CN101952455A - 用于维护流体输导和容纳系统的组合物和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及潜在地可检测的小分子或“标记”，用于监测流体输导和容纳系统中的处理物质。更具体而言，本发明涉及含有所述处理物质和所述标记的组合物，用于制备所述组合物的方法，用于监测流体输导和容纳系统中的处理物质的方法和工具包，以及使用所述组合物处理这类系统的方法。

Description

用于维护流体输导和容纳系统的组合物和方法

本发明涉及潜在地可检测的小分子或“标记”，用于监测流体输导和容纳系统中的处理物质。更具体而言，本发明涉及含有所述处理物质所述标记的组合物，用于制备所述组合物的方法，用于监测流体输导和容纳系统中的处理物质的方法和工具包，以及使用所述组合物处理这类系统的方法。

流体输导和容纳系统很容易由于组件部分的损坏而导致失效和生产能力下降。例如，在石油和天然气产业中，由于腐蚀、生锈和生成水合物以及微生物生长的原因，每天要损失数百万桶潜在地油产量。所述系统包括例如：油气储存装置及其相关基础设施(井、管线、分离装置等等)、石油化工加工设备、精炼厂、造纸厂、采矿厂、冷却塔和锅炉、水处理设备和天然或人造的水系统(例如湖泊、水库、河流和地热田)。

最终，保持设备和管道的正常是保证最大产量的最有效的途径。必须持续地监测这类系统中的流体输导和容纳部分，因为许多因素都可能降低流动效率，所述因素例如管道的腐蚀和微生物的生长，以及污垢、水合物、沥青质和蜡质等的不断堆积。监测天然水系统也是非常重要的，因为这能够提供水流、微生物传播和污染等方面的信息。可以利用可检测的部分来监测流体流动的效率和系统中流体的特定成分。其应用包括研究渗漏、流速和来自不同系统的流体如何混合。所述可检测的部分可以与作为标记的处理物质或微生物相关联，从而可以监测整个系统中的处理物质或微生物。可以研究生物体在系统或天然环境中的运动(例如藻花在海水中的运动)，从而提供与污染趋势或风险相关的信息。

可以在系统中引入处理物质以尽量消除问题。所述术语“处理物质”并不限于本专利申请提及的物质。这一术语可包括在石油和天然气井，石油和天然气管道、石化加工厂、造纸厂、采矿厂、冷却塔、锅炉、水处理设施和天然河道中使用的阻垢剂(包括聚合物和膦酸盐)、缓蚀剂、水合物抑制剂、防蜡剂、防污剂、沥青质抑制剂、硫化氢清除剂、pH值稳定剂、流动添加剂、消泡剂、去污剂和去乳化剂。必须对处理物质的浓度进行监测，以确保它们在该流体输导和容纳系统中维持在有效浓度。频繁的化学干预会产生很高的成本。

所述监测过程可能需要花费大量劳力和费用，特别是在某些情况下需要监测用于离岸地点(例如石油井(生产井和注水井))的处理物质更是如此。对于这类情况而言，通常进行样品的上岸飞行测试，这样特别昂贵和费时。对于成熟的地域，上岸飞行测试变得不那么频繁，从而使得测试结果不够全面。因此，增加了矿井报废的风险，并且增加了对简单的离岸测试的需求。总而言之，需要有符合成本效益的、简单方便的现场抽样检验方法以及用于这种方法的组合物，用以在流体输导和容纳系统自然水系(如河流中)监测处理物质的浓度和分布、微生物的生长及流体流量。如果能够监测处理物质的分布、微生物的生长及流体流量，能够将实现许多目标。可以维持处理物质的最小抑菌浓度，这将降低水管中的流量保证问题的风险。因为只有会在需要加入处理物质时(即处理物质的浓度降低至低于最低抑菌浓度时)才加入所述处理物质，从而可以改进处理物质的使用效率。可以提供关于处理物质的使用的定量证据，从而有利于监测处理物质对环境的影响。而且还能够早期检测到流量保证问题并实施预防措施，以尽量降低产量下降的风险，例如及早计划挤压处理。

随着矿井的老化，产生流体的组成由主要是烃类变为烃类/酸盐水的混合物。这种盐水混合物会使环境的腐蚀性更强，对于很多仍在生产的老化矿井而言，腐蚀是一个日益严重的问题。使用缓蚀剂来防止腐蚀。通常用于油田管道的缓蚀剂为化学物质的混合物，它们能够牢固地吸附在金属上，并在金属表面上形成一个永久的保护膜以防止腐蚀。缓蚀剂可含有无机阴离子，例如磷酸根、氯离子、硝酸根以及取代的胺类，或者其他的表面活性剂。表面活性剂有助于在管道上形成保护层。

出于很多原因，标记和监测缓蚀剂都是有意义的。首先，缓蚀剂的市场很大，而且目前的趋势是在缓蚀剂配方中使用通用的化合物。因此一种被标记的组分可能可以用于很宽范围的产品。其次，残留的缓蚀剂是很难检测的，目前没有单独一种方法能够用于离岸用途。已经开发了一些方法(例如使用ESI-MS)来测定组分的浓度。但是，残留的缓蚀剂的检测，特别是离岸检测仍然很困难。最后，由于这些化合物的分配性质很复杂，目前的“使用排放相等(usage equals discharge)”政策很难实际执行，因此，更好地进行日常监测是有积极意义的。

例如通过折射率、荧光、UV吸收、ICP-OES、浊度，或者通过使用有色化合物与化学基团反应(例如对于阻垢剂常用的季铵盐测试)然后可以通过比色法检测，可以直接检测某些处理物质。但是这些测试中可能会出现干扰。干扰可能来自样品，例如盐水可能干扰季铵盐测试；干扰也可能来自背景荧光；或来自于存在的油和其他处理物质。或者，当来自于不同管道的多种处理物质发生混合，而所用的分析方法又要求它们彼此区分时，也会出现干扰。由于它们会在荧光测试、比色法、ICP-OES等测试方法中均产生相同的信号，因此上述情况是可能的。对处理物质进行标记能够有助于进行上述区分，在这种情况下，所述标记起到“钓钩”的作用，并可被用于从样品中“钓出”特定的被标记化合物，从而排除对这种化合物进行检测时的干扰。在这种情况下，可以直接或潜在地检测所述标记本身，或者使用来自所述处理物质的信号。例如，聚合物阻垢剂可以使用常规方法例如ICP-OES或季铵盐测试法进行检测，而缓蚀剂可以通过荧光或比色结合测试进行检测。当所述标记为生物素时，可以使用生物大分子(例如captavidin、链霉亲和素和亲和素)的表面来固定被生物素标记的处理物质，然后再进行洗涤和检测。

处理物质处于最低抑制浓度(MIC)时是有效的。通过监测处理物质的浓度，可以设计投料方案来维持最低抑制浓度，从而将降低水管中流量保证问题的风险。使用处理物质进行干预的频率是一个重要的成本因素，因此，对与操作者而言，仅在绝对必要时(例如当其质量浓度达到或下降至MIC之下时)才再次加入处理物质是具有极大的好处的。

对于聚合物阻垢剂物质而言，传统上一直采用间接测量的分析方法来测定浓度，即测量一种化学性质(这通常不是目标化合物所特有的)。这些方法包括ICP-OES和浊度法(Hyamine 1622)。含有显著百分比含量的磷的聚合物可以通过ICP进行分析，而那些含有很少量磷或不含磷的聚合物通常是通过Hyamine 1622浊度反应进行分析。这两种方法都是行业内的常规方法，并且已经被证实在干净的水系统中是准确的，可以精确至几ppm聚合物的量级。然而，在来自实地的生产的水样中，这两种方法均具有缺陷，即这两种方法均不能特异性地针对实际所使用的聚合物种类。

一个日益严重的问题是没有有效的方法来检测这类处理物质的低水平(即最低抑制浓度)。特别是当来源于多个矿井的流体混合在一起并在同一个管道中流动时，会出现混合流量分析的问题，即确定来源于各个井的特定化合物的浓度。这个问题常见于墨西哥湾和西非的深海油井；并且据认为，由于未来钢铁的使用量减少将导致更多的管道混合使用，这个问题将会日益严重。基于这一原因，下述设置将是特别有利的：设计一套被标记的处理物质，其中每个标记涉及一种来源于某一特定矿井的特定化合物。特别地，考虑到到达这些矿井的困难，每次处理的费用可能达到数百万英镑。用不同的标记来标记处理物质使得能够平行地监测来源于多井油气生产系统的多个矿井。

如上所述，可用于监测处理物质和微生物运动和/或流体流动的方法中使用了可检测的部分。所述可检测的部分可被直接加入至流动的流体中或与处理物质或微生物相连接而作为可被监测的标记。已有很多这样的部分被用于这一目的，例如荧光标记、有色标记或放射性示踪物。所述部分的浓度可以在处于加入至流动的流体的加样点下游的采样点处进行检测。这提供了关于流体流动或处理物质或微生物的分布方面的信息，可以用来帮助流量管理操作。WO 2005/000747、US 6,312,644、US 5,621,995和US 5,171,450描述了用于阻垢剂或其他水处理物质的可检测的荧光标记。然而，在这些系统中流动的流体(例如缓蚀剂和油)本身经常具有很高的荧光性，因此该方法中的信噪比可能很低，必须要进行复杂的数据处理工作才能够测得被标记的物质或微生物的浓度。因此，最好有能够解决上述背景信号问题的可用于处理物质和微生物的检测中的标记物。

US 6,040,406描述了一种可聚合的潜在地可检测部分，该部分可通过光激活剂转化为吸收波长为300至800nm的光的部分。换而言之，用于这种部分的检测方法为比色法，其中样品中颜色变化表示了该部分的存在和浓度。比色法并不总是合适的检测方法，例如，当需要测量有色样品或不透明样品(例如油或被污染的水)时，该方法就不适用。

US 6,218,491和US 6,251,680描述了引入了末端胺-巯基基团以连接胺反应性可检测标记的水溶性聚合物。将所述可检测标记加入到采集自流体的样品中以分析所述水溶性聚合物的浓度。合适的胺巯基末端基团为肽和多肽的各种衍生物。使用这些分子作为处理物质的标记或作为监测流动的示踪剂的问题为：在油和水处理设备内的极端条件下，基于氨基酸聚合物的分子不稳定。仍然需要对这些工业系统的苛刻环境稳定的本文所述的潜在地可检测示踪剂。

目前，已有三种主要的方法用于将标记与处理物质相连接，以用于石油、天然气和水工业。在一种方法中，所述处理物质在聚合后被标记，即聚合物是预先存在的。例如，美国专利No.5,128,419描述了如何通过对具有羰基型侧链基团的预先存在的聚合物进行(反)酰胺化衍生反应、从而在聚合物的侧链上标记上荧光基团的方法。在这些方法中，所述标记连接到的区域是没有区别的，它们通过以一种统计学上的方式缀合至聚合物的非常相似的基团上，所述基团代表所述聚合物的活性和功能，因此这样可以影响所述处理物质的表现。

在第二种方法中，通过使用乙烯型不饱和“活性”单体与特定百分比的“非活性”可衍生单体(例如乙烯基苯基氯(VBC))进行共聚合以制备被标记的单体。所述标记可在聚合后特异性地连接到VBC基团上。这一方法在国际专利申请公布No.WO/2005/001241中有述。

在第三种方法中，可以通过共聚合过程将标记直接引入处理物质聚合物的主链，在该过程中，本身带有侧链乙烯基官能团的标记物在存在其他“活性”单体的条件下通过该官能团发生聚合。国际专利申请公布No.WO01/44403、WO01/81654和WO98/54569描述了在处理物质中引入荧光单体的过程。

所有上述方法均依赖于所述标记与所述聚合物的统计学方式的连接。换而言之，一定量的可检测标记加入至一定量的聚合物中，并且从统计学上可以预计聚合物的每个分子上携带一定百分比的标记部分。但是这种预计具有许多问题。一些聚合物部分可能不带有标记，而另一些聚合物可能带有高比例的标记。连接到聚合物时对于标记的位置和数量没有特异性。因此，检测到的标记浓度不一定代表处理物质的分子的浓度。例如，如果某些处理物质分子带有多于一个的标记，并且所述标记被用作指示处理物质的存在的标记，那么可能显示出的处理物质的含量可能比实际存在量高。当某些处理物质分子不带有标记时又会出现相反的情况。此外，当聚合物的分子量小于10,000时，仅仅检测到被标记的分子将不能够真实反映被标记的和未被标记的处理物质的总量/浓度。

这种性质的差异会带来问题的一个实例是当所述聚合物应用于“油田挤压处理”时。在这一过程中，所述聚合物一开始吸附在形成的岩石上，并且随时间从形成的岩石上缓慢释放。它们通过产生的水沿管线流回并被随时间检测，以检查阻垢聚合物的水平是否仍在推荐的MIC水平之上。如果某些聚合物上带多于一个的标记、并且所用检测方法测量到的结果是与存在的标记量成比例的话，就会导致分析不够精确；特别是当被标记的和未被标记的分子对于形成的岩石的吸附作用有细微的差别使得聚合物从油井中分别回流时更是如此。这种分析用于检查重复的处理方案的设计。这样，如果浓度测量的结果看起来比其实际上存在于系统内的浓度低，操作人员将加入更多的处理物质，并将因此导致不必要的成本。相反，如果处理物质的测量结果比其实际的浓度高，会在保护效果已经不好使给人以保护效果仍很好的印象。这可能具有非常严重的流量保证后果并影响生产，例如由于形成污垢而导致矿井或管道堵塞。

聚合物处理物质和标记的功能性会导致另外的问题。当使用上述的现有技术方法时，因为不能够控制标记的引入的位置，将会在聚合物的整个长度上引入所述标记。因此，标记的可检测程度可能较低或者不太可用于固定的目的；尤其在标记的属性是由于从一种混合物中提取整个聚合物时，由于聚合物可能卷曲并遮盖所述标记，从而阻止其接近检测分子或固定表面。在这种情况下，由于检测分子被阻止而无法与所述标记相互作用，因而即使被标记的聚合物也可能检测不到。这将导致处理物质的浓度读数比其真正的浓度低。

此外，聚合物上存在的标记越多，存在的标记影响所述聚合物的性能/功能的机会就越大。例如，聚合物的处理效果可能降低，导致其最低抑制浓度(MIC)变高，使得需要对矿井或管道提供相同保护效果所需要的处理物质更多，从而增加成本。另一个与成本有关的问题是：由于标记的性质各异，所述标记的成本要比用于制备聚合物处理物质的单体更高，因此如果能够使所述标记的使用量尽量小将会是具有成本效益的。此外，此外，从监管的角度来，如果未被标记的聚合物已经过注册，随后被标记的聚合物中如果标记的含量超过某一阈值，则还需要重新注册，而如果其中标记的含量低于该阈值，则该被标记的聚合物就不必再经过漫长而昂贵的重新注册程序。基于这些原因，聚合物上带有尽量少的标记将会是有利的。

不幸的是，通过统计学方法难以使最少量的标记连接至聚合物上。目前的方法仅是简单地使用一定百分比的标记和一定百分比的处理物质来获得统计学上预计的较低的标记/聚合物比例，优选地为每一聚合物分子一个标记。这种尝试会在样本中生成大量的未标记的聚合物！这种结果的并发效果是：由于未被标记的聚合物不会被检测到，因而基于标记部分的检测结果显示出的聚合物含量会远低于其实际含量。

仍然需要能够在流体输导和容纳系统中用于监测处理物质或微生物的标记。优选地，所述标记以及任何将其与特定的处理物质或微生物相关联的方法应对于处理物质的活性或运动以及被监测的系统仅具有最小程度的不利影响。对于油气产业的应用而言，需要所述标记和关联方法足够稳定，以承受任何苛刻的环境条件，例如油井或气井中的环境条件，包括高温，高压，处理物质、油类和高离子强度溶液的存在。优选地，所述标记不会产生例如低信噪比之类的问题。

