CN102575156A - 检测中所用的颗粒中的信号生成的稳定化 - Google Patents
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Abstract
公开了进行检测的方法和试剂。本方法和试剂的实施方案涉及固体载体,例如颗粒。该载体包含含金属螯合物的化学发光组合物。本发明人观察到,在用于测定被分析物的检测中使用这样的载体,例如颗粒时,与该颗粒缔合的化学发光组合物的信号输出的稳定性与包含其它化学发光组合物的颗粒相比不可接受地降低。根据本发明的实施方案,通过在包含该颗粒的介质中包括足量的一种或多种稳定剂,增强来自这些颗粒的信号输出的稳定性,所述稳定剂可以是螯合剂和/或金属螯合物,例如与该颗粒缔合的金属螯合物。
Description
背景
本发明涉及用在测定样品中的被分析物的方法、组合物和试剂盒中的能够生成信号的颗粒。本发明还涉及此类颗粒生成的信号的稳定化。
临床诊断领域近年来在容易和精确测定的相关材料的种类以及测定方法方面都获得广泛发展。大多数方法涉及与样品中一种或多种被分析物的存在和/或量相关的信号的生成。发光化合物,如荧光化合物和化学发光化合物,由于它们的发光能力而广泛用于检测领域。颗粒,如胶乳颗粒、脂质体等已用于检测。染色的胶乳颗粒之前不仅用于免疫测定,还用于其它多种多样的用途,如光动力学疗法和作为颜料。吸收性染料和产生荧光或化学发光性质的染料都已被加入颗粒中。在一种特定方法中,包含一种或多种金属螯合物,例如,镧系元素螯合物的颗粒用于生成信号。
在美国专利Nos. 5,340,716和6,251,581中描述了诱导发光免疫测定,它们的公开内容经此引用并入本文。在一种方法中,该检测使用包含光敏剂的颗粒和包含化学发光化合物的标记颗粒。与被分析物的存在相关地,标记颗粒共轭到能结合到被分析物上的特异性结合对(sbp)成员上以形成络合物,或共轭到第二sbp成员上以形成络合物。如果存在被分析物,光敏剂和化学发光化合物靠近。光敏剂生成单态氧并在这两种标记靠近时活化化学发光化合物。活化的化学发光化合物随后产生光。产生的光的量与形成的络合物的量相关,后者又与存在的被分析物的量相关。在一种特定方法中,该化学发光颗粒包含一种或多种金属螯合物,例如,镧系元素螯合物。
在该诱导发光法的一种变体中,使用包含(a)在照射时能生成单态氧的光敏剂和(b)能被单态氧活化的化学发光化合物的微粒载体。该方法能够生成延迟发光,其可在照射载体时实现。该方法可用于测定被疑含有被分析物的介质中的被分析物。一种方法包括对被疑含有被分析物的介质施以与被分析物的存在相关地形成sbp成员的络合物的条件并测定通过使用具有化学发光和光敏剂性质的微粒组合物作为标记是否已形成sbp成员络合物。在光敏剂性质活化时,生成单态氧并活化化学发光性质。在美国专利No.
5,709,994中描述了这样的组合物和方法,其相关公开内容经此引用并入本文。
仍然需要使用于检测的标记试剂中的信号生成最大化。对被分析物浓度变化的信号响应是检测发展中的重要考虑因素。这种标记试剂应提供最大化性能,包括灵敏性。
概述
本发明的一个实施方案是增强化学发光试剂的稳定性的方法,该试剂包含具有与其缔合的(having associated therewith)包含金属和一种或多种螯合剂的络合物的化学发光组合物的固体载体。该化学发光试剂存在于介质中。该方法包括以足以增强该固体载体的化学发光试剂的稳定性的量在该介质中加入一种或多种稳定剂,其可以是螯合剂和/或金属螯合物,例如该络合物本身。
本发明的另一实施方案是用于测定被疑含有被分析物的样品中被分析物的存在和/或量的化学发光试剂。该化学发光试剂存在于介质中。该化学发光试剂包含具有与其缔合的特异性结合对(specific binding
pair)的成员并具有并入其中的金属和一种或多种螯合剂的络合物的固体载体。该介质进一步包含一种或多种稳定剂,其可以是螯合剂和/或金属螯合物,例如,该络合物本身,其中该介质中所述一种或多种稳定剂的量足以增强该固体载体的化学发光试剂的稳定性。
本发明的另一实施方案是测定被疑含有被分析物的样品中被分析物的存在和/或量的方法。在介质中提供组合。该组合包含(i)该样品,(ii)上述化学发光试剂,和(iii)与颗粒缔合并能生成单态氧的光敏剂。被分析物的特异性结合对成员与至少一种固体载体或颗粒缔合。对该组合施加使被分析物结合到被分析物的特异性结合对成员上的条件。用光照射光敏剂并测定该化学发光组合物产生的发光量。发光量与该样品中被分析物的量相关。
具体实施方案详述
一般论述
本方法和试剂的实施方案涉及固体载体,例如颗粒。该载体包含含金属螯合物的化学发光组合物。本发明人观察到,在用于测定被分析物的检测中使用这样的载体,例如颗粒时,与该颗粒缔合的化学发光组合物的信号输出的稳定性与包含其它化学发光组合物的颗粒相比不可接受地降低。根据本发明的实施方案,通过在包含该颗粒的介质中包括足量的一种或多种稳定剂,增强来自这些颗粒的信号输出的稳定性,所述稳定剂可以是螯合剂和/或金属螯合物,例如与该颗粒缔合的金属螯合物。
可以通过监测对跨越被分析物的被疑相关浓度范围的校准物获得的信号量的差异监测在医疗决策范围的下端的特定检测格式的性能。需要校准物,例如,校准物L1和校准物L2或校准物L2和校准物L3的信号之间的大差异或间距。例如,可以使用六个校准物,任意命名为L1-L6。可以通过测定使用不含被分析物的校准物(任意标作校准物L1)的信号量(背景)和对含有高于0的第一已知量的被分析物的校准物(任意标作校准物L2)获得的信号量来评测信噪比。这种评测还可包括测定使用校准物L1的信号量和任意标作L3的含有高于0的第二已知量的被分析物的校准物的信号量。这种评测还可包括使用校准物L4、L5、L6等的这样的测定。本文论述的实施方案与不符合本发明的实施方案的试剂相比在被分析物的检测中提供更好性能。
