflüssigkeit, und die Testoberfläche kann sehr klein sein. Demzufolge kann eine grosse Zahl von gesonderten Testflächen und, falls gewünscht, Bezugsflächen auf einer einzelnen Karte oder einem einzelnen Band angeordnet werden. Die gesonderten Flächen können entweder für eine Reihe von Tests für verschiedene ausgewählte Proteine oder eine Reihe von Tests für das gleiche Protein dienen, wenn die Konzentration des Immunreagens auf der Testoberfläche über einen betimmten Bereich verändert wird, um eine Aussage nicht nur über die Anwesenheit des ausgewählten Proteins, sondern auch seine ungefähre Konzentration in der Körperflüssigkeit zu erhalten. A change in electrical reactance, for example magnetic activity, can be determined even if only a very small amount of the reactance marker particles is present. Therefore, each test usually requires only one drop of body fluid and the test surface can be very small. As a result, a large number of separate test areas and, if desired, reference areas can be arranged on a single card or tape. The separate areas can be used either for a series of tests for different selected proteins or a series of tests for the same protein, if the concentration of the immunoreagent on the test surface is changed over a certain range, to provide information not only about the presence of the selected one Protein, but also to maintain its approximate concentration in the body fluid.
Das Rezeptorreagens kann durch Oberflächenadsorption, Geleinschliessung, kovalente Bindung oder nach anderen ähnlichen Methoden an die Testoberfläche gebunden werden. Hiervon wird die kovalente Bindung bevorzugt. Jedes System der Rezeptorbindung, das die Reagenzmoleküle auf der Test-oberfläche so zu orientieren vermag, dass sie maximale Aktivität aufweisen, wird ebenfalls bevorzugt. Als Rezeptorreagenzien kommen nicht nur Antikörper, sondern auch Gewebe oder Zellrezeptorproteine, Serumtransportproteine und Lec-tine (Ringertive u. Savate «Cell Hybrids», Academic Press 1976, S. 55 und 247) in Frage. Hiervon haben die Antikörper wahrscheinlich die grösste Anwendungsmöglichkeit. Andere Klassen von Verbindungen, beispielsweise Chelatbildner, können ebenfalls als brauchbare Rezeptorreagenzien dienen, The receptor reagent can be bound to the test surface by surface adsorption, gel confinement, covalent binding or by other similar methods. Of these, covalent bonding is preferred. Any system of receptor binding that can orient the reagent molecules on the test surface so that they have maximum activity is also preferred. Not only antibodies, but also tissues or cell receptor proteins, serum transport proteins and leptins (Ringertive and Savate “Cell Hybrids”, Academic Press 1976, pp. 55 and 247) are suitable as receptor reagents. Of these, the antibodies probably have the greatest application. Other classes of compounds, for example chelating agents, can also serve as useful receptor reagents,
wenn sie mit der in der Körperflüssigkeit zu bestimmenden Substanz mit genügender Spezifität reagieren, um falsche Ergebnisse, die durch Konkurrenzreaktionen verursacht werden, zu vermeiden. if they react with the substance to be determined in the body fluid with sufficient specificity to avoid false results caused by competitive reactions.
