CN110087530A - 胃肠道检测方法、装置和系统 - Google Patents

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M.L.琼斯
C.L.瓦尔
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Abstract

本公开涉及胃肠(GI)道检测方法、装置和系统。

Description

胃肠道检测方法、装置和系统
相关申请的交叉引用
该申请要求以下共同未决的美国专利申请的优先权：USSN 62/431,297，题为“Compositions,Methods,and Devices for Bacteria Detection and Quantitation(用于细菌检测和定量的组合物、方法和装置)”，于2016年12月7日提交；USSN 62/434,320，题为“An Ingestible Device for Sampling,Diluting and Culturing a BiologicalSample(用于生物样品的取样、稀释和培养的可摄入装置)”，于2016年12月14日提交；USSN62/502,383，题为“Devices for Analyte Detection(用于分析物检测的装置)”，于2017年5月5日提交；USSN 62/560,618，题为“Ingestible Devices and Related Systems andMethods(可摄入装置及相关系统和方法)”，于2017年9月19日提交；USSN 62/478,753，题为“Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with an IL-6R Inhibitor(通过IL-6R抑制剂对胃肠道疾病的治疗)”，于2017年3月30日提交；USSN 62/545,157，题为“Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with anImmunosuppressant(通过免疫抑制剂对胃肠道疾病的治疗)”，于2017年8月14日提交；和USSN 62/583,768，题为“Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tractwith a TNF Inhibitor(用TNF抑制剂对胃肠道疾病的治疗)”，于2017年11月9日提交。
通过引用包含的内容
本申请通过引用包含以下共同未决的美国专利申请：USSN 62/431,297，题为“Compositions,Methods,and Devices for Bacteria Detection and Quantitation(用于细菌检测和定量的组合物、方法和装置)”，于2016年12月7日提交；USSN 62/434,320，题为“An Ingestible Device for Sampling,Diluting and Culturing a BiologicalSample(用于生物样品的取样、稀释和培养的可摄入装置)”，于2016年12月14日提交；USSN62/502,383，题为“Devices for Analyte Detection(用于分析物检测的装置)”，于2017年5月5日提交；USSN 62/560,618，题为“Ingestible Devices and Related Systems andMethods(可摄入装置及相关系统和方法)”，于2017年9月19日提交；USSN 62/478,753，题为“Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with an IL-6RInihibitor(通过IL-6R抑制剂对胃肠道疾病的治疗)”，于2017年3月30日提交；USSN 62/545,157，题为“Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with anImmunosuppressant(通过免疫抑制剂对胃肠道疾病的治疗)”，于2017年8月14日提交；USSN62/583,768，题为“Treatment of a Disease of the Gastrointestinal Tract with aTNF Inihibitor(用TNF抑制剂对胃肠道疾病的治疗)”，于2017年11月9日提交；USSN 14/460,893，题为“Ingestible Medical Device(可摄入的医疗器械)”，并于2014年8月15日提交；USSN 15/514,413，题为“Electromechanical Pill Device with LocalizationCapabilities(具有定位能力的机电药丸装置)”，并于2017年3月24日提交；USSN 15/680,400，题为“Systems and Methods for Obtaining Samples using Ingestible Devices(用于使用可摄入装置获得样品的系统和方法)”，于2017年8月18日提交；USSN 15/680,430，题为“Sampling Systems and Related Materials and Methods(采样系统及相关材料与方法)”，于2017年8月18日提交；USSN 15/699,848，题为“ElectromechanicalIngestible Delivery of a Dispensable Substance(可配发物质的机电可摄入性递送)”，于2017年9月8日提交；USSN 62/480,187，题为“Localization Systems and Methodsfor an Optoelectromechanical Pill Device(用于光电机械药丸装置的定位系统和方法)”，于2017年3月31日提交；和USSN 62/540,873，题为“Localization Systems andMethods for an Ingestible Device(用于可摄入装置的定位系统和方法)”，于2017年8月3日提交。
技术领域
本公开涉及胃肠(GI)道检测方法、装置和系统。
背景技术
胃肠道可以包含有关个人身体的信息。
发明内容
本公开涉及胃肠(GI)道检测方法、装置和系统。
本文公开的技术允许快速、实时地评估与受试者有关的信息(例如，与受试者的胃肠道有关的信息)。在一些实施方式中，信息可以涉及所关注分析物(例如，受试者胃肠道中的所关注的分析物)的存在和/或量。在某些实施方式中，该技术可以使用可摄入装置实施，该可摄入装置可用于取得受试者的一个或多个样品(例如，受试者胃肠道的一个或多个位置处的一个或多个样品)。这种装置可以以自主方式实施。例如，当存在于受试者内(体内)和外(体外)时，可以在可摄入装置之间交换信息。在一些实施方式中，可以实时交换信息。在某些实施方式中，该技术可用于帮助确定受试者是否患有给定的GI病症。在一些实施方式中，该技术可用于帮助确定治疗方案和/或监测或评估受试者的治疗方案的功效(例如，受试者的GI病症治疗方案)。根据需要，本文公开的检测技术可以单独使用或以任何组合使用。在一些实施方式中，可摄入装置被配置成使得在可摄入装置的不同腔室(例如，样品腔室)中执行不同的检测技术。可选地，可以使用多种不同的检测方法来提供关于受试者的补充信息(例如，提供与受试者的胃肠道相关的信息)和/或关于受试者的补充信息，例如，提供与受试者的GI有关的信息。
在一个方面，本文提供了一种方法，包括将来自胃肠(GI)道或来自受试者的生殖道的流体样品转移到在体内的装置的第一稀释腔室中；和将该流体样品与第一稀释腔室中的第一稀释流体组合以产生第一经稀释样品。在一些实施方式中，该装置包括多个稀释腔室；并且对于多个稀释腔室中的至少一些稀释腔室的每个，该方法包括：将流体样品转移到稀释腔室中；并将流体样品与第一稀释腔室中的第一稀释流体组合以产生经稀释样品。在一些实施方式中，该方法还包括将来自至少两个不同稀释腔室的经稀释样品组合以提供另外的经稀释样品。
在一些实施方式中，该装置是可摄入装置。在一些实施方式中，该方法还包括将该装置口服到受试者。在一些实施方式中，该方法还包括将该装置引入受试者的生殖道中。
在一些实施方式中，第一稀释流体包含无菌培养基。
在一些实施方式中，该方法还包括培养经稀释样品以产生经培养样品。在一些实施方式中，培养在体内进行。在一些实施方式中，培养在体外进行。
在一些实施方式中，该方法还包括在体外回收该装置。在一些实施方式中，该方法还包括从该装置中取出样品。
在一些实施方式中，该方法还包括检测样品中的分析物。在一些实施方式中，检测发生在体内。在一些实施方式中，分析物包括细胞。在一些实施方式中，细胞包含细菌。在一些实施方式中，细胞包括真核细胞。在一些实施方式中，真核细胞选自由上皮细胞和外周血单核细胞(PBMC)所组成的组。
在一些实施方式中，装置包括端口、阀门和/或泵；并且将流体样品转移到稀释第一腔室包括控制端口、阀门和/或泵。
在一些实施方式中，装置包括具有打开位置和第一位置的端口；在打开位置，端口与受试者的胃肠道或生殖道流体连通，并且流体样品进入端口；并且在第一位置，端口与第一稀释腔室流体连通，并且流体样品与第一稀释流体结合。在一些实施方式中，当端口处于其打开位置时，流体样品进入端口；并且当端口处于其第一位置时，流体样品与第一稀释流体结合以提供第一稀释液。在一些实施方式中，端口具有第二位置，在该第二位置，端口与包括流体的第二稀释腔室流体连通；并且该方法还包括将端口从其第一位置移动到其第二位置，使得第一稀释液与第二腔室中的流体结合以提供第二稀释液。在一些实施方式中，在端口从其第一位置移动到其第二位置之前，第二稀释腔室中的流体包括无菌培养基；并且第二稀释液包含无菌培养基。在一些实施方式中，该方法包括将端口顺序地从其打开位置移动到其第一位置并且然后第二位置，以顺序地提供第一稀释液和第二稀释液。在一些实施方式中，端口具有第三位置，在该第三位置，端口与包括流体的第三稀释腔室流体连通；并且该方法还包括将端口从其第二位置移动到其第三位置，使得第二稀释液与第三腔室中的流体结合以提供第三稀释液。在一些实施方式中，该方法包括将端口顺序地从其打开位置移动到其第一位置、第二位置并且然后第三位置，以顺序地提供第一稀释液、第二稀释液和第三稀释液。在一些实施方式中，端口具有第四位置，在该第四位置，端口与包括流体的第四稀释腔室流体连通；并且该方法还包括将端口从其第三位置移动到其第四位置，使得第三稀释液与第四腔室中的流体结合以提供第四稀释液。在一些实施方式中，该方法包括将端口顺序地从其打开位置移动到其第一位置、第二位置、第三位置并且然后第四位置，以顺序地提供第一稀释液、第二稀释液、第三稀释液和第四稀释液。
在一些实施方式中，该装置还包括微控制器，该微控制器被配置为控制用于旋转端口的致动器。在一些实施方式中，微控制器被配置为控制配置为移动端口的可旋转元件。
在一些实施方式中，流体样品的体积与稀释流体的体积的比例为约1：1至约1：1000。在一些实施方式中，该比例为约1：1至约1：100。在一些实施方式中，该比例为约1：1至约1:20。在一些实施方式中，该比例为约1：1至约1:10。
在一些实施方式中，第一稀释流体包含抗真菌剂。在一些实施方式中，抗真菌剂包括两性霉素B。
在一些实施方式中，第一稀释流体包含无菌培养基。在一些实施方式中，第一稀释培养基包含防腐剂。在一些实施方式中，无菌培养基包含抑制细胞生长的试剂和/或促进细胞生长的试剂。在一些实施方式中，细胞包含细菌。在一些实施方式中，无菌培养基对一种或多种细菌具有选择性。在一些实施方式中，培养基对革兰氏阴性细菌具有选择性。
在一些实施方式中，第一稀释流体包含无菌培养基，并且无菌培养基包含抗生素。
在一些实施方式中，该方法还包括培养第一经稀释样品以产生经培养样品。在一些实施方式中，该方法还包括检测经培养样品内存在或不存在细菌生长。在一些实施方式中，存在细菌生长表明存在对流体样品中的抗生素具有抗性的细菌。
在一些实施方式中，第一稀释流体包含指示剂培养基。在一些实施方式中，该方法还包括在多个时间点检测第一稀释液中的分析物。在一些实施方式中，分析物包含细胞。
在一些实施方式中，该方法还包括在第一时间点和第二时间点检测第一稀释液、第二稀释液、第三稀释液和/或第四稀释液中的一种或多种中的分析物。在一些实施方式中，分析物包含细胞。在一些实施方式中，第一时间点代表对照物。在一些实施方式中，第二时间点在第一时间点后约1小时至约6小时之间。在一些实施方式中，第二时间点在第一时间点之后约1小时至4小时之间。
在一些实施方式中，该方法还包括培养一个或多个经稀释样品以产生一个或多个经培养样品，并检测一个或多个经培养样品中存在或不存在分析物。在一些实施方式中，分析物包含细胞。在一些实施方式中，细胞是细菌，并且该方法包括检测一个或多个经培养样品中存在或不存在细菌生长。
在一些实施方式中，流体样品的体积为约5μL，流体样品的稀释度为约1：10000的稀释度，并且检测到稀释液中存在细菌生长表明流体样品中细菌浓度为105或更高的菌落形成单位(CFU)/mL。在一些实施方式中，流体样品是空肠液，并且空肠液中的细菌浓度为105CFU/mL或更高表明受试者具有小肠细菌过度生长(SIBO)。
在一些实施方式中，该方法还包括检测一个或多个经稀释或经培养样品中的细菌水平，其中所述流体样品是空肠液，并且所述空肠液中的细菌浓度为105CFU/mL或更高表明受试者具有SIBO。在一些实施方式中，该方法包括在三个或更多个时间点检测细菌水平以产生一个或多个经培养样品的一个或多个生长曲线。在一些实施方式中，该方法还包括将该一个或多个生长曲线与一个或多个标准生长曲线进行比较。在一些实施方式中，标准生长曲线代表具有已知总细菌计数的流体样品。在一些实施方式中，标准生长曲线代表来自具有SIBO的受试者的样品。
在一些实施方式中，该方法包括在一个或多个稀释腔室中检测一个或多个经稀释样品或经培养样品中的分析物的水平。
在一些实施方式中，该方法还包括将经稀释样品或经培养样品转移至检测腔室，并在检测腔室中检测经稀释样品或经培养样品中的分析物水平。在一些实施方式中，分析物包含细胞。
在一些实施方式中，检测包括使用库尔特计数器。
在一些实施方式中，检测包括使用光源和光电检测器。在一些实施方式中，检测包括测量一个或多个经稀释样品或经培养样品在波长下的吸光度。在一些实施方式中，波长在约400nm和1000nm之间。在一些实施方式中，波长在约500nm和700nm之间。在一些实施方式中，波长为约600nm。
在一些实施方式中，装置包括环境传感器。在一些实施方式中，该方法还包括测量受试者中的装置外部的胃肠道或生殖道的环境数据。在一些实施方式中，该方法还包括在装置通过受试者的胃肠道时在多个时间点测量受试者中的装置外部的胃肠道的环境数据。在一些实施方式中，该方法包括测量选自由电容、温度、阻抗、pH和反射率组成的组中的至少一个参数。在一些实施方式中，该方法还包括使用环境数据来确定装置在受试者的胃肠道内的位置。
在一些实施方式中，当装置处于受试者的小肠中时，进行将流体样品转移到第一稀释腔室中。
在一些实施方式中，当装置处于受试者的空肠中时，进行将流体样品转移到第一稀释腔室中。