需要校准物,例如,校准物L1和校准物L2或校准物L1和校准物L6的信号之间的大差异。为了在医疗决策范围内的良好灵敏性,在校准物L1和校准物L2之间检出的信号差为至少大约50%,至少大约75%,至少大约90%,至少大约100%,至少大约125%,至少大约150%,至少大约175%,至少大约200%,至少大约225%,至少大约250%,至少大约275%,至少大约300%,至少大约325%,至少大约350%,至少大约375%,至少大约400%,至少大约425%等。在一些实施方案中,对校准物L6检出的信号比对校准物L1检出的信号大至少大约10倍,至少大约20倍,至少大约30倍,至少大约40倍,至少大约50倍,至少大约60倍,至少大约70倍,至少大约80倍,至少大约90倍,至少大约100倍。根据检测格式,信号差可以为信号提高或信号降低。通常,使用校准物的检测的结果以图表格式呈现,其中对照校准物的浓度绘制信号量。根据本发明的实施方案,校准物L1和校准物L2之间的线的斜率通常比用不符合本发明的实施方案的检测试剂获得的结果陡。此外,从校准物L1到校准物L6的线的斜率通常比用不符合本发明的实施方案的检测试剂获得的结果陡。
如上提到,本发明的实施方案涉及增强化学发光试剂的稳定性,该试剂包含具有与其缔合的包含金属和一种或多种螯合剂的络合物的化学发光组合物的固体载体。该固体载体可以由透明或部分透明的有机或无机、固体或流体形式的水不溶性材料构成。该固体载体可具有许多形状,如微粒,包括珠粒和颗粒、膜(film)、薄膜(membrane)、管、孔(well)、条、杆、平面表面例如板,等等。根据检测类型,该固体载体可悬浮或不可悬浮与其一起使用的介质中。可悬浮固体载体的实例包括聚合材料,如胶乳颗粒、脂双层或脂质体、油滴、细胞和水凝胶、磁性颗粒等。其它固体载体组合物包括聚合物,如硝化纤维素、乙酸纤维素、聚(氯乙烯)、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚(4-甲基丁烯)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚(对苯二甲酸乙二酯)、尼龙、聚(丁酸乙烯酯)等;单独或与其它材料联合使用。
在一些实施方案中,该固体载体是颗粒。该颗粒通常具有至少大约0.02微米和不大于大约100微米的平均直径。在一些实施方案中,该颗粒具有大约0.05微米至大约20微米或大约0.3微米至大约10微米的平均直径。该颗粒可以是有机或无机、可溶胀或不可溶胀、多孔或无孔的,优选具有接近水的密度,通常大约0.7克/毫升至大约1.5克/毫升,并包含可以透明、部分透明或不透明的材料。该颗粒可以是生物材料,如细胞和微生物,例如红血球、白细胞、淋巴细胞、杂交瘤、链球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、病毒等。该颗粒还可以是由有机和无机聚合物、脂质体、胶乳颗粒、磁性或非磁性颗粒、磷脂囊泡、乳糜微粒、脂蛋白等构成的颗粒。在一些实施方案中,该颗粒是铬颗粒或胶乳颗粒。
胶乳颗粒是微粒状水悬浮性水不溶性聚合材料。该胶乳颗粒可具有直径大约20纳米至大约20毫米,或大约100至大约1000纳米的颗粒尺寸。在一些实施方案中,该胶乳是取代的聚乙烯,如聚苯乙烯-丁二烯、聚丙烯酰胺聚苯乙烯、含氨基的聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丙烯腈-丁二烯、苯乙烯共聚物、聚乙酸乙烯酯-丙烯酸酯、聚乙烯吡啶、氯乙烯丙烯酸酯共聚物等。在一些实施方案中使用苯乙烯和羧化苯乙烯或用其它活性基团,如氨基、羟基、卤素等官能化的苯乙烯的非交联聚合物。也可以使用取代苯乙烯与二烯,如丁二烯的共聚物。
聚合物颗粒可以由加成或缩合聚合物形成。该颗粒易分散在水性介质中并可以是吸收性或可官能化的以允许直接或间接通过连接基共轭到信号发生系统(sps)的成员、特异性结合对(sbp)的成员等上。该颗粒也可衍生自天然存在的材料、合成改性的天然存在的材料和合成材料。特别有用的有机聚合物包括多糖,特别是交联多糖,如可作为Sepharose获得的琼脂糖、可作为Sephadex和Sephacryl获得的葡聚糖、纤维素、淀粉等;加聚物,如聚苯乙烯、聚乙烯醇、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的衍生物,特别是具有游离羟基官能的酯和酰胺的均聚物和共聚物等。
该化学发光组合物包含金属和一种或多种螯合剂的络合物。构成该络合物的一部分的金属的实例包括例如,稀土金属、第VIII族中的金属等。该稀土金属包含镧系元素(镧系金属)(从镧到镥的15种元素,原子序数57-71)。特别可用的稀土金属包括铕、铽、镝和钐。特别可用的第VIII族的金属包括锇和钌。稀土金属通常具有+3的氧化态,钌具有+2的氧化态,锇具有+2的氧化态。在某些实施方案中,该金属选自铕、铽、镝、钐、锇和钌。在一些实施方案中,该金属是至少六配位的;但是,根据金属螯合剂,该金属可以八配位或更高配位。
金属螯合剂是化合物,其中相同分子的两个或更多个原子与金属配位形成金属螯合物。所述两个或更多个原子可以是例如氧、氮、硫、磷等。该原子可以是一种或多种官能团的形式,例如酮、醛、羟基、胺、硫酮、硫醛、硫醇等。这些官能团可以是苄基或衍生自例如萘、蒽、菲、吖啶、苝等的稠芳环体系的一部分。
上述金属之一与一种或多种螯合剂配位,其实例包括例如,2-(1',1',1',2',2',3',3'-七氟-4',6'-己二酮-6'-基)-萘(NHA)、4,4'-双(2",3",3"-七氟-4",6"-己二酮-6"-基)-邻-三联苯(BHHT)、菲咯啉(phen)和菲咯啉相关化合物(菲咯啉的衍生物),例如菲咯啉羧酸、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(DPP)等、3-(2-噻吩甲酰基,1,1,1-三氟丙酮(3-(2-thienoyl, 1,1,1-trifluoroacetone,TTA)、3-(2-萘酰基)-1,1,1-三氟丙酮(NPPTA)、三辛基氧化膦(TOPO)、三苯基氧化膦(TPPO)、3-苯甲酰基-1,1,1-三氟丙酮(BFTA)、2,2-二甲基-4-全氟丁酰基-3-丁酮(fod)、2,2'-二吡啶基(bpy)、水杨酸、联吡啶羧酸、氮杂冠醚三辛基氧化膦、氮杂穴状配体等以及上述的组合。如上所述,在一些实施方案中,该金属螯合物中的金属至少六配位。该金属螯合物不带电;因此,该螯合剂提供的酸性基团的数量等于该金属的氧化态。通常,该金属螯合剂相对疏水以提供金属螯合物在非极性溶剂中的可溶性。例如和非限制性地,特定金属螯合物的实例包括Eu(TTA)3DPP、Eu(NTA)3DPP、Eu(NHA)3DPP、Eu(BHHT)2DPP、如美国专利No.