Als Materialien, die sich als Reaktanzmarkierungsteilchen eignen, die sich mit Immunverbindungen unter Bildung der Immunreagenzien verbinden, kommen Verbindungen in Frage, die die elektrische Reaktanz der Testoberfläche verändern, d.h. diese Materialien verändern, wenn sie als feines Pulver auf der Testoberfläche verteilt werden, die dielektrischen, konduktiven oder magnetischen Eigenschaften der Oberfläche. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass Teilchen verwendet werden, die in sehr geringen Mengen durch sehr empfindliche, aber gut entwickelte und leicht erhältliche elektrische Geräte festzustellen und nachweisbar sind. Ferner werden durch Verwendung dieser Materialien die Probleme der unbeständigen Aktivität und die Handhabungsrisiken, die bei Verwendung von radioaktiven Indikatoren auftreten, ausgeschaltet. Bevorzugt als Reaktanzmarkierungsstoffe werden Metalle und Metalloxyde. Besonders bevorzugt werden Metalle und Metalloxyde, die Ferromagnetismus aufweisen. Diese Materialien können mit den Antikörpern umgesetzt und auf die Testoberfläche im entmagnetisierten Zustand aufgebracht werden. Nach der Aufbringung kann die gesamte Oberfläche einem Magnetfeld ausgesetzt werden, um die Teilchen für Bestimmungs- und Nachweiszwecke zu magnetisieren. Diese magnetische Aktivität ist dann leicht mit verschiedenen bekannten Mitteln, beispielsweise einem üblichen Magnetbandsystem oder einem Halleffekt-Detektor, festzustellen und nachzuweisen. Als Beispiele geeigneter magnetischer Werkstoffe sind Metalle und Legierungen wie Eisenpulver, Nickel, Kobalt, Cr02, die ferromagnetische Flüssigkeit «Ferrofluid» As materials which are suitable as reactance marking particles which combine with immune compounds to form the immunoreagents, compounds which alter the electrical reactance of the test surface, i.e. these materials, when distributed as a fine powder on the test surface, change the dielectric, conductive or magnetic properties of the surface. The advantage of the invention is that particles are used which can be detected and detected in very small amounts by very sensitive, but well-developed and easily available electrical devices. Furthermore, the use of these materials eliminates the problems of inconsistent activity and the handling risks that arise when using radioactive indicators. Metals and metal oxides are preferred as reactance markers. Metals and metal oxides which have ferromagnetism are particularly preferred. These materials can be reacted with the antibodies and applied to the test surface in the demagnetized state. After application, the entire surface can be exposed to a magnetic field to magnetize the particles for identification and detection purposes. This magnetic activity can then easily be determined and detected using various known means, for example a conventional magnetic tape system or a Hall effect detector. Examples of suitable magnetic materials are metals and alloys such as iron powder, nickel, cobalt, Cr02, the ferromagnetic fluid “ferrofluid”
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(Hersteller Ferrofluids Corp.) CoO, NiO, MmCh, Magneto-plumbite, magnetische Eisenoxyde und das Produkt «Alnico», eine Legierung von Aluminium, Nickel, Kobalt und Kupfer, zu nennen. Geeignet sind ferner organische Ladungskomplexe mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise N-Methyl-phenazinumtetracyanchinodimethan [Ce(N03)«Mg(H20)6]3. óHìO-Kristalle, BÌ2Se3-Kristalle und Tetrahiofulvalenkom-plexe mit Tetrocyan-p-chinodimethan oder K2Pt(CN<t) BrOa.HîO und amorphe Materialien mit magnetischen Eigenschaften, beispielsweise die Chalkogenide, z.B. die Europium-chalkogenide und Chalkogenid-Glasteilchen. (Manufacturer Ferrofluids Corp.) CoO, NiO, MmCh, Magneto-plumbite, magnetic iron oxides and the product «Alnico», an alloy of aluminum, nickel, cobalt and copper. Also suitable are organic charge complexes with high electrical conductivity, for example N-methylphenazinumtetracyanchinodimethane [Ce (N03) «Mg (H20) 6] 3. óHìO crystals, BÌ2Se3 crystals and tetrahiofulvalene complexes with tetrocyan-p-quinodimethane or K2Pt (CN <t) BrOa.HîO and amorphous materials with magnetic properties, e.g. the chalcogenides, e.g. the europium chalcogenide and chalcogenide glass particles.
Bevorzugt als magnetische Materialien werden die magnetischen Oxyde von Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom und Mangan und mit Oxyd umhüllte Teilchen von Eisen oder Nickel. The preferred magnetic materials are the magnetic oxides of iron, cobalt, nickel, chromium and manganese and particles of iron or nickel coated with oxide.