本发明的一个目的是提供试图解决上述重点论述的问题的组合物。

定义

出于本说明书的目的，“标记”被定义为特异性地与相关联的生物大分子相互作用的基团。所述标记是潜在地可检测的，在与所述相关联的生物大分子相互作用时产生可检测的信号。所述标记也可以被称为标签。

本说明书中使用的“潜在地可检测”是指标记直到与生物大分子的识别位点相互作用才能用选定的检测方法检测到。所述相互作用导致样品中的变化，或生物大分子中的变化，所述变化可为选定的检测方法所检测。

出于本说明书的目的，“组合物”被定义为通过将处理物质与标记相关联而得到的可检测的处理物质。所述关联可能导致化学偶联或其他稳定的关联，例如静电引力。

出于本说明书的目的，“聚合物”被定义为包括重复单元的高分子链。所述单元可为例如处理物质的单体单元。

出于本说明书的目的，“共聚物”被定义为由至少两种不同的重复单元组成的聚合物。所述两种不同的单元可为例如处理物质和标记。所述共聚物可以通过将所述处理物质的单体单元进行标记并随后进行被标记单元的聚合而产生。或者，所述共聚物可以通过将标记和单体单元一起共聚合而产生。

“流体输导和容纳系统”或“用于输导和容纳流体的系统”或“流体系统”是指任何用于工业的这种系统。这可包括天然水系统。该术语也可指那些用于流动效率非常重要的工业以实现高生产力或使效率最大化的系统。这一术语也可以指任何经过处理物质处理的系统，其中所述处理物质被用于提高所述系统中的流动效率。本申请说明书中讨论了这类处理物质。可得益于本发明的这类流体输导和容纳系统包括：油气储存装置及其相关基础设施(井、管线、分离装置等等)、石油化工加工设备、精炼厂、造纸厂、采矿厂、冷却塔和锅炉、水处理设备和水系统，例如湖泊、水库、河流和地热田。如本领域技术人员所理解的那样，这类系统一般很大，但也包括小的部件，并且有些这类系统也可能较小，例如微流动装置。

“单体”被定义为能够发生聚合并由此构成大分子的基本结构的组成单元的分子。

“活性”单体被定义为其官能团对于聚合物的性质有贡献的单体。对于制备聚合物阻垢剂的目的而言，具有有助于防止污垢形成的性质的单体包括但不限于：丙烯酸、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸盐、乙烯基膦酸或乙烯基膦酸盐、亚乙烯基二膦酸或其盐、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸、乙烯醇、对苯乙烯磺酸及其盐、丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、羟基膦酰基乙酸(HPA)、次磷酸、丙烯酰胺、不饱和一元羧酸或二元羧酸或酸酐例如马来酸酐、马来酸、延胡索酸、衣康酸、乌头酸、甲基延胡索酸、柠康酸、巴豆酸、异巴豆酸、当归酸和顺芷酸。

出于本说明书的目的，“聚合物”被定义为包括重复单元的高分子链。所述单元可为例如处理物质的单体单元。

出于本说明书的目的，“共聚物”被定义为由至少两种不同的重复单元组成的聚合物。所述两种不同的单元可为例如处理物质和标记。所述共聚物可以通过将所述处理物质的单体单元进行标记并随后进行被标记单元的聚合而产生。或者，所述共聚物可以通过将标记和单体单元一起共聚合而产生。

聚合物的“α”端被定义为头部端或聚合物链开始延伸的那一端。

聚合物的“ω”端被定义为尾部端或聚合物链终结/停止的那一端。

“封端”聚合物或“封端的”聚合物被定义为将一个官能团或标记连接至所述聚合物的ω端或尾部端。

对于本领域技术人员公知的是：“受控的/活性”聚合，例如阳离子聚合、阴离子聚合、氮氧化物介导的聚合、ATRP和RAFT均是用于设计聚合物结构的常用方法，通过这些方法可以制备很多种经过精细设计的聚合物结构，包括末端官能化的聚合物。有许多种方法可用于在聚合物末端进行标记。

出于本说明书的目的，“生物大分子”被定义为包括小分子的特异性相互作用、结合或取代的位点的生物大分子，表1中列出了所述生物大分子的若干非限制性实例。这种相互作用可基于所述标记和/或所述生物大分子的构象或化学性质。这也可包括潜在地可检测的标记和已与关联生物大分子相关联的配体的结合或相互作用，例如所述配体被所述标记所取代。所述生物大分子可被改变以在与所述示踪物结合时产生信号，或者可因生物大分子固有的、业已存在的性质而产生所述信号。这种信号可为化学的，例如过氧化氢的产生，或所述信号可基于光。例如，可将荧光团连接在生物大分子例如链霉亲和素上。或者，所述生物大分子可因业已存在的性质而产生信号，例如其可为发光蛋白并发出光，或者其可为酶并在与所述示踪物相互作用时产生分子。本领域已知的任何通过这种识别或结合位点与小分子特异性关联的生物大分子都符合此定义。该术语可包括如下面并非穷举地所列出的许多天然存在的小分子-生物大分子配对：

表1

在本发明的第一方面，提供了一种用于处理流体输导和容纳系统的组合物，所述组合物包括与一种标记相关联的处理物质，所述处理物质与所述标记之间的关联足够稳定，以使得由于所述标记与生物大分子之间相互作用所产生的可检测信号能够代表所述处理物质的存在。所述组合物对于在流体输导和容纳系统中的应用是理想的，因为其可通过加入生物大分子并检测产生的信号而容易和方便地在近海或远方进行现场监测。使用者可确保在加入所述生物大分子时产生的任何信号都是由于所述组合物的存在而产生的，这是因为：所述生物大分子对所述标记具有高度特异性并且所述生物大分子与所述标记有足够的关联。因此，如果所述标记不存在，就不会发出信号。另一优点是所述标记是潜在地可检测的。因此，即使流体含有所述标记，也只有在加入所述生物大分子之后才会从所述流体产生预期的信号。为检测因所述组合物的存在而产生的信号，可在加入所述生物大分子之前和之后进行信号测量，并从后者中减去前者。这种简单的相减确保了任何干扰性背景信号可被容易地除去。有时必须通过化学试剂的加入、热处理或漂白来处理所述样品以除去背景干扰例如自发荧光。如果标记可直接检测，那么它们可能被这种处理影响并变得更不易检测——但是潜在地可检测的标记则有利地不会被这种处理所影响。

优选地，所述标记与所述处理物质相连接。这样可以提供所述标记与所述处理物质之间的特别稳定的关联，以便使得所述标记的检测可用作所述处理物质的存在的定量标识。

优选地，所述标记连接至处理物质的末端。标记可以连接至处理物质的每个末端。这样，由于标记的浓度与聚合物处理物质的浓度相同，因而基于标记检测的检测系统能够产生准确反映处理物质在系统内的实际浓度的结果，因而是有益的。位于聚合物的标记也可能更适用于探测或固定的目的，因为它不太容易会由于所述聚合物的卷曲而使得检测分子或固定分子无法接近。。这一方法的另一个优势是：将所述标记连接至末端也减少了所述标记对于和聚合物处理物质分子的功能和活性可能造成的影响。

优选地，所述标记可以与一种聚合引发剂相缀合，所述引发剂接着可启动聚合物处理物质的聚合反应。因此，在一些单体单元形成聚合物的过程中，所述聚合物处理物质也同时被标记。这一方法的优势为：由于所述引发剂总是作为聚合物分子的第一单元，因此，所述标记将总是位于聚合物处理物质的末端。

优选地，所述标记可以与一种转移试剂相缀合，所述转移试剂能够同时启动和终止聚合反应。因此，在一半转移试剂合成聚合物的一端并且另一半转移试剂合成聚合物的另一端的过程中，所述聚合物处理物质也同时被标记。这一方法的优势为：由于所述转移试剂总是作为聚合物分子的第一单元和最后一个单元，因此，所述标记将总是位于聚合物处理物质的末端。

优选地，所述标记可以与一种封端试剂相缀合，所述封端试剂可终止聚合物处理物质的聚合反应。因此，在一些单体单元形成聚合物的过程中，所述聚合物处理物质也同时被标记。这一方法的优势为：由于所述引发剂总是作为聚合物分子的最后一个单元，因此，所述标记将总是位于聚合物处理物质的末端。

使用与引发剂或封端试剂相缀合的标记来进行聚合物处理物质与标记相缀合的过程还有便于操作的优势，因为这种方法将启动聚合物处理物质分子的聚合和标记放在一个步骤中完成(即在合成过程中标记)，而不是在两个或多个步骤中完成(即合成聚合物为一个步骤，标记聚合物为另一个步骤)。此外，这一方法中使用的化合物种类较少，因为所述标记和引发剂或终止剂都被组合在同一个分子中。这将有利于公司的储存、减少调节和监督的负担、并且简化了方法。

优选地，所述生物大分子包括能够与所述标记特异性相互作用的位点。所述生物大分子和所述标记可以相关联而在性质上成为分子信标复合物的一部分。这样，生物大分子将仅能够与所述标记相互作用，从而使得只有在存在所述标记时才产生信号，因而也就是只有在存在所述组合物时才产生信号。这使得可以极其精确地检测所述组合物的存在，降低了假阳性结果的可能性。优选地，不必须将所述生物大分子加入所述流体输导和容纳系统中，从而使其免遭工业系统中常见的苛刻条件的破坏。

由于所述标记和所述生物大分子之间的相互作用而产生可检测的信号可以为光信号。这可能通过下述方式生成，例如由于生物大分子与一种荧光团相缀合，当示踪物取代淬灭剂时，就会发出荧光信号。或者，所述光信号可因生物大分子的化学、构象或其他变化而产生，例如当其为在与所述标记接触时发光的发光蛋白时。

所述光信号可在向含有所述标记和所述生物大分子的样品或流体中加入第二种分子时产生。

优选地，所述处理物质能够保持所述流体输导和容纳系统中的流动效率。许多这类系统都存在与流动效率不足因而生产力降低相关的问题。针对保持流动效率而提供的潜在地可检测的组合物，由于其容易被监测而将为操作者带来极大的好处。

所述处理物质可包括聚合物阻垢剂和膦酸盐阻垢剂，缓蚀剂，水合物抑制剂，防蜡剂，防污剂，沥青质抑制剂，硫化氢清除剂，pH值稳定剂，流动添加剂，消泡剂，微生物，去污剂和去乳化剂。这些处理物质可以用来解决通常影响流体输导和容纳系统的流动效率的问题，。通过使用本发明的与处理物质相关联的标记，操作者能够容易地检测所述组合物并检查所述组合物在大规模流体系统中是否仍维持有效浓度。

优选地，所述标记是已知在性质上能够与特异性生物大分子相互作用的小分子，例如作为分子信号复合物的一部分。这可能是因为所述标记适合生物大分子内的“相互作用”或“活性”位点并能够与所述位点建立暂时或永久的相互作用。所述相互作用可归因于离子键或共价键、静电相互作用或任何其他键或力，但应足够稳定从而使因所述相互作用而产生的信号保持足够的时间以供检测。这样，所述标记只能在与所述生物大分子相互作用时被检测到，从而只在所述生物大分子存在时才产生信号。这使得可非常精确地检测所述组合物的存在，降低假阳性结果的可能性。

优选地，所述标记选自下述化合物及其衍生物：维生素包括生物素、硒生物素或氧代生物素，硫胺素，核黄素，烟酸(尼克酸)，泛酸，柠檬酸，钴胺素，叶酸，抗坏血酸，视黄醇，维生素C、D和E或K；荧光素；腔肠素；甲壳素；氨基酸如组氨酸；或单糖，多糖和碳水化合物包括阿拉伯糖、脱氧核糖、来苏糖、核酮糖、木糖、木酮糖、麦芽糖、葡萄糖、果糖、核糖或海藻糖，咖啡因、咪唑啉、类固醇激素、氯丙嗪和cAMP，皮质醇，6-酮前列腺素，甲状腺素，三碘甲腺氨酸，花青素，胆固醇，L-古洛糖酸-1，4-内酯，胆汁盐包括胆酸、鹅去氧胆酸、脱氧胆酸和甘氨胆酸盐、类花生酸类(前列腺素、前列环素、凝血噁烷和白细胞三烯)，半乳糖及衍生物包括2-N-乙酰半乳糖、1-甲基-β-D-半乳糖、1-辛基-β-D-半乳糖，黄嘌呤和次黄嘌呤，儿茶酚胺例如肾上腺素和去甲肾上腺素，核苷酸例如腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、尿嘧啶，包括单磷酸、二磷酸和三磷酸形式。根据所用标记形式选择的结合生物大分子包括：抗生物素蛋白及其功能类似物例如链霉亲和素、中性链霉亲和素和nitroavidin；硫胺素结合蛋白；核黄素结合蛋白(黄素蛋白)；烟酸结合蛋白；泛酸结合蛋白；柠檬酸结合蛋白；钴胺素结合蛋白；叶酸结合蛋白；抗坏血酸结合蛋白；视黄醇结合蛋白；维生素D结合蛋白如组特异性蛋白(Gc)；维生素E结合蛋白；维生素K结合蛋白；萤光素酶；腔肠动物萤光素酶；甲壳素结合蛋白；组氨酸转运蛋白；阿拉伯糖结合蛋白；脱氧核糖结合蛋白；来苏糖结合蛋白；核酮糖结合蛋白；木糖结合蛋白；木酮糖结合蛋白；麦芽糖结合蛋白；葡萄糖结合蛋白；果糖结合蛋白；核糖结合蛋白；海藻糖结合蛋白或凝集素；咖啡因结合蛋白；咪唑啉结合蛋白；类固醇激素受体；氯丙嗪结合蛋白；cAMP结合蛋白；皮质醇结合蛋白；6-酮前列腺素抗体包括标记抗体例如GFP标记抗体；甲状腺素结合蛋白包括甲状腺素结合球蛋白、转甲状腺素蛋白和白蛋白；三碘甲腺氨酸结合蛋白；谷胱甘肽-S-转移酶；胆固醇结合蛋白例如VIP21/窖蛋白和胆固醇氧化酶；L-古洛糖酸-1，4-内酯结合蛋白包括Rvl771、L-古洛糖酸-1，4-内酯脱氢酶和L-古洛糖酸-1，4-内酯氧化酶；谷胱甘肽-S-转移酶和胆汁结合蛋白包括回肠胆汁酸结合蛋白和肝脂肪酸结合蛋白，前列腺素受体包括PPARg，环前列环素受体包括PTGIR和凝血噁烷受体例如TXA2；L-抗坏血酸结合蛋白包括L-抗坏血酸氧化酶；半乳糖结合蛋白包括半乳糖氧化酶，黄嘌呤氧化酶、黄嘌呤脱氢酶、磷酸核糖基转移酶、黄嘌呤结合RNA，儿茶酚胺调节蛋白(CRP40)、儿茶酚胺结合蛋白(α和β)、肾上腺素受体、去甲肾上腺素受体；核苷酸结合蛋白例如G蛋白和ATP结合蛋白。这些标记-生物大分子配对均能够在性质上特异性相互作用，因而可以使得所述处理组合物被准确地检测。通过将所述标记与所述处理物质相关联，从而并不必须将所述大分子加入工业流体输导和容纳系统中，这是有利的，因为所述大分子不须暴露于这些系统中常见的破坏性苛刻条件下。另一方面，所述标记在这些条件下是稳定的。因此，可在适于所述生物大分子正常发挥功能的条件下进行所述标记的检测。

在存在生物大分子的条件下，所述可检测的信号可通过下述手段进行检测：荧光检测器，发光检测仪，拉曼光谱检测仪，光学显微镜，CCD摄像头，照相胶片，光纤设备，光度检测器，MEMS装置，单光子探测器，分光光度计，色谱系统或肉眼。本领域技术人员应当理解，应基于所述处理物质中所用的标记-生物大分子配对的类型来选择检测方法。