6,916,667(例如第5-9栏)和美国专利申请No.
20060270063(第3-4栏)(它们的相关公开内容经此引用并入本文)中论述的金属螯合物等。
许多螯合剂和金属螯合物是本领域中已知的且许多可购得。通常,可以由金属螯合剂通过在有机溶剂,例如,乙腈和充足的碱,例如吡啶(用于吸收在反应过程中产生的盐酸)中合并金属氯化物与所需比率的金属螯合剂分子来制备金属螯合物。例如,可通过如Shinha,
A. P., "Fluorescences and laser action in rare earth chelates,"
Spectroscopy Inorganic Chemistry, 第2卷,(1971),
255-288描述的程序制备金属螯合物。
金属螯合物与固体载体的缔合方式取决于载体的性质、金属螯合物的性质、溶剂的性质等。该缔合可以例如通过金属螯合物被载体吸附、金属螯合物共价键合到载体上、金属螯合物溶解或分散在固体载体中、金属螯合物借助结合对成员(例如抗生物素蛋白-生物素、地高辛-地高辛抗体等)非共价键合到载体上。由此该金属螯合物可以与固体载体“缔合”。
金属螯合物与胶乳颗粒的缔合可包括在通过聚合形成颗粒的过程中并入预成型颗粒中,通常通过非共价溶解到颗粒中,诸如此类。在一些方法中,使用金属螯合物的溶液。可用的溶剂包括醇,包括乙醇、乙氧基乙醇、乙二醇和苄醇;酰胺,如二甲基甲酰胺、甲酰胺、乙酰胺和四甲基脲等;亚砜,如二甲亚砜和环丁砜;和醚,如卡必醇、乙基卡必醇、二甲氧基乙烷等,和水。颗粒不溶于其中的具有高沸点的溶剂的使用允许使用升高的温度促进该化合物溶解到颗粒中并且特别合适。这些溶剂可单独或联合使用。应选择由于它们的固有性质或从颗粒中除去的能力不干扰金属螯合物的发光的反应用溶剂。在一些实施方案中,可以使用芳族溶剂,例如邻苯二甲酸二丁酯、苄腈、萘甲腈、对苯二甲酸二辛酯、二氯苯、二苯醚、二甲氧基苯等。
通常,选择该程序中所用的温度以使金属螯合物颗粒的量子产额最大化,条件是该颗粒在所选温度下不应熔融或聚集。通常使用升高的温度。用于该程序的温度通常为大约20℃至大约200℃,或大约50℃至大约170℃。已经观察到,在室温下几乎不可溶的一些化合物在升高的温度下可溶于例如低分子量醇,如乙醇和乙二醇等。羧酸化改性胶乳颗粒已显示在这样的温度下耐受低分子量醇。
在一些实施方案中,该化学发光试剂用在测定被疑含有被分析物的样品中被分析物的存在和/或量的检测中。在这样的实施方案中,被分析物的结合配偶体与该固体载体缔合。金属螯合物与固体载体的缔合方式取决于载体性质、被分析物的结合配偶体的性质等。该缔合可以例如通过结合配偶体被载体吸附、结合配偶体共价键合到载体上、结合配偶体借助结合对成员(例如抗生物素蛋白-生物素、地高辛-地高辛抗体等)非共价键合到载体上。由此该被分析物的结合配偶体可以与固体载体“缔合”。使被分析物的结合配偶体与固体载体缔合的方法是本领域中公知的并且不在此重述。
在一些实施方案中,固体载体的表面包含一个或多个涂层,其中该涂层可以是例如氨基衍生的多糖、羧甲基多糖、葡聚糖醛(dexal)。该官能化涂层可用于与蛋白质,例如抗体反应以形成产物,由此使该蛋白质共价键合到固体载体上。例如,氨基葡聚糖或羧甲基葡聚糖可用于形成与特异性结合对成员的共轭物。可随后通过形成酰胺来进行例如葡聚糖与蛋白质的偶联。
在一些实施方案中,固体载体的表面不包含涂层(即该表面不含涂料,如上文提到的那些)。在这些实施方案中,利用例如固体载体的表面上的官能团,例如,羧基、胺、羟基等使被分析物的结合配偶体与固体载体缔合。在一个具体实施方案中,可以使用羧酸化胶乳珠粒。
本发明的一些实施方案特别适用于具有与其缔合的化学发光组合物的载体,如颗粒,其中载体表面基本不含涂层。
在制备化学发光试剂,即具有与其缔合的金属螯合物的固体载体后,将该化学发光试剂置于适合储存的介质中直至在检测中使用。在许多实施方案中,该介质是水性介质,通常水性缓冲介质。该水性介质可以仅是水,或可包括0.1至大约40体积%助溶剂,例如有机溶剂,其可以是醇、醚、酯、胺、酰胺等。该介质的pH通常为大约4至大约11,或大约5至大约10,或大约6.5至大约9.5。该pH通常基于固体载体的性质、金属螯合物的性质、金属螯合剂的性质等。可以使用各种缓冲剂实现所需pH并保持pH。示例性缓冲剂包括硼酸盐、磷酸盐、碳酸盐、三羟甲基氨基甲烷(tris)、巴比妥、PIPES、HEPES、MES、ACES、MOPS、BICINE等。所用的特定缓冲剂不重要,但对特定化学发光试剂而言,一种或另一缓冲剂可能优选。在一些实施方案中,该化学发光试剂的储存介质与用于被分析物检测法的介质类似或相同,其中该化学发光试剂是所用检测试剂之一。
根据本发明的实施方案的方法包括以足以增强固体载体中的化学发光试剂的稳定性的量在该化学发光试剂的储存介质中掺入一种或多种稳定剂,其可以是螯合剂和/或金属螯合物。在许多实施方案中,该稳定剂选自构成与该化学发光试剂的固体载体缔合的金属螯合物的一部分的相同螯合剂,或选自在结构上与该金属螯合物中的螯合剂类似的螯合剂。结构类似性可源自该螯合剂的原子的空间排列、源自该金属螯合物的螯合剂的衍生化,例如以提供螯合剂在化学发光试剂的储存介质中的更大溶解性等。
提供亲水性或水溶性的基团或官能团是提高固体的水可湿性和与其键合的化合物的水溶性的亲水官能团。此类官能团可以是具有1至50个或更多原子的取代基,并可包括磺酸酯、硫酸酯、磷酸酯、脒、膦酸酯、羧酸酯、羟基,特别是多元醇、胺、醚、酰胺等。示例性官能团是羧基烷基、磺氧基烷基、CONHOCH2COOH、CO-(葡糖胺)、糖、葡聚糖、环糊精、SO2NHCH2COOH、SO3H、CONHCH2CH2SO3H、PO3H2、OPO3H2、羟基、羧基、酮及其组合。可通过本领域公知的将此类基团或官能团引入化合物中的方法将此类基团或官能团引入螯合剂中。