Um eine genügend grosse Oberfläche für die Bindung der Immunverbindungen zu erhalten, werden Reaktanzmarkierungsstoffe mit grosser Oberfläche von wenigstens 100 m2/g bevorzugt. Besonders bevorzugt werden Teilchen einer Grösse im Bereich von 0,01 bis 50 (j,m Durchmesser. Diese Materialien können nach bekannten Methoden an Immunverbindungen gebunden werden. Die Reaktanzmarkierungsstoffe können in ein organisches Polymerisat, an das Immunverbindungen gebunden werden können, eingebettet werden, oder die Oberfläche kann nach üblichen mit silanhaltigen Substanzen beschichtet werden. An die Silanbindung können dann organische Verbindungen gebunden werden. Die US-PS 3954666 beschreibt die Einbettung von Kernmaterialien in Polymerisate, und die US-PS 3 983 299 beschreibt die Verwendung von Silanbindungen, um organische Verbindungen an anorganische Teilchen zu binden. Methoden zur Immobilisierung von Enzymen an magnetischen Trägern, die ebenso auf Antikörper anwendbar sein würden, werden unter «Methods in Enzymo-logy» XLIV, Seite 324-326, beschrieben. Die Art der Bindung der reaktionsfähigen organischen Verbindungen an die Reaktanzmarkierungsstoffe bildet nicht die Grundlage der Erfindung. Auch andere Bindungsmethoden können angewendet werden, so lange sie die Komplexbildungsfähigkeit der Immunverbindungen nicht beeinträchtigen. Dre Immunverbindungen werden gewählt, um entweder mit den Rezeptor-reagentzien oder mit dem Komplex des Rezeptorreagens mit der zu bestimmenden Substanz in der Körperflüssigkeit spezifisch reaktionsfähig zu sein. In order to obtain a sufficiently large surface area for binding the immune compounds, reactance markers with a large surface area of at least 100 m2 / g are preferred. Particles with a size in the range from 0.01 to 50 μm are particularly preferred. These materials can be bound to immune compounds by known methods. The reactance markers can be embedded in an organic polymer to which immune compounds can be bound, or the surface can be coated with silane-containing substances in the customary manner, and organic compounds can then be bound to the silane bond, US Pat. No. 3,954,666 describes the embedding of core materials in polymers, and US Pat. No. 3,983,299 describes the use of silane bonds to form organic compounds Methods for immobilizing enzymes on magnetic carriers, which would also be applicable to antibodies, are described under “Methods in Enzymology” XLIV, pages 324-326, The type of binding of the reactive organic compounds the reactance markers do not form the basis ndlage of the invention. Other binding methods can also be used as long as they do not impair the ability of the immune compounds to form complexes. Three immune compounds are chosen in order to be specifically reactive either with the receptor reagents or with the complex of the receptor reagent with the substance to be determined in the body fluid.
Da die Untersuchung oder Überprüfung bei den Verfahren gemäss der Erfindung elektronisch und nicht visuell erfolgt, lässt sich das Verfahren leicht an automatisierte Ausführungen anpassen. Der hier gebrauchte Ausdruck «automatisiert» soll nicht die Möglichkeit ausschliessen, dass einige der Arbeitsgänge manuell durchgeführt werden können. Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Testkarte 1 mit mehreren Flächen oder Feldern 2, an die Rezeptorreagenzien gebunden sind. Getrennte Felder mit verschiedenen Rezeptorreagenzien können vorgesehen werden, oder das gleiche Rezeptorreagenz kann an jedes Feld in verschiedenen Konzentrationen gebunden werden. Die Karte hat eine gedruckte Testbezeichnung 3 sowie einen mit der Maschine lesbaren Code 4, der die notwendigen Angaben für automatisiertes Arbeiten enthält. Wahlweise kann die Karte einen Raum 5 zum Eintragen eines Patienten-Identifi-zierungscode aufweisen. Since the examination or verification in the methods according to the invention is carried out electronically and not visually, the method can easily be adapted to automated designs. The term "automated" used here is not intended to exclude the possibility that some of the operations can be carried out manually. 1 shows a preferred test card 1 with a plurality of areas or fields 2, to which receptor reagents are bound. Separate fields with different receptor reagents can be provided, or the same receptor reagent can be bound to each field in different concentrations. The card has a printed test name 3 and a machine-readable code 4, which contains the necessary information for automated work. The card can optionally have a space 5 for entering a patient identification code.
Fig. 2 veranschaulicht schematisch ein Testfeld 2 der in Fig. 1 dargestellten Testkarte. Rezeptorreagenzien 10 sind an das Testfeld gebunden. Körperflüssigkeit des Patienten, die die Antikörper 11 enthält, deren Anwesenheit zu ermitteln ist, wird auf jedes Testfeld gegeben. Der Antikörper 11 bildet, wenn er vorhanden ist, mit dem Rezeptorreagenz einen Komplex 12. Das Testfeld wird dann einem Immunreagenz 13 ausgesetzt, das aus einer Immunverbindung 14, die an einen Reaktanzmarkierungsstoff 15 gebunden ist, besteht. Dieses Immunreagenz bildet mit dem Rezeptorreagenz-Patientenantikörper-Komplex, falls er vorhanden ist, auf dem Testfeld den Komplex 16. FIG. 2 schematically illustrates a test field 2 of the test card shown in FIG. 1. Receptor reagents 10 are bound to the test field. Body fluid of the patient, which contains the antibodies 11, the presence of which is to be determined, is applied to each test field. The antibody 11, if present, forms a complex 12 with the receptor reagent. The test field is then exposed to an immune reagent 13, which consists of an immune compound 14, which is bound to a reactance marker 15. This immunoreagent forms complex 16 with the receptor reagent-patient-antibody complex, if it is present, on the test field.