上文所述的组合物特别适用于需要高流动效率已以获得高生产力的流体输导和容纳系统。

这类系统包括例如：油气储存装置及其相关基础设施(井、管线、分离装置等等)、石油化工加工设备、精炼厂、造纸厂、采矿厂、冷却塔和锅炉、水处理设备和水系统，例如湖泊、水库、河流和地热田。上述方法应用于这类特定系统的优势有很多。由于仅当加入生物大分子并且存在示踪物的时候才产生信号，因此所述可检测的信号能够特异性地指示所述组合物的存在。反应试剂价格低廉，并且易于在离岸的较远的地点(例如油田或钻井)储存。可以在离系统较近的地点检测所述组合物，这样避免了由于在测试前运输样本而可能造成的检测系统中流体流动变化的时间上的延迟。所述组合物特别适用于上述系统，因为可以简单的背景信号消减方法来保证所有信号都是由于组合物的存在而产生，这样就克服了由于污染物(例如处理物质、油类等)造成信号干扰的这一常见问题。

优选地，当存在所述生物大分子时，所述组合物的浓度至少为1ppb时就可被检测到。如此低的浓度使得即使在需要所述组合物的有效水平很低时也能被检测到。这样，就可以保持所述浓度低至能获得处理效果的必需水平，就不会浪费太多的组合物。

在本发明的第二方面，提供了一种制备上文所述的组合物的方法，包括将上文所述的处理物质与上文所述的标记相混合，以制得反应混合物；以及使所述处理物质和标记相关联；其中所述处理物质与所述标记之间形成的关联足够稳定，以使得由于所述标记与生物大分子之间相互作用所产生的可检测信号能够代表所述处理物质的存在。

任选地，所述关联可以通过使所述处理物质和标记发生化学反应而形成，以使得它们通下述相互作用相关联：离子键、共价键、极性相互作用、非极性相互作用、静水力、金属键、π键，芳香性相互作用，配位键或上述相互作用的组合。任选地，所述处理物质和标记可以相缀合。任选地，所述处理物质和标记可通过下述作用力相关联：例如静水力或静电力、芳香性相互作用、范德华力和偶极相互作用。这类关联可以特别强，这样就可以用于例如如果所述组合物将经过长期储存或者将经历异常的可能损害所述组合物稳定性的条件的情况。优选地，在所述标记和处理物质之间发生关联之后，从所述反应混合物中除去所有游离的标记。这样可以保证检测到的所有信号都确实是由于组合物而不是游离标记的存在所导致的。

如果所述处理物质为聚合物，优选地，在所述处理物质与标记形成关联时可以提供单体单元形式的处理物质，从而使得所述标记和处理物质相关联的产物为被标记的单体。

优选地，被标记的单体单元在进行聚合以产生聚合的带标记的组合物。使用这种方法，反应步骤的产物为被标记的单体单元。这一特征为制备方法带来了一些灵活性。例如，可以控制引入处理组合物中的标记的数量，从而可以例如在信号可能较弱的情形中尽量提高所述处理组合物在存在生物大分子时的可检测性。

优选地，反应混合物中被标记的单体单元的含量为0.01至5摩尔％。

后者，如果所述处理物质为聚合物，将至少一种处理物质的单体单元和至少一种标记的单体单元一起混合，以使得它们发生共聚而生成带标记的组合物。这种共聚手段使得可以控制所述共聚物的分子量。因此，根据所含有聚合物单元，阻垢聚合物的重均分子量优选地为500至20000g/mol。这可以由本领域技术人员来测定，优选地使用分子筛色谱/凝胶渗透色谱(GPC)来完成。

在本发明的第三方面，提供了一种流体输导和容纳系统中监测至少一种上文所述的组合物的方法，包括：在所述系统的一个第一位置，向流体中加入预定量的至少一种组合物；在所述系统的一个第二位置，向流体中加入一种生物大分子，所述第二位置位于所述第一位置的下游，其中所述在所述第一位置加入的组合物的预定量应足以使得所述组合物在所述第二位置处的浓度高于其检出限，并且所述生物大分子的浓度足以使得由于所述标记和生物大分子的特异性相互作用而在流体中产生可检测的变化；并且测量流体中的可检测的变化；测量流体中的可检测的变化；分析和测量任何可检测的变化，以确定在第二位置处的标记浓度；以及使用所获得的数据，以评估在第二位置处的组合物浓度。

这一方法为处理物质的检测提供了诸多优势。特别地，它解决了上文所述的在流体输导和容纳系统中监测处理物质时常见的由于信噪比低带来的问题。由于所述标记为潜在地可检测标记，因此可在加入所述生物大分子之前和之后测量发出的信号。从加入之后测得的信号中减去在加入之前测得的信号。所得的信号差即为由于标记和生物大分子相互作用产生的信号。此外，由于所述生物大分子与所述标记之间的相互作用是特异性的，因此也减少了假阳性信号带来的问题。这种测试方法可以在原位进行，因此减少或避免了可能产生的昂贵的样本运输费用、昂贵的专门设备以及其他复杂和费时的工作。

任选地，可以在所述第二位置处取样，这样就可以在流体输导和容纳系统植物进行监测。例如，当用于产生指示所述组合物的存在的信号的生物大分子或任何其他分子不能被直接加入至系统中的流体中时，所述方法可能是有用的。

可以处理所述样本以改善信号的检测。这可能包括样品的浓缩、漂白以消除背景荧光、过滤以去除杂质、或者固定或提取。

这可以改善由所述标记与相关联的生物大分子的相互作用产生的信号的可检测性。当存在较高的背景荧光或存在其他干扰性分子，或者当已知来自标记的信号本身难以检测的时候，这种方法就特别有用。

所述可检测的变化可为光信号。所述信号可为荧光、发光信号或颜色变化，或者可为分光光度变化例如改变的拉曼信号。当所述信号为发光、分光光度或颜色变化时，所述样品发出的(例如油或其他污染物发出的)自发荧光不会在测量因样品中的组合物而产生的信号的过程中制造背景噪音。

该方法还可包括如下步骤：在向样品中加入所述生物大分子的同时或之后，再向所述样品中加入一种第二检测分子。当所述标记和生物大分子的相互作用在样品中引起的变化为化学变化时，这一方法将是有用的。所述第二分子可与化学产物相互作用并产生信号。通过这种方式对样本中特定的化学基团进行检测，是评估是否已发生相互作用的非常简单和方便的方法。由于只有当同时存在所述生物大分子和标记时才发生相互作用，因此能够很容易地确定组合物的存在和/或浓度。

所述化学产物可为过氧化氢。第二分子可为10-乙酰基-3，7-羟基吩嗪(ADHP，Amplex

Red)，其在过氧化物酶的存在下产生高荧光产物试卤灵(resorufin)。然后可检测因这种高荧光产物的存在而由所述样品发出的荧光，并确定所述组合物的存在。任何背景荧光都可在加入第二种分子和酶之前进行测量，然后将此测量值从加入第二种分子和酶之后的荧光测量值中减去。

或者，第二分子还可为酚红(Phenol Red)，其可伴随过氧化物酶加入。在过氧化氢和过氧化物酶的存在下，酚红在610nm下的吸收值会发生变化。像这样的比色测定特别可用于当所述样品流体无色，或者在所述测定的过程中产生与当所述样品流体的颜色不同的颜色时。所述颜色信号表明样品中处理组合物的存在。

第二种分子还可为亚铁离子，其在过氧化氢的存在下被氧化为铁离子，铁离子与指示剂染料二甲酚橙相互作用产生可在560-590nm下测量到的紫色复合物。任选地，所述反应混合物中可包括山梨醇以增强色彩强度。

第二种分子可为环状二酰基酰肼例如鲁米诺。在过氧化氢和辣根过氧化物酶的存在下，这些分子被转化为激发的中间体二价阴离子。这种二价阴离子在回复到其基态时发出光。酚可用于增强所述反应最高达1000倍。

可监测多种组合物，其中每种组合物含有不同的处理物质，而每种处理物质带有不同的标记，从而使得可以根据不同信号来区分每种不同的组合物。这使得使用者可方便地并在一个测定中使用不同的信号检测不同类型的处理物质。这是在系统内评估许多处理物质的浓度的简单和有效的方法；并且当给定时间点的处理物质的相对比例对效率很重要时，该方法特别适用。如果通过不同的实验，在不同时间评估这些不同物质，那么在此评估中就会出现不精确性和时间延迟，从而无法计算出相对比例。

优选地，所述光信号可用荧光检测器，发光检测仪，拉曼光谱检测仪，光学显微镜，CCD摄像头，照相胶片，光纤设备，光度检测器，MEMS装置，单光子探测器，分光光度计，色谱系统或肉眼检测到。

任选地，任选地，所述监测方法可离线(offline)进行。离线方法使得使用者可从流体输导和容纳系统中采样，并在以后对其进行分析。这一系统可用于当已从近海石油钻井采集了样品，但所述石油钻井对于评估所述样品太危险时。在这些情况下，分析样品的设备和人员可远离采集样品的位置。

任选地，所述监测方法可在线内(inline)进行。线内方法可包括使用环路将少量但有代表性的样品从主流中转移出来。可将所述生物大分子注射到所述回路中，然后使所述样品进入流动室并通过例如快照成像器或通过荧光读取检测信号。线内方法可有利地向使用者提供反映所述多相样品组成的实时数据。线内分析方法优于其他方法，因为线内分析方法提供了实时监测样品的方法，实时监测对于所述流体输导和容纳系统是最有代表性的。线内方法使得可进行频繁的实时监测，因为这种方法不从所述系统的总体流动中采集样品。此外，所述流体输导和容纳系统不需为进行所述监测试验而停止。

任选地，所述监测方法可在线旁(atline)进行。线旁方法使得使用者可从所述流体输导和容纳系统中采样并在接近所述流体输导和容纳系统的位置对样品进行分析。此监测方法不是实时的但非常迅速，并且全部设备都是便携的并可自动化，使得此检测方法适于离岸使用。采用这种方法可用于在条件对生物大分子的功能不利的情况下，不能向线内回路中加入生物大分子时。此外，所述流体输导和容纳系统不需为进行所述监测试验而停止。

任选地，所述监测方法可在线上(online)进行。线上方法可用作自动化监测过程的一部分，所述过程直接将样品供给到用于场外监测的计算机化监测系统中。例如，线上监测方法可包括主要流体输导和容纳系统的自动化线内回路，来自线内回路的信息被直接记录到作业员的计算机系统中从而在不同位置的技术人员可浏览所述信息。此方法有利地使数据可被实时记录，但分析所述数据的人员不需在现场。线上监测具有若干优点：不需人工处理样品，即时反应(小于1秒)并且结果可与公认的标准参照方法相联系。当所述生物大分子被直接加入流体流动中，并且由与所述标记的相互作用产生的信号被在线检测器记录时，此监测方法可用于提供信息。此外，所述流体输导和容纳系统不需为进行所述监测试验而停止。

上文所述的检测方法特别适用于需要高流动效率以获得高生产力的流体输导和容纳系统。

这类系统包括例如：油气储存装置及其相关基础设施(井、管线、分离装置等等)、石油化工加工设备、精炼厂、造纸厂、采矿厂、冷却塔和锅炉、水处理设备和水系统，例如湖泊、水库、河流和地热田。

在本发明的第四方面，提供了一种处理流体输导和容纳系统的方法，包括下述步骤：使用上文所述的监测方法，测定上文所述的组合物的浓度；以及投放至少一种组合物来处理所述系统，以保证所述组合物的有效浓度。

这一方法为一种方便、简单和快捷的处理流体输导或容纳系统的方法。所述组合物含有处理物质和标记从而容易被检测，因此在处理系统的过程中，监测过程和保持处理物质的有效浓度的方法变得更为简化。并不需要昂贵、复杂或敏感的设备。此外，由于监测和处理的方法可以在系统中的位置进行，从而在必须投放多种处理物质的时候也不会产生时间延迟。因此，由于处理样品的过程没有时间延迟，就缓解了例如当处理物质低于有效浓度时污垢或腐蚀累积的问题。这种处理方法还有特别的用途，因为对处理物质的浪费减少(因为使用者仅在必要时才添加更多的处理物质)，以及因此这种维持有效的处理化合物浓度的方式比任意地或规则地添加更多处理物质的方式更具成本效益。这种方法使得可以对处理物质的使用和更多处理物质的添加进行早期检测，从而在最大程度上降低了产量损失的风险。所述方法还可以有利地用于提供处理物质的定量数据，并有利于监测处理物质对环境的影响。

所述被监测和/或投放的处理物质可以有效地维持流体输导和容纳系统中的流动效率。这些处理物质可为例如：聚合物阻垢剂、膦酸盐阻垢剂、缓蚀剂、水合物抑制剂、防蜡剂、防污剂、沥青质抑制剂、硫化氢清除剂、pH值稳定剂、流动添加剂、消泡剂、去污剂和去乳化剂，或者上述物质的组合。

上述处理方法特别适用于需要高流动效率以获得高生产力的流体输导和容纳系统

这类系统包括例如：，油气储存装置及其相关基础设施(井、管线、分离装置等等)、石油化工加工设备、精炼厂、造纸厂、采矿厂、冷却塔和锅炉、水处理设备和水系统，例如湖泊、水库、河流和地热田。由于存在例如处理物质、油类等污染物而可能造成干扰的问题，基于与这些问题相关的许多理由，该方法特别适用于这类系统。该方法保证只有在向样品中加入生物大分子之后才会发生可检测的变化。因此，只需使用简单的背景信号消减方法就可以检测真正需要检测的处理物质。

在本发明的第五方面，提供了一种用于在流体输导和容纳系统中监测至少一种上文所述的组合物的工具包，所述工具包包括上文所述的组合物以及根据所述组合物中含有的标记而选择的一种生物大分子。所述工具包还可以含有用于从所述系统中取样的工具。

所述工具包还可以包括一种第二检测分子。这在所述示踪物和所述生物大分子之间的相互作用导致样品中产生化学变化的情况下将是比较方便的。所述第二检测分子就可以与所述化学产物相互作用并产生可检测的信号。

所述工具包还可以包括一种光检测器，所述光检测器选自荧光检测器，发光检测仪，拉曼光谱检测仪，光学显微镜，CCD摄像头，照相胶片，光纤设备，光度检测器，MEMS装置，单光子探测器，分光光度计或色谱系统。

下面将参照实施例、实验数据和附图描述本发明的多个实施方案，在附图中：

图1显示了在生物素乙二胺和含羧酸的聚合物阻垢剂发生化学反应后，使用化合物EDC进行检测的渗透物的电导率；

图2A显示了在生物素乙二胺和含羧酸的聚合物阻垢剂发生化学反应后，使用化合物EDC进行检测的渗透物中的生物素的浓度；

图2B显示了1∶1的PAA与生物素混合后，将带生物素标记的PAA溶于DMSO-d₆进行¹H-NMR测定(300MHz)的结果；

图2C显示了Biotective测定(荧光报告物测定，Invitrogen)可用于检测生物素标记的PAA。

图3显示了未被标记和被生物素标记的阻垢剂在静态瓶测试中的活性，显示的结果为：缓冲液对照，未被标记的阻垢剂在缓冲液中的水溶液对照，未被标记的阻垢剂在水中，LUX10/4-1，1.01∶1；标记的阻垢剂在缓冲液中，生物素∶阻垢剂的比例为1∶1，LUX10/4-2，1.76∶1；标记的阻垢剂在缓冲液中，生物素∶阻垢剂的比例为1.76∶1；LUX10/4-3，2.07∶1；标记的阻垢剂在缓冲液中，生物素∶阻垢剂的比例为2.07∶1；