在使用与化学发光试剂的螯合剂不同的稳定螯合剂的情况下,这种稳定剂可选自上述金属螯合剂。一般而言,与该金属螯合物不同的稳定剂的螯合能力应该与该金属螯合物的螯合剂的螯合能力至少一样强或更强。在稳定剂包含金属螯合物的许多实施方案中,该金属螯合物和与化学发光试剂的固体载体缔合的金属螯合物相同。但是,在一些情况下,可以使用与化学发光试剂的金属螯合物不同的金属螯合物稳定剂。用作稳定剂的这种金属螯合物可选自上述金属螯合物。
在上述具体实施方案中,例如和非限制性地,该化学发光试剂是具有作为金属螯合物并入其中的Eu(NHA)3DPP的胶乳颗粒。该稳定剂可以是螯合剂NHA或DPP或NHA和DPP的组合,或该稳定剂可以是Eu(NHA)3DPP本身。将该稳定剂掺入化学发光试剂储存介质中。可认识到,在上述实例中,用作稳定剂的螯合剂可以是任何上述金属螯合剂。
在化学发光试剂储存介质中以足以增强该固体载体的化学发光试剂的稳定性的量使用该稳定剂。该稳定剂的量取决于载体的性质、金属螯合物的性质、稳定剂的性质和性能等。该稳定剂应在化学发光试剂储存介质中表现出合理的可溶性。在许多情况下,这种介质是水性介质,因此该稳定剂应在水或水-助溶剂组合中可溶解至例如至少大约50%,或至少大约55%,或至少大约60%,或至少大约65%,或至少大约70%,或至少大约75%,或至少大约80%,或至少大约85%,或至少大约90%,或至少大约95%,或至少大约99%的程度。可以通过用以不同稳定浓度储存的化学发光试剂进行检测并选择提供所需信号输出水平和所需稳定性水平结果的浓度来凭经验获得足以稳定化学发光试剂和增强其信号输出的介质中稳定剂的量。在许多实施方案中,介质中稳定剂的量为大约0.001%至大约10%,或大约0.01%至大约5%,或大约0.02%至大约2%,或大约0.001%至大约5%,或大约0.01%至大约2%,或大约0.02%至大约1%,或大约0.005%至大约10%,或大约0.01%至大约3%,或大约0.02%至大约3%,例如其中百分比为重量/体积。
所用稳定剂可以是金属螯合物的金属螯合剂的衍生物,其中将提高螯合剂的水溶性的官能团引入该螯合剂中以提供在水性介质中的更大可溶性而不在任何显著程度上干扰该螯合剂的螯合性质。另外或或者,可以调节该介质中任何助溶剂,如有机溶剂的量以实现该稳定剂的所需可溶性水平。
有意思的是要指出,在化学发光试剂储存介质中使用稳定剂增强该试剂的稳定性是意料外的。将稳定剂掺入化学发光试剂的载体中不提供增强的稳定性或增强的信号输出。
利用本试剂的被分析物检测的一般描述
本发明可用于利用具有与载体缔合的金属螯合物的载体的任何检测法。本发明的实施方案的试剂可用在测定作为sbp成员的被分析物的大多数检测中。通常,在这样的检测中,该试剂尤其包含被分析物的受体。将被疑含有被分析物的样品在检测介质中与被分析物的受体合并。检测该受体与被分析物(如果存在)的结合。根据上述实施方案的化学发光试剂用作这种结合事件的检测中的标记试剂,其中受体是相关被分析物的结合配偶体。可以在任何检测组分或产品不分离(均相)或分离(非均相)的情况下进行该检测。
非均相检测通常涉及一个或多个分离步骤并可以是竞争性或非竞争性的。在经此引用并入本文的Davalian等人,美国专利No. 5,089,390, 第14栏第25行至第15栏第9行中公开了各种竞争性和非竞争性非均相检测格式。在典型的竞争性非均相检测中,使具有结合到其上的被分析物抗体的载体与含有共轭到可检测标记,如酶上的样品和被分析物类似物的介质接触。样品中的被分析物与被分析物类似物竞争结合到抗体上。在分离载体和介质后,载体或介质的标记活性通过常规技术测定并与样品中被分析物的量相关。
“被分析物类似物”是可与类似的被分析物竞争受体的改性药物,该改性提供将被分析物类似物连接到另一分子上的方式。被分析物类似物与被分析物的不同通常不止是氢被将药物类似物连接到中心(hub)或标记上的键替代,但不需要如此。被分析物类似物以与被分析物结合到受体上的方式类似的方式结合到受体上。被分析物类似物可以是例如通过连接基共轭到另一分子上的被分析物、针对被分析物的个体基因型抗体的抗体等。
可用的一大类免疫测定包括使用有限浓度抗体的免疫测定。另一类免疫测定涉及使用过量的一种或多种主要试剂,例如过量的被分析物抗体。另一类免疫测定是无分离的均相测定,其中标记试剂调节被分析物-抗体结合反应上的标记信号。另一类检测包括避免使用有问题的标记半抗原的被分析物的标记抗体试剂限制竞争性检测。在这种类型的检测中,固相固定的被分析物以恒定的有限量存在。标记在固定的被分析物和游离被分析物之间的分配取决于样品中被分析物的浓度。
一些检测利用信号发生系统(sps),其使用化学发光试剂,如与载体缔合的金属螯合物并具有至少第一和第二sps成员。名称“第一”和“第二”是完全任意的并且无意表明sps成员之间的任何次序或分级或sps成员在本方法中的任何添加次序。sps成员的相关性在于,一个sps成员的活化产生使得另一sps成员活化的产物,例如光。在已知检测的一些实施方案中,sps成员包含敏化剂和化学发光组合物,其中敏化剂的活化产生活化该化学发光组合物的产物。第二sps成员通常产生与结合和/或未结合的sps成员的量,即检测的结合或未结合到被分析物上的sps成员的量有关或与反映要检测的被分析物的量的试剂有关的可检出信号。根据本发明的实施方案,该化学发光组合物是上述化学发光试剂,其中该化学发光试剂储存在含有稳定量的稳定剂的介质中。