Zu einer bevorzugten Vorrichtung für die Durchführung der Erfindung würde eine Station zum Eingeben der notwendigen Testkarten für die gewünschten Tests gehören. Die Karten können einzeln oder in Gruppen nach Bedarf eingegeben werden. Die Karten werden automatisch zu einer Probenzusatzstation geführt, wo ein Tropfen der Körperflüssigkeit eines Patienten auf jedes Testfeld auf der Karte aufgebracht wird. Zu einer automatisierten Vorrichtung können eine Temperaturregelung und eine Station zur Äquilibrierung der Körperflüssigkeit auf den Testfeldern für vorbestimmte Zeiten gehören. Die Karte wird dann zu einer Station geführt, wo das Immunreagenz auf jedes Testfeld aufgebracht wird. Auch diese Station kann Temperaturregelungs- und Äquilibrie-rungssysteme einschliessen. Anschliessend wird überschüssiges Immunreagenz entfernt und die Karte dann auf Anwesenheit von Reaktanzmarkierungsstoffe, die im Test geblieben sind, durch Messung von Veränderungen der elektrischen Reaktanz der Testfelder der Karte geprüft. A preferred device for carrying out the invention would include a station for entering the necessary test cards for the desired tests. The cards can be entered individually or in groups as required. The cards are automatically routed to a sample addition station where a drop of a patient's body fluid is applied to each test field on the card. An automated device may include temperature control and a body fluid equilibration station on the test fields for predetermined times. The card is then taken to a station where the immunoreagent is applied to each test field. This station can also include temperature control and equilibration systems. Excess immune reagent is then removed and the card is then checked for the presence of reactant markers that have remained in the test by measuring changes in the electrical reactance of the test fields on the card.
Es ist zu bemerken, dass die Testkarte bei der beschriebenen besonderen Ausführungsform durch jede Station geführt wird. Andere Ausführungsformen, bei denen jede Operation an einer Karte durchgeführt wird, die an einer einzigen Stelle in einer automatisierten oder halbautomatisierten Vorrichtung gehalten wird, sind ebenfalls möglich. It should be noted that the test card in the particular embodiment described is passed through each station. Other embodiments in which each operation is performed on a card held in a single location in an automated or semi-automated device are also possible.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist auf die Bestimmung der verschiedensten Materialien einschliesslich der Antigene und Antikörper, deren Ursprung bei Viren, Bakterien, Zellen und Menschen liegt, sowie auf Hormone, Metaboliten von Medikamenten und spezielle Proteine anwendbar. Beispielsweise eignet sich das Verfahren zur Bestimmung von menschlichen Autoantikörpern, beispielsweise Antithyroglo-bulin, antigenen Proteinen wie Komplementfaktoren, Proteinhormone, Immunogobuline und freie leichte und schwere Ketten (free ligth and heavy chains), z.B. Thyroxinbindungsgobu-lin, und verschiedenen Arten von Mikroorganismus-Antigenen und -antikörpern, beispielsweise Hepatitis-A- und -B-Virus. Die Anwendung dieser Methode hängt in erster Linie von der Verfügbarkeit eines geeigneten Materials ab, das als Rezeptorreagens dient und mit der zu bestimmenden Substanz spezifisch reaktionsfähig ist. The method according to the invention is applicable to the determination of the most diverse materials including the antigens and antibodies, the origin of which is from viruses, bacteria, cells and humans, as well as to hormones, metabolites of medicaments and special proteins. For example, the method is suitable for the determination of human autoantibodies, e.g. antithyroglobulin, antigenic proteins such as complement factors, protein hormones, immunogobulins and free ligth and heavy chains, e.g. Thyroxinbundungsgobu-lin, and various types of microorganism antigens and antibodies, such as hepatitis A and B virus. The application of this method depends primarily on the availability of a suitable material that serves as a receptor reagent and is specifically reactive with the substance to be determined.