在一些实施方式中，该方法还包括基于一个或多个经稀释样品或经培养样品内的细菌的水平来确定流体样品的总细菌计数(TBC)。在一些实施方式中，流体样品是空肠液，并且该方法包括如果流体样品的TBC大于105CFU/mL则诊断受试者为具有SIBO。
在一些实施方式中，该方法还包括识别一个或多个经稀释样品或经培养样品内的细胞的一种或多种特征。在一些实施方式中，细胞是细菌，并且该方法包括识别细菌为革兰氏阳性或革兰氏阴性。在一些实施方式中，稀释流体包含缀合的胆汁酸，并且该方法包括测量一个或多个经稀释样品或经培养样品中的胆汁盐水解酶活性。在一些实施方式中，细胞是真核细胞，并且该方法包括检测与癌症或炎症相关联的一种或多种生物标志物。
在一些实施方式中，该方法还包括从装置向外部基站发送数据和/或从外部基站接收操作参数。在一些实施方式中，数据包括流体样品中分析物浓度的量度。在一些实施方式中，分析物包含细胞。在一些实施方式中，操作参数包括用于将全部或部分流体样品从胃肠道或从生殖道转移到一个或多个稀释腔室中的定时指令。
在一个方面，本文提供了一种装置，其包括：腔室，其被配置成稀释来自受试者的胃肠道或生殖道的流体样品；和稀释腔室，其被配置成容纳稀释流体以在稀释腔室中稀释流体样品，其中该装置是可摄入装置。
在一些实施方式中，该装置包括一个或多个端口、阀门和/或泵，其被配置成控制流体从胃肠道或从生殖道到稀释腔室中的转移。在一些实施方式中，该装置包括多个稀释腔室；和一个或多个端口、阀门和/或泵，其被配置成控制流体在稀释腔室之间转移。在一些实施方式中，该装置还包括微控制器，其被配置成控制一个或多个端口、阀门和/或泵。在一些实施方式中，该装置被配置成在多个稀释腔室中将流体样品与稀释流体组合以产生稀释液系列。在一些实施方式中，该装置包括端口，其被配置成从胃肠道或生殖道接收流体样品。在一些实施方式中，端口可在打开位置和第一位置之间移动；在打开位置，端口暴露在装置的外表面上；并且在第一位置，端口与装置的第一稀释腔室流体连通。在一些实施方式中，端口可在其第一位置和第二位置之间移动；在其第二位置，端口与装置的第二稀释腔室流体连通。在一些实施方式中，端口可在其第二位置和第三位置之间移动；并且在其第三位置，端口与装置的稀释温育腔室流体连通。在一些实施方式中，端口可在其第三位置和第四位置之间移动；并且在其第四位置，端口与装置的第四稀释腔室流体连通。在一些实施方式中，该装置还包括致动器，其被配置成使端口移动。在一些实施方式中，致动器联接到可旋转元件，并且该可旋转元件被配置成使端口旋转。在一些实施方式中，端口具有约1μL至约50μL的流体体积。在一些实施方式中，端口是可旋转元件的表面上的凹部。在一些实施方式中，一个或多个稀释腔室围绕可旋转元件的旋转轴线周向定位。
在一些实施方式中，该装置还包含稀释流体。在一些实施方式中，稀释流体包含抗真菌剂。在一些实施方式中，抗真菌剂包括两性霉素B。在一些实施方式中，稀释流体包含无菌培养基。在一些实施方式中，无菌培养基包括至少一种选自由促进细胞生长的试剂和抑制细胞生长的试剂所组成的组中的成员。在一些实施方式中，无菌培养基包括抗生素。在一些实施方式中，无菌培养基对一种或多种类型细胞的生长具有选择性。在一些实施方式中，无菌培养基对真核细胞的生长具有选择性。
在一些实施方式中，该装置还包括检测系统，该检测系统被配置成检测流体样品或其稀释液中的分析物。在一些实施方式中，分析物包含细胞。在一些实施方式中，该装置还包括与一个或多个稀释温育腔室流体连通的检测腔室。在一些实施方式中，检测腔室和一个或多个稀释腔室之间的流体连通由一个或多个端口、阀门和/或泵控制。在一些实施方式中，检测系统被配置成在多个时间点检测流体样品或其稀释液中的分析物。在一些实施方式中，检测系统被配置成在第一时间点和在第二时间点检测分析物。在一些实施方式中，第一时间点代表对照物。在一些实施方式中，第二时间点在第一时间点之后的1小时至6小时之间。
在一些实施方式中，检测系统被配置成在一个或多个稀释腔室中或在一个或多个检测腔室中检测细菌生长的存在或不存在。
在一些实施方式中，流体样品的体积为约5μL。
在一些实施方式中，该装置还包括检测系统，所述检测系统被配置成检测在一个或多个稀释腔室或一个或多个检测腔室中的细菌水平。在一些实施方式中，检测系统被配置成在三个或更多个时间点检测细菌水平以产生生长曲线。
在一些实施方式中，该装置包括库尔特计数器。
在一些实施方式中，该装置包括光源和光电检测器。在一些实施方式中，光源和光电检测器可操作为限定通过一个或多个稀释腔室或通过一个或多个检测腔室的光路。
在一些实施方式中，该装置包括检测系统，该检测系统被配置成检测流体样品或其稀释液中的分析物。在一些实施方式中，分析物是来自细菌的副产物。
在一些实施方式中，该装置还包括环境传感器，所述环境传感器配置成测量受试者中的装置外部的胃肠道或生殖道的环境数据。在一些实施方式中，环境传感器包括选自由电容传感器、温度传感器、阻抗传感器、pH水平传感器和光传感器所组成的组中的至少一个。在一些实施方式中，环境数据可用于确定该装置在受试者的胃肠道内的位置。
在一些实施方式中，该装置还包括微控制器，其被配置为控制装置的操作。在一些实施方式中，微控制器被配置成基于装置在胃肠道内的位置而控制流体样品从胃肠道到一个或多个稀释腔室的转移。在一些实施方式中，微控制器控制一个或多个端口、阀门和/或泵。
在一些实施方式中，该装置还包括传感器，其被配置成识别一个或多个稀释腔室内的细胞类型或细胞特征。
在一些实施方式中，该装置还包括通信子单元，其被配置为从外部基站接收操作参数和/或向外部基站发送数据。在一些实施方式中，操作参数包括用于从胃肠道或从生殖道获得流体样品并将流体样品转移到一个或多个稀释腔室中的定时指令。在一些实施方式中，数据指示一个或多个稀释腔室中存在和/或不存在细菌生长。
在一个方面，本文提供了一种装置，包括元件，在所述元件的壁上具有端口；以及壳体，该壳体围绕所述元件以在元件和壳体之间限定第一稀释腔室，其中该装置被配置成允许元件和壳体之间的相对运动；壳体具有孔，该孔被配置成将元件的壁的部分暴露于装置的外部；并且该装置是可摄入装置。在一些实施方式中，该装置被配置成允许元件和壳体之间的相对旋转运动。在一些实施方式中，元件是可旋转的。在一些实施方式中，元件是圆柱形的。在一些实施方式中，壳体是圆柱形的。
在一些实施方式中，该装置被配置成使得元件和壳体之间的相对运动使端口与孔对准，使得装置的外部经由孔与端口流体连通。
在一些实施方式中，元件和壳体限定第一稀释腔室；并且该装置被配置成使得元件之间的相对运动导致端口与第一稀释腔室之间的流体连通。在一些实施方式中，壳体和元件限定与第一稀释腔室分开的第二稀释腔室；并且该装置被配置成使得元件之间的相对运动导致端口和第二稀释腔室之间的流体连通。在一些实施方式中，第一稀释腔室含有第一稀释流体，并且第二稀释腔室含有第二稀释流体。在一些实施方式中，该装置被配置成使得在使用该装置期间，当可摄入装置到达胃肠道的目标位置时，第一稀释流体从可摄入装置的储存器被泵送到第一稀释腔室中。
在一些实施方式中，元件的壁包括一个或多个端口、阀门和泵中的任何一者，其被配置成将流体从装置的外部转移到第一稀释腔室。
在一些实施方式中，壳体和元件限定多个稀释腔室，并且一个或多个端口、阀门和/或泵被配置成控制稀释腔室之间的流体转移。
在一些实施方式中，该装置包括致动器，其联接到元件以使端口移动。
在一些实施方式中，端口是可旋转元件的壁上的凹部。在一些实施方式中，第一稀释腔室和第二稀释腔室围绕元件周向定位。
在一些实施方式中，第一稀释流体包含培养GI流体样品的培养基。在一些实施方式中，该装置被配置成使得GI流体样品的稀释和培养在体内进行。在一些实施方式中，所述装置被配置成使得在可摄入装置已被排出并从受试者回收后在体外进行GI流体样品的培养。
在一些实施方式中，该装置还包括微控制器，其被配置成控制元件的移动。
在一些实施方式中，该装置还包括传感器，其被配置成识别细胞类型和/或细胞特征。
在一些实施方式中，该装置还包括通信子单元，其被配置成从外部基站接收操作参数和/或向外部基站发送数据。在一些实施方式中，操作参数包括用于从胃肠道或从生殖道获得流体样品并将流体样品转移到一个或多个稀释腔室中的定时指令。在一些实施方式中，数据指示一个或多个稀释腔室中存在和/或不存在细菌生长。
在一个方面，本文提供了一种方法，其包括使用该装置获得受试者胃肠道中的流体样品。在一些实施方式中，该方法还包括连续旋转元件以使端口与一系列稀释腔室顺序地对准。
在一个方面，本文提供了一种组合物，其包含染料；和能够选择性裂解真核细胞的试剂。在一些实施方式中，染料能够与活细胞的靶组分结合或反应。在一些实施方式中，当染料与活细胞的靶组分结合或反应时，染料显示出可测量地改变的荧光。在一些实施方式中，染料可被活细胞内化。
在一些实施方式中，活细胞的靶组分包括选自由核酸、肌动蛋白、微管蛋白、酶、核苷酸结合蛋白、离子转运蛋白、线粒体、细胞质组分和膜组分所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，染料在与核酸结合时表现出荧光。在一些实施方式中，染料包括选自由吖啶橙、钙黄绿素-AM、DAPI、Hoechst 33342、Hoechst 33258、PicoGreen、SYTO16、SYBR Green I、德克萨斯红、雷德蒙红、Bodipy染料、俄勒冈绿、溴化乙锭和碘化丙锭所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，染料是在被活细胞代谢时显示荧光的荧光染料。
在一些实施方式中，染料是在被细胞代谢时显示荧光的亲脂性染料。
在一些实施方式中，染料在被细胞或细胞组分还原时显示荧光。
在一些实施方式中，染料包括选自由刃天青、C12-刃天青、7-羟基-9H-(1,3-二氯-9,9-二甲基吖啶-2-酚)N-氧化物、6-氯-9-硝基-5-氧代-5H-苯并[a]吩恶嗪和四唑盐所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，染料在被细胞或细胞组分氧化时显示荧光。在一些实施方式中，染料包括选自由二氢钙黄绿素AM、二氢罗丹明123、二氢乙锭、2,3,4,5,6-五氟四甲基二氢糖胺和3'-(对氨基苯基)荧光素所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，染料在被细胞或细胞组分去乙酰化和/或氧化时显示荧光。
在一些实施方式中，染料包括选自由二氢罗丹明、二氢荧光素，2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯、5-(和6-)羧基-2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯和氯甲基-2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯乙酰酯所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，染料在与肽酶反应时显示荧光。在一些实施方式中，染料包括选自由(CBZ-Ala-Ala-Ala-Ala)2-R110弹性蛋白酶2；(CBZ-Ala-Ala-Asp)2-R110颗粒酶B；和7-氨基-4-甲基香豆素和N-CBZ-L-天冬氨酰基-L-谷氨酰基-L-缬氨酰基-L-天冬氨酸酰胺所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，染料包括在被活细胞代谢时表现出化学发光的化学发光染料。
在一些实施方式中，染料包括鲁米诺。
在一些实施方式中，试剂包括去污剂。在一些实施方式中，试剂包括非离子型去污剂。在一些实施方式中，试剂包括选自由Nonidet P40(诺乃清洁剂P40)、脱氧胆酸盐、Igepal CA 630、Triton-X 100(聚乙二醇辛基苯基醚)、Zwittergent(两性洗涤剂)、十二烷基磺酸钠(SDS)和Tween 20所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，试剂包括脱氧胆酸盐。在一些实施方式中，组合物包含浓度为0.0001wt％至1wt％的脱氧胆酸盐。在一些实施方式中，组合物包含浓度为0.005wt％的脱氧胆酸盐。
在一些实施方式中，组合物还包含能够选择性裂解真核细胞的第二试剂。在一些实施方式中，第二试剂包括去污剂。在一些实施方式中，第二试剂包括选自由Nonidet P40、脱氧胆酸盐、Igepal CA 630、Triton-X 100、Zwittergent、十二烷基硫酸钠(SDS)和Tween20所组成的组中的成员。在一些实施方式中，第二试剂是Triton-X 100。在一些实施方式中，组合物包含浓度为0.1wt％至0.05wt％的Triton-X 100。
在一些实施方式中，组合物还包含电解质。在一些实施方式中，电解质是二价电解质。在一些实施方式中，电解质是MgCl2。在一些实施方式中，组合物包含浓度为0.1mM至100mM的MgCl2。在一些实施方式中，组合物包含浓度为0.5mM至50mM的MgCl2。
在一些实施方式中，组合物还包含水。
在一些实施方式中，组合物是水溶液。
在一些实施方式中，组合物的pH为5至8。在一些实施方式中，组合物的pH为6至7.8。
在一些实施方式中，组合物是固体或半固体。
在一些实施方式中，活细胞是细菌细胞。
在一个方面，本文提供了一种制品，包括：含有吸收性材料的构件；和/或本文所述的组合物，其中所述组合物被至少部分地吸收在吸收性材料中。在一些实施方式中，吸收性材料包括海绵。在一些实施方式中，海绵包括亲水性海绵。在一些实施方式中，吸收性材料包括选自由棉、人造丝、玻璃、聚酯、聚乙烯、聚氨酯和硝化纤维素所组成的组中的材料。