在一些实施方案中,第一sps成员是敏化剂,例如光敏剂,第二sps成员是由于第一sps成员活化而活化的化学发光组合物。敏化剂可以是在活化时产生活化该化学发光组合物的产物的任何部分,这又生成可检出信号。在许多实施方案中,该敏化剂能在活化时生成单态氧。
在一些实施方案中,敏化剂是通常通过光激发生成单态氧的光敏剂。该光敏剂可以是可光活化的(例如染料和芳族化合物)或化学活化的(例如酶和金属盐)。在光激发时,光敏剂通常是由通常用多个共轭双键或三键共价键合的原子构成的化合物。该化合物应吸收在大约200至大约1100纳米,或大约300至大约1000纳米,或大约450至大约950纳米波长范围内的光,在其最大吸光度下具有在激发波长下大于大约500 M-1 cm-1,或至少大约5000 M-1 cm-1,或至少大约50,000 M-1 cm-1的消光系数。要被光激发的光敏剂相对光稳定并且不与单态氧有效反应。在最有用的光敏剂中存在几种结构特征。大多数光敏剂具有留在刚性的通常芳族结构中的至少一个和通常三个或更多个共轭双键或三键。它们通常含有至少一个加速系间跨越(intersystem crossing)的基团,如羰基或亚胺基团或选自周期表第3-6行的重原子,尤其是碘或溴,或它们可具有延伸的芳族结构。典型的光敏剂包括丙酮、二苯甲酮、9-噻吨酮、曙红、9,10-二溴蒽、亚甲基蓝、金属卟啉如血卟啉、酞菁、叶绿素、玫瑰红、巴克敏斯特富勒烯等和具有使这些化合物更亲脂或更亲水和/或作为连接到例如sps成员或sbp成员上的连接基的含1至50个原子的取代基的这些化合物的衍生物。
可用于上述方法的光敏剂包括可在被外部光源活化或较不优选地未被外部光源活化的情况下产生单态氧的其它物质和组合物。因此,例如,钼酸盐和氯过氧化物酶和髓过氧化物酶加上溴或氯离子(Kanofsky, J. Biol. Chem.(1983)259 5596)已表明催化过氧化氢转化成单态氧和水。在光敏剂的范围内还包括不是真实敏化剂而在通过热、光或化学活化激发时释放单态氧分子的化合物。这类化合物的最已知成员包括内过氧化物,如1,4-双羧基乙基-1,4-萘内过氧化物、9,10-二苯基蒽-9,10-内过氧化物和5,6,11,12-四苯基萘5,12-内过氧化物。加热或光被这些化合物直接吸收释放单态氧。可用的其它光敏剂的实例是美国专利Nos.
5,340,716和6,251,581中阐述的那些,其相关公开内容经此引用并入本文。
本发明可用于名为"Assay Method Utilizing Photoactivated
Chemiluminescent Label"("induced
luminescence assay")的美国专利No. 5,340,716(Ullman)中提到的诱导发光免疫测定,其公开内容经此引用并入本文。在一种方法中,该检测使用包含光敏剂的颗粒和包含化学发光化合物的标记颗粒。与被分析物的存在相关地,标记颗粒共轭到能结合到被分析物上的sbp成员上以形成络合物,或共轭到第二sbp成员上以形成络合物。如果存在被分析物,光敏剂和化学发光化合物靠近。光敏剂生成单态氧并在这两种标记靠近时活化化学发光化合物。活化的化学发光化合物随后产生光。产生的光的量与形成的络合物的量相关,后者又与存在的被分析物的量相关。根据本发明的实施方案,该化学发光化合物是上述化学发光试剂,其中该化学发光试剂储存在含有稳定量的稳定剂的介质中。
在该诱导发光检测的一些实施方案中,使用包含例如通过并入其中或连接到其上而与其缔合的化学发光化合物的颗粒。该颗粒共轭到抗生物素蛋白上。结合到被分析物上的sbp成员,即被分析物的结合配偶体,结合到生物素上。上述试剂的培养产生单一试剂,其中sbp成员以不可逆方式结合到颗粒上。生物素可随后以足以与任何剩余的未占抗生物素蛋白结合位点反应的量添加。结合到被分析物上的第二sbp成员,即被分析物的第二结合配偶体,是生物素-受体共轭物的一部分。抗生物素蛋白共轭到具有与其缔合的光敏剂的第二组颗粒上。这些试剂的培养产生具有以不可逆方式结合到光敏剂颗粒上的第二sbp成员的单一试剂。培养该反应介质以通过sbp成员结合到被分析物来使颗粒结合到被分析物上。随后,用光照射该介质以激发光敏剂,其在其激发态下能将氧活化成单重态。由于颗粒组之一的化学发光化合物现在由于存在被分析物而靠近光敏剂,其被单态氧活化并发光。随后就发光的存在和/或量检查该介质,其存在与被分析物的存在相关。根据本发明的实施方案,使用本发明的实施方案的化学发光试剂——其中该化学发光试剂储存在含有稳定量的稳定剂的介质中——作为具有与其缔合的化学发光化合物的颗粒试剂。
本文所用的术语“至少”是指规定的项目数等于或大于列举数。本文所用的术语“大约”是指列举数值可相差+或-10%;例如“大约5”是指4.5至5.5的范围。
要分析的样品是被疑含有被分析物的样品。该样品优选来自人或动物并包括生物流体,如全血、血清、血浆、痰、淋巴液、精液、阴道粘液、粪、尿、脊髓液、唾液、粪便、脑脊髓液、眼泪、粘液等;生物组织,如头发、皮肤、切片或来自器官或其它身体部分的离体组织;等。在许多情况下,该样品是全血、血浆或血清,在一个具体实施方案中该样品是全血。
可以在任何方便的介质中制备样品。方便地,可以在下面更充分论述的检测介质中制备样品。在一些情况下,可以对该样品,例如对溶解血细胞等施加预处理。通常在不随后干扰检测的介质中进行这种预处理。水性介质优选用于该预处理。