Beispiel 1 example 1
Zur Bestimmung eines menschlichen Antikörpers IgG kann eine Serumprobe mit einer Proteinpufferlösung, die 0,12% Rinderserumalbumin und phosphatgepufferte Kochsalzlösung bei pH 7,7 ± 0,2 enthält, vorverdünnt werden. 0,1% Natriumazid, ein antimikrobielles Mittel, kann im Verdünnungsmittel als Konservierungsmittel zugesetzt werden. To determine an IgG human antibody, a serum sample can be prediluted with a protein buffer solution containing 0.12% bovine serum albumin and phosphate-buffered saline at pH 7.7 ± 0.2. 0.1% sodium azide, an antimicrobial, can be added to the diluent as a preservative.
Die verdünnte Patientenprobe kann quantitativ auf eine Testreaktionskarte überführt werden. Der in der festen Phasen vorliegende Träger, der aus Anti-Human-IgG besteht, das kovalent an derivatisierte Polyamidfolien gebunden ist, wird wie folgt hergestellt: 10 g Folie aus Nylon-6 wird in 300 ml 3n-HC1 suspendiert und 4 Stunden bei 30°C gerührt, aus der Lösung genommen und erschöpfend mit Wasser, Äthanol und Äther gewaschen. Der Carboxylgehalt einer 4 Stunden hydro-lysierten Folie aus Nylon-6 beträgt etwa 30 bis 90 (iMol/g. The diluted patient sample can be transferred quantitatively to a test reaction card. The solid phase support, which consists of anti-human IgG, which is covalently bound to derivatized polyamide films, is produced as follows: 10 g of film made of nylon-6 is suspended in 300 ml of 3n-HC1 and 4 hours at 30 ° C stirred, removed from the solution and washed exhaustively with water, ethanol and ether. The carboxyl content of a 4 hour hydrolyzed nylon-6 film is about 30 to 90 (iMol / g.
Die Kupplung des Antikörpers an den Träger aus depoly-merisiertem Nylon-6 kann durch Aktivierung mit Carbodiimid durchgeführt werden. Die Gesamtreaktion besteht aus der Kondensation zwischen der Carboxylgruppe auf dem Träger und den Amingruppen des Antikörpers. Die Reaktion wird in zwei Stufen durchgeführt. The coupling of the antibody to the depolymerized nylon-6 support can be carried out by activation with carbodiimide. The overall reaction consists of the condensation between the carboxyl group on the support and the amine groups of the antibody. The reaction is carried out in two stages.
Zu einer Lösung von 50 mg l-Cyclohexyl-3-(2-morpholi-noäthyl)-carbodiimid-metho-p-toluolsulfat in 10 ml Wasser wird 1 g der säurebehandelten Nylon-6-Folie gegeben. Das 1 g of the acid-treated nylon 6 film is added to a solution of 50 mg of l-cyclohexyl-3- (2-morpholinoethyl) carbodiimide metho-p-toluenesulfate in 10 ml of water. The
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Reaktionsgemisch wird mit 6n-HCl auf pH 4 bis 5 eingestellt und 2 bis 4 Stunden der Reaktion bei 30 °C überlassen. Die Folie wird dann herausgenommen und zur Entfernung des überschüssigen Carbodiimids mehrmals mit Wasser gewaschen. The reaction mixture is adjusted to pH 4 to 5 with 6N HCl and left to react at 30 ° C. for 2 to 4 hours. The film is then removed and washed several times with water to remove the excess carbodiimide.
Die aktivierte Folie wird dann in eine Lösung eingeführt, die im Handel erhältliches Anti-Human-IgG in Konzentrationen von 1 bis 50 mg Protein in 10 ml Wasser enthält. Nach Einstellung der Lösung auf einen pH-Wert zwischen 4 und 5 wird die Reaktion 2 bis 4 Stunden bei Raumtemperatur oder über Nacht bei 4 °C fortgesetzt. Die Reaktionslösung wird dann dekantiert und die Folie mit Wasser oder Puffer gewaschen. The activated film is then introduced into a solution containing commercially available anti-human IgG in concentrations of 1 to 50 mg protein in 10 ml water. After adjusting the solution to a pH between 4 and 5, the reaction is continued for 2 to 4 hours at room temperature or overnight at 4 ° C. The reaction solution is then decanted and the film is washed with water or buffer.