在一个方面，本文提供了一种装置，其包括包含吸收性材料的构件；和本文提供的组合物，其中组合物被至少部分地吸收在吸收性材料中，并且该装置是可摄入装置。在一些实施方式中，该装置还包括具有配置的开口的壳体，其中吸收性材料设置在壳体内，使得吸收性材料通过壳体中的开口与装置的外部流体连通。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端，与第一端基本相对的第二端和从第一端纵向延伸到第二端的壁限定；在壳体的壁中的第一开口；在壳体的第一端中的第二开口，第二开口基本上垂直于第一开口定向；和弯曲腔室，其将第一开口和第二开口连接，其中弯曲腔室的至少一部分在可摄入装置内形成采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于在可摄入装置内部的多级阀门系统，其中：多级阀门系统具有第一状态、第二状态和第三状态；多级阀门系统的第一状态与多级阀门系统的第二状态和第三状态不同；多级阀门系统的第二状态与多级阀门系统的第一状态和第三状态不同；当多级阀门系统处于其第一状态时，该开口防止可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通；当多级阀门系统处于其第二状态时，该开口允许可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通；并且当多级阀门系统处于其第三状态时，该开口防止可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可吸收装置内部的多级阀门系统，其中：所述多级阀门系统包括：致动器系统，其包括第一构件；触发器，其包括第一栓钉和第一唇部；门，其包括突起和具有开口的门腿状部；和偏置系统，其包括第一偏置构件和第二偏置构件；当多级阀门系统处于第一级时：第一偏置构件向触发器施加力，使得第一栓钉接触第一构件；第一构件抵抗由第一偏置构件施加到触发器的力；第二偏置构件向门施加力，使得突起接触第一唇部；第一唇部抵抗由第二偏置构件施加到门上的力；并且门腿状部中的开口不与可摄入装置中的开口对准。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可摄入装置内部的采样系统，其中：采样系统包括：第一构件，其包括吸收性材料；和第二构件，其包括与第一吸收性材料不同的第二吸收性材料；并且采样系统被配置成使得从可摄入装置的外部流到可摄入装置内部的流体进入第一吸收性材料；并且采样系统被配置成允许流体从第一吸收性材料流到第二吸收性材料。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可吸收装置内部的采样系统，其被配置成吸收经由开口进入可摄入装置内部的流体，该采样系统包括吸收性材料和被至少部分地吸收在吸收性材料中的至少一种防腐剂。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端以及从第一端纵向延伸到第二端的壁限定；在壳体的壁中的第一开口；在壳体的第一端中的第二开口，该第二开口基本上垂直于第一开口定向；和弯曲腔室，其将第一开口和第二开口连接，其中弯曲腔室的至少一部分在可摄入装置内形成采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端、从第一端纵向延伸到第二端的壁以及开口限定；位于壳体内的采样腔室，其中采样腔室包含吸收性材料；入口端口，其将壳体中的开口连接到采样腔室；位于入口端口内的一次性密封装置，其密封入口端口；和加热元件，其靠近一次性密封装置，其中：加热元件被配置成将热量施加到一次性密封装置以将入口端口开封并打开采样腔室，并且吸收性材料的靠近所述入口端口的至少一部分被配置成在与样品接触时膨胀并重新密封入口端口。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端、从第一端纵向延伸到第二端的壁以及开口限定；位于壳体内的采样腔室，其中采样腔室包含进入端口和在采样腔室的与进入端口相对的端部上的离开端口，其中，所述离开端口被配置成允许气体离开腔室并且防止样品的至少一部分离开腔室；入口区域，其将壳体中的开口连接到采用腔室的进入端口；和可移动阀，其定位成打开和关闭入口区域，其中，该可移动阀在打开位置时允许样品进入采样腔室；并且可移动阀在关闭位置时防止样品进入采样腔室。
在一些实施方式中，该装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行从而以至少为85％的准确度来确定可摄入装置在受试者的胃肠(GI)道的一部分中的位置。
在一些实施方式中，该装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行从而以至少70％的准确度来确定可摄入装置位于受试者的盲肠中。
在一些实施方式中，该装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的设备，从而以至少为85％的准确度来确定可摄入装置在受试者的胃肠道的一部分中的位置。
在一些实施方式中，该装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的外部设备，从而以至少为70％的准确度来确定可摄入装置位于所述盲肠中。
在一些实施方式中，该装置还包括第一光源和第二光源，其中第一光源被配置成发射第一波长的光，并且第二光源被配置成发射与第一波长不同的第二波长的光。在一些实施方式中，该装置还包括第一检测器和第二检测器，其中第一检测器被配置成检测第一波长的光，并且第二检测器被配置成检测第二波长的光。
在一个方面，本文提供了一种试剂盒，包含：包含吸收性材料的构件；和本文所述的组合物，其中组合物被至少部分地吸收在吸收性材料中。
在一个方面，本文提供了试剂盒，包含本文所述的制品或本文所述的装置。
在一个方面，本文提供了一种方法，包括：使样品与本文所述的组合物、本文所述的制品或本文所述的装置接触，以产生产物；并测量产物的荧光以检测样品中的活细菌细胞。
在一些实施方式中，该方法包括测量产物的总荧光以检测样品中的活细菌细胞。在一些实施方式中，该方法还包括将测量的产物的总荧光与由对照物产生的总荧光进行比较，以检测样品中的活细菌细胞。在一些实施方式中，该方法还包括将比较的总荧光与样品中活细菌细胞的数量相关联。
在一些实施方式中，该方法包括随时间变化测量产物的荧光变化以检测样品中的活细菌细胞。在一些实施方式中，该方法还包括将随时间变化测量的产物的荧光变化率与由对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较，以检测样品中的活细菌细胞。在一些实施方式中，该方法还包括将比较的随时间变化的荧光变化率与样品中的活细菌细胞的数量相关联。
在一些实施方式中，对照物包含与样品相同的组合物，但不包含活细菌细胞。
在一些实施方式中，对照物包含与样品相同的组合物，但包含已知数量的活细菌细胞。
在一些实施方式中，样品包括生物样品。在一些实施方式中，样品包括环境样品。在一些实施方式中，样品包括人样品。在一些实施方式中，样品包括人胃肠道样品。
在一些实施方式中，活的细菌细胞包括选自由大肠杆菌、炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒杆菌、鼠疫耶尔森菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、布鲁氏菌、产气荚膜梭菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、葡萄球菌、分支杆菌、A族链球菌、B族链球菌、肺炎链球菌、幽门螺杆菌、土拉弗朗西斯菌、肠炎沙门氏菌、人型支原体、口腔支原体、唾液支原体、发酵支原体、肺炎支原体、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、麻风分枝杆菌、立克次氏立克次氏体、由小株立克次氏体、普氏立克次氏体、加拿大立克次氏体、枯草芽孢杆菌、尼日尔枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、贝氏柯克斯体、普氏栖粪杆菌、人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌(Dialister invisus)、白色瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌所组成的组中的细菌细胞。
在一个方面，本文提供了一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需求的方法，该方法包括：使来自受试者的胃肠道的样品与本文所述的组合物接触以提供产物；测量选自：i)产物的总荧光；或ii)随时间变化的产物的荧光变化率中的参数；并将该参数与样品中的活细菌细胞数量相关联。在一些实施方式中，该方法还包括使用相关性来确定受试者是否患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长的风险。在一些实施方式中，该方法还包括确定当样品中活细菌细胞的数量大于105个菌落形成单位(CFU)/mL时，受试者需要治疗胃肠道中细菌细胞的过度生长。在一些实施方式中，参数包括产物的总荧光。在一些实施方式中，参数包括随时间变化的产物的荧光变化率。
在一些实施方式中，该方法包括从受试者的胃肠道获得样品；测量产物的总荧光；将所测量的总荧光与由对照物产生的总荧光进行比较；并将比较的荧光与样品中的活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，该方法还包括确定当样品中活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL时，受试者需要治疗胃肠道中细菌细胞过度生长。
在一些实施方式中，该方法包括从受试者的胃肠道获得样品；测量产物的总荧光；将随时间变化的产物的荧光变化率与由对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较；并将比较的随时间变化的荧光变化率与样品中的活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，对照物包含与样品相同的组合物，不包含活细菌细胞。在一些实施方式中，对照物包含与样品相同的组合物，但包含已知数量的活细菌细胞。
在一个方面，本文提供了一种方法，包括：将样品置于本文所述的制品中，从而产生产物；和测量选自在制品中的产物的总荧光以及在制品中的产物的随时间变化的荧光变化率中的参数。
在一些实施方式中，样品包括水溶液。在一些实施方式中，该方法还包括从产物中除去水。
在一些实施方式中，该方法还包括加热产物。在一些实施方式中，将产物加热至高于0℃的温度。在一些实施方式中，将产物加热至最高100℃的温度。
在一些实施方式中，该方法包括将产物的总水含量降低至少50％。
在一些实施方式中，参数是在制品中的产物的总荧光。
在一些实施方式中，该方法还包括将在产物中检测的测量的总荧光与由对照物产生的总荧光进行比较，并将比较的荧光相关联以检测样品中的活细菌细胞。在一些实施方式中，该方法还包括将比较的在产物中检测到的总荧光与样品中活细菌细胞的数量相关联。
在一些实施方式中，参数是在制品中产物的随时间变化的荧光变化率，并且该方法还包括将随时间变化的荧光变化率与由对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较，以检测样品中的活细菌细胞。在一些实施方式中，该方法还包括将比较的随时间变化的荧光变化率与样品中活细菌细胞的数量相关联。
在一些实施方式中，对照物包含与产物相同的产物但不含活细菌细胞。在一些实施方式中，对照物包含与产物相同的产物但包含已知数量的活细菌细胞。
在一些实施方式中，该方法包括连续测量长达330分钟。
在一些实施方式中，样品包括生物样品。在一些实施方式中，样品包括环境样品。在一些实施方式中，样品包括人样品。在一些实施方式中，样品包括人胃肠道样品。
在一些实施方式中，活细菌细胞包含选自由大肠杆菌、炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒杆菌、鼠疫耶尔森菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌、布鲁氏菌、产气荚膜梭菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、葡萄球菌、分支杆菌、A族链球菌、B族链球菌、肺炎链球菌、幽门螺杆菌、肠炎沙门氏菌、人型支原体、口腔支原体、唾液支原体、发酵支原体、肺炎支原体、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、麻风分枝杆菌、立克次氏立克次氏体、由小株立克次氏体、普氏立克次氏体、加拿大立克次氏体、枯草芽孢杆菌、尼日尔枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、贝氏柯克斯体、普氏栖粪杆菌、人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌、白色瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌所组成的组中的细菌细胞。
在一个方面，本文提供了一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需求的方法，该方法包括：从受试者的胃肠道获得样品；将样品置于本文所述的制品中以提供产物；测量选自所述产物的总荧光和随时间变化的所述产物的荧光变化率中的参数；将测量的参数与样品中的活细菌细胞的数量相关联；并且确定当活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL时，受试者需要治疗胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长的风险。
在一些实施方式中，该参数包括产物的总荧光，并且该方法还包括：将测量的总荧光与由对照物产生的总荧光进行比较；并将比较总荧光与样品中的活细菌细胞的数量相关联。
在一些实施方式中，该参数包括随时间变化的产物的荧光变化率，并且该方法还包括：将测量的随时间变化的产物的荧光变化率与由对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较；将比较的随时间变化的荧光变化率与样品中的活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，对照物包含与样品相同的组合物，但不包含活细菌细胞。在一些实施方式中，对照物包含与样品相同的组合物，但包含已知数量的活细菌细胞。
在一些实施方式中，该方法包括从受试者的胃肠道收集样品。在一些实施方式中，该方法包括在可摄入装置处于受试者的胃肠道中时将样品置于可摄入装置中。
在一些实施方式中，该方法在受试者体内进行。