如上文简要论述,通常在水性缓冲介质中在通常提供最佳检测灵敏度的适度pH下进行检测。该水性介质可以仅是水,或可包括0.1至大约40体积%助溶剂。该介质的pH通常为大约4至大约11,更通常大约5至大约10,优选大约6.5至大约9.5。该pH通常是任何特异性结合对的结合成员的最佳结合、对该检测的其它试剂如信号发生系统的成员等而言最佳的pH之间的折衷。可以使用各种缓冲剂实现所需pH并在测定过程中保持pH。示例性缓冲剂包括硼酸盐、磷酸盐、碳酸盐、tris、巴比妥、PIPES、HEPES、MES、ACES、MOPS、BICINE等。所用的特定缓冲剂不重要,但在各检测中,一种或另一缓冲剂可能优选。
在上述方法中可以使用各种辅助材料。例如,除缓冲剂外,该介质可包含对该介质和对所用试剂的稳定剂。通常,除这些添加剂外,可包括蛋白质,如白蛋白;有机溶剂,如甲酰胺;季铵盐;聚阴离子,如葡聚糖硫酸酯;结合增强剂,例如聚亚烷基二醇;等。该介质还可包含防止形成血块的试剂。此类试剂是本领域中公知的并包括例如EDTA、EGTA、柠檬酸盐、肝素等。该介质还可包含一种或多种如本领域中已知的防腐剂,例如,叠氮化钠、硫酸新霉素、PROCLIN®
300、链霉素等。所有上述材料都以足以实现所需作用或功能的浓度或量存在。
可以以一个或多个间期,包括上述各种试剂的添加之间的间期对该介质施加一个或多个培养期。通常以足以发生该试剂的各种组分的结合的温度和时间培养该介质。在测量过程中,中等温度常用于实施该方法,通常恒温,优选室温。培养温度通常为大约5℃至大约99℃,通常大约15℃至大约70℃,更通常20℃至大约45℃。培养期为大约0.2秒至大约24小时,或大约1秒至大约6小时,或大约2秒至大约1小时,或大约1至大约15分钟。该时期取决于介质的温度和各种试剂的结合速率,其取决于缔合速率常数、浓度、结合常数和离解速率常数。测量过程中的温度通常为大约10℃至大约50℃,或大约15℃至大约40℃。
可检测的被分析物的浓度通常为10-5至大约10-17 M,更通常大约10-6至大约10-14 M不等。如该检测是定性、半定量还是定量(关于该样品中存在的被分析物的量)、特定检测技术和被分析物的浓度之类的考虑因素通常决定各种试剂的浓度。
检测介质中各种试剂的浓度通常取决于被分析物的相关浓度范围、检测性质等。但是,通常凭经验确定各试剂的最终浓度以优化该检测在该范围内的灵敏性。也就是说,有显著性的被分析物的浓度变化应提供可精确测量的信号差。如信号发生系统的性质和被分析物的性质之类的考虑因素通常决定各种试剂的浓度。
如上所述,样品和试剂在该介质中联合提供。尽管可以改变添加到介质中的次序,但对本文所述的检测格式的一些实施方案而言有某些优选。当然,最简单的添加次序是同时添加所有材料并如均相检测中那样决定该检测介质对信号的影响。或者,各试剂或试剂组可依次合并。任选地,在如上论述的各添加后可包括培养步骤。
检查步骤
在根据本公开的方法的下一步骤中,就包含被分析物和被分析物抗体的络合物的存在检查该介质。该络合物的存在和/或量指示样品中被分析物的存在和/或量。
短语“测量被分析物的量”是指被分析物的定量、半定量和定性测定。定量、半定量和定性方法以及测定被分析物的所有其它方法被认为是测量被分析物的量的方法。例如,仅检查被疑含有被分析物的样品中被分析物的存在与否的方法被认为包括在本发明的范围内。在本发明的范围内考虑了术语“检测”和“测定”以及测量的其它常用同义词。
在许多实施方案中,介质的检查涉及检测来自该介质的信号,其中生成的信号是由于包含根据本发明的实施方案的化学发光试剂。信号的存在和/或量与样品中被分析物的存在和/或量有关。特定检测模式取决于sps的性质。如上论述,sps标记可通过许多方法产生可通过外部手段检出的信号。信号发生系统的活化取决于信号发生系统成员的性质。对作为光活化的敏化剂形sps成员而言,用光照射该sps成员。本领域技术人员根据本文的公开内容会想到其它活化方法。
在使用光敏剂时,在照射含有上述反应物的介质时,该光敏剂用于活化化学发光试剂,特别是金属螯合物。用具有足以将该光敏剂转化成激发态并使其能将分子氧活化成单态氧的能量的波长的光照射该介质。在结合到sbp成员上时,光敏剂浓度可以非常低,通常大约10-6至大约10-12 M或更低。通常,对涉及光敏剂的上述实施方案而言,用具有大约300至大约1200纳米,或大约450至大约950,或大约550至大约800纳米波长的光照射该介质。
照射期取决于活化的化学发光试剂的寿命、光强度和所需发射强度。对短寿命的活化化学发光试剂而言,该时期可以少于1秒(a second),通常大约1毫秒(a
millisecond),但在使用强闪光灯或激光的情况下可以短至1微秒(a
microsecond)。对长寿命的活化化学发光试剂而言,照射期可以更长并可以使用不那么强的稳定光源。通常,在照射期间的积分光强度应足以激发至少0.1%的光敏剂分子,优选至少30%,最优选每一光敏剂分子被激发至少一次。
氦氖激光器是在632.6纳米下激发的便宜光源。吸收此波长的光的光敏剂与氦氖激光器的发射谱线相容并因此特别可用在使用光敏剂的本方法中。其它光源包括,例如,其它激光器,如氩气、YAG、He/Cd和红宝石;发光二极管;汞、钠和氙蒸气灯;白炽灯,如钨和钨/卤素;和闪光灯等。
测量过程中的温度通常为大约10℃至大约70℃,或大约20℃至大约45℃,或大约20℃至大约25℃。在一种方法中,使用已知浓度的要筛选的被分析物形成标准曲线。如上论述,也可以使用校准物和其它对照物。