Die Testoberfläche wird dann mit der verdünnten Probe während einer genügenden Zeit äquilibriert, um die Antikörperbindung stattfinden zu lassen. Die erste Äquilibrierung kann im allgemeinen etwa 30 Minuten bei 32 °C dauern. Die Reaktionszonen können dann mit der gleichen Proteinpufferlösung gewaschen und geschüttelt werden, um nicht absorbiertes Antigen von der Oberfläche zu spülen. The test surface is then equilibrated with the diluted sample for a sufficient time to allow antibody binding to take place. The first equilibration can generally take about 30 minutes at 32 ° C. The reaction zones can then be washed with the same protein buffer solution and shaken to rinse unabsorbed antigen from the surface.
Die Testreagenzzonen können dann in überschüssiges Zie-gen-Anti-Human-IgG, das mit magnetischen Teilchen markiert ist, getaucht werden. Für die Äquilibrierung auf der Karte werden die Immunteilchen in Phosphat-Kochsalzlö-sung-Puffer, der 0,12% Rinderserumalbumin enthält, bei pH 7,5 ± 0,5 in geeigneter Weise verdünnt. Nach der Äquilibrierung können die Testreaktionsflächen mit dem BSA-Phos-phatpuffer bei pH 7,7 ± 0,2 gewaschen werden. The test reagent zones can then be immersed in excess goat anti-human IgG labeled with magnetic particles. For equilibration on the card, the immune particles are appropriately diluted in phosphate saline buffer containing 0.12% bovine serum albumin at pH 7.5 ± 0.5. After equilibration, the test reaction areas can be washed with the BSA phosphate buffer at pH 7.7 ± 0.2.
Die Reaktionsflächen werden in einem Magnetfeld magne-tisiert, worauf die Testkarte durch einen Detektor gegeben wird, der die Anwesenheit von Magnetteilchen zu bestimmen vermag. The reaction areas are magnetized in a magnetic field, whereupon the test card is passed through a detector which is able to determine the presence of magnetic particles.
Beispiel 2 Example 2
Dieses Beispiel veranschaulicht die Bestimmung von Antikörpern, die gegen spezifische Antigene gerichtet sind. This example illustrates the determination of antibodies directed against specific antigens.
Eine Serumprobe wurde mit einer Proteinpufferlösung, die 0,1% Rinderserumalbumin und Tris-(hydroxymethyl)-amino-methan (Tris) enthielt und bei pH 6,5 ± 0,4 gepuffert war, vorverdünnt. 0,1% Natriumazid, ein mikrobentötendes Mittel, wurde im Verdünnungsmittel als Konservierungsmittel zugesetzt. A serum sample was prediluted with a protein buffer solution containing 0.1% bovine serum albumin and tris (hydroxymethyl) amino methane (Tris) and buffered at pH 6.5 ± 0.4. 0.1% sodium azide, a micro-killing agent, was added to the diluent as a preservative.
Die verdünnte Probe wurde quantitativ auf eine Testreaktionsfläche überführt. Der in fester Phase vorliegende Träger, der aus Humanserumalbumin bestand, das kovalent entweder an derivatisiertes Polyamid oder Polymethacrylsäurepolymere gebunden war, wurde wie folgt hergestellt: The diluted sample was transferred quantitatively to a test reaction area. The solid phase support, which consisted of human serum albumin covalently bound to either derivatized polyamide or polymethacrylic acid polymers, was prepared as follows:
Die Gesamtkupplungsreaktion zwischen Albumin und Folien kann mit einer Vernetzung zwischen den Aminogrup-pen oder Carboxylgruppen der Folie und dem Protein verbunden sein. Die Vernetzung kann durch Verwendung eines polyfunktionellen Aziridinreagens, das mit Materialien, die aktive Wasserstoffatome enthalten, äusserst reaktionsfähig ist, erreicht werden. The overall coupling reaction between albumin and films can be linked to a cross-linking between the amino groups or carboxyl groups of the film and the protein. Crosslinking can be accomplished using a polyfunctional aziridine reagent that is highly reactive with materials containing active hydrogen atoms.