图4显示了生物素标记的阻垢剂的检出限(LOD)；

图5显示了质子NMR谱(400MHz)，显示出由于生物素D₂O的存在而检测到的峰；

图6显示了质子NMR谱(400MHz)，显示出由于根据本发明制备的生物素标记的处理物质的存在而检测到的峰；

图7显示了以下溶液的分子筛色谱数据：生物素水溶液、生物素-NH₂(生物素乙二胺)水溶液、阻垢剂聚合物水溶液、被标记的阻垢剂聚合物(在10nM MES、pH6的缓冲液中60天后)以及被标记的阻垢剂聚合物(在水中7天后)；

图8显示了用生物素进行标记对于阻垢剂的分配性质的影响；

图9显示了不同浓度的生物素对于温度升高的耐受性；

图10显示了0.1mg/cm³的荧光素和来自Miller油田的成品油中的石油组分(用无荧光的石油醚稀释至0.1％，)的激发和发射光谱；

图11a显示了用溶于去离子水或0.1％石油中的不同浓度的生物素检测到的荧光；

图11b显示了用溶于去离子水或0.1％石油中的不同浓度的荧光素检测到的荧光；

图12显示了标记(0.8μM生物素或0.1mg/cm³的荧光素)与1％、0.1％、0.01％的石油混合后产生的荧光；

图13显示了GFP(0.1mg/ml的海肾(Renilla reniformis)蛋白、80％的浓度溶于水)溶液在加入生物素后产生的荧光：(a)未处理，(b)热处理(将样品在烘箱中加热至100℃保持1小时)；

图14显示了葡萄糖浓度范围的校准曲线。插图显示在浓度为0至4.5ppm范围内的数据点的线性拟合(R＝0.9979)；

图15显示了在合成性地层水中制备的葡萄糖样品和使用葡萄糖水溶液样品生成的校准曲线之间的比较；

图16显示了阻垢剂8017C和缓蚀剂EC 1440A对于检测到的葡萄糖浓度的影响。该图显示的是两个平行样品的平均值；

图17显示了在存在多种浓度的甲醇、IPA和MEG的条件下进行的葡萄糖测试的结果。对照样品为不添加溶剂的葡萄糖水溶液，产生的荧光读数为80,227；

图18显示了存在生物素条件下的葡萄糖的可检测性；

图19为一系列附图，显示了葡萄糖在100℃、120℃和150℃条件下以及地层水在中性和低pH值条件下的稳定性。

图20显示了原油对于葡萄糖测试的影响。对照(水和葡萄糖)溶液的荧光值为78,492；

图21A为一系列的两幅图，显示了浓度分别为50、40、30、20、10、5、2.5、1.25、0.625、0.3125和0ppm的半乳糖的校准曲线，以及浓度为0至10ppm之间的数据点的线性拟合(R²＝0.998)；

图21B显示了在三个不同的日期使用当日新鲜制备的测试试剂对校准曲线样品(0至50ppm)进行分析的结果。误差条表示95％置信区间；

图22显示了对一系列浓度的半乳糖衍生物进行分析并与相应的半乳糖进行比较的荧光值；

图23为一系列附图，显示了各种干扰物对于半乳糖测试的影响；

图24显示了各种浓度的果糖、甘露糖和葡萄糖进行测试的结果，以确定其他单糖是否能被半乳糖氧化酶所氧化；

图25显示了半乳糖和辛基-β-半乳糖分别在25℃、100℃和120℃下在水和地层水中以及pH为6-7和pH为2的条件下的稳定性。误差条表示由三个平行样品得到的95％置信区间；

图26显示了浓度分别为50、40、20、10、5、2.5、1.25、0.625、0.3125、0.15625和0ppm的黄嘌呤的校准曲线。插图为低浓度区域的放大图；

图27显示了浓度分别为75、50、25、12.5、6.25、3.125、1.5625、0.78125、0.3906、0.1953、0.0977、0.0488、0.0244、0.0122和0ppm的次黄嘌呤的校准曲线。插图为低浓度区域的放大图；

图28为一系列附图，显示了各种干扰物对于黄嘌呤和次黄嘌呤测试的影响；

图29显示了黄嘌呤和次黄嘌呤分别在25℃和120℃下以及在pH 6-7和pH 2条件下的稳定性。误差条表示由三个平行样品得到的95％置信区间；

图30A被标记的和未被标记的缓蚀剂的结构示意图；

图30B显示了对被标记的抑制剂进行质谱分析的结果，显示了在标记后预期的分子量的增加。

实施例1：将生物素与聚合物阻垢剂相偶联

为了产生本发明的含有标记和处理物质的处理组合物，研究了生物素与聚合物阻垢剂的偶联。在一个实例中，使用化合物EDC在生物素乙二胺和含羧酸的聚合物阻垢剂之间形成一个酰胺键。这一反应可以由本领域技术人员进行。1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳二亚胺盐酸盐(EDC或EDC)为可获得的主要的水溶性碳二亚胺，被用于将羧基和伯胺相偶联。EDC与羧基发生反应形成具有胺反应活性的酰基异脲(O-acylisourea)中间体，在生物素乙二胺的存在下，在含羧酸的处理化学品和生物素标记之间形成酰胺键。加入NHS(定义见下文)以稳定化所述中间体，提高偶联的效率。使用的小分子标记物为生物素乙二胺。所述处理物质为聚合物阻垢剂，即聚乙烯基/聚磺酸/聚羧酸的共聚物的部分钠盐(pH 5.5)。处理物质的活性为30％，其分子量分布为1500-2000。形成的键为酰胺键。

使用本领域技术人员已知的分子筛色谱或超滤方法纯化带有生物素标记的聚合物阻垢剂。同样如本领域技术人员已知的，可以对上述方法进行修饰，以提供溶于特定缓冲剂中的经标记化学品、以提供更大的量、以使用超滤进行浓缩或以提供特定的标记与处理物质之间的比例。

在加入第二试剂后可以检测带有生物素标记的处理物质。优选地，使用荧光报告物测试(Fluoreporter assay，Invitrogen)来检测样品中的生物素浓度。根据厂商说明书进行该测试。首先制备标准物曲线以便对每一样品中的生物素的量进行定量。测定了渗透物中的生物素的电导率(图1)和浓度(图2)，结果显示未反应的生物素已被成功地除去。此外，测定了被标记的阻垢剂样品中的生物素浓度。将通过理论计算得到的预期生物素量与检测到的生物素的量进行比较，检测到的生物素的量与预期相符，表明在经过标记后生物素的可检测性没有损失。

制备处理组合物的方法包括提供潜在地可检测的标记以及进行所述标记和所述处理物质之间的反应以产生处理物质-标记缀合物。所述标记可以通过化学方法与处理物质或微生物进行偶联。当标记与处理物质偶联后，可以“完成”所述处理物质，或者所述标记可以在所述处理物质的合成过程中被引入。出于本说明书的目的，处理物质的“完成”是指这样的处理物质，即所述处理物质的合成反应已经完成，并且可能还需要进行进一步的制剂过程。

在第一个实例中，所述标记可以连接至一种“完成”的处理物质上。出于本说明书的目的，处理物质的“完成”是指这样的处理物质，即所述处理物质的合成反应已经完成，并且可能还需要进行进一步的制剂过程。所述标记的连接可以通过键或通过具有合适强度的相互作用实现，所述键或具有合适强度的相互作用优选地为：共价键、配价键、氢键或疏水作用力。当形成的键为共价键时，所述键可以包括但不限于下列键的类型：酯、酰胺、醚、胺、三唑、烯、炔、烷基、酮。

在第二个实例中，所述标记可以在所述处理物质的合成过程中被引入。这可以通过将标记的单体单元和处理化学品的单体单元进行共聚合而实现，或者通过将所述处理化学品的被标记的单体单元的聚合而实现。所述标记与所述处理物质的连接可以通过键或具有合适强度的相互作用实现，所述键或具有合适强度的相互作用优选地为：共价键、配价键、氢键或疏水相互作用。当形成的键为共价键时，所述键可以包括但不限于下列键的类型：酯、酰胺、醚、胺、三唑、烯、炔、烷基、酮。共聚合方法的一个优势是所述处理物质的活性基团不必用于偶联，从而保证了所述处理物质最高的可能活性。也可以使得形成更强的化学键例如碳-碳键，这可以提供对于例如高温和高压条件的更好的耐受性。此外，例如由于官能团的位置因素，可能不是所有的处理物质都适于与标记进行偶联。

对于含有羧酸基团的处理物质例如阻垢剂而言，可以通过进行多种化学反应将其与标记共价地连接。可以通过所述处理物质上的羧酸基团和所述标记物上的胺基团将标记缀合到处理物质上。对于水溶液系统，可以使用化合物1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳二亚胺盐酸盐(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)。1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳二亚胺盐酸盐(EDC/EDAC/EDCI)可被用于将羧基和伯胺相偶联。EDC与阻垢剂上的羧基发生反应形成具有胺反应活性的酰基异脲中间体。这一中间体可以与标记物上的胺反应，产生一种通过稳定的酰胺键连接的所述两个分子的缀合物。加入硫化-NHS以稳定化所述中间体，提高偶联效率。

除了EDC之外，其他可以使用的偶联剂包括：DEPBT(3-(二乙氧基-磷氧基)-3H-苯并[d][1，2，3]三嗪-4-酮)、HATU(2-(1H-7-氮杂苯并三唑-1-基)-1，1，3，3-四甲基脲六氟磷酸甲铵盐)、HBTU(O-苯并三唑-N，N，N’，N’-四甲基脲六氟磷酸酯)、DCC(二环己基碳二亚胺)、BOP(N-亚硝基双(2-氧丙基)-胺)、DEPC(焦碳酸二乙酯)、DPPA(双(二苯基膦基)胺)。在有机溶剂中，可以形成1-羟基苯并三唑(HOBt)活性酯。可以在所述处理物质上缀合任意数量的标记，也就是说，一个聚合物分子上可以缀合多个标记物。然而，由于这些羧酸基团对于所述阻垢剂的活性也有一定贡献，因此优选的是在每个聚合物分子上偶联一个标记物。控制实际数量的一种方法是调整标记与处理物质的比例。蛋白质和肽类通常具有可用于这一反应的胺。或者，标记可被官能化以提供适当的胺基团，例如生物素乙二胺，生物素尸胺。生物素乙二胺和生物素尸胺均为市售产品。另一种使完成的处理物质与标记发生化学反应的策略是在偶联之前改变羧酸，以使得可以增加各种有用的反应活性。这可以包括氧化、还原、卤化、硫醇化或任何官能团的相互转换。

对于含胺基团的处理化学品例如许多缓蚀剂而言，可以使胺基团与标记上的游离羧酸基团发生化学反应。这可以使用与如前所述的使标记和阻垢剂化学品发生反应的相同化学技术，例如酰胺键形成化学。缓蚀剂也可通过许多脂肪族缓蚀剂的烷基链中存在的双键与小分子标记物发生化学反应。

其他方法将所述标记连接至所述处理物质或微生物的方法包括但不限于形成以下类型的键：酯、酰胺、醚、胺、三唑、烯、炔、烷基、酮和碳-碳键。这些键可以通过但不局限于下述反应形成：与标记物上的醇、叔丁基醚或重氮基团反应形成酯键，通过对相应的羧酸盐的烷基化形成酯，通过活化酯并随后与胺衍生化形成酰胺键，通过与可用的烯键的加成反应形成羧酸酯，与炔反应形成烯醇酯或缩羰基酯(acylal)，与另一羧酸反应形成酸酐，以及可以通过使用多种可用的同化反应(homoreaction)或交叉偶联反应将两个分子以碳-碳键共价连接。缓蚀剂上的胺基团可以与标记上的游离羧酸基团发生化学反应。这可以使用与使标记和阻垢剂物质发生反应的相同化学技术，即酰胺键形成化学。可以使用许多胺反应活性的标记物质，因为这项技术是用于将标记连接至具有可用的游离伯胺基团的蛋白质分子上。缓蚀剂也可通过许多脂肪族缓蚀剂的烷基链中存在的双键与小分子标记物发生化学反应。

另一种使完成的处理物质与标记发生化学反应的策略是在偶联之前改变羧酸，以使得增加各种有用的反应活性。这可以包括氧化、还原、卤化、硫醇化或任何官能团的相互转换。一种特别有力的形成其他键的途径是通过能够用于将两个分子共价连接的不断增加的同化反应或交叉偶联反应。

对于含有游离的磺酸/磺酸酯基团的处理物质例如阻垢剂而言，可以通过形成磺酸酯、磺酰胺或通过官能团交换的方法将标记与所述处理物质共价连接。对于含有磷酸酯或磷酸基团的处理物质而言，可以通过形成原磷酸酯中间体的方法进行酯化或偶联，并且可以使其具有选择性反应活性，以便将所述标记与所述处理物质相偶联。对于含有胺的处理物质例如某些缓蚀剂和低剂量的水合物抑制剂而言，可以通过活化酯并随后与胺进行衍生化来形成酰胺键。在这种情况下，所述标记可以含有羧酸基团。许多缓蚀剂可以通过其他化学品合成，例如使用胺类作为季胺类和咪唑类的基块(building block)。可以在合成终产物的过程中使用被胺基团官能化的标记，以便将所述标记引入所述处理物质。

如上所述，所述标记也可以在所述处理物质的合成过程中被引入。例如，对于通过脂肪酸和含胺的化合物(例如烷基胺)之间的反应过程中制备缓蚀剂的方法而言。或者在反应合成膦酸酯的过程中。此外，所述标记也可以在聚合物处理物质的聚合过程中被引入，所述处理物质例如阻垢剂或低剂量水合物抑制剂。许多阻垢剂为聚合物，例如但不限于膦基聚羧酸和聚乙烯基/聚磺酸/聚羧酸的共聚物。低剂量水合物抑制剂经常为具有小重复单元的中分子量至高分子量聚合物。在上述化学品中可以使用许多种单体类型，包括乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己内酰胺和烷基丙烯酰胺。可以将所述标记与聚合物处理物质的单体单元相连接，以生成可聚合的单体-标记缀合物，然后再将该单体-标记缀合物共聚合，以生成被标记的处理聚合物。或者，可以在单体的合成过程中加入标记进行反应，以生成被标记的单体单元，该被标记的单体单元可与未被标记的处理物质的单体单元进行共聚合，以生成被标记的处理聚合物。根据所使用的单体和所需的检测灵敏度，可以变化在共聚合反应中使用的被标记的单体和未被标记的单体的比例。

这一共聚合方法的优点是，处理物质的活性基团不必用于进行偶联，从而保证所述处理物质的最高的可能活性。也可以使得形成更强的化学键例如碳-碳键，这可以提供对于例如高温和高压条件的更好的耐受性。此外，例如由于官能团的位置因素，可能不是所有的处理物质都适于与标记进行偶联。

对于将在处理物质的合成过程中被引入的标记而言，可以使用能够适应步进式聚合反应或链延伸式聚合反应的一种或多种化学官能团来适宜地衍生化所述标记，所述化学官能团例如但不限于：烯、烯基氯、炔、硫苯、胺、羧酸、醇、异氰酸酯和腈。步进式聚合反应通常为双官能团单体的缩聚反应，例如通过二胺与二羧酸进行反应合成尼龙的过程。链延伸式聚合反应通过多种机制发生，例如自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等，通常需要引发剂并涉及过渡金属催化剂的配位过程。这类聚合反应经常形成碳-碳键。在链延伸式聚合反应中最常使用的单体中含有乙烯基。

用于将标记与处理物质偶联的方法的其他实例如下所详述。核黄素可以通过末端的醇基团进行衍生化，生成醚键，该醚键可以与处理化学品(例如阻垢剂聚合物)偶联，生成用于共聚合的单体。组氨酸：胺或酸，均可进行衍生化，以使其可以与处理化学品(例如阻垢剂聚合物)偶联，或生成单体。

用于将新的标记引入聚合物主链(即在共聚合方法中)的其他方法包括使用“点击化学(click-chemistry)”来将可检测的标记与聚合物主链相连接。点击化学是一种用于将两个分子连接在一起的公知技术，已被用于官能化聚合物的合成(Angew.Chem.Int.ed.、2002、41、2596-2599)。高效率“点击反应”的一个实例为叠氮化物-炔烃Huisgen环加成反应(Azide-Alkyne Huisgen Cycloaddition)。在该反应中，使用叠氮化物官能化一个分子，并使用炔基官能化另一分子，反应使用Cu(I)催化，使得两个分子通过三唑键连接在一起。这一反应可以适用于多种官能团(例如醇、羧酸、胺)和溶剂系统，包括水。

对于碳水化合物例如半乳糖，葡萄糖和甘露糖，存在多种可能的方法。有许多文献实例公开了可用于点击反应的具有叠氮与炔基的官能化碳水化合物。下列文献描述了半乳糖炔的制备(J.Am.Chem.Soc，1995，117、page 5395描述了C-烯丙基半乳糖苷的制备；Chem.Commun.，2006，page2379描述了用于生产C-丙炔基半乳糖苷的其他步骤)和通过点击反应使用甘露糖官能化聚合物(Example of synthesising a carbohydrate functionalised polymer：J.Am.Chem.Soc，2007，129，15156-15163).