在一些实施方式中，该方法部分地在受试者体外进行。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端以及从第一端纵向延伸到第二端的壁限定；在壳体的壁中的第一开口；在壳体的第一端中的第二开口，该第二开口基本上垂直于第一开口定向；和弯曲腔室，其将第一开口和第二开口连接，其中弯曲腔室的至少一部分在可摄入装置内形成采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和在可摄入装置内部的多级阀门系统，其中：多级阀门系统具有第一状态、第二状态和第三状态；多级阀门系统的第一状态与多级阀门系统的第二状态和第三状态不同；多级阀门系统的第二状态与多级阀门系统的第一状态和第三状态不同；当多级阀门系统处于其第一状态时，该开口防止可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通；当多级阀门系统处于其第二状态时，该开口允许可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通；并且当多级阀门系统处于其第三状态时，该开口防止可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可吸收装置内部的多级阀门系统，其中：所述多级阀门系统包括：致动器系统，其包括第一构件；触发器，其包括第一栓钉和第一唇部；门，其包括突起和具有开口的门腿状部；和偏置系统，其包括第一偏置构件和第二偏置构件；当多级阀门系统处于第一级时：第一偏置构件向触发器施加力，使得第一栓钉接触第一构件；第一构件抵抗由第一偏置构件施加到触发器的力；第二偏置构件向门施加力，使得突起接触第一唇部；第一唇部抵抗由第二偏置构件施加到门上的力；并且门腿状部中的开口不与可摄入装置中的开口对准。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可摄入装置内部的采样系统，其中：采样系统包括：第一构件，其包括第一吸收性材料；第二构件，其包括与第一吸收性材料不同的第二吸收性材料；并且采样系统被配置成使得从可摄入装置的外部流到可摄入装置内部的流体进入第一吸收性材料；并且采样系统被配置成允许流体从第一吸收性材料流到第二吸收性材料。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可吸收装置内部的采样系统，其被配置成吸收经由开口进入可摄入装置内部的流体，该采样系统包括包含吸收性材料和被至少部分地吸收在吸收性材料中的至少一种防腐剂的构件。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端以及从第一端纵向延伸到第二端的壁限定；在壳体的壁中的第一开口；在壳体的第一端中的第二开口，该第二开口基本上垂直于第一开口定向；和弯曲腔室，其将第一开口和第二开口连接，其中弯曲腔室的至少一部分在可摄入装置内形成采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端、从第一端纵向延伸到第二端的壁以及开口限定；位于壳体内的采样腔室，其中采样腔室包含吸收性材料；入口端口，其将壳体中的开口连接到采样腔室；位于入口端口内的一次性密封装置，其密封入口端口；和加热元件，其靠近一次性密封装置，其中：加热元件被配置成将热量施加到一次性密封装置以将入口端口开封并打开采样腔室，并且吸收性材料的靠近所述入口端口的至少一部分被配置成在与样品接触时膨胀并重新密封入口端口。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端、从第一端纵向延伸到第二端的壁以及开口限定；在壳体内的采样腔室，采样腔室具有进入端口和在采样腔室的与进入端口相对端上的离开端口，其中离开端口被配置成允许气体离开腔室并防止样品的至少一部分离开腔室；入口区域，其将壳体中的开口与采样腔室的进入端口连接；和可移动阀门，其被定位成打开和关闭入口区域，其中：可移动阀门处于打开位置时允许样品进入采样腔室；并且可移动阀门处于关闭位置时防止样品进入采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行从而以至少为85％的准确度来确定可摄入装置在受试者的胃肠(GI)道的一部分中的位置。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行从而以至少70％的准确度来确定可摄入装置位于受试者的盲肠中。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的设备，从而以至少为85％的准确度来确定可摄入装置在受试者的胃肠道的一部分中的位置。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的外部设备，从而以至少为70％的准确度来确定可摄入装置位于所述盲肠中。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括第一光源和第二光源，其中第一光源被配置成发射第一波长的光，并且第二光源被配置成发射与第一波长不同的第二波长的光。在一些实施方式中，可摄入装置还包括第一检测器和第二检测器，其中第一检测器被配置成检测第一波长的光，并且第二检测器被配置成检测第二波长的光。
在一个方面，本文提供了一种装置，包括：采样腔室；和在采样腔室中的组合物，其中：所述组合物包含多个供体颗粒和多个受体颗粒，每个供体颗粒包含与第一分析物结合剂偶联的感光剂，所述第一分析物结合剂在激发态下与分析物结合，感光剂产生单线态氧；每个受体颗粒包含与第二分析物结合剂偶联的化学发光化合物，所述第二分析物结合剂与分析物结合；化学发光化合物与单线态氧反应以发光；并且该装置是可摄入装置。
在一些实施方式中，组合物还包含含有供体颗粒和受体颗粒的水性培养基。在一些实施方式中，供体颗粒和受体颗粒悬浮在水性培养基中。
在一些实施方式中，受体颗粒包含选自由乳胶颗粒、脂质双层、油滴、二氧化硅颗粒和金属溶胶所组成的组中的颗粒。
在一些实施方式中，受体颗粒包含胶乳颗粒。
在一些实施方式中，化学发光化合物包括选自由化学发光剂、噻吩+二苯基蒽、噻吩+伞形酮衍生物、噻吩+铕螯合物、噻吩+钐螯合物、噻吩+铽螯合物、N-苯基恶嗪+伞形酮衍生物的化合物、N-苯基恶嗪+铕螯合物、N-苯基恶嗪+钐螯合物、N-苯基恶嗪+铽螯合物、二恶烷(Dioxene)+伞形酮衍生物、二恶烷+铕螯合物、二恶烷+钐螯合物和N-苯基恶嗪+铽螯合物所组成的组中的化合物。
在一些实施方式中，供体颗粒包含选自由乳胶颗粒、脂质双层、油滴、二氧化硅颗粒和金属溶胶所组成的组中的颗粒。
在一些实施方式中，供体颗粒包含胶乳颗粒。在一些实施方式中，供体颗粒还包含链霉抗生物素蛋白。在一些实施方式中，链霉抗生物素蛋白包覆在胶乳颗粒上。
在一些实施方式中，感光剂包含选自由染料、芳族化合物、酶和金属盐所组成的组中的材料。
在一些实施方式中，组合物中的供体颗粒的数量与受体颗粒的数量之比为10：1至10：1。
在一个方面，本文提供了一种装置，包括：采样腔室；和在采样腔室中的组合物，其中所述组合物包含：第一分析物结合剂，其包含第一荧光染料，其中该第一分析物结合剂能够结合至分析物；和第二分析物结合剂，其包含第二荧光染料，其中第二分析物结合剂能够结合至分析物，并且其中第二荧光染料当在空间上接近第一荧光染料时表现出增强的荧光；并且其中该装置是可摄入装置。在一些实施方式中，第一荧光染料和第二荧光染料之间的空间接近导致从第一荧光染料到第二荧光染料的能量转移。
在一个方面，本文提供了一种装置，包括：采样腔室；和在采样腔室中的组合物，其中所述组合物包含：第一分析物结合剂，其包含感光剂，其中所述第一分析物结合剂能够结合至分析物，并且其中所述感光剂在激发态下产生单线态氧；和第二分析物结合剂，其包含荧光染料，其中荧光染料在与单线态氧反应时发出荧光；并且其中该装置是可摄入装置。
在一些实施方式中，组合物包含水性培养基。在一些实施方式中，水性培养基包含防腐剂。
在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是抗原结合剂。
在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是抗体。
在一些实施方式中，所述装置被配置成在体内检测分析物。
在一些实施方式中，采样腔室被配置成容纳吸收性材料。在一些实施方式中，吸收性材料被配置成至少部分地吸收组合物。在一些实施方式中，吸收性材料包括海绵。
在一些实施方式中，分析物包含生物分子、微生物、治疗剂、药物、生物标志物、杀虫剂、污染物、其片段或其代谢物。
在一些实施方式中，分析物包含蛋白、适体、核酸、类固醇、多糖或代谢物。
在一些实施方式中，蛋白质选自由抗体、affimer、细胞因子、趋化因子、酶、激素、癌抗原、组织特异性抗原、组蛋白、白蛋白、球蛋白、硬蛋白、磷蛋白、粘蛋白、色蛋白、脂蛋白、核蛋白、糖蛋白、受体、膜锚蛋白、跨膜蛋白、分泌性蛋白、人类白细胞抗原(HLA)、血液凝固因子、微生物蛋白质及其片段所组成的组。
在一些实施方式中，代谢物选自由5-羟色胺(5-HT)、5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)、5-羟色氨酸(5-HTP)、犬尿氨酸(K)、犬尿喹啉酸(KA)、3-羟基犬尿氨酸(3-HK)、3-羟基邻氨基苯甲酸(3-HAA)、喹啉酸、邻氨基苯甲酸及其组合所组成的组。
在一些实施方式中，微生物是细菌、病毒、朊病毒、原生动物、真菌或寄生虫。
在一些实施方式中，所述细菌选自由大肠杆菌、炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒梭菌、艰难梭菌、鼠疫耶尔森菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌、布鲁氏菌、产气荚膜梭菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、葡萄球菌、分支杆菌、A族链球菌、B族链球菌、肺炎链球菌、幽门螺杆菌、肠炎沙门氏菌、人型支原体、口腔支原体、唾液支原体、发酵支原体、肺炎支原体、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、麻风分枝杆菌、立克次氏立克次氏体、由小株立克次氏体、普氏立克次氏体、加拿大立克次氏体、枯草芽孢杆菌、尼日尔枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、贝氏柯克斯体、普氏栖粪杆菌、人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌、白色瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌所组成的组。
在一些实施方式中，治疗剂选自由TNFα抑制剂、IL-12/IL-23抑制剂、IL-6受体抑制剂、整合蛋白抑制剂、toll样受体(TLR)激动剂、TLR拮抗剂、SMAD7抑制剂、JAK抑制剂、免疫抑制剂、活性生物治疗剂、碳水化合物磺基转移酶15(CHST15)抑制剂、IL-1抑制剂、IL-13抑制剂、IL-10受体激动剂、醋酸格拉替雷、CD40/CD40L抑制剂、CD3抑制剂、CD14抑制剂、CD20抑制剂、CD25抑制剂、CD28抑制剂、CD49抑制剂、CD89抑制剂和趋化因子/趋化因子受体抑制剂所组成的组。
在一些实施方式中，分析物是胆汁酸或胆汁酸盐。在一些实施方式中，分析物是抗生素。在一些实施方式中，分析物与疾病、病症或病原体相关联。
在一些实施方式中，分析物包含TNFα、脂磷壁酸(LTA)、脂多糖(LPS)、脂多糖结合蛋白(LBP)、细胞因子、趋化因子、IL12/23、IL-6、IL-10、MADCAM、α4β7整合蛋白、肝细胞生长因子(HGF)、表皮生长因子(EGF)、肝素结合性表皮生长因子(HB-EGF)、TGFβ、阿达木单抗、英夫利昔单抗、赛妥珠单抗、维多利珠单抗、那他珠单抗、戈利木单抗、贝伐单抗或西妥昔单抗。
在一些实施方式中，第一分析物结合剂包含选自由抗体、affimer、抗原、小分子、核酸、受体、适体、受体配体、生物素、链霉抗生物素蛋白、抗生物素蛋白、蛋白质A、蛋白质G、蛋白质L及其衍生物所组成的组中的试剂。
在一些实施方式中，第二分析物结合剂包含选自由抗体、affimer、抗原、小分子、核酸、受体、适体、受体配体、生物素、链霉抗生物素蛋白的试剂、抗生物素蛋白、蛋白质A、蛋白质G、蛋白质L及其衍生物所组成的组中的试剂。
在一些实施方式中，第一分析物结合剂不同于第二分析物结合剂。在一些实施方式中，第一分析物结合剂与第二分析物结合剂相同。
在一些实施方式中，第一分析物结合剂包含抗体。在一些实施方式中，第二分析物结合剂包含抗体。在一些实施方式中，第一分析物结合剂包含生物素化的抗体。在一些实施方式中，抗体包含抗细菌抗体。在一些实施方式中，抗体包括选自由抗革兰氏阳性细菌的抗体、抗革兰氏阴性细菌的抗体、抗脂磷壁酸(LTA)的抗体、抗大肠杆菌的抗体、抗脂质A的抗体、抗TNFα的抗体及其衍生物所组成的组中的抗体。在一些实施方式中，抗体包括选自由MA1-7401抗体、MA1-40134抗体、ab127996抗体、ab35654抗体、ab35654抗体、ab137967抗体、ab8467抗体及其衍生物或片段所组成的组中的抗体。
在一些实施方式中，第一分析物结合剂包含生物素化抗体，并且供体颗粒包含含有链霉抗生物素蛋白的包衣。在一些实施方式中，第二分析物结合剂包含与受体颗粒共价缀合的抗体。
在一些实施方式中，组合物还包含浓度范围为25nM-50nM的环糊精。
在一些实施方式中，该装置还包括内部校准器。
在一些实施方式中，装置还包括光源。在一些实施方式中，光源被配置成提供具有选自由678nm、633nm和780nm所组成的组中的至少一种波长的光。在一些实施方式中，光源被配置成用光照射组合物。
在一些实施方式中，装置还包括检测器，其被配置成检测由化学发光化合物发射的发光。在一些实施方式中，检测器包括光电二极管，其被配置成检测由化学发光化合物发射的发光。在一些实施方式中，检测器包括光电二极管，其被配置成检测化学发光化合物在至少一种选自由613nm和660nm所组成的组中的波长下发射的发光。
在一个方面，本文提供了一种包含本文描述的装置的试剂盒。
在一个方面，本文提供了一种方法，该方法包括使用本文描述的装置来检测分析物。
在一些实施方式中，该方法还包括将来自受试者的样品置于采样腔室中。在一些实施方式中，在体内将样品置于采样腔室中。在一些实施方式中，该方法还包括照射样品，并检测从样品发射的发光。
在一些实施方式中，检测发光包括测量发光量。在一些实施方式中，检测发光包括测量总发光量。在一些实施方式中，检测发光包括测量随时间变化的发光变化率。
在一些实施方式中，流体样品取自受试者的胃肠(GI)道。
在一些实施方式中，该方法还包括基于测量的总发光来量化分析物的量。在一些实施方式中，该方法还包括基于发光变化率来量化分析物的量。
在一些实施方式中，分析物包含生物分子、微生物、治疗剂、药物、生物标志物、杀虫剂、污染物、其片段或其代谢物。
在一些实施方式中，分析物包含蛋白质、适体、核酸、类固醇、多糖或代谢物。
在一些实施方式中，蛋白质选自由抗体、affimer、细胞因子、趋化因子、酶、激素、癌抗原、组织特异性抗原、组蛋白、白蛋白、球蛋白、硬蛋白、磷蛋白、粘蛋白、色蛋白、脂蛋白、核蛋白、糖蛋白、受体、膜锚蛋白、跨膜蛋白、分泌性蛋白、人类白细胞抗原(HLA)、血液凝固因子、微生物蛋白及其片段所组成的组。
在一些实施方式中，代谢物选自由5-羟色胺(5-HT)、5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)、5-羟色氨酸(5-HTP)、犬尿氨酸(K)、犬尿喹啉酸(KA)、3-羟基犬尿氨酸(3-HK)、3-羟基邻氨基苯甲酸(3-HAA)、喹啉酸、邻氨基苯甲酸及其组合所组成的组。
在一些实施方式中，微生物是细菌、病毒、朊病毒、原生动物、真菌或寄生虫。