Die Folien für die Bindung des Humanserumalbumins Films for binding human serum albumin
638 052 638 052
wurden zuerst in 1 %iger Lösung von polyfunktionellen Aziri-din XAMA (Cordova Chemical, Sacramento, California) suspendiert, die Suspension wurde 30 Minuten bei 27 °C gerührt, worauf die Folien aus der Lösung genommen und mit destilliertem Wasser gewaschen wurden. Die gewaschenen Folien wurden dann in einer Lösung, die Humanserumalbumin enthielt (1 mg/ml), 12 Stunden bei 4°C gerührt. Das Reagenz aus immobilisiertem Albumin und Folie wird dann wiederholt mit Tris-Puffer (pH 6,5 ± 0,4) bei 4 °C gewaschen. Das Waschen wird fortgesetzt, bis kein Albumin mehr von der Folie freigegeben wird. Repräsentative Konzentrationen, in denen das Albumin an die Folien gebunden wird, sind nachstehend genannt. were first suspended in 1% solution of polyfunctional Aziri-din XAMA (Cordova Chemical, Sacramento, California), the suspension was stirred at 27 ° C. for 30 minutes, after which the films were removed from the solution and washed with distilled water. The washed sheets were then stirred in a solution containing human serum albumin (1 mg / ml) for 12 hours at 4 ° C. The immobilized albumin and foil reagent is then washed repeatedly with Tris buffer (pH 6.5 ± 0.4) at 4 ° C. Washing continues until no more albumin is released from the film. Representative concentrations at which the albumin is bound to the films are listed below.
Folie p.g/cm2 Foil p.g / cm2
Oberflächengruppen Surlyn 3,3 Surface groups Surlyn 3.3
Ionomerharz «Mylar» "Mylar" ionomer resin
Polyester (flammenbehandelt) 7,3 Polyester (flame treated) 7.3
Keine Oberflächengruppen Polycarbonat No surface groups polycarbonate
Nylon (HCl-behandelt) 16,0 Nylon (HCl treated) 16.0
Aktivierte Oberflächengruppen Äthylen-Maleinsäureanhydrid < 1,0 Activated surface groups ethylene maleic anhydride <1.0
Die Testoberfläche für Anti-HSA wurde mit der verdünnten Probe so lange verdünnt, dass die Anti-HSA-Bindung stattfinden konnte. Die Reaktionsoberfläche wurde dann mit der gleichen Tris-Pufferlösung (pH 7,4 ± 0,4), die bei dem in Beispiel 1 beschriebenen Versuch verwendet wurde, gewaschen, um nicht gebundene Probenreste von der Oberfläche zu entfernen. The test surface for anti-HSA was diluted with the diluted sample so long that the anti-HSA binding could take place. The reaction surface was then washed with the same Tris buffer solution (pH 7.4 ± 0.4) used in the experiment described in Example 1 to remove unbound sample residues from the surface.
Die Testreagenskarte wurde dann in überschüssiges Ziegen-Antihumanserumalbumin getaucht, das mit magnetischen Teilchen markiert war. Für die Äquilibrierung wurden die Immun-anti-HSA-Teilchen in einem Tris-Puffer (pH 6,5 ± 0,5), der 0,12% Ziegenserumalbumin enthielt, in geeigneter Weise verdünnt. Nach der Äquilibrierung wurden die Testreaktionsflächen mit dem Ziegenserumalbumin-Tris-Puffer gewaschen, um nicht gebundene Teilchen zu entfernen. The test reagent card was then immersed in excess goat anti-human serum albumin labeled with magnetic particles. For equilibration, the immune anti-HSA particles were appropriately diluted in a Tris buffer (pH 6.5 ± 0.5) containing 0.12% goat serum albumin. After equilibration, the test reaction areas were washed with the goat serum albumin-Tris buffer to remove unbound particles.
Die auf der Reaktionsoberfläche verbleibenden magnetischen Teilchen können durch ein magnetisches Signal von bekannter Frequenz magnetisiert werden. Die Testkarte kann dann in einem Detektor, der die Anwesenheit von magnetischen Teilchen festzustellen vermag, verarbeitet werden. Die Feststellung der Reaktanzeigenschaften der Testfläche kann durch Instrumententechniken, z.B. die Technik der Phasenverriegelung (phase lock application), phasenempfindliche Gleichrichtung und andere übliche elektronische Verstärkungssysteme, die dem Fachmann bekannt sind, erleichtert werden. The magnetic particles remaining on the reaction surface can be magnetized by a magnetic signal of known frequency. The test card can then be processed in a detector that can detect the presence of magnetic particles. The determination of the reactance properties of the test area can be done by instrument techniques, e.g. the technique of phase lock application, phase sensitive rectification and other common electronic amplification systems known to those skilled in the art are facilitated.
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