次黄嘌呤可在其8位和9位被烷基链衍生化，该方法分别描述于国际专利申请WO9931104和美国专利No.6,849,735。

为了将胆酸与处理物质相连接，可以使用烯烃官能化的胆酸单体，可参见H.C.KoIb，M.G.Finn and K.B.Sharpless，Angew.Chem.，Int.Ed.，2001，40，2004。

许多生物大分子可以作为复合物的一部分，带有特异性小分子的识别位点，所述小分子能够影响生物大分子的结合和功能。事实上，其中一种分子在植物或动物体内发挥其作用的最常见方式就是通过与其他分子相互作用，它们的结合导致这些分子信号传导事件的级联反应。这样的生物大分子-小分子复合物被称为分子信标复合物(molecular signaling complex)。一个靶标小分子与其在生物大分子中的识别位点的结合可能导致：另一个小分子的置换，产生一个分子，或者样品中构象、光或颜色的变化，这些都可以被检测到。通过检测所置换的分子，可以测定存在的靶标小分子的数量。类似地，发射的光，产生的分子或颜色的变化，也可以通过校准而获知与识别位点结合的小分子的数量。这种方法是在生物学、生物医学中和生化应用领域中经常使用的方法。

特别地，生物素(分子式：C₁₀H₁₆N₂O₃S)，也被称为维生素H或B₇，是一种可用标记的很好实例。它是一种大量市售的小分子，并且有多种可用的官能化形式，例如生物素乙二胺、生物素尸胺和生物素酰肼，它们都含有可用于与含羧酸的处理物质(例如某些阻垢剂)相结合的胺基团。生物素是一种仅存在于很少几种蛋白中的辅基(prosthetic group)(Ann N.Y.Acad.Sci 447：1-441，Dakshinamurti and Bhagavan，Eds.(1985))。天然条件下，生物素在一些关键性代谢反应中起催化作用，用于合成脂肪酸、糖异生作用和代谢亮氨酸。生物素最重要的一个特征是它能够与链霉亲和素、亲和素、中性亲和素和captavidin等蛋白强有力地结合。

生物素与亲和素的结合的解离常数K_d在10^-15mol/L的数量级上(Bonjour，1977；Green，1975；和Roth，1985)。这使得使用生物素-亲和素检测系统可以具有非常低的检出限。要破坏生物素-亲和素之间的键合需要很苛刻的条件，例如高温、极高或极低的pH值和变性条件。

这种强的结合使得人们深入地研究分子是如何结合的。这种强的键合也解释了生物素在许多生物学应用中的用途。例如，可以将生物素与生化测试中的目的分子相连接，所述目的分子例如蛋白质、氨基酸、酶类、肽类、寡糖和脂质类。如果将亲和素/链霉亲和素/中性亲和素/captavidin添加到混合物，它们将与生物素结合。这样可以捕获被生物素标记的物质。这种方法通常用于例如：酶联免疫吸附测定(ELISA)，这是一种主要应用于免疫学中检测样品中抗体或抗原的存在的生化技术；酶联免疫斑点法(ELISPOT)，这是一种常用于监测人类和动物的免疫反应的方法；以及亲和层析，这是一种用于分离生化混合物的方法(也可用于蛋白质的纯化)。目前，生物素的应用还限于用于微生物学，生物化学和医学科学的工具。并没有将生物素与化合物或生物体缀合之后将其用于监测系统中流体流动或化合物和生物的运动的实例。

然而，生物大分子本身对于环境高度敏感。例如高温或低温以及高或低pH值的溶液往往会使蛋白质变性，破坏其结合能力和影响其功能。因此，氨基酸衍生物例如多肽，无论是与油或水中的处理物质相连接或是以游离的方式，并不理想地适于被引入流体输导和容纳系统。此外，生物大分子较大，因此可能对所研究的系统产生较大的影响。

在另一个实例中，等毫摩尔量的模型阻垢剂聚丙烯酸(PAA)聚合物与生物素乙二胺进行反应，反应中存在EDC作为偶联试剂，N，N-二异丙基乙胺(DIPEA)作为碱，二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂，用以在PAA和生物素乙二胺之间形成酰胺键。该反应通过薄层色谱法(TLC)进行监测，直至所有的生物素乙烯二胺反应完全。然后通过蒸发除去DMF，并将产品重新溶解于甲醇。然后用二氯甲烷从溶液中沉淀生物素乙二胺-PAA产物，真空过滤并干燥，得到乳白色固体。

通过积分核磁共振信号对生物素和PAA的比例进行估算。为此，将PAA的HOOC-C(CH₃)₂-CH₂峰(1.029ppm)和生物素的的CH-峰(4.13和4.30ppm)进行比较。得出PAA与生物素的比例为1∶1，见图2B。

带有生物素标记的PAA可在加入第二试剂后被检测到。优选地，使用Biotective测试(荧光报告物分析，Invitrogen公司)来检测样品中的生物素-PAA的浓度。根据厂商的说明书进行测试。从被标记的物质观察到荧光，未被标记的物质仅观察到极少量的荧光。随着标记聚合物浓度增加，观察到的荧光增加(图2C)。

聚合物处理物质也可以在聚合物分子的一端或两端被标记。第一种方法包括使经过适当官能化的标记与经过适当末端官能化的聚合物(也被称为遥爪聚合物)进行反应。遥爪聚合物在本领域中是公知的，它包含一个或多个反应活性末端基团，可以进行自身的或与另一个分子中的另一官能团的化学反应。在使用遥爪聚合物时，重要的考虑因素是他们的平均官能化程度，即单遥爪聚合物的平均官能化程度应为1.0，双遥爪聚合物的平均官能化程度应为2.0。通常，末端基团的连接反应对于精确的端基化学计量非常敏感。已经合成了其末端反应活性基与主体聚合物的末端反应活性基团不同的多种聚合物。例如，美国专利No.5,393,843、5,405,911、4,518,753和WO9633223都描述了通过使用有机碱金属引发剂形成遥爪聚合物的方法，含有活性碱金属端基的所述聚合物随后与能够偶联所述聚合物分子或能够用更稳定的活性端基取代碱金属端基的试剂进行反应，所述更稳定的活性端基例如羟基、羧基、乙氧基或胺基团。WO2005085297描述了使用环硼烷引发剂来获得在聚合物区段的一端含有反应活性硼烷残基的遥爪聚合物。所述硼烷残基可被转化为至少两种官能团，例如羟基，氨基，醛，酸酐，卤素，羧酸等。WO 1996021683描述了使用烷基硅烷基拟卤化物来接合活性聚合物或具有末端卤原子的聚合物的方法。在该发明中，所述烷基拟卤化物含有至少一个烷基、至少一个拟卤原子和至少一个硅原子，其中所述硅原子与拟卤原子相键合，所述拟卤原子例如叠氮化物、异氰酸酯、硫氰酸酯、异硫氰酸酯或氰化物。当活性聚合物与拟卤化物发生反应后，可以通过已知的化学方法对其进行修饰以形成另一官能团。WO2005077987描述了使用阴离子基团对阳离子聚合的聚合物进行封端的方法，之后得到的阴离子末端聚合物可用于随后的阴离子反应，包括阴离子偶联反应和聚合反应。

在已经合成了具有反应活性端基的聚合物后，该聚合物可被无反应活性的末端官能团标记，例如被本专利中所述的分子标记或标记所标记。例如，EP0785422A1描述了含有反应活性巯基胺端基的聚合物，所述聚合物可用于与可检测的标记连接(标记)。巯基胺基团通过使用基于巯基胺的链转移试剂来获得。在聚合物末端的胺基用于在分析阶段与胺反应活性的可检测标记相连接。可检测的标记仅是与被用于分析取样的量的聚合物相连接。大部分的化学品并未被标记。这种方法只适用于相对清洁的系统中的处理化学品的单一流，并且其中所述标记的连接不易受到不良反应的干扰。Langmuir 2007，23，8452-8459中描述了用于研究多电解质系统的末端被标记的PAA的合成。末端经过伯胺官能化的PAA通过原子转移自由基聚合(ATRP)方法而合成。经过适当官能化的罗丹明荧光团与末端胺基反应生成末端被标记的聚合物。

上述方法是一个两步的过程：合成具有反应活性端基的聚合物，然后再将标记特异性缀合至所述聚合物的末端基团。然而，所述标记也可以作为与引发剂、转移试剂相连接的基团或封端试剂相连接的基团，在聚合反应的过程中连接至聚合物的末端。

也可以使用引发剂将所述标记连接至聚合物，其中所述标记已与所述引发剂经过化学键合。例如，生物素官能化的ATRP引发剂已在文献中有述，例如Biomacromolecules，2006，7，2297和J.Mater.Chem.2007，17，4015。在上述具体的文献中，生物素并不是用作检测聚合物的标记，而是作为配体，其目的是要将合成的聚合物连接至经链霉亲和素蛋白包被的表面。J.Amer.Chem.Soc.2002，124，7258描述了将基于生物素衍生化的芳基胺的引发剂用于糖聚合物的氰氧基介导的聚合反应。将芳基胺转化为芳烃重氮盐阳离子并与氰酸钠反应，生成用于自由基聚合的引发剂系统。美国专利No.4188478的另一个实例描述了连接有被间隔物间隔的螯合基团的引发剂的用途。所述间隔物的作用是消除端基可能对分子的引发剂部分产生的任何诱导作用，所述诱导作用可能影响引发剂引发聚合的效力。该专利还描述了使用类似的分子作为终止试剂。

也可以使用官能化的转移剂将标记引入至聚合物的末端。例如，使用生物素官能化的链转移试剂，可以通过RAFT将生物素引入至合成的糖蛋白的α-端，参见：Macromol.Rapid.Commun.2008，29，511-519。经过联吡啶官能化的RAFT转移试剂(描述于J.Polymer Sci：Part A：2007，45，4225-4239)被用于生产末端经过联吡啶官能化的聚合物。J.App.Polymer Science，2004，91，2035描述了如何使用基于硫醇的链转移试剂将不同的基团(包括十二烷基)连接至聚丙烯酸的末端。

美国专利No.6071434A1描述了含有膦酸盐末端基团的聚合物的合成。这些磷酸盐末端基团是用来为阻垢剂提供额外的生物降解和吸收属性。这些聚合物与嵌段共聚物的相似之处是首先将膦酸盐基团聚合为短的三聚体，然后聚合物的其余部分从该三聚体上不断延伸。

然而，上述文献均不具体涉及将标记ω-末端连接至聚合物，它们只是描述了如何使用无反应活性的基团进行聚合物的封端或末端标记。美国专利No.5,015,692描述了通过终止含有碱金属的聚合物与带有烷基或烷氧基的硝基化合物、磷酰氯化合物和氨基硅烷化合物的反应，从而实现聚合物的末端官能化。除了引入上述官能团的方法之外，，美国专利No.5,128,416还描述了与常规的硅酮或锡偶联化合物相结合使用，用丙烯酰胺和氨基乙烯基硅烷化合物进行末端官能化的方法。WO8703603描述了如何使用经过Ziegler-Natta催化的聚合物链中基本不含有的至少一种含官能团的单元对该聚合物链进行封端的方法。作为上述文献的一部分，所述方法还描述了包括使用乙烯基吡啶进行聚合物封端的方法。该专利还提及了可以使用选自下列的官能团：异氰酸酯、尿烷、腈、芳香性醚和芳香性碳酸酯。

因此，上述方法还涉及标记的加入、使用封端试剂或聚合引发剂进行官能化或是聚合物处理物质的单体单元使得所述聚合物在合成过程中被标记。然而，对所述处理物质进行末端标记的另一种方法是在聚合反应后将所述标签与聚合物处理物质相连接。在这种情况下，至少一种聚合物单体在与所述标签相缀合之前就被进行聚合。

对于聚合反应而言，优选地使用聚合引发剂，所述聚合引发剂具有能够与可检测的标签反应的官能团。还优选的是使用聚合反应封端试剂，所述聚合反应封端试剂具有能够与可检测的标签反应的官能团[AMF2]。这种方法的优势在于所述官能团加在末端。因此，当所述官能团与标签反应时，所述聚合物处理物质将具有一个单独的可检测的标记。

应当注意的是，应使用官能化的引发剂或封端试剂，以使得所述聚合物处理物质只有一端被标记。如果需要聚合物的两端均被标记，那么应当使用的聚合引发剂和封端试剂，二者均需含有具有能够与可检测的标签反应的官能团。这将提高检测的灵敏度，适用于所述标记特别难以被检测，但又例如因其价格便宜或无毒而需要使用时的情况。[AMF4]也可能有这样的情况：其中封端试剂和引发剂的官能团不同，并且连接两个不同的标签。这可能特别适用于下述情况：两种处理物质携带相同的第一标记；此时使用者可以使用对于第二标记具有选择性的检测分子。

所述聚合引发剂可为原子转移自由基聚合引发剂，卤素官能团可能被添加到聚合物处理物质的末端。原子转移自由基聚合引发剂带有卤素官能团。在这种情况下，所述卤素官能团可能会被转化为适于与所述标签反应的另一种官能团。这些基团的非限制实例包括三唑或醚键。原子转移自由基聚合反应特别容易控制，因此提高了使一个标签连接至一个聚合物分子的确定性。

实施例2：被标记的阻垢剂的阻垢活性

使用静态瓶测试(重晶石)测定了被标记的阻垢剂的阻垢活性。该测试被用于评估与未被标记的原始处理物质相比，所述化学品抑制污垢形成的效率如何。将被标记的或未被标记的阻垢剂置于50∶50的四十年代地层水∶海水中，于95℃培养22小时后进行测试，设两个平行样。在溶液中加入阻垢剂并进行孵育。未加入阻垢剂的溶液作为水系统成垢能力的“基线”。在孵育后，取等份试样，并用ICP-OES(电感耦合等离子体-发射光谱仪)测定每个样本中的目标成垢阳离子的浓度。这种分析方法是检测，识别和/或定量单一化学元素的技术领域的技术人员已知的。这一测试的结果显示于图3。从图3可以看出，生物素引入比例的提高导致阻垢活性的降低，1∶1的引入比例也导致一定程度但相对较小的抑制剂抑制成垢能力下降。