在一些实施方式中，所述细菌选自由大肠杆菌、炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒梭菌、艰难梭菌、鼠疫耶尔森菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌、布鲁氏菌、产气荚膜梭菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、葡萄球菌、分支杆菌、A族链球菌、B族链球菌、肺炎链球菌、幽门螺杆菌、肠炎沙门氏菌、人型支原体、口腔支原体、唾液支原体、发酵支原体、肺炎支原体、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、麻风分枝杆菌、立克次氏立克次氏体、由小株立克次氏体、普氏立克次氏体、加拿大立克次氏体、枯草芽孢杆菌、尼日尔枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、贝氏柯克斯体、普氏栖粪杆菌、人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌、白色瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌所组成的组。
在一些实施方式中，治疗剂选自由TNFα抑制剂、IL-12/IL-23抑制剂、IL-6受体抑制剂、整合蛋白抑制剂、toll样受体(TLR)激动剂、TLR拮抗剂、SMAD7抑制剂、JAK抑制剂、免疫抑制剂、活性生物治疗剂、碳水化合物磺基转移酶15(CHST15)抑制剂、IL-1抑制剂、IL-13抑制剂、IL-10受体激动剂、醋酸格拉替雷、CD40/CD40L抑制剂、CD3抑制剂、CD14抑制剂、CD20抑制剂、CD25抑制剂、CD28抑制剂、CD49抑制剂、CD89抑制剂和趋化因子/趋化因子受体抑制剂所组成的组。
在一些实施方式中，分析物是胆汁酸或胆汁酸盐。在一些实施方式中，分析物是抗生素。在一些实施方式中，分析物与疾病、病症或病原体相关。
在一些实施方式中，分析物包含TNFα、脂磷壁酸(LTA)、脂多糖(LPS)、脂多糖结合蛋白(LBP)、细胞因子、趋化因子、IL12/23、IL-6、IL-10、MADCAM、α4β7整合蛋白、肝细胞生长因子(HGF)、表皮生长因子(EGF)、肝素结合性表皮生长因子(HB-EGF)、TGFβ、阿达木单抗、英夫利昔单抗、赛妥珠单抗、维多利珠单抗、那他珠单抗、戈利木单抗、贝伐单抗或西妥昔单抗。
在一些实施方式中，该方法还包括基于检测到的发光确定受试者患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长的风险。在一些实施方式中，该方法还包括将在样品中测量的总发光和/或随时间变化的发光变化率与样品中的分析物的量关联。在一些实施方式中，该方法还包括将样品中的分析物的量与样品中的活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，确定了所确定的活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL，表明需要治疗。
在一些实施方式中，该方法还包括基于检测到的发光确定受试者患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长的风险。
在一些实施方式中，受试者患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长的风险。
在一些实施方式中，该装置包括多个采样腔室，并且该方法还包括将不同的样品布置在不同的采样腔室中。在一些实施方式中，该方法包括在不同时间采集不同的样品。在一些实施方式中，该方法包括在胃肠道内的不同位置采集不同的样品。在一些实施方式中，不同位置包括选自由口、咽喉、食道、胃、小肠、大肠、十二指肠、空肠、回肠、升结肠、横结肠和降结肠所组成的组中的位置。在一些实施方式中，该方法还包括产生分子图谱，该分子图谱将来自胃肠道内的多个不同位置中的每个位置映射到分析物的相应测量值。
在一个方面，本文提供了一种装置，其包括衍射光学传感器，其中该装置是可摄入装置。在一些实施方式中，衍射光学传感器被配置成检测装置中存在的分析物。在一些实施方式中，衍射光学传感器包括：衍射光栅；与衍射光栅连接的分析物结合剂，其中分析物结合剂能够结合至分析物；和检测器，其被配置成检测由衍射光栅衍射的光，其中，该装置被配置成使得当分析物与分析物结合剂结合时，由衍射光栅衍射的光的衍射图案发生变化。在一些实施方式中，衍射图案的变化包括由衍射光栅衍射的光强度的变化。在一些实施方式中，由衍射光栅衍射的光强度的变化的大小表示样品中分析物的浓度。
在一些实施方式中，该装置还包括光源，该光源被配置成使得由光源发射的光以从表面测量的入射角60°照射在衍射光栅上。在一些实施方式中，光源被配置为产生波长为670nm的光。
在一些实施方式中，衍射光栅具有15μm的周期。在一些实施方式中，衍射光栅包括一系列包括相邻凹入部分的凹槽，并且其中凹槽的凸起部分具有约1nm至约1000nm的深度。
在一些实施方式中，衍射图案包括多个衍射级的光，并且检测器检测一个或多个衍射级的光的强度。
在一些实施方式中，衍射光学器件被配置成用于全内反射。
在一些实施方式中，分析物包含选自由生物分子、微生物、治疗剂、药物、生物标志物、杀虫剂、污染物、其片段及其代谢物所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，分析物包含选自由蛋白质、核酸、类固醇、多糖和代谢物所组成的组中的成员。在一些实施方式中，分析物包含选自由抗体、适体、affimer、细胞因子、趋化因子、酶、激素、癌抗原、组织特异性抗原、组蛋白、白蛋白、球蛋白、硬蛋白、磷蛋白、粘蛋白、色蛋白、脂蛋白、核蛋白、糖蛋白、受体、膜锚蛋白、跨膜蛋白、分泌性蛋白、人类白细胞抗原(HLA)、凝血因子、微生物蛋白及其片段所组成的组中的蛋白质。
在一些实施方式中，分析物包含选自由5-羟色胺(5-HT)、5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)、5-羟色氨酸(5-HTP)、犬尿氨酸(K)、犬尿喹啉酸(KA)、3-羟基犬尿氨酸(3-HK)、3-羟基邻氨基苯甲酸(3-HAA)、喹啉酸、邻氨基苯甲酸及其组合所组成的组中的代谢物。
在一些实施方式中，分析物包含胆汁酸或胆汁酸盐。
在一些实施方式中，分析物包含抗生素。
在一些实施方式中，分析物包含选自由细菌、病毒、朊病毒、原生动物、真菌和寄生虫所组成的组中的微生物。
在一些实施方式中，细菌包含选自由大肠杆菌、炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒梭菌、艰难梭菌、鼠疫耶尔森菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌、布鲁氏菌、产气荚膜梭菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、葡萄球菌、分支杆菌、A族链球菌、B族链球菌、肺炎链球菌、幽门螺杆菌、肠炎沙门氏菌、人型支原体、口腔支原体、唾液支原体、发酵支原体、肺炎支原体、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、麻风分枝杆菌、立克次氏立克次氏体、由小株立克次氏体、普氏立克次氏体、加拿大立克次氏体、枯草芽孢杆菌、尼日尔枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、贝氏柯克斯体、普氏栖粪杆菌、人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌、白色瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，治疗剂包含选自由TNFα抑制剂、IL-12/IL-23抑制剂、IL-6受体抑制剂、整合蛋白抑制剂、toll样受体(TLR)激动剂、TLR拮抗剂、SMAD7抑制剂、JAK抑制剂、免疫抑制剂、活性生物治疗剂、碳水化合物磺基转移酶15(CHST15)抑制剂、IL-1抑制剂、IL-13抑制剂、IL-10受体激动剂、醋酸格拉替雷、CD40/CD40L抑制剂、CD3抑制剂、CD14抑制剂、CD20抑制剂、CD25抑制剂、CD28抑制剂、CD49抑制剂、CD89抑制剂和趋化因子/趋化因子受体抑制剂所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，分析物与疾病、病症或病原体相关联。在一些实施方式中，分析物结合剂包含抗体、affimer、抗原、小分子、核酸、受体或适体。
在一些实施方式中，分析物结合剂与存在于特定微生物属、种或菌株中的分析物特异性结合。
在一些实施方式中，分析物结合剂与底物共价连接。在一些实施方式中，分析物结合剂与底物非共价连接。在一些实施方式中，分析物结合剂与底物直接连接。在一些实施方式中，分析物结合剂与底物间接连接。在一些实施方式中，分析物结合剂通过间隔物与底物间接连接。
在一些实施方式中，分析物结合剂包含含有Fc区的抗体，并且分析物结合剂通过Fc区与底物直接或间接连接。
在一些实施方式中，衍射光栅包括一系列凹槽，该一系列凹槽包括相邻的凹入部分和凸起部分，并且分析物结合剂连接到凸起部分。在一些实施方式中，衍射光栅包括一系列凹槽，该一系列凹槽包括相邻的凹入部分和凸起部分，并且分析物结合剂连接到凹入部分。
在一些实施方式中，该装置还包括配置成容纳样品的第一腔室。在一些实施方式中，第一腔室具有至多1000μL的体积。在一些实施方式中，衍射光学传感器被配置成在样品包含在第一腔室中时分析样品。
在一些实施方式中，该装置还包括开口和盖子，其中：盖子具有第一位置和第二位置；在第一位置，盖子防止流体从装置的外部进入第一腔室，并且还防止流体从第一腔室排出到装置的外部；并且在第二位置，盖子允许流体从装置的外部进入第一腔室。
在一些实施方式中，所述装置还包括第二腔室，该第二腔室被配置成使得样品可以从第一腔室移动到第二腔室，其中第二腔室被配置为当样品在第二腔室中时温育样品。在一些实施方式中，第二腔室具有至多1000μL的体积。在一些实施方式中，衍射光学传感器被配置成在样品包含在第二腔室中时分析样品。
在一些实施方式中，所述装置还包括选自由端口、阀门和泵所组成的组中的至少一个构件，其中所述至少一个构件被配置成当样品在装置中时移动样品。在一些实施方式中，该装置被配置成使得装置中的样品移动基本上不破坏分析物与分析物结合剂的结合。
在一些实施方式中，该装置被配置成使得样品流过温育腔室的流率小于500μL/min。在一些实施方式中，衍射光学传感器包括多个衍射光栅，其中每个衍射光栅包含能够与不同分析物结合的分析物结合剂。
在一些实施方式中，该装置被配置成在受试者的胃肠(GI)道内的位置检测分析物。在一些实施方式中，受试者胃肠道内的位置包括选自由口腔、咽喉、食道、胃、小肠、大肠、直肠、肛门、括约肌、十二指肠、空肠、回肠和结肠所组成的组中的成员。
在一些实施方式中，该装置还包括被配置成确定该装置在受试者的胃肠道内的位置的系统。
在一些实施方式中，该系统包括选自由分光仪、电容传感器、温度传感器、阻抗传感器、pH传感器、心率传感器、声学传感器、反射光传感器、图像传感器和运动传感器组成的组中的至少一个构件。
在一些实施方式中，该装置还包括被配置为：a)向基站发送数据；和/或b)从基站接收数据的单元。在一些实施方式中，基站在体外。
在一些实施方式中，该装置还包括处理单元，其被配置成基于由衍射光学传感器产生的信号确定包含在装置中的样品中分析物的存在和/或量。在一些实施方式中，处理单元被配置成通过将由衍射光学传感器产生的信号与一个或多个控制水平进行比较来确定分析物的存在和/或水平。
在一些实施方式中，该装置还包含二级检测试剂，其结合至分析物并且当与复合物结合时增加复合物的折射率，所述复合物包含与分析物结合剂结合的分析物。在一些实施方式中，二级检测试剂包含纳米颗粒。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端，与第一端基本相对的第二端和从第一端纵向延伸到第二端的壁限定；在壳体的壁中的第一开口；在壳体的第一端中的第二开口，第二开口基本上垂直于第一开口定向；和弯曲腔室，其将第一开口和第二开口连接，其中弯曲腔室的至少一部分在可摄入装置内形成采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于在可摄入装置内部的多级阀门系统，其中：多级阀门系统具有第一状态、第二状态和第三状态；多级阀门系统的第一状态与多级阀门系统的第二状态和第三状态不同；多级阀门系统的第二状态与多级阀门系统的第一状态和第三状态不同；当多级阀门系统处于其第一状态时，该开口防止可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通；当多级阀门系统处于其第二状态时，该开口允许可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通；并且当多级阀门系统处于其第三状态时，该开口防止可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可吸收装置内部的多级阀门系统，其中：所述多级阀门系统包括：致动器系统，其包括第一构件；触发器，其包括第一栓钉和第一唇部；门，其包括突起和具有开口的门腿状部；和偏置系统，其包括第一偏置构件和第二偏置构件；当多级阀门系统处于第一级时：第一偏置构件向触发器施加力，使得第一栓钉接触第一构件；第一构件抵抗由第一偏置构件施加到触发器的力；第二偏置构件向门施加力，使得突起接触第一唇部；第一唇部抵抗由第二偏置构件施加到门上的力；并且门腿状部中的开口不与可摄入装置中的开口对准。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可摄入装置内部的采样系统，其中：采样系统包括：第一构件，其包括第一吸收性材料；和第二构件，其包括与第一吸收性材料不同的第二吸收性材料；并且采样系统被配置成使得从可摄入装置的外部流到可摄入装置内部的流体进入第一吸收性材料；并且采样系统被配置成允许流体从第一吸收性材料流到第二吸收性材料。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可吸收装置内部的采样系统，其被配置成吸收经由开口进入可摄入装置内部的流体，该采样系统包括包含吸收性材料和被至少部分地吸收在吸收性材料中的至少一种防腐剂的构件。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端以及从第一端纵向延伸到第二端的壁限定；在壳体的壁中的第一开口；在壳体的第一端中的第二开口，该第二开口基本上垂直于第一开口定向；和弯曲腔室，其将第一开口和第二开口连接，其中弯曲腔室的至少一部分在可摄入装置内形成采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端、从第一端纵向延伸到第二端的壁以及开口限定；位于壳体内的采样腔室，其中采样腔室包含包括吸收性材料的构件；入口端口，其将壳体中的开口连接到采样腔室；位于入口端口内的一次性密封装置，其密封入口端口；和加热元件，其靠近一次性密封装置，其中：加热元件被配置成将热量施加到一次性密封装置以将入口端口开封并打开采样腔室，并且吸收性材料的靠近所述入口端口的至少一部分被配置成在与样品接触时膨胀并重新密封入口端口。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端、从第一端纵向延伸到第二端的壁以及开口限定；在壳体内的采样腔室，采样腔室具有进入端口和在采样腔室的与进入端口相对的端上的离开端口，其中离开端口被配置成允许气体离开腔室并防止样品的至少一部分离开腔室；入口区域，其将壳体中的开口与采样腔室的进入端口连接；和可移动阀门，其被定位成打开和关闭入口区域，其中：可移动阀门处于打开位置时允许样品进入采样腔室；并且可移动阀门处于关闭位置时防止样品进入采样腔室。