可以直观地、经照相术、光能测定术、分光光度法或通过任何其它方便的方式测量任何上述方法中的发光以测定其量,这与介质中被分析物的量有关。信号的存在和/或量的检查还包括通常仅是信号读取步骤的信号检测。通常使用仪器读取信号,仪器性质取决于信号的性质。该仪器可以是分光光度计、荧光计、吸收光谱仪、光度计、化学光度计等。检测信号的存在和量与样品中存在的被分析物的存在和量有关。
包含用于进行检测的试剂的试剂盒
储存在包含根据本发明的实施方案的稳定剂的介质中的本化学发光组合物和用于进行特定检测的其它试剂可存在于可用于方便地进行测定被分析物的检测法的试剂盒中。在一些实施方案中,试剂盒在包装组合中包含生物素-被分析物抗体共轭物、抗生物素蛋白链菌素-敏化剂颗粒和被分析物类似物-化学发光颗粒以及用于进行该检测的任何其它试剂,其性质取决于特定检测格式。在一些实施方案中,试剂盒包含结合到化学发光颗粒上的被分析物抗体、抗生物素蛋白链菌素-敏化剂颗粒和生物素-被分析物抗体共轭物以及用于进行该检测的任何其它试剂,其性质取决于特定检测格式。该化学发光颗粒可包含金属螯合物作为化学发光化合物。
根据试剂的交叉反应性和稳定性,这些试剂可各自在分开的容器中或各种试剂可合并在一个或多个容器中。该试剂盒可进一步包括用于进行检测的其它分开包装的试剂,如附加的sbp成员、辅助试剂等。
可以宽泛地改变试剂盒中各种试剂的相对量以提供基本优化本方法的过程中需要发生的反应并进一步基本优化该检测的灵敏性的试剂浓度。在适当情况下,试剂盒中的一种或多种试剂可以以包括赋形剂的通常冻干的干粉形式提供,其在溶解后提供具有适合进行本发明的方法或检测的浓度的试剂溶液。该试剂盒可进一步包括如上所述的本发明的方法的书面说明。
下列实施例举例而非限制地进一步描述本发明的具体实施方案并且意在描述而非限制本发明的范围。除非另行指明,本文中公开的份数和百分比按重量/体积计。
实施例
除非另行指明,试剂来自Sigma-Aldrich(Milwaukee,
WI)。使用可获自Siemens Healthcare Diagnostics Inc.,
Newark DE的DIMENSION® ExL分析器的原型进行测试。该仪器使用诱导发光免疫测定技术并配有适当的读数器。使用心肌肌钙蛋白I(cTnl)检测(Siemens
Healthcare Diagnostics Inc., Part No. RF 623)在如下所述的改变下进行稳定性研究。
实施例
1
稳定溶液的制备:将12毫克2-(1',1',1',2',2',3',3'-七氟-4',6'-己二酮-6'-基)-萘(2-1',1',1',2',2',3',3'-heptafluoro-4',6'-hexanedion-6'-yl)-naphthalene)(NHA)溶解到1.2毫升99%乙醇中。在分开的1升LOCI®稀释HEPES缓冲液pH 7.2(项目号No. 781000.308,来自Siemens Healthcare Diagnostics Inc.)中各加入上述溶液的0.2毫升等分试样和1.0毫升等分试样。这两瓶溶液在4℃下摇振3天,随后在冷时(while cold)分别经0.45微米过滤器过滤。各LOCI稀缓冲液中的所得NHA浓度分别为0.02%和0.1%。因此,三种不同的LOCI稀释剂可供进行下述稳定性研究。这三种稀释剂是分别含有0 mg/mL(对照物)、2 mg/mL(稀释剂1)和10 mg/mL(稀释剂2)的NHA作为稳定剂的LOCI稀释剂。这三种稀释剂用于制备商业cTnI检测的化学发光试剂。
商业 cTnI 检测的方法的原理:TNI方法是基于LOCI®技术的均相夹心化学发光免疫测定。LOCI®试剂包括两种合成的珠粒试剂和生物素化抗-心肌肌钙蛋白I单克隆抗体片段。第一珠粒试剂(Sensibeads)涂有抗生物素蛋白链菌素并含有光敏剂染料。第二珠粒试剂(Chemibeads)涂有第二抗-心肌肌钙蛋白I单克隆抗体并含有化学发光染料。用Chemibeads和生物素化抗体培养样品以形成珠粒-心肌肌钙蛋白I-生物素化抗体夹心物。添加Sensibeads并结合到生物素上以形成珠粒对免疫复合物。该复合物在680纳米下的照射由Sensibeads产生单态氧,其扩散到Chemibeads中,引发化学发光反应。在612纳米下测量所得信号并且是样品中的心肌肌钙蛋白I浓度的直接函数。
试剂. 检测试剂如下(表1),其中孔是商业cTnI检测的FLEX®柱的孔:
表
1
孔 | 形式 | 成分 | 浓度 | 来源 |
1-2 | 液体 | 生物素化抗体 | 8微克/毫升 | 小鼠单克隆抗体 |
3-4 | 液体 | 肌钙蛋白I Chemibeads | 190微克/毫升 | 小鼠单克隆抗体 |
5-6 | 液体 | 抗生物素蛋白链菌素Sensibead | 1500微克/毫升 | 重组大肠杆菌 |
7-8 | 液体 | 检测缓冲液 |
稳定性研究. 分别在上述三种LOCI稀释剂,即对照物、稀释剂1和稀释剂2中制备商业试剂盒的Chemibead试剂。研究cTnI被分析物在各稀释剂中的五种不同浓度;分别为L1 = 0.01 ng/ml,L2 = 0.59 ng/ml,L3 =
6.2 ng/ml,L4 = 19.8 ng/ml和L5 = 42.15 ng/ml。该商业试剂盒的Chemibeads(Chemibead 1)是含螯合铕(螯合物 = NHA)和二甲基噻吩作为化学发光组合物的聚苯乙烯珠粒。该Chemibeads包含氨基葡聚糖层和葡聚糖醛外层(抗-TnI抗体共轭到其上)。
除上述外,研究第二chemibead试剂(Chemibead 2)。Chemibead 2珠粒是羧酸化胶乳珠粒(Seradyn Inc., Indianapolis IN, cat.