实施例3：示例性的被标记分子的检出限

当在处理物质的生产过程中(例如在聚合物阻垢剂的共聚合过程中)加入待研究的标记时，如果需要在加入相关联的生物大分子时提高缀合物的可检测性，可以引入更多的标记分子。相反地，如果在加入所述生物大分子时产生的信号过强而难于定量，则可以减少标记的数量。所述标记的检出限范围为十亿分之一至百万分之一的浓度。对于可用的处理物质-标记缀合物而言，需要能够在非常低的水平检测到它们。连续注入的阻垢剂通常在井内的载量为5-500ppm。对于挤压处理，可在所述阻垢剂达到1ppm时重新挤压。因此，经过修饰的处理物质的检出限将理想地应低于1ppm。带有生物素标记的阻垢剂(生物素∶聚合物的比例为1∶1)被添加到获自Miller Field所生产的流体的水相中。使用经过改良的Biotective Green测试方法(该方法使用比色杯形式的较大体积的反应物)和PicoFluor荧光计(TurnerBiosystems)来确定存在的生物素的浓度，并由此获知阻垢剂浓度，结果见图4。结果表明，处理物质的可能检出限为20ppb。

实施例4：标记方法的确认和带有生物素的阻垢剂的检测

上文所述的用于维持流体输导和容纳系统的正常功能的方法可用于识别例如渗漏、管道腐蚀或污垢和水合物的堆积，并且这些信息可用于制定下一步的处理方案。使用这一方法，除了可监测处理组合物之外，还能够评估油井中的流体流动或河流系统中水流流动，例如可以查明来源，流体的位置，某一特定组分的浓度，流动时间，不同的井或河流的对流量的贡献以及分配特征等等。这种方法可以是自动的。

还进行了进一步的实验，以证实带有潜在地可检测的标记的聚合物阻垢剂在工业生产环境中也可被检测。所使用的阻垢剂含有磷，而所用的生物素标记物或缓冲液中不含磷。因此，可以使用电感耦合等离子光谱来评估最终被标记的化学品溶液中的阻垢剂浓度。使用已知浓度(溶于1％钠盐溶液的5、10和50ppm的活性阻垢剂)的未被标记的阻垢剂来校准设备，使得可以定量测定样品中的阻垢剂。该方法使用高斯模式中的177.440纳米的低波长(Plow)。这使用7个数据点，在3处计算，积分时间为5秒，使用狭缝18和15。

由阻垢剂浓度获得的数据与由生物素浓度获得的数据相比较，并用于评估任何给定样品中的生物素∶聚合物的比例。使用NMR和分子筛色谱来确认生物素已被标记至阻垢剂上。

图4和5显示了用NMR确认生物素已被标记至阻垢剂上的结果。这种技术使用射频脉冲来操纵单个原子核的量子自旋。由此产生的频谱包括针对每一个不同核的峰。在这些实验中只测量氢原子核(质子NMR)。在Bruker AV600光谱仪上以64扫描和水预饱和条件来记录该样本。通过向溶液中加入甲醇并产生聚合物沉淀来制备样品。将固体干燥并溶于D₂O以用于分析。图4中的生物素的光谱(400MHz)可由下述网址免费获得：http://bmrb.protein.osaka.ac.jp/metabolomics/gen_metab_summary 5.php？mol Name＝biotin。针对那些能够表明生物素的存在的特征性峰，对被标记的阻垢剂进行了分析。光谱显示于图5，该光谱显示了基线以上的生物素峰和聚合物的宽峰的存在。显示的该生物素峰比参照光谱中的峰更宽，表明了分子大小的增加，因此这也是发生偶联的另一个证据。

使用分子筛色谱(有时也叫凝胶渗透色谱或凝胶过滤色谱)来通过大小分离各组成成分。使用该方法的理论依据是如果生物素未被标记到处理物质上，那么观察到的小分子级分的体积将有所增加。作为参照的起始原料的色谱图示于图6。该色谱图表明，生物素的峰和生物素乙二胺的峰相对于彼此均有轻微的位移，这表明了该色谱柱在这样的低分子大小(300-400Da)处的分辨能力。在约11分钟的峰是无机离子。该阻垢剂聚合物(化合物2)的色谱显示了聚合物峰具有宽的分布。被标记的物质的图谱显示出存在一个小峰，该峰看起来对应于生物素乙二胺，这可能是由于一些起始原料在纯化过程中没有除净。此外，所述缀合物的聚合物峰的最大值相对于起始聚合物有所位移，这表明偶联成功地完成。

已知阻垢剂可以在水相中分配。为了保证效率，被标记的化学品应与未被标记的化学品具有相似的分配行为。在实验中，将被标记阻垢剂化学品加入至各种生产流体中(油相和水相混合物)。将该溶液充分混合并在室温下振荡过夜。然后测定水相中的被标记化学品的量并与对照样品(无油相)相比较，结果见图7。

通过数据，能够确信被生物素标记的阻垢剂能够在水相中分配，因此它们能够有效地用于流体输导和容纳系统中。

所述标记可与至少一种处理物质相缀合，而不是作为游离的标记使用。所述被标记的处理物质可由100％的处理物质构成，或由一部分处理物质构成，因此，也可以使用被标记的和未被标记的处理物质的混合物。然后可将被标记的处理物质添加至系统中，从系统中取样本并向样品中加入相关联的生物大分子。所述生物大分子应以足以与标记相互作用并在样品中产生可测量的变化的预定量加入，并测量和分析信号中的变化。例如，可以使用标准曲线来测定样品中的处理物质的浓度，所述标准曲线是通过不同浓度的被标记的处理物质在加入生物大分子之后从溶液中发出的信号的标准曲线。在这种情况下，加入至样品中的生物大分子的浓度必须与用于准备标准曲线时所用的浓度相同。这样，在流体输导和容纳系统的运作过程中一种或多种特定处理物质的消耗就可以通过样品中发出的信号的降低、增加或其他变化而被检测到。在这种情况下，所获得的数据可用于提醒应向所述流体输导和容纳系统中投放至少一种处理物质，以维持所述化合物的最低抑制浓度(MIC)。因此，该方法也可以涉及向系统中投放处理化学品，以及进行机械调整或任何其他必要行动。这个过程也可以是自动的。

可以流体输导和容纳系统中使用多种标记以改善监测水平。可以根据所述标记发射的光谱类型或用于检测所述标记的方法(例如荧光法、发光法或比色法)来区分各种标记，或者各种标记可能具有不同的荧光寿命。将能够按照上述方式进行区分的标记组合使用是有优势的，例如可以用于分析不同处理化学品或处理制剂中不同组分的分布，用于确定不同的井或河流对于产量的贡献，用于评估流体或流体组分的混合，或用于监测不同的微生物。这一过程也可以自动完成。优选地，在海下油田中使用多种标记，因为来自海下各井的海下产出流体会混合在一起并经管道运输至最近的平台。在这种情况下，如果不针对每一个矿井使用带有不同标记的不同阻垢剂，就很难确定哪一个井中该添加阻垢剂。

所述标记还可以与微生物或微生物所摄取的营养元素相缀合，以便监测微生物在管道、海洋、河流或水道中的运动。所述微生物可以包括细菌、病毒、真菌、原生动物、藻类、植物和藻类。可以使用胺化学品、抗体、抗体片段、适体或分子印迹聚合物将标记与生物体偶联。

在一个监测点，可能以在线上或在线内的技术对流体进行分析，通过将相关联的生物大分子加入系统中并将检测器引入该系统。或者，可能以部分批次的方式或连续方式将样本从所述流体输导和容纳系统中取出。换言之，可以在预先确定的时间点从系统中的流体获取个别样本并且加以测试，或者可以通过例如从主流动管道中以分流的方式对流体连续采样。可以对样品进行处理以提高所述处理物质可检测性，或者用以分离特定的级分，例如含有某种分子量的物质的级分(例如仅含有小分子的级分或含有被标记的处理化学品的级分)。这一处理过程可能包括例如：标记的固定、分子筛色谱、离心、超滤、切向过滤。其他的处理方法可包括色谱方法，例如疏水相互作用色谱或反相色谱等。这类方法也可以用于浓缩样品，以提高检测灵敏度，并由此降低所需的小分子的用量。这些方法也可以用于消除任何干扰化合物如藻类，它们可能在与标记/检测技术的相似区间内具有自身荧光。如果使用的是过滤方法，则需要保留截留物，如果使用分子筛方法，则需要保留所需的级分。最终的样本体积与采用的处理方法有关，本领域技术人员知道，其体积范围为1微升至1升之间。此外，可以通过加入本领域技术人员已知的适当试剂来改变样品的物理特性，以改善灵敏度/定量测量的准确性。

本领域技术人员应该理解，所使用的检测方法会根据下列因素而变化：与所述处理物质相连接的标记，与其相互作用的相关联蛋白，以及由于相互作用而发出的信号的类型。可利用振荡光谱(例如拉曼光谱或红外线(IR)光谱)来直接检测所述标记-蛋白质复合物。这些方法要求使用具有活性的标记；IR选择的规则要求振荡引发对称性的变化，而拉曼光谱选择的规则要求偏振发生变化。

拉曼(Raman)光谱是光的非弹性散射。它是基于Stokes和反-Stokes拉曼散射过程，其产生的机理为：当分子键暴露于一个适当波长的入射光之后，分子键中的一个电子移回到它的原始的电子状态但为不同的振动状态。使用激光束照射样品，收集来自发光点的光线，过滤掉瑞利(Rayleigh)散射并留下拉曼散射。通常，使用光子计数光电倍增管(PMT)或CCD相机来检测拉曼散射光。拉曼光谱测定的光谱提供的“指纹”使得可以进行其中组分的测定，例如测定小分子-蛋白复合物的存在；与测定光散射的拉曼光谱不同，IR光谱是基于光的吸收，并能显示不同的、互补的信息。IR光谱表明了红外光通过样品的透射，并且通常观察到由于振荡吸收产生的倒置峰。其他合适的光谱方法是本领域技术人员公知的。

在另一项检测方法中，在加入一种含有关联蛋白组分的试剂后，通过发射的信号检测所述标记。由于蛋白质和标记发生相互作用，能够产生可检测的信号并被测量，所述可检测的信号通常为光，温度和颜色的变化。过量加入这种蛋白质以确保所述标记能够与蛋白质完全结合。

为了生成信号，可以对蛋白质本身进行修饰，例如使用荧光团(例如染料、蛋白质或量子点)、萤光素酶和过氧化物酶进行修饰。专利WO2005080989提及了一个生物素识别化合物(BRC)的实例，其中在生物素与经修饰的生物素结合蛋白结合后产生荧光。生物素与这种蛋白质的结合移除了一种淬灭剂，使得链霉亲和素蛋白上所连接的荧光团发出荧光。该荧光强度与生物素的存在量相关。

当加入相关联的蛋白并不直接产生信号时，可以使用“竞争”检测来测定溶液中的标记浓度。这种方法仍然利用了处理物质或微生物上的标记与相关联蛋白之间的结合事件。将含有标记的样品与包被有相关联蛋白的表面相接触。使样品中的标记与小瓶、微孔板或微球表面上的相关联蛋白相结合(蛋白是过量的)。洗涤表面以除去未结合的标记。向该表面上加入一种带有可检测的标记的分子。所述可检测的标记可以为荧光蛋白、萤光素酶，染料或量子点。这种被标记的分子与表面上的任何剩余的未结合的蛋白质相结合。如果开始时结合的被标记处理物质或微生物越多，则剩余的可用于结合被标记的小分子的位点就越少，从而产生的信号就越少。因此，样品中被标记的处理物质或微生物的浓度越高，检测到的信号就越少。蛋白质包被的表面为市售可得的。例如链霉亲和素包被的小瓶和微孔板。被标记的小分子也是市售可得的，例如生物素化的萤光素酶(Avidity)和带有荧光团标记的生物素(Fluorescein biotin，产品号B1370，Invitrogen)。

在另一种可用于检测本发明标记的竞争测试中，将经过可识别的标记物(例如荧光团或萤光素酶)修饰的相关联蛋白过量地加入至含有标记的样品中。通过使用分子筛色谱、由所述小分子包被的磁珠或通过将溶液流过由所述小分子包被的表面，以除去未结合的蛋白。通过测定可识别标记物的量来测量溶液中剩余的标记-相关联蛋白复合物的量。所述标记物可为荧光性的，例如蛋白、染料或量子点，或为发光性的。对于后者，需要加入底物，例如D-萤光素和ATP，才能发光。带有荧光团标记的蛋白是市售可得的(例如链霉亲和素-荧光素缀合物，目录号S869，Invitrogen)。萤光素酶缀合的蛋白也是已知的(Nakamura M.，Mie M.，Funabashi H.and Kobatake E.(2004)Construction of streptavidin-luciferase fusion protein for ATP sensingwith fixed form.Biotechnology Letters 26(13)1061-1066)。

在检测过程中使用的试剂将依赖于所述应用、所使用的检测方法和体积。本领域技术人员应当理解，可能需要优化检测方法的上述方面。所述应用可能影响检测的样品量和所使用的试剂。例如，在河流系统中监测水的运动比起监测冷却塔中的水流动，可能需要更大的样品体积和更多的试剂。预期使用的试剂体积可由用于小体积系统的几微升至用于流过系统中的几升。所使用的试剂浓度依赖于所使用的检测方法。例如，4个生物素分子结合一个亲和素分子。然而，也可以使用其他不同形式的亲和素。例如，已经开发了仅结合一个生物素分子的单体亲和素蛋白[Laitinen O.H.，Marttila A.T.，Airenne K.J.，Kulik T.，Livnah O.，Bayer E.A.，Wilchek M.，Kulomaa M.S.(2001).Biotin induces tetramerization of a recombinant monomeric avidin.A model for protein-protein interactions.Journal of Biological Chemistry 16；276(11)：8219-24]。因此，使用不同的小分子和蛋白可能影响所使用的浓度。

所加入的试剂还可能包含其他组分以优化光信号的产生。例如，它可以用来缓冲样品的pH值至在最适于产生光信号的pH值范围。最适pH值范围依赖于所使用的标记：对于罗丹明为pH 2至4之间，对于荧光素为pH值7。如果使用萤光素酶，培养基的pH值和盐含量可以通过加入适当的试剂进行优化，Gaussia萤光素酶的最适条件为pH 7.8和氯化钠浓度为500mM。萤火虫萤光素酶是ATP依赖性的，如果使用这种蛋白质，则需要在试剂中添加ATP。这些修改都是常规的，本领域技术人员很容易理解所需要的调整。

根据所产生的信号类型，本领域技术人员能够选择用于测量由所述标记和相关联蛋白的相互作用而产生的信号的设备。根据所使用的标记，本发明的标记的检出限范围可为十亿分之一至百万分之一。

当产生的信号为颜色变化时，可以通过例如分光光度计来测量可见光的吸收。当产生的信号为光时，需要能够测量光的设备。所述设备可为光度计(板读数仪，管式光度计，基于比色杯的便携式光度计)、荧光计(板读数仪，管式荧光计，基于比色杯的便携式荧光计)、CCD相机、光子计数器、照相胶片、光度检测器、拉曼光谱仪、红外分光光度计、MEMS设备，色谱系统，或者所述信号可以由肉眼进行判断。许多设备均为市售可得的。它们可以是台式设备或便携式设备。此外，可以使用适配器来简化检测，例如，利用光纤束来测定距离所述检测器较远处产生的光。

出于多种原因，使用仅在存在相关联的生物大分子的条件下才可被检测的标记是有优势的。相关联的生物大分子与其相互作用分子之间的相互作用是极具特异性的，因为所述生物大分子例如蛋白具有分子识别位点，仅有所述标记才能与该识别位点相互作用。因此，使用者可以肯定，在加入相关联蛋白时所检测到的所有信号的变化均是由于所述标记的存在所导致。当待检测的溶液本身具有显著的荧光时(例如油类、处理化学品或从环境中获得的水)，这一方法的另一优势就显而易见了。此时，由于样品的自发荧光，使用常规的荧光标记基团可能在信号处理过程中产生问题。与之不同，本发明的处理组合物可以与能够通过发光法、颜色变化、拉曼光谱或其他非荧光方法检测的标记相缀合，从而避免了背景噪音的问题。或者，使用者可以先测定样品中的自发荧光，然后添加使得可检测标记的蛋白。即使蛋白的荧光处于所选的波长范围内，也可以从加入蛋白后所得的信号中减去“背景”荧光。或者，使用者可以通过增加例如但不限于光漂白的步骤，来降低自发荧光。