在一些实施方式中，该装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行从而以至少为85％的准确度来确定可摄入装置在受试者的胃肠道的一部分中的位置。
在一些实施方式中，该装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行从而以至少70％的准确度来确定可摄入装置位于受试者的盲肠中。
在一些实施方式中，该装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的设备，从而以至少为85％的准确度来确定可摄入装置在受试者的胃肠道的一部分中的位置。
在一些实施方式中，该装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的外部设备，从而以至少为70％的准确度来确定可摄入装置位于所述盲肠中。
在一些实施方式中，该装置还包括第一光源和第二光源，其中第一光源被配置成发射第一波长的光，并且第二光源被配置成发射与第一波长不同的第二波长的光。
在一些实施方式中，该装置还包括第一检测器和第二检测器，其中第一检测器被配置成检测第一波长的光，并且第二检测器被配置成检测第二波长的光。
在一个方面，本文提供了一种系统，包括：本文所述的可摄入装置；和处理单元，其被配置为基于由衍射光学传感器产生的信号确定样品中分析物的存在和/或水平，其中处理单元在可摄入装置外部。
在一些实施方式中，处理单元被配置为通过将由衍射光学传感器产生的信号与一个或多个控制水平进行比较来确定分析物的存在和/或水平。在一些实施方式中，处理单元位于体外，并且可摄入装置包括用于将信号发送到处理单元的通信单元。
在一个方面，本文提供了一种方法，包括操作位于受试者的胃肠道内的可摄入装置以检测分析物，其中所述可摄入装置是本文所述的装置。
在一些实施方式中，该方法还包括：从受试者的胃肠道收集样品；收集样品后，使用衍射光学传感器测量衍射图案；并使用衍射图案来检测样品中的分析物的存在和/或水平。在一些实施方式中，该方法还包括在多于一个时间点测量衍射图案。
在一些实施方式中，该方法还包括使用二级检测试剂与分析物结合，从而增加包含与分析物结合剂结合的分析物的复合物的折射率。在一些实施方式中，二级检测试剂包含纳米颗粒。
在一些实施方式中，该方法还包括温育样品。
在一些实施方式中，该方法还包括在将该装置施用于受试者之前，确定在受试者的胃肠道内的位置。
在一些实施方式中，该方法还包括从装置向基站发送数据和/或从基站向装置发送数据，其中基站在受试者外部。在一些实施方式中，数据代表由衍射光学生物传感器产生的信号。
在一个方面，本文提供了一种方法，包括：使用可摄入装置获得受试者胃肠道内的样品；并使用衍射光学器件分析样品。在一些实施方式中，可摄入装置包括衍射光学器件。在一些实施方式中，在体内分析样品。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端，与第一端基本相对的第二端和从第一端纵向延伸到第二端的壁限定；在壳体的壁中的第一开口；在壳体的第一端中的第二开口，第二开口基本上垂直于第一开口定向；和弯曲腔室，其将第一开口和第二开口连接，其中弯曲腔室的至少一部分在可摄入装置内形成采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于在可摄入装置内部的多级阀门系统，其中：多级阀门系统具有第一状态、第二状态和第三状态；多级阀门系统的第一状态与多级阀门系统的第二状态和第三状态不同；多级阀门系统的第二状态与多级阀门系统的第一状态和第三状态不同；当多级阀门系统处于其第一状态时，该开口防止可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通；当多级阀门系统处于其第二状态时，该开口允许可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通；并且当多级阀门系统处于其第三状态时，该开口防止可摄入装置的内部与可摄入装置的外部之间的流体连通。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可吸收装置内部的多级阀门系统，其中：所述多级阀门系统包括：致动器系统，其包括第一构件；触发器，其包括第一栓钉和第一唇部；门，其包括突起和具有开口的门腿状部；和偏置系统，其包括第一偏置构件和第二偏置构件；当多级阀门系统处于第一级时：第一偏置构件向触发器施加力，使得第一栓钉接触第一构件；第一构件抵抗由第一偏置构件施加到触发器的力；第二偏置构件向门施加力，使得突起接触第一唇部；第一唇部抵抗由第二偏置构件施加到门上的力；并且门腿状部中的开口不与可摄入装置中的开口对准。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可摄入装置内部的采样系统，其中：采样系统包括：第一构件，其包括第一吸收性材料；和第二构件，其包括与第一吸收性材料不同的第二吸收性材料；并且采样系统被配置成使得从可摄入装置的外部流到可摄入装置内部的流体进入第一吸收性材料；并且采样系统被配置成允许流体从第一吸收性材料流到第二吸收性材料。
在一些实施方式中，可摄入装置在可摄入装置的内部和可摄入装置的外部之间具有开口，并且可摄入装置包括：腔室；和位于可吸收装置内部的采样系统，其被配置成吸收经由开口进入可摄入装置内部的流体，该采样系统包括包含吸收性材料和被至少部分地吸收在吸收性材料中的至少一种防腐剂的构件。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端以及从第一端纵向延伸到第二端的壁限定；在壳体的壁中的第一开口；在壳体的第一端中的第二开口，该第二开口基本上垂直于第一开口定向；和弯曲腔室，其将第一开口和第二开口连接，其中弯曲腔室的至少一部分在可摄入装置内形成采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端、从第一端纵向延伸到第二端的壁以及开口限定；位于壳体内的采样腔室，其中采样腔室包含吸收性材料；入口端口，其将壳体中的开口连接到采样腔室；位于入口端口内的一次性密封装置，其密封入口端口；和加热元件，其靠近一次性密封装置，其中：加热元件被配置成将热量施加到一次性密封装置以将入口端口开封并打开采样腔室，并且吸收性材料的靠近所述入口端口的至少一部分被配置成在与样品接触时膨胀并重新密封入口端口。
在一些实施方式中，可摄入装置包括：壳体，其由第一端、与第一端基本相对的第二端、从第一端纵向延伸到第二端的壁以及开口限定；在壳体内的采样腔室，采样腔室具有进入端口和在采样腔室的与进入端口相对的端上的离开端口，其中离开端口被配置成允许气体离开腔室并防止样品的至少一部分离开腔室；入口区域，其将壳体中的开口与采样腔室的进入端口连接；和可移动阀门，其被定位成打开和关闭入口区域，其中：可移动阀门处于打开位置时允许样品进入采样腔室；并且可移动阀门处于关闭位置时防止样品进入采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行从而以至少为85％的准确度来确定可摄入装置在受试者的胃肠道的一部分中的位置。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行从而以至少70％的准确度来确定可摄入装置位于受试者的盲肠中。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的设备，从而以至少为85％的准确度来确定可摄入装置在受试者的胃肠道的一部分中的位置。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括：一个或多个处理设备；和存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的外部设备，从而以至少为70％的准确度来确定可摄入装置位于所述盲肠中。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括第一光源和第二光源，其中第一光源被配置成发射第一波长的光，第二光源被配置成发射与第一波长不同的第二波长的光。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括第一检测器和第二检测器，其中第一检测器被配置成检测第一波长的光，第二检测器被配置成检测第二波长的光。
附图说明
下面参考附图提供本公开的示例性实施方式。
图1示出了可摄入装置。
图2示出了可摄入装置。
图3示出了阀门。
图4和图5示出了阀门的操作。
图6示出了可摄入装置。
图7示出了阀门设计。
图8示出了采样腔室。
图9示出了泵送机构。
图10示出了可摄入装置。
图11示出了可摄入装置。
图12示出了阀门系统。
图13A和图13B分别示出了处于其第一级和第二级的两级阀门系统的一部分。
图14A和图14B分别示出了处于其第一级和第二级的两级阀门系统的一部分。
图15A和图15B分别示出了处于其第一级和第二级的两级阀门系统的一部分。
图16示出了可摄入装置的更详细视图。
图17A-图17C分别示出了处于其第一级、第二级和第三级的三级阀门系统的一部分。
图18A-图18C分别示出了处于其第一级、第二级和第三级的三级阀门系统的一部分。
图19A-图19C分别示出了处于其第一级、第二级和第三级的三级阀门系统的一部分。
图20示出了处于其第一级的三级阀门系统。
图21A示出了可摄入装置的一部分。
图21B示出了可摄入装置的一部分。
图22示出了可摄入装置。
图23示出了可摄入装置。
图24示出了可摄入装置。
图25示出了可摄入装置。
图26是可摄入装置的分解图。
图27示出了可摄入装置的一部分。
图28示出了可摄入装置的一部分。
图29示出了形成适于可摄入装置的一组五个温育腔室的一部分的构件。
图30示出了可摄入装置中的光学器件的局部横截面图。
图31示出了可摄入装置中的光学器件系统和流动腔室系统的部件。
图32示出了可摄入装置的局部视图。
图33A、图33B和图33C示出了可摄入装置的操作。
图34示出了可摄入装置的部件的分解图。
图35示出了可摄入装置。
图36示出了可摄入装置的机构的各方面。
图37示出了可摄入装置。
图38示出了可摄入装置。
图39示出了可摄入装置。
图40、图41和图42示出了可摄入装置的示例性锚固机构。
图43示出了可摄入装置。
图44A示出了可摄入装置的一部分。
图44B示出了爆炸隔片保持器的局部截面图。
图45示出了可摄入装置。
图46示出了可摄入装置。
图47示出了可摄入装置。
图48示出了可摄入装置。
图49示出了可摄入装置。
图50示出了可摄入装置。
图51示出了可摄入装置。
图52示出了可摄入装置。
图53示出了可摄入装置。
图54示出了可摄入装置。
图55示出了可摄入装置。
图56是可摄入装置的视图。
图57是可摄入装置的分解图。
图58是在通过胃肠道的示例性输送期间的可摄入装置的图。
图59是在通过空肠的示例性输送期间的可摄入装置的图。
图60是用于在可摄入装置通过胃肠道时确定可摄入装置的位置的说明性步骤的流程图。
图61是用于检测从胃到十二指肠和从十二指肠回到胃的输送的说明性步骤的流程图。
图62是示出在可摄入装置的示例性操作期间收集的数据的图线。
图63是示出在可摄入装置的示例性操作期间收集的数据的另一个图线。
图64是用于检测从十二指肠到空肠的输送的说明性步骤的流程图。
图65是示出在可摄入装置的示例性操作期间收集的数据的图线。
图66是示出可摄入装置随时间检测到的肌肉收缩的图线。
图67是用于检测从空肠到回肠的输送的说明性步骤的流程图。
图68是用于检测从空肠到回肠的输送的说明性步骤的流程图。
图69是用于检测从回肠到盲肠的输送的说明性步骤的流程图。
图70是用于检测从盲肠到结肠的输送的说明性步骤的流程图。
图71示出了用于收集、传送和/或分析关于受试者的数据的示例性系统。
图72A示出了使用Thorlabs FESH0550短通滤波器来过滤激发波长。
图72B示出了使用Thorlabs FB580-10带通滤波器来滤波发射波长。
图72C示出了描绘准直透镜、聚焦透镜和过滤透镜的示例性荧光测定测试夹具的横截面图。
图73A示出了第一接近测定，其中用F2染料标记针对T细胞活化的连接子(LTA)或脂多糖(LPS)的细菌特异性抗体。F1染料具有疏水链，其使F1染料能够掺入细菌膜中。F1染料在与细菌膜结合时变为荧光性的。用F2标记的抗-LPS或抗-LTA抗体与细菌表面的结合将导致F1和F2染料的紧密接近，导致从F1到F2的能量转移(即，F1荧光减少并且F2荧光增加)。
图73B显示第二接近测定，其中F1染料附着于针对LTA(或细菌上的特异性抗原)的第一抗体，并且F2染料附着于针对LTA(或细菌上的特异性抗原)的第二抗体。两种抗体与细菌表面(例如LTA或特异性抗原)的结合将导致F1和F2染料的紧密接近，导致从F1到F2的能量转移(即，F1荧光降低并且F2荧光增加)。
图74示出了森林图，其示出了比较葡萄糖呼吸测试和内窥镜抽吸培养的结果的11项研究的结果。
图75A示出了当加入到不同浓度的大肠杆菌ATCC 25922时刃天青的动力学分析。在同一天在4个不同的板中进行四次重复，其中FU＝相对荧光单位。
图75B示出了当加入到104CFU/mL和105CFU/mL的大肠杆菌ATCC 25922时，刃天青的动力学分析的展开图。
图75C示出了样品挑战板布局。每个板代表1次重复(进行4次重复)。
图76A示出了存在或不存在吸收性海绵的井。
图76B示出了在RSS海绵存在下随时间(120分钟至240分钟)绘制的荧光检测，RSS海绵浸透有含有染料和0.01％粘蛋白/0.05％Triton的溶液。
图76C示出了在含有染料和0.01％粘蛋白/0.05％Triton(不存在海绵)的溶液存在下随时间(120分钟至240分钟)绘制的荧光检测。
图76D示出了在RSS海绵存在下随时间(120分钟至240分钟)绘制的荧光检测，RSS海绵浸透有含有染料和0.01％粘蛋白/0.1％Triton的溶液。
图76E示出了在含有染料和0.01％粘蛋白/0.1％Triton(不存在海绵)的溶液存在下随时间(120分钟至240分钟)绘制的荧光检测。
图76F示出了在含有染料和1％粘蛋白/0.1％Triton(不存在海绵)的溶液存在下随时间(120分钟至240分钟)绘制的荧光检测。
图76G示出了在RSS海绵存在下随时间(120分钟至240分钟)绘制的荧光检测，RSS海绵浸透有含有染料和0.01％粘蛋白/0.1％Triton的溶液。
图76H总结了在海绵存在下的荧光检测中呈现的随时间的平均斜率。
图76I总结了在不存在海绵的情况下的荧光检测中随时间呈现的平均斜率。