#100229100440),含有以如美国专利No. 5,811,311(其相关公开内容经此引用并入本文)中公开的方式并入胶乳珠粒中的螯合铕(螯合物 = NHA)和二甲基噻吩作为化学发光组合物。抗-cTnI抗体使用标准EDAC/NHS(1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺)化学来偶联到珠粒表面上。分别在上述三种LOCI稀释剂,即对照物、稀释剂1和稀释剂2中制备Chemibead 1。如上文对Chemibead
1所述研究cTnI被分析物在各稀释剂中的五种不同浓度。
在两种不同温度,即4℃和25℃下进行稳定性研究。在第0天、第1天、第5天、第8天和第28天研究使用商业cTnI检测的信号生成。根据制造商的指示进行检测,只是用Chemibead 1和Chemibead 2制品取代商业稀释剂中的商业珠粒。Chemibead
1的结果概括在表2中,Chemibead
2的结果概括在表3中。
表
2
表
3
上述结果证实,如与对照物相比增强的信号生成所示,chemibead试剂的稀释剂中所含的NHA在chemibead试剂溶液在4℃和25℃下储存最多28天的过程中提供显著稳定性。
本说明书中列举的所有出版物和专利申请经此引用并入本文,就像各个出版物或专利申请明确地逐一被指明经此引用并入。
尽管为清楚理解已通过说明和实例相当详细地描述了上述发明,但本领域普通技术人员根据本发明的教导容易看出,可以在不背离所附权利要求书的精神或范围的情况下对其作出某些变动和修改。此外,为了解释说明,上述描述使用特定术语提供本发明的充分理解。但是,本领域技术人员可看出,本发明的实施不需要具体细节。因此,本发明的具体实施方案的上述描述用于举例说明;它们无意为穷举性的或将本发明限于所公开的确切形式。鉴于上述教导,许多修改和变动是可行的。选择和描述这些实施方案以解释本发明的原理及其实际应用并由此能使本领域其他技术人员利用本发明。
Claims (21)
1.增强化学发光试剂的稳定性的方法,该试剂包含固体载体,该固体载体具有与其缔合的包含金属和一种或多种螯合剂的络合物的化学发光组合物,该方法包括以足以增强该化学发光试剂的稳定性的量在包含该化学发光试剂的介质中加入一种或多种选自螯合剂和金属螯合物的稳定剂。
2.根据权利要求1的方法,其中该稳定剂是该络合物的金属螯合剂。
3.根据权利要求1的方法,其中该金属是稀土金属或第VIII族金属。
4.根据权利要求1的方法,其中该金属选自铕、铽、镝、钐、锇和钌。
5.根据权利要求1的方法,其中该金属是铕,该螯合剂是NHA和DPP,且该稳定剂包含NHA或NHA和DPP。
6.根据权利要求1的方法,其中该固体载体是颗粒。
7.根据权利要求1的方法,其中该固体载体是胶乳颗粒。
8.根据权利要求1的方法,其中该络合物并入该该固体载体中。
9.根据权利要求1的方法,其中特异性结合对的成员与该固体载体缔合。
10.用于测定被疑含有被分析物的样品中被分析物的存在和/或量的化学发光试剂,该试剂在介质中包含固体载体,该固体载体具有与其缔合的特异性结合对的成员并具有并入其中的金属和一种或多种螯合剂的络合物,其中该介质进一步包含一种或多种选自螯合剂和金属螯合物的稳定剂,所述一种或多种稳定剂的量足以增强该化学发光试剂的稳定性。
11.根据权利要求10的试剂,其中该稳定剂是该络合物的螯合剂。
12.根据权利要求10的试剂,其中该金属是稀土金属或第VIII族金属。
13.根据权利要求10的试剂,其中该金属选自铕、铽、镝、钐、锇和钌。
14.根据权利要求10的试剂,其中该固体载体是颗粒。
15.根据权利要求10的试剂,其中该固体载体是胶乳颗粒。
16.根据权利要求10的试剂,其中该络合物并入该固体载体中。
17.根据权利要求10的试剂,其中该固体载体进一步包含与其缔合的光敏剂。
18.根据权利要求10的试剂,其中该金属是铕,该螯合剂是NHA和DPP,且该稳定剂包含NHA或NHA和DPP。
19.测定被疑含有被分析物的样品中被分析物的存在和/或量的方法,该方法包括:
(a)在介质以组合形式提供:
(i)该样品,
(ii)权利要求10的化学发光试剂,和
(iii)与颗粒缔合并能生成单态氧的光敏剂,其中被分析物的特异性结合对成员与至少一种固体载体或颗粒缔合,
(b)对该组合施加使被分析物结合到被分析物的特异性结合对成员上的条件,和
(c)用光照射光敏剂并检测该化学发光组合物产生的发光量,发光量与该样品中被分析物的量相关。
20.根据权利要求19的方法,其中与该光敏剂缔合的颗粒是该化学发光试剂的固体载体。
21.根据权利要求19的方法,其中该金属是铕,该螯合剂是NHA和DPP,且该稳定剂包含NHA或NHA和DPP。
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