实施例6：显示标记对于工业流体系统中的通常条件的耐受性的实验

蛋白质对于环境高度敏感，例如高温和低pH值的溶液经常可以使蛋白质变性，破坏其结合和功能。因此，氨基酸衍生物例如多肽并不是非常理想得适合与用于油或水的处理物质相连接。相反，蛋白质相关联的小有机分子可能会更稳定，这意味着它们能够存在于条件苛刻的系统中。此外，由于它们体积较小，相对较大的蛋白质而言它们对所研究的系统的影响更小。

研究了d-生物素对于高温和高压的耐受性，将d-生物素用地层水稀释，并分别暴露在3kbar的压力和28℃、60℃、90℃、120℃或150℃的温度下15分钟。制备系列稀释的样品，并用Biotective Green测试测定了经过处理和未经过处理的样品与链霉亲和素结合的能力。即使在150℃、3kbar的条件下暴露15分钟，其荧光值也没有明显的下降，见图9。当将生物素置于所生产的流体的水相中加热后也得到类似的结果(图10)；而且，即使在150℃的温度条件下也未检测到荧光值的降低。看来生物素对于高温和高压具有足够的耐受性，可以用作标记。

实施例7.表明使用潜在地可检测的标记的优势以及背景干扰物的影响的数据

在流体容纳系统中的许多流体均可能干扰所述标记的检测。液体可能有颜色或具有自发荧光，例如石油溶液。当所述标记为荧光标记时，如果样品中存在干扰性的自发荧光，将难以定量存在的标记数量。但是，如果所述标记为潜在地可检测的，就可以先评估自发荧光，然后测定直接由所述标记发出的荧光。这种情况示于图11A和图11B和图12，图中显示了在石油中使用潜在地可检测的生物素标记与常规的荧光标记——荧光素相比较的定量测量结果。

在两个实验中，均在激发波长为485nm和发射波长为535nm处检测样品的荧光。已知对于这个波长的激发光，石油也可以发荧光具有重叠发射，见图10，图10所示的光谱为0.1mg/cm³的荧光素和来自Miller油田的生产流体中的石油级分(以0.1％的浓度稀释于无荧光的石油醚中)的激发和发射光谱。对于含荧光素的溶液，直接测定样品；对于含有潜在地可检测的生物素的溶液，先在485/535nm(激发/发射)处测量来自石油溶液的荧光，再加入Biotective Green测试试剂(Invitrogen)同样在485-535nm处测定生物素发出的荧光。实验平行进行四次并取平均值。

图11a显示了用溶于去离子水或0.1％石油(来自Miller油田的生产流体的油相)中的不同浓度的生物素检测到的荧光。图11b显示了用溶于去离子水或0.1％石油(同前)中的不同浓度的荧光素检测到的荧光；

图12显示了一种浓度的标记(0.8μM生物素或0.1mg/cm³的荧光素)与1％、0.1％、0.01％的石油(来自Miller油田的生产流体的油相)混合后检测到的荧光。使用对照样品(即不含标记的样品)来定量石油的自发荧光。

荧光素和生物素-biotective绿色荧光蛋白均能够使得荧光增强，超过石油本身的荧光。其区别之处在于：使用生物素，可以预先测量石油的背景荧光然后将其扣除，从而对一定范围的石油和标记浓度提供可靠的数据。如果使用荧光素，重要的是要预先知道油的浓度，最后使用者才能够确定荧光素发出的荧光值和石油发出的荧光值。但是在实际的流体中，油的浓度可能变化，因此导致难以对荧光标记直接发出的荧光进行定量。

实施例8.表明使用潜在地可检测的标记的优势以及预先处理样品以尽量消除背景干扰的数据

当使用潜在地可检测的标记时，含有背景干扰(例如自发荧光)的样品可经过某种方式的预先处理以尽量消除自发荧光。这可以通过多种方式实现，例如加入化合物、热处理或对含有自发荧光的样品进行漂白。处理的方式取决于样品。但是这种方法并不可靠，因为如果存在直接荧光标记的话，该荧光标记也可能受到所述处理过程的不利影响；但是本文所述的潜在地可检测的标记足够稳定，因此可不受影响。

我们取GFP溶液(0.1mg/ml海肾(Renilla reniformis)蛋白以80％的浓度溶于水)并加入生物素。该样品具有GFP发出的强荧光。将该溶液以两种方式进行处理：(a)不处理；(b)热处理(将样品置于烘箱中100℃加热1小时)。在处理后，在485/535nm(激发/发射)处在评估样品发出的荧光，在加入生物素检测试剂Biotective Green的之前和之后均检测荧光。结果显示GFP的荧光在热处理后消失，而生物素不受影响，见图13。

因此，当对样品进行处理以尽量消除固有荧光或背景信号时，潜在地可检测的标记是理想的。由于这种处理可以不利地影响直接可检测的标记，因此潜在地可检测的标记就具有优势。

实施例9：葡萄糖的检出限

葡萄糖的小尺寸和简单结构使其成为标记的良好候选物。使用市售的Amplex

血糖测定法测定血糖浓度。还可使用Amplex UltraRed

葡萄糖测定法。葡萄糖氧化酶将葡萄糖氧化为D-葡糖酸内酯并产生过氧化氢。在存在辣根过氧化物酶的条件下，H₂O₂与Amplex

Red按化学计量地反应生成荧光产物——试卤灵(resorufin)，该产物可通过荧光方法或分光光度方法进行检测。研究了高温、低pH，处理物质、各种溶剂、高浓度的盐、油和生物素对于葡萄糖的可检测性的影响。

为了测定葡萄糖的检出限，首先通过对经系列稀释制备的葡萄糖溶液(36、18、9、4.5、2.25、1.125、0.5625、0.28125和0ppm)进行分析来生成校准曲线。上述所有浓度均指的是溶液浓度，然后向溶液中加入50μL的酶和试剂以进行分析。结果显示，葡萄糖校准曲线的再现性较好(图14)。检出限约为0.3ppm。

实施例10：葡萄糖测定法对于合成的地层水的耐受性

为了确定葡萄糖Amplex Red测定法是否适用于合成的地层水，制备了两种葡萄糖溶液：分别将储液(400mM)用地层水稀释至18ppm和3.6ppm。结果显示该测定法能够适用于存在地层水的条件(图15)。

实施例11：葡萄糖测定法对于存在处理物质的耐受性

为了确定葡萄糖测试是否适用于存在处理物质的条件，测定了阻垢剂、缓蚀剂、异丙醇(IPA)、甲醇和一乙二醇(monoethylene glycol)的影响。通过将100μL的阻垢剂8017C加入至100μL葡萄糖溶液(50mM)和800μL地层水中，制备了10％的阻垢剂溶液。通过将10μL的阻垢剂8017C加入至100μL葡萄糖溶液(50mM)和890μL地层水中，制备了1％的阻垢剂溶液。按照相同的方法制备对照溶液，只是用去离子水代替了阻垢剂。将上述样品置于室温4小时，然后按1∶10的比例系列稀释两次，得到葡萄糖的终浓度为50μM的溶液。按照相同方式制备了缓蚀剂EC1440A的10％和1％的溶液。

将甲醇、IPA和MEG的溶液(20％)用水按照1∶10的比例系列稀释，得到2％和0.2％的溶液。使用浓度为100μM的葡萄糖储液。将1mL葡萄糖储液加入至1mL的每种浓度的每种溶剂中，得到12种样品，其溶剂的终浓度分别为10％、1％和0.1％，葡萄糖的终浓度为50μM。同样制备了对照样品，对照样品为1mL水与1mL葡萄糖溶液的混合物。

结果可见于图16和图17。阻垢剂8017C对于葡萄糖测试没有任何影响。10％和1％的缓蚀剂EC1440A溶液显著地降低了检测到的葡萄糖的量，但是上述浓度远远高于生产流体中预计可能出现的缓蚀剂浓度(预计可能出现的最高浓度为0.1％)。

实施例12：葡萄糖测定法对于存在其他标记的耐受性

为了测定葡萄糖测试是否在存在其他标记或示踪物的条件下也能够发挥作用，从而使得能够一次使用多个标记，测定了溶液中含有生物素时的影响。制备并分析了下述四种样品：1)水、2)生物素(0.5μM、3)葡萄糖(50μM)、4)生物素(0.5μM)和葡萄糖(50μM)。结果显示葡萄糖测试能够耐受生物素的存在(图18)。

实施例13：葡萄糖的热稳定性和酸稳定性

为了测定葡萄糖的热稳定性和酸稳定性，分别在去离子水和地层水中制备了0.5mM的葡萄糖溶液(10mL)。将每种溶液分成两份，并用HCl将其中一份去离子水样品和一份地层水样品的pH值调节至pH 2。在培养前，从每一样品中取出0.5mL的等分试样以制备对照样品。剩余的4.5mL置于4个DURAN瓶中，并用特氟龙胶带沿其绕线缠好以防止挥发。在所需温度(100℃、120℃或150℃)加热20h后，将瓶冷却至室温并用去离子水按1∶10的比例稀释。

结果示于图19。与对照相比，在100℃加热的样品的可检测性没有表现出差异，而在120℃加热的样品表现出一定程度的降解，在150℃加热的样品表现出显著的浓度下降。上述结果表明，葡萄糖最好是在较冷(理想地为100℃或以下)的系统中使用。在pH值为2的溶液的培养并没有对葡萄糖检测产生不利的影响。

实施例14：葡萄糖测定法对油的耐受性

为了测定油对于测定法的影响，将2％体积的油加入至98％体积的水中制备了2％的油样品。用手强烈地振荡试管，然后用水将其系列稀释至约0.2％和0.02％。将50μL的每种浓度的油乳液(oil concentration)与50μL的葡萄糖溶液(100μM)混合，使得油的终浓度分别为1％、0.1％和0.01％。对照样品含有50μL的每种油乳液再加50μL的水；以及50μL的葡萄糖溶液(100μM)再加50μL的水。

结果(图20)表明，同预期的一样，油+水的对照表现出较低的背景荧光，该背景荧光随着油浓度的升高而升高。然而，所述葡萄糖测试看起来并未受到影响，表明它可用于含油的样品。而且，通过预先测量背景荧光再进行所述测试，潜在地可检测的葡萄糖标记或示踪物使得可以消除背景荧光的干扰。

葡萄糖适用于对处理物质进行标记，并且也适用于在水性或有机溶液中被检测。其检出限约为0.3ppm。油、生物素、地层水、甲醇、IPA、MEG和阻垢剂的存在均不会对该测试中葡萄糖的检测水平造成显著影响。发现葡萄糖在100℃下相对稳定，而在150℃下的检测浓度显著下降。在120℃下，pH为2的样品是稳定的，而中性样品有一定程度的降解。缓蚀剂即使在很低的浓度下也可能对测试有不利的影响。

实施例15：半乳糖的检出限

半乳糖测试的一般测定法方法包括以下步骤：将50μL待分析的溶液加入至50μL工作溶液中。按照以下组成制备5mL的工作溶液：4.75mL1X反应缓冲液、100μL半乳糖氧化酶(100U/mL)、100μL辣根过氧化物酶(10U/mL)、50μL Amplex Red或Amplex UltraRed(10mM)(Invitrogen)。在96孔板上进行测定，在加入工作溶液后，将板置于37℃下孵育30分钟后进行分析。用于分析的光度计(Berthold Mithras)的设置如下：灯能量1000；λ_ex 546nm；λ_em 610nm；计数时间1秒。

通过对经系列稀释制备的半乳糖溶液(50、40、30、20、10、5、2.5、0.625、0.3125和0ppm)进行分析来生成校准曲线。上述所有浓度均指的是溶液浓度，然后向溶液中加入50μL的酶和试剂以进行分析(图21A)。为了测定所述测试的再现性，在三个不同的日期重复进行样品的分析，每次均使用当日新鲜配制的工作溶液(图21B)。

结果显示，半乳糖在0-30ppm的浓度范围内被检测到，其检出限约为0.3ppm。在0至10ppm之间具有线性效应，其R²＝0.998。还显示该测试具有再现性；图中显示了95％置信区间。进一步的工作表明，Amplex Ultrared与Amplex Red试剂相比，具有更强的荧光和灵敏度，因此是推荐使用的试剂。

结果显示，可以使用半乳糖衍生物来标记所述处理物质，因为它们也可以在所述测定法中被检出(图22)。

实施例16：干扰物对于半乳糖测试的影响

通过制备各种干扰物的2％的水溶液，并系列稀释至0.2％、0.02％、0.002％和0.0002％，研究了各种潜在干扰物的影响。上述每种溶液均按照50∶50的比例与10ppm的半乳糖溶液混合，因此半乳糖的终浓度为5ppm。使用这一方法研究的干扰物为：阻垢剂(2种类型)、一种缓蚀剂、MEG、甲醇和原油。用水代替半乳糖而制备了对照溶液。还用水代替阻垢剂、缓蚀剂和原油而制备了其他的对照溶液，这是为了测定所述样品中的固有荧光。

结果(图23)显示，低浓度的处理物质(其浓度为生产流体中的预期浓度，例如＜100ppm的阻垢剂)对于测试没有不利影响。

实施例17：其他标记对于半乳糖测定法的影响

为了测定半乳糖测试是否在存在其他标记的条件下也能够发挥作用，从而使得能够一次使用多个标记，测定了溶液中含有果糖、甘露糖或葡萄糖时的影响。结果(图24)显示，果糖可被半乳糖氧化酶氧化，因此不适于与半乳糖同时使用，但是甘露糖和葡萄糖不会影响所述测试，因此可以与半乳糖在同一系统中用作标记。

实施例18：半乳糖和及其衍生物的热稳定性

研究了半乳糖和辛基半乳糖的热稳定性。使用去离子水和地层水各自制备了半乳糖和辛基半乳糖的溶液(50ppm、30mL)。将每种溶液分成两份，并用HCl将其中一份去离子水样品和一份地层水样品的pH值调节至pH 2。在培养前，从每一溶液中每取出4.5mL为一份，置于DURAN瓶中，并用特氟龙胶带沿其绕线缠好以防止挥发。将八个样品置于100℃或120℃下加热20h。剩余的溶液在实验过程中均置于4℃的温度下。用去离子水将所有的样品稀释10倍并进行分析。

结果(图25)显示，半乳糖及其衍生物在100℃的条件下足够稳定，但是在100℃以上时浓度会有一定的下降。

实施例19：黄嘌呤和次黄嘌呤的检出限

用于测定黄嘌呤和次黄嘌呤浓度的测定法是市售可得的。所述测定法使用黄嘌呤氧化酶来催化次黄嘌呤或黄嘌呤的氧化，得到尿酸和超氧化物。该超氧化物自发降解为过氧化氢(H₂O₂)，过氧化氢在存在辣根过氧化物酶的条件下与AmplexRed按化学计量地反应。生成荧光产物——试卤灵，该产物可通过荧光方法或分光光度方法进行检测。结果显示，黄嘌呤的检出限低于0.16ppm(图26)和次黄嘌呤的检出限高于0.02ppm(图27)。

实施例20：干扰物对于黄嘌呤和次黄嘌呤测试的影响

通过制备各种干扰物的2％的水溶液，并系列稀释至0.2％、0.02％、0.002％和0.0002％，研究了各种潜在干扰物的影响。上述每种溶液均按照50∶50的比例与12.5ppm的次黄嘌呤混合，因此次黄嘌呤的终浓度为6.25ppm。使用这一方法研究的干扰物为：两种阻垢剂、一种缓蚀剂、MEG、甲醇和原油。用水代替次黄嘌呤溶液而制备了对照溶液。还用50μL水代替阻垢剂、缓蚀剂和原油的溶液而制备了其他的对照溶液，这是为了测定所述样品中的固有荧光。

缓蚀剂和甲醇在所研究的最高浓度(10,000ppm)下对于所述测试具有不利影响；但是这一浓度水平远高于实际系统中预期的水平(图28)。

实施例21：黄嘌呤和次黄嘌呤的热稳定性

研究了黄嘌呤和次黄嘌呤的热稳定性；用去离子水制备了75ppm的溶液。将所述溶液分成两份，并用HCl将每种化合物的一份样品的pH值调节至pH 2。将每种溶液取4.5mL置于DURAN瓶中，并用特氟龙胶带沿其绕线缠好以防止挥发。将样品置于120℃下加热20h。其余的溶液置于25℃。然后将所有样品稀释10倍至7.5ppm并进行分析。

结果(图29)显示，黄嘌呤和次黄嘌呤在室温或120℃下、在酸性和中性pH值条件下均是稳定的。

实施例22：生物素与缓蚀剂的偶联

为了生产含有本发明的标记和处理物质的处理组合物、将生物素与一种氨基乙基咪唑类缓蚀剂相偶联，该缓蚀剂的脂肪链为反油酸(Elaidic acid，一种C₁₇脂肪酸)。在一个实例中，使用基于碳二亚胺的化学方法在伯胺基和羧酸基之间形成酰胺键，质谱结果示于图30B。这一反应可以由本领域技术人员进行。

使用广泛使用的HABA测试来测定被标记的和未被标记的样品中的生物素含量。这是一种基于生物素与亲和素的结合的置换反应测试方法，原本HABA与亲和素形成一种有色的复合物(具有已知的消光系数)，当HABA被从亲和素上置换下来之后，就不再具有颜色。在加入含有生物素的样品之后，通过光吸收的降低来测定所加入的生物素的浓度。

结果示于表1，其中的数值是两次平行测定的平均值。将被标记的样品稀释至生物素的预期含量为80μM，对照样品中的生物素含量为71μM，这样的浓度是HABA测试的理想浓度范围。未被标记的缓蚀剂的等价浓度为140ppm；被标记的缓蚀剂的等价浓度为230ppm。

结果显示，未被标记的样品不会干扰所述测试，在被标记的样品中监测到了生物素，表明潜在地可检测的标记可用于标记缓蚀剂。由于存在一些溶解度的问题，我们相信这是造成测量值比预期浓度低的原因。

表1.