图77A示出了pH对样品中活细菌细胞的检测的影响。数据表明，在pH范围6.5至8内的pH变化不会影响准确识别阳性和阴性呼叫的能力。
图77B示出了胆汁对样品中活细菌细胞的检测的影响。脱氧胆酸盐的使用缓冲了胆汁浓度的影响。在测试浓度范围内胆汁的存在显示对准确识别阳性和阴性呼叫的能力没有影响。
图77C示出了粘蛋白对样品中活细菌细胞的检测的影响。对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，与粘蛋白浓度的增加相关的平均斜率降低。然而，这并没有影响准确识别阳性和阴性呼叫的能力。在染料制剂中使用较高的粘蛋白浓度可以进一步减轻粘蛋白的作用。
图77D示出了酵母对样品中活细菌细胞的检测的影响。使用两性霉素B缓冲了酵母浓度增加的影响。测试浓度下的酵母显示对准确识别阳性和阴性呼叫的能力没有影响。
图78A示出了展现失败模式#1的模拟数据，其中本公开的可摄入装置(例如，胶囊)在胃中早期取样。胃酸的低pH(pH1-4)迅速降低基线荧光(在活化时取样)(在样品采集后5分钟内)。胶囊报告：错误，DX数据无效。
图78B示出了展现失败模式#2的模拟数据，其中胶囊在结肠后期采样。高水平的细菌(>1012CFU/mL)迅速将刃天青转化为试卤灵(Resoruin)(在样品采集过程中1分钟内)。快速自动猝灭可在5分钟内将信号快速降至3,000RFU以下。胶囊报告：错误，DX数据无效。
图78C示出了模拟数据，展现了呈现>107CFU/mL的SIBO+Ve病例的早期检测。高水平的细菌迅速将刃天青转化为试卤灵(样品采集后60分钟内)。快速自动淬火可在240分钟内将信号快速降至20,000RFU以下。胶囊报告：在60分钟内阳性SIBO呼叫。
图78D示出了模拟数据，展现了呈现>105CFU/mL的SIBO+Ve病例的早期检测。低水平的细菌缓慢地将刃天青转化为试卤灵(在样品采集后240分钟内)。胶囊报告：阳性SIBO呼叫240分钟。
图78E示出了模拟数据，展现了呈现>104CFU/mL的SIBO+Ve病例的早期检测。低水平的细菌缓慢地将刃天青转化为试卤灵(在样品采集后240分钟内)。斜率<10。胶囊报告：阴性SIBO呼叫240分钟。
图79A示出了通过使用Sterilin 96井圆底微量滴定板(P/N H511A)重复三次的示例性样品挑战板，其中该板装载有100μL经稀释的动态范围的细菌或失效模式。
图79B示出了在加标有不同浓度的大肠杆菌的十二指肠抽吸物中随时间绘制的荧光检测。数据表明，经加标的十二指肠样品存在强烈、可识别的信号响应，与模拟数据吻合良好。
图80A示出了在空肠样品下的模拟性能，其中Pe＝(PP+PN)X(PP+NP)/N^2+(PN+NN)X(NP+NN)/N^2。κ统计等于零表示一致性并不比偶然性好，κ为1.0表示完全一致，0-0.4表示一致性差，0.4-0.75表示一般的良好一致性，并且大于0.75表示优异的一致性(Fleiss1981)。
图80B示出了人十二指肠样品的模拟性能，其中Pe＝(PP+PN)X(PP+NP)/N^2+(PN+NN)X(NP+NN)/N^2。κ统计等于零表示一致性并不比偶然性好，κ为1.0表示完全一致，0-0.4表示一致性差，0.4-0.75表示一般的良好一致性，并且大于0.75表示优异的一致性(Fleiss1981)。
图81A示出了使用分光光度计1测试大肠杆菌DH5-α的结果，随实际平均值log10CFU/mL绘制吸光度(600nm)Y轴。
图81B示出了在实际平均log10CFU/mL范围上的％透射率。
图82A示出了使用分光光度计1测试大肠杆菌ATCC 25922的结果，随实际平均值log10CFU/mL绘制吸光度(600nm)Y轴。
图82B示出了在实际平均log10CFU/mL范围上的％透射率。
图83A示出了使用分光光度计1测试表皮葡萄球菌ATCC 12228的结果，随实际平均值log10CFU/mL绘制吸光度(600nm)Y轴。
图83B示出了在实际平均log10CFU/mL范围上的％透射率。
图84A和图84B示出了对于大肠杆菌ATCC 25922(84A)和表皮葡萄球菌ATCC 12228(84B)在时间＝4小时时的CFU/mL的OD预测的图示。柱表示在37℃温育4小时后回收的实际平均Log10CFU/mL。线代表对于每个初始接种物密度的平均OD 600测量值。采样的初始接种物密度涵盖104、105和106CFU/mL的动态范围。
图85A和图85B示出了使用50μL样品体积在大肠杆菌ATCC 25922的5小时时程测定中的OD(A 600nm)(85A)和％透射率(85B)数据的图示。
图86A和图86B示出了使用200μL样品体积在大肠杆菌ATCC 25922的5小时时程测定中的OD(A 600nm)(86A)和％透射率(86B)数据的图示。
图87A和图87B示出了使用50μL样品体积在表皮葡萄球菌ATCC 12228的5小时时程测定中的OD(A 600nm)(87A)和％透射率(87B)数据的图示。
图88A和图88B示出了使用200μL样品体积在表皮葡萄球菌ATCC 12228的5小时时程测定中的OD(A 600nm)(88A)和％透射率(88B)数据的图示。
图89示出了在50μL样品体积中的初始接种物密度的动态范围上在t＝4小时时绘制的以大肠杆菌ATCC 25922光密度(A 600nm)的胆汁酸浓度测试的结果。还绘制了生长控制(GC)数据以供参考。
图90示出了在50μL样品体积中的初始接种物密度的动态范围上在t＝4小时时绘制的以大肠杆菌ATCC 25922光密度(A 600nm)的粘蛋白浓度测试的结果。还绘制了生长控制(GC)数据以供参考。
图91示出了在50μL样品体积中的初始接种物密度的动态范围上在t＝4小时时绘制的以大肠杆菌ATCC 25922光密度(A 600nm)的pH范围测试的结果。还绘制了生长控制(GC)数据以供参考。
图92示出了在50μL样品体积中的初始接种物密度的动态范围上在t＝4小时时绘制的以大肠杆菌ATCC 25922光密度(A 600nm)的真菌干扰测试的结果。还绘制了生长控制(GC)数据以供参考。A＝两性霉素B。
图93示出了在50μL样品体积中的初始接种物密度的动态范围上在t＝4小时时绘制以表皮葡萄球菌ATCC 12228光密度(A 600nm)的胆汁酸浓度测试的结果。还绘制了生长控制(GC)数据以供参考。
图94示出了在50μL样品体积中的初始接种物密度的动态范围上在t＝4小时时绘制的以表皮葡萄球菌ATCC 12228光密度(A 600nm)的粘蛋白浓度测试的结果。还绘制了生长控制(GC)数据以供参考。
图95示出了在50μL样品体积中的初始接种物密度的动态范围上在t＝4小时绘制的以表皮葡萄球菌ATCC 12228光密度(A 600nm)的pH范围测试的结果。还绘制了生长控制(GC)数据以供参考。
图96示出了在50μL样品体积中的初始接种物密度的动态范围上在t＝4小时时绘制的以表皮葡萄球菌ATCC 12228光密度(A 600nm)的真菌干扰试验的结果。还绘制了生长控制(GC)数据以供参考。A＝两性霉素B。
图97示出了与使用考马斯R-250的实验室分光仪(Lab Spec)相比，微型OD读数器(SCDBS OD)的动态范围测试的结果。主竖直轴是％透射率(Lab Spec)；次竖直轴是电压(SCDBS OD输出)。比较数据输出相对于染料浓度范围(0.9％盐水中的染料％)绘制。
图98示出了与使用大肠杆菌ATCC 25922的细菌样品的实验室分光仪(Lab Spec)相比，微型OD读数器(SCDBS OD)的动态范围测试结果。主竖直轴是％透射率(Lab Spec)；次竖直轴是电压(SCDBS OD输出)。比较数据输出相对于细菌浓度范围(0.9％盐水中的CFU/mL)绘制。
图99示出了用具有从0(对照物)至108CFU/mL的初始细菌浓度的5μl金黄色葡萄球菌ATCC 29213的细菌培养物样品的系列稀释液温育16小时的板的视觉外观。没有细菌生长的井具有清晰的外观，并且与具有浑浊外观的具有细菌生长的井明显不同。
图100示出了在不同浓度的受体珠粒和供体珠粒下的TNFα检测结果。该测试基质由不同浓度的供体珠粒和受体珠粒两者组成，具有恒定浓度的生物素化抗体。针对三种不同的TNFα浓度测试每种不同的珠粒浓度，并将每种不同浓度与对照物进行比较。重新测试该基质缩小了，哪种组合的供体/受体珠粒产生了最佳的测定数据。
图101示出了在不同浓度的受体珠粒和供体珠粒下的TNFα检测结果。该测试基质由以5:1和10:1的比例测试的不同浓度的供体珠粒和受体珠粒两者组成，具有恒定浓度的生物素化抗体。针对三种不同的TNFα浓度测试每种不同浓度，并将每种不同浓度与对照物进行比较。重新测试该基质缩小了，哪种组合的供体/受体珠粒产生了最佳的测定数据。
图102示出了在不同浓度的生物素化抗体下的TNFα检测结果。针对不同浓度的供体：受体珠粒以整合测试方法(无中间温育)测试基质。针对三种不同浓度的TNFα测试每种不同浓度，并将每种不同浓度与对照物进行比较。供体珠粒和受体珠粒浓度可以变化，例如，分别地，供体珠粒浓度为10μg/mL和5μg/mL，并且受体珠粒浓度为1μg/mL和2μg/mL。
图103A示出了在不同环糊精添加量下的TNFα浓度的上限范围。羟丙基环糊精用于克服样品干扰，尤其是胆汁酸干扰；胆汁酸与羟丙基环糊精结合。
图103B示出了在不同环糊精浓度下的TNFα浓度的较低范围。
图104示出了吸收性海绵材料(M13：Ahlstrom(6613H))和(O3：Whatman(等级F/F)(29009411)的样品，使用整个冲头切割以适合96井微量滴定板构造并用无菌剪刀修剪。
图105示出了在吸收性样品垫上检测样品中TNFα的结果。该测试基质包括在海绵上运行优化的珠粒浓度，n＝3。对于O3，该测定的检测限值显示为约10pg/ml，并且对于M3，显示为100pg/ml。插图显示更高范围的TNFα浓度。
图106A示出了在相同测定混合物中随时间重复TNFα检测的结果。在温育15分钟后，将TNFα加入含有测定混合物的井中。
图106B示出了在相同测定混合物中随时间重复TNFα检测的结果。测试基质由在井中测试的示例性珠粒浓度(2μL受体珠粒、2.5μL生物素化抗体和10μL供体珠粒)组成，在较低仪器设置下连续读取。每15分钟，向井中加入5μLTNFα，重新读取测试井。
图107A示出了在吸收性样品垫上的TNFα检测和定量的结果，其中用50mg环糊精进行测定。
图107B示出了在吸收性样品垫上的TNFα检测和定量的结果，其中用25mg环糊精进行测定。
图108示出了在OMNI珠粒的测试稀释范围上的测定信号读出。将OMNI珠粒5μg/mL储备溶液加入PE缓冲液中以制备0.5μg/mL溶液，随后从行A至行G将其连续稀释至1:10，并在680/610nm下在板读数器上读数。OMNI珠粒用于校准胶囊并表征胶囊的信号均匀性和可靠性。OMNI珠粒可以与萘酚-硅酞菁染料(Napthalo-silicon pthalocyanine)一起装载(激发：780nm，和发射615nm)。
图109A示出了初步抗体特异性研究的结果。使用抗体筛选方案测试抗体Ab11、Ab12和Ab2的特异性。以50μL体积进行测定。图形柱表示三次重复测定的平均值和标准偏差(SD)。
图109B示出了革兰氏阴性细菌的抗体筛选结果。使用抗体筛选方案测试抗-革兰氏阴性抗体Ab11和Ab12以及抗革兰氏阳性抗体Ab2的特异性。如所示，每种条件使用两个单独的细菌批次(N＝新批次；O＝旧批次)。以50μL进行测定。图形柱代表三次重复测定的平均值和SD。
图109C示出了革兰氏阳性细菌的抗体筛选结果。使用AlphaLISA缓冲液以25μL体积进行测定。对于ab#2和4测试了两批生物素-Ab，并且对于ab#6测试了一批。分别以1nM和10μg/mL测试生物素-Ab和高浓度受体-Ab珠粒。链霉抗生物素蛋白-供体(SA-供体)珠粒以20μg/mL使用。
图109D示出了动态范围的金黄色葡萄球菌的检测结果。使用不同的细菌稀释液，对于金黄色葡萄球菌(Ab2、Ab6)，以40μg/mL终浓度使用高缀合(HC)受体珠粒或正常受体珠粒(AB10)并且以0.3nM的终浓度使用生物素-Ab。SA-供体珠粒以10μg/mL使用。将细菌在PBS中洗涤两次，然后在缓冲液B中最终重新悬浮。在每个图线以及对于每个测试的细菌稀释液获得的信号-背景比(S/B)(无细菌条件作为背景)下方给出测定方案。图形柱代表三次重复测定的平均值和SD。
图109E示出了动态范围的大肠杆菌的检测。使用不同的细菌稀释液，对于大肠杆菌(Ab10)，以40μg/mL终浓度使用高缀合(HC)受体珠粒或正常受体珠粒(AB10)并且以0.3nM的终浓度使用生物素-Ab。SA-供体珠粒以10μg/mL使用。将细菌在PBS中洗涤两次，然后在缓冲液B中最终重新悬浮。在每个图线以及对于每种测试细菌稀释液获得的S/B(无细菌条件作为背景)下方给出测定方案。图形柱代表三次重复测定的平均值和SD。
图109F示出了模拟肠液和胆汁的干扰。FASSIF-V2，牛磺胆酸盐和卵磷脂的复合物，用作胃肠液的替代品，以及，Oxgall，通常可以从奶牛中获得，并且与酒精混合，使用TruHits进行测试，其中使用TruHits测定原理和方案。Oxgall是一种绿褐色液体混合物，含有胆固醇、卵磷脂、牛磺胆酸和甘氨胆酸，其用作胃肠液的替代物。
图109G示出了模拟肠液和胆汁的干扰。使用TruHits测试FASSIF-V2和Oxgall，其中使用组A中所示的标准方案测试增加浓度(百分比)的FASSIF-V2和Oxgall，例如St-Av受体珠粒和生物素标记的受体珠粒。
图109H示出了使用新鲜细菌的基于LBP的测定的结果。以增加浓度的标记物LBP测试金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的固定稀释液(在PBS中洗涤两次，然后在缓冲液B中最终重新悬浮)。检测涉及His-LBP和Bio-LBP的等摩尔混合物。
图109I示出了使用新鲜细菌的基于LBP的测定的结果。以增加浓度的标记物LBP测试金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的固定稀释液(在PBS中洗涤两次，然后在缓冲液B中最终重新悬浮)。该测定仅涉及His-LBP。
图110是示例性衍射光栅的横截面图。
图111描绘了过程中不同步骤的示例性衍射信号。
图112示出了衍射强度数据和珠粒分布数据。
图113示出了衍射强度数据和珠粒分布数据。
图114示出了珠粒分布数据。
图115示出了与温育流速和结合信号有关的数据。
图116示出了与结合有关的数据。
图117示出了与对于无流动温育的结合信号有关的数据。
图118示出了结合信号数据。
图119示出了衍射强度数据。
图120示出了衍射强度数据。
图121示出了衍射强度数据。
图122示出了衍射强度数据。
图123示出了衍射强度数据。
图124示出了衍射强度数据。
图125示出了衍射强度数据。
图126示出了衍射强度数据。
图127示出了与金纳米颗粒扩增相关数据。
图128示出了光栅设计对衍射效率的影响的示例性数据。
图129示出了入射角对衍射效率的影响的示例性数据。