样品	500nm处的Δ吸收值	生物素浓度(μM)
			未被标记的样品	0.0057	1.7
被标记的样品	0.1473	43.3

实施例23：使用标记从溶液中捕获处理化学品以及检测。

待检测的溶液中可能含有会对检测测试产生不利影响的干扰物，例如可能存在盐类、处理物质、废物、不透明溶液、背景荧光。另外，对于混合流体而言，可能需要将处理物质与其他类似的物质分离开。此外，被标记的处理物质可能存在于多个相中，每一相中的处理物质都需要进行检测，由于缓蚀剂具有复杂的分配表现，因此理想的检测方法是对两相中的标记物都进行评估。引入捕获测试将能够改进在上述条件下的监测，通过这种方法，上述标记可被用作“钓钩”，在其与生物大分子结合后可用于将处理物质从干扰物中“钓”出来，这样就可以进行检测并改善了检出限。

Claims (52)

1.一种用于处理流体输导和容纳系统的组合物，所述组合物包括与一种标记相关联的处理物质，所述处理物质与所述标记之间的关联足够稳定，以使得由于所述标记与生物大分子之间相互作用所产生的可检测信号能够代表所述处理物质的存在。

2.根据权利要求1的组合物，其中所述标记与所述处理物质相连接。

3.根据权利要求1或权利要求2的组合物，其中所述标记与所述处理物质的末端相连接。

4.根据权利要求1-3的组合物，其中所述标记与一种聚合引发剂相缀合。

5.根据权利要求1-3的组合物，其中所述标记与一种转移试剂相缀合，从而生成一种功能性转移试剂。

6.根据权利要求1-3的组合物，其中所述标记与一种封端试剂相缀合。

7.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述生物大分子中含有与所述标记特异性相互作用的位点。

8.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述生物大分子与所述标记相关联而在性质上成为分子信标复合物的一部分

9.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述由于所述标记与生物大分子之间相互作用所产生的信号可为一种光学信号。

10.根据前述权利要求任一项的组合物，其中在向含有所述组合物和所述生物大分子的样品中加入一种第二分子时产生所述信号。

11.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述处理物质能够维持所述系统中的流动效率。

12.根据权利要求1或7的组合物，其中所述处理物质包括聚合物阻垢剂、膦酸盐阻垢剂、缓蚀剂、水合物抑制剂、防蜡剂、防污剂、沥青质抑制剂、硫化氢清除剂、pH值稳定剂、流动添加剂、消泡剂、去污剂或去乳化剂。

13.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述标记为在性质上已知能够与特定的生物大分子相互作用的小分子。

14.根据权利要求1或权利要求13的组合物，其中所述标记选自：维生素，包括生物素、硒生物素或氧代生物素、硫胺素、核黄素、烟酸(nicotinic acid)、泛酸(pathothenic acid)、柠檬酸盐、钴胺素、叶酸、抗坏血酸、视黄醇、维生素C、维生素D、维生素E或维生素K；荧光素；腔肠素；甲壳素；氨基酸如组氨酸；或者单糖、多糖和碳水化合物，包括阿拉伯糖、脱氧核糖、来苏糖、核酮糖、木糖、木酮糖、麦芽糖、葡萄糖、果糖、核糖或海藻糖；咖啡因、咪唑啉、类固醇激素、氯丙嗪和cAMP、皮质醇、6-酮前列腺素、甲状腺素、三碘甲状腺素、花青素、胆固醇、L-古洛糖酸-1，4-内酯；胆酸盐包括胆酸，鹅去氧胆酸，去氧胆酸和甘氨胆酸盐、类花生酸类(前列腺素、前列环素、凝血噁烷和白细胞三烯)，半乳糖及其衍生物，包括2-N-乙酰半乳糖，1-甲基-β-D-半乳糖，1-辛基-β-D-半乳糖，黄嘌呤和次黄嘌呤；儿茶酚胺类(catchetolamines)例如肾上腺素和去甲肾上腺素；核苷酸类例如单磷酸、二磷酸和三磷酸形式的腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、酪氨酸、尿嘧啶；并且因此与所述标记相关联的生物大分子选自：亲和素及其功能性类似物，例如链霉亲和素、中性亲和素和硝基亲和素(nitroavidin)；硫胺素结合蛋白；核黄素结合蛋白(黄素蛋白)；烟酸结合蛋白；泛酸结合蛋白；柠檬酸盐结合蛋白，钴胺素结合蛋白；叶酸结合蛋白；抗坏血酸结合蛋白；视黄醇结合蛋白；维生素D结合蛋白例如组特异性蛋白(Gc)；维生素E结合蛋白；维生素K结合蛋白；萤光素酶；腔肠动物萤光素酶，甲壳素结合蛋白，组氨酸转运蛋白；阿拉伯糖结合蛋白；脱氧核糖结合蛋白；来苏糖结合蛋白；核酮糖结合蛋白；木糖结合蛋白；木酮糖结合蛋白；麦芽糖结合蛋白；葡萄糖结合蛋白；果糖结合蛋白；核糖结合蛋白；海藻糖结合蛋白或凝集素；咖啡因结合蛋白；咪唑啉结合蛋白；类固醇激素受体；氯丙嗪结合蛋白；cAMP结合蛋白；皮质醇结合蛋白；6-酮-前列腺素抗体，包括标记的抗体例如水母荧光蛋白标记的抗体或GFP标记的抗体；甲状腺素结合蛋白包括甲状腺素结合球蛋白，甲状腺素转运蛋白和白蛋白；三碘甲状腺素结合蛋白；谷胱甘肽-S-转移酶，胆固醇结合蛋白例如VIP21/小窝蛋白和胆固醇氧化酶；L-古洛糖酸-1，4-内酯结合蛋白，包括Rv1771、L-古洛糖酸-1，4-内酯脱氢酶和L-古洛糖酸-1，4-内酯氧化酶；谷胱甘肽-S-转移酶和胆酸结合蛋白，包括回肠胆酸结合蛋白和肝脏脂肪酸结合蛋白；前列腺素受体包括PPARg，前列环素受体包括PTGIR，以及凝血噁烷受体例如TXA2；L-抗坏血酸盐结合蛋白包括L-抗坏血酸盐氧化酶；受体蛋白、半乳糖结合蛋白包括半乳糖氧化酶、黄嘌呤氧化酶、黄嘌呤脱氢酶、磷酸核糖转移酶、黄嘌呤结合RNA、儿茶酚胺调节蛋白(CRP40)、儿茶酚胺结合蛋白、肾上腺素能受体(α和β)、肾上腺素受体、去甲肾上腺素受体、核苷酸结合蛋白例如G蛋白和ATP结合蛋白。

15.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述标记在与其相关联的生物大分子的存在下是可被检测的，所述检测可通过荧光检测器、发光检测仪、拉曼光谱检测仪、光学显微镜、CCD摄像头、照相胶片、光纤装置、光度检测器、MEMS装置、单光子探测器、分光光度计、色谱系统或通过肉眼进行。

16.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述系统是需要高流动效率以获得高生产力的系统。

17.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述系统选自油气储存装置及其相关基础设施(井、管线、分离设备等等)、石油化工加工设备、精炼厂、造纸厂、采矿厂、冷却塔和锅炉、水处理设备和水系统，例如湖泊、水库、河流和地热田。

18.根据前述权利要求任一项的组合物，其中当存在所述生物大分子时，所述组合物在所述流体中的可检测浓度为至少1ppb。

19.一种制备根据前述权利要求任一项的组合物的方法，包括下述步骤：

(a)将根据权利要求12的处理物质与根据权利要求14的标记相混合，以制得反应混合物；以及

(b)使所述处理物质和标记相关联；

其中在所述处理物质与所述标记之间形成的关联足够稳定，以使得由于所述标记与生物大分子之间相互作用所产生的可检测信号能够代表所述处理物质的存在。

20.根据权利要求19的方法，其中所述处理物质和标记共同发生化学反应。

21.根据权利要求19或20的方法，其中所述处理物质和标记通过静水力或静电力相关联。

22.根据权利要求19至21任一项的方法，还包括从反应混合物中除去游离的标记的步骤。

23.根据权利要求19至22任一项的方法，其中在步骤(a)中提供处理物质的单体单元，从而使得步骤(b)的关联产物为被标记的单体单元。

24.根据权利要求19和权利要求23的方法，其中被标记的单体发生聚合以产生聚合的被标记的组合物。

25.根据权利要求24的方法，其中所述被标记的单体单元的存在量为0.01至5摩尔百分比。

26.根据权利要求19的方法，其中在步骤(a)中，将至少一种所述处理物质的单体单元与至少一种所述标记的单体单元混合在一起，以使得它们在步骤(b)中发生共聚合，生成聚合的被标记的组合物。

27.一种在流体输导和容纳系统中监测至少一种根据权利要求1的组合物的方法，包括下述步骤：

a)在所述系统的一个第一位置，向流体中加入预定量的至少一种组合物；

b)在所述系统的一个第二位置，向流体中加入一种生物大分子，所述第二位置位于所述第一位置的下游，其中所述在所述第一位置处的组合物的预定量足以使得所述组合物在所述第二位置处的浓度高于其检出限，并且所述生物大分子的浓度足以使得由于所述标记和生物大分子的特异性相互作用而在流体中产生可检测的变化；并且测量流体中的可检测的变化；

c)测量流体中的可检测的变化；

d)分析任何测量的可检测变化，以确定在第二位置处的标记浓度；

e)在步骤(e)中使用所获得的数据，以评估在第二位置处的组合物浓度。

28.根据权利要求27的方法，还包括如下步骤：从所述系统中的第二位置处获取流体样品，将所述生物大分子加入至所述样品中。

29.根据权利要求28的方法，其中处理所获取的样品以改善对信号的检测。

30.根据权利要求28或权利要求29的方法，其中所述样品被浓缩、漂白、过滤或固定，以在进行后续的方法步骤(b)至(e)之前改善对信号的检测。

31.根据权利要求27至30任一项的方法，还包括如下步骤：在向样品中加入所述生物大分子的同时或之后，再向所述样品中加入一种第二检测分子。

32.根据权利要求31的方法，其中所述第二检测分子与所述标记和所述生物大分子之间相互作用的化学产物发生反应。

33.根据权利要求32的方法，其中所述化学产物为过氧化氢。

34.根据权利要求31至33任一项的方法，其中所述第二检测分子为：在过氧化物酶存在的情况下为Amplex Red；在过氧化物酶存在的情况下为Phenol Red；在二甲酚橙存在的情况下为亚铁离子；或者在过氧化物酶存在的情况下为环状二酰基酰肼。

35.根据权利要求27的方法，其中监测多种处理物质，每种组合物中含有不同的处理物质，每种处理物质标记有不同的标记，从而使得根据不同的信号可以区分每种不同的组合物。

36.根据权利要求27至35任一项的方法，其中所述样品中的可检测的变化为一种光信号。

37.根据权利要求27至36任一项的方法，其中所述光信号可以通过荧光检测器、发光检测仪、拉曼光谱检测仪、光学显微镜、CCD摄像头、照相胶片、光纤装置、光度检测器、MEMS装置、单光子探测器、分光光度计、色谱系统或通过肉眼进行检测。

38.根据权利要求27至38任一项的方法，其中所述方法离线(offline)进行。

39.根据权利要求27至38任一项的方法，其中所述方法在线内(inline)进行。

40.根据权利要求27至38任一项的方法，其中所述方法在线旁(atline)进行。

41.根据权利要求27至38任一项的方法，其中所述方法在线上(online)进行。

42.根据权利要求27至42任一项的方法，其中所述系统需要高流动效率以获得高生产力。

43.根据权利要求27至42任一项的方法，其中所述系统选自油气储存装置及其相关基础设施(井、管线、分离设备等等)、石油化工加工设备、精炼厂、造纸厂、采矿厂、冷却塔和锅炉、水处理设备和水系统，例如湖泊、水库、河流和地热田。

44.一种处理流体输导和容纳系统的方法，包括下述步骤：

a)使用根据权利要求27的方法，测定根据权利要求1的组合物的浓度；

b)投放所述至少一种组合物来保证所述组合物的有效浓度，以处理所述系统。

45.根据权利要求44的方法，其中所述被投放的处理物质能够有效地维持流体输导和容纳系统中的有效流动。

46.根据权利要求44至45的方法，其中所述处理物质选自：聚合物阻垢剂、膦酸盐阻垢剂、缓蚀剂、水合物抑制剂、防蜡剂、防污剂、沥青质抑制剂、硫化氢清除剂、pH值稳定剂、流动添加剂、消泡剂、去污剂和去乳化剂或微生物。

47.根据权利要求44的方法，其中所述系统需要高流动效率以获得高生产力。

48.根据权利要求44至47的方法，其中所述系统选自油气储存装置及其相关基础设施(井、管线、分离设备等等)、石油化工加工设备、精炼厂、造纸厂、采矿厂、冷却塔和锅炉、水处理设备和水系统，例如湖泊、水库、河流和地热田。

49.一种用于在流体输导和容纳系统中监测至少一种根据权利要求1的组合物的工具包，所述工具包包括：

a)至少一种根据权利要求1的组合物；以及

b)根据所述组合物中含有的标记而选择的一种生物大分子。

50.根据权利要求49的工具包，还包括用于从所述系统中取样的工具。

51.根据权利要求49或50的工具包，还包括用于检测一种化学信号的第二检测分子。

52.根据权利要求49至51任一项的工具包，还包括用于检测光信号的荧光检测器，发光检测仪，拉曼光谱检测仪，光学显微镜，CCD摄像头，照相胶片，光纤装置，光度检测器，MEMS装置，单光子探测器，分光光度计，色谱系统。

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