图130是示出了使用基于刃天青的测定对于总细菌计数确定值所计算的回归斜率的条形图，其中样品包含以使用液体形式(104-106CFU/mL动态范围)或以垫形式(1×106CFU/mL)的动态稀释范围铺板的厌氧富集的粪便或十二指肠吸出物临床样品。在330分钟或22小时后读取测定。RFU：相对荧光单位；对照物：在PBS中稀释的样品。
图131A和图131B示出了使用以液体形式的基于刃天青的测定法对厌氧细菌菌株的定量。S/D＝标准差；平均最大信号显示为相对荧光单位(RFU)；从右上到左下的对角线＝<6CFU；从左上到右下的对角线＝<5CFU；交叉影线＝回归斜率>空白对照物的3个标准偏差(3.10+(3×0.438))＝4.41)；1:10＝SJFA中上述细胞中指数期培养物的稀释。
图132A示出了在微需氧条件下进行的使用以液体形式的基于刃天青的测定法对厌氧细菌菌株的定量，并在330分钟内读数。平均最大信号显示为相对荧光单位(RFU)；从左上到右下的对角线＝回归斜率>20；从右上到左下的对角线＝回归斜率<10；F1：100O/N＝过夜控制读数；CONT＝PBS对照。
图132B示出了在微需氧条件下进行的使用以液体形式的基于刃天青的测定法对厌氧细菌菌株的定量，并在2小时内读数。平均最大信号显示为相对荧光单位(RFU)；从左上到右下的对角线＝回归斜率>20；从右上到左下的对角线＝回归斜率<10；F1：100O/N＝过夜控制读数；CONT＝PBS对照。
图132C示出了在严格需氧条件下进行的使用以液体形式的基于刃天青的测定法对厌氧细菌菌株的定量，并在2小时内读数。平均最大信号显示为相对荧光单位(RFU)；从左上到右下的对角线＝回归斜率>20；从右上到左下的对角线＝回归斜率<10；F1：100O/N＝过夜控制读数；CONT＝PBS对照。
图133A-图133H是回归图线，示出了使用包含需氧细菌：大肠杆菌(图133A)、金黄色葡萄球菌(图133B)、肺炎克雷伯氏杆菌(图133C)、铜绿假单胞菌(图133D)、产气肠杆菌(图133E)、变形链球菌(图133F)、粪肠球菌(图133G)和奇异变形杆菌(图133H)的样品，在基于刃天青的测定中细菌菌落形成单位(CFU)/mL与达到最大信号检测的时间之间的关系。图表数据是最大信号检测的平均(n＝3)回归斜率。
图134A是柱状图，示出了使用基于刃天青的测定法对于总细菌计数确定值所计算的回归斜率，其中样品包含动态稀释范围的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏杆菌、铜绿假单胞菌或阴性对照物(“CTRL”)。图表数据是最大信号检测的平均(n＝3)回归斜率。
图134B是柱状图，示出了使用基于刃天青的测定法计算的总细菌计数测定的回归斜率，其中样品包含动态稀释范围的产气肠杆菌、变形链球菌、粪肠球菌、奇异变形杆菌或阴性对照物(“CTRL”)。
图135A-图135D是示出对于基于刃天青的测定的随时间变化的相对荧光单位(RFU)的图线，其中样品包含动态稀释范围的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏杆菌、铜绿假单胞菌或阴性对照物(“CTRL”)。图135A对应于103CFU/mL；图135B对应于104CFU/mL；图135C对应于105CFU/mL；和图135D对应于106CFU/mL。
图136A-图136D是示出对于基于刃天青的测定的随时间变化的相对荧光单位(RFU)的图线，其中样品包含动态稀释范围的产气肠杆菌、变形链球菌、粪肠球菌、奇异变形杆菌或阴性对照物(“CTRL”)。图136A对应于103CFU/mL；图136B对应于104CFU/mL；图136C对应于105CFU/mL；和图136D对应于106CFU/mL。
具体实施方式
下面将描述各种装置、系统、设备、部件和/或过程以提供说明性且非限制性示例。以下描述的实施方式不限制由任何权利要求所涵盖的主题，并且任何权利要求可以涵盖与下面描述的那些不同的过程或装置。作为示例，权利要求所涵盖的主题不限于：具有下面描述的任何一个装置、系统、设备、部件和/或过程的所有特征的装置、系统、设备、部件和/或过程，或与下面描述的所有装置或过程共同的特征。可能的是，下面描述的给定装置、系统、设备、部件和/或过程未被给定的权利要求涵盖。本文所公开的任何未被本文件中的一个或多个权利要求所涵盖的实施方式可以由一个或多个其他受保护仪器中的一个或多个权利要求所涵盖，诸如例如，一个或多个继续专利申请和/或一个或多个分案专利申请。申请人、发明人和/或所有人不一定意图放弃、不要求保护或向公众献出本文所公开但未被本文权利要求涵盖的任何主题。
此外，应当理解，为了说明的简单和清楚，在认为合适的情况下，可以在附图中重复附图标记以指示对应或类似的元件。另外，阐述了许多具体细节从而提供对本文所述实施方式的透彻理解。然而，应该理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本文描述的实施方式。在其他情况下，可以不详细描述众所周知的方法、过程和部件，以免使本文所述的实施方式不清楚。而且，该描述不应被视为限制本文描述的实施方式的范围。
定义
除非本文另有定义，否则本公开中使用的科学和技术术语应具有本领域普通技术人员所通常理解的含义。通常，与本文所述的化学、细胞和组织培养、分子生物学、细胞和癌症生物学、神经生物学、神经化学、病毒学、免疫学、微生物学、药理学、遗传学以及蛋白和核酸化学相关的命名法和技术，是那些众所周知的并且在本领域中常用的。
除非另有说明，否则本公开的方法和技术通常根据本领域众所周知的并且如在本说明书通篇引用和讨论的各种通常和更具体的参考文献中所描述的常规方法进行。
本文使用的化学术语根据本领域的常规用法使用，如“The McGraw-HillDictionary of Chemical Terms,”Parker S.,Ed.,McGraw-Hill,San Francisco,C.A.(1985)”所例示的。
本公开中引用的所有出版物、专利和公开的专利公开都通过引用具体地并入本文。如果发生冲突，将以本说明书(包括其具体定义)将为准。
本文所用的术语“生殖道”是指负责女性的性生殖器官系统的所有部分，包括但不限于卵巢、输卵管、子宫、子宫颈和阴道。
“患者”，“受试者”或“个体”可互换使用，并且是指人或非人动物。这些术语包括哺乳动物，例如人、灵长类动物、家畜(包括牛、猪等)、伴侣动物(例如犬科动物、猫科动物等)和啮齿动物(例如小鼠和大鼠)。术语“动物”是指人(男性或女性)、伴侣动物(例如狗、猫和马)、食源性动物、动物园动物、海洋动物、鸟类和其他类似的动物物种。“食用动物”是指食源性动物，如牛、猪、羊和家禽。
术语“治疗”包括防治性(即预防性)和姑息性治疗。在一些实施方式中，本文所述的方法包括使用可摄入装置检测患有GI病症或具有发展GI病症风险的受试者的GI病症。在一些实施方式中，受试者先前已被鉴定为患有GI病症。本文提供的任何方法的一些实施方式还包括，在提供可摄入装置步骤之前，确定受试者患有GI病症。任何方法的一些实施方式还可以包括将受试者鉴定或诊断为患有GI病症。
如本文所述的“真核的”涉及除真菌之外的任何类型的真核生物，例如动物，特别是含有血液的动物，并且包括无脊椎动物，例如甲壳类动物和脊椎动物。脊椎动物包括冷血(鱼类、爬行动物、两栖动物)和温血动物(鸟类和哺乳动物)。哺乳动物尤其包括灵长类动物，并且更特别是人类。
当在样品中的不同类型的细胞(例如，真核细胞或细菌细胞)的范围上优先裂解某种类型的细胞(例如，细菌细胞(例如，革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌细胞)或真核细胞)时，在样品中获得本公开中使用的“选择性裂解”。在一些实施方式中，特定属、种或菌株的细胞在不同属、种或菌株的细胞范围上优先被裂解。在一些实施方式中，在用本文所述的组合物或装置治疗时或与本文所述的组合物或装置接触时，样品中保持完整的第一属、种或菌株的细胞的百分比显著高于样品中保持完整的第二属、种或菌株的细胞的百分比(例如，是其2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、250倍、500倍或1,000倍)。在一些实施方式中，在用本文所述的组合物或装置治疗时或与本文所述的组合物或装置接触时，样品中的细菌细胞的百分比显着低于样品中保持完整的真核细胞的百分比(例如，少于2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、250倍、500倍或1,000倍)。在一些实施方式中，在用本文所述的组合物或装置治疗时或与本文所述的组合物或装置接触时，样品中保持完整的细菌细胞的百分比显著高于样品中保持完整的真核细胞的百分比((例如，是其2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、250倍、500倍或1,000倍)真核细胞中的真核细胞百分比。在一些实施方式中，在用本文所述的组合物或装置治疗时或与本文所述的组合物或装置接触时，样品中保持完整的革兰氏阳性细菌细胞的百分比显著高于样品中保持完整的革兰氏阴性细菌细胞的百分比(例如，是其2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、250倍、500倍或1,000倍)。在一些实施方式中，在用本文所述的组合物或装置治疗时或与本文所述的组合物或装置接触时，样品中保持完整的革兰氏阴性细菌细胞的百分比显著高于样品中保持完整的革兰氏阳性细菌细胞的百分比(例如，是其2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、250倍、500倍或1,000倍)。
本公开中使用的“样品”可以是生物样品或环境样品。这些样品可以从任何所需的生物体或环境部位获得。例如，本公开的组合物、方法和装置可用于检测和定量样品中的细菌细胞，所述样品获自但不限于土壤、岩石、植物、动物、细胞或组织培养物、生物膜、有机碎片或水。在一些实施方式中，样品获自哺乳动物，例如人。在一些实施方式中，样品获自人的胃肠道。在一些实施方式中，样品是体液样品，包括但不限于尿液、血液、血浆、血清、唾液、精液、粪便、痰液、脑脊髓液、泪液、粘液等。在一些实施方式中，单个装置收集多个样品，例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45、50、100或更多个样品。在一些实施方式中，样品为1-2000μL(例如，1-1500μL、1-1900μL、1-1000μL、1-500μl、1-250μl、1-100μl、1-50μl、1-10μl和1-5μl)。
“菌落形成单位”或“CFU”是指用于估计样品中活细菌或真菌细胞数量的单位。存活由细胞分裂和形成种群(或菌落)的能力来定义。在一些实施方式中，样品中的活细菌细胞可以得自选自由以下组成的组中的细菌：大肠杆菌、炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、普通拟杆菌、肉毒梭菌、丁酸梭菌、鼠疫耶尔森菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、弗朗西斯菌、布鲁氏菌、产气荚膜梭菌、生孢梭菌、肺炎杆菌、产气肠杆菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、分支杆菌、粪肠球菌、A族链球菌、B族链球菌、肺炎链球菌、变异链球菌、奇异变形杆菌、幽门螺杆菌、土拉弗朗西斯菌、肠炎沙门氏菌、人型支原体、口腔支原体、唾液支原体、发酵支原体、肺炎支原体、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、麻风分枝杆菌、立克次氏立克次氏体、由小株立克次氏体、普氏立克次氏体、加拿大立克次氏体、枯草芽孢杆菌、尼日尔枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌和贝氏柯克斯体。
如本文所用，术语“联接”表示两个元件可以彼此直接联接或通过一个或多个中间元件彼此联接。
术语“饱和”是指渗入液体或渗入有液体。在一些实施方式中，本公开的吸收性海绵可以完全渗透一定量的液体，使得不再能保持液体。在一些实施方式中，本公开的吸收性海绵可以部分地渗透液体，液体量小于可以由海绵保持的液体的最大量。例如，在一些实施方式中，海绵是半渗透液体，其以由海绵保持的液体的最大量的一半。
术语“半固体”是指既不是固体(弹性行为)也不是液体(粘性行为)并且具有粘度和弹性两个特性的材料。半固体材料的示例包括凝胶、软膏、乳膏和高粘性液体。
如本文所用，“培养”是指将细胞维持在允许一个或多个细胞群通过细胞分裂增加数量的环境中。例如，在一些实施方式中，“培养”可以包括在允许细胞生长的温度(可选地在受试者的胃肠道或生殖道内体内可得的温度)下在稀释腔室中将细胞与培养基组合。在一些实施方式中，将细胞在约35℃至42℃的温度培养。在一些实施方式中，将细胞在约37℃的温度培养。
如本文所用，“稀释流体”是指装置内用于稀释来自胃肠道或生殖道的流体样品的流体。在一些实施方式中，稀释流体是水溶液。在一些实施方式中，稀释流体包括一种或多种促进或抑制生物体(例如真菌或细菌)生长的试剂。在一些实施方式中，稀释流体包括一种或多种促进分析物检测的试剂，例如用于分析物的染料或结合剂。
在一些实施方式中，稀释流体是无菌培养基。如本文所用，“无菌培养基”是指不含任何将通过细胞分裂生长和增加数量的活细菌或其他细胞的培养基。可通过本领域已知的各种技术使培养基无菌，例如但不限于使用无菌技术高压灭菌和/或制备培养基。在一些实施方式中，培养基是液体培养基。适于培养细菌的培养基的示例包括营养液体培养基、溶菌液体培养基(LB)(也称为Luria Broth)、厌氧菌液体培养基(Wilkins chalgren)和胰蛋白酶大豆液体培养基(TSB)。本领域已知的其他生长或培养基也可用于本文所述的方法和装置中。在一些实施方式中，培养基具有碳源，例如葡萄糖或甘油；氮源，例如铵盐或硝酸盐或氨基酸；以及用于微生物生长的盐和/或微量元素以及维生素。在一些实施方式中，培养基适合于维持真核细胞。在一些实施方式中，所述培养基包括一种或多种促进或抑制细菌生长的试剂，可选地促进或抑制特定类型细菌生长的试剂。
在一些实施方式中，培养基是选择性培养基。如本文所用，“选择性培养基”是指允许某些类型的细胞生长并抑制其他生物体生长的培养基。因此，细胞在选择性培养基中的生长表明经培养样品内存在某些类型的细胞。例如，在一些实施方式中，培养基对革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌具有选择性。在一些实施方式中，培养基含有结晶紫和胆汁盐(例如在麦康凯琼脂中发现的)，其抑制革兰氏阳性生物体的生长并允许选择和分离革兰氏阴性细菌。在另一个实施方式中，培养基含有高浓度的盐(例如NaCl)(例如在甘露醇盐琼脂中发现的)并且对革兰氏阳性细菌具有选择性。在一些实施方式中，培养基选择性地杀死真核细胞或仅使原核细胞生长。在另一个实施方式中，培养基选择性地杀死原核细胞(或者可替选地仅生长真核细胞)，例如，使用包含抗生素的培养基。
在一些实施方式中，培养基是指示剂培养基。如本文所用，“指示剂培养基”是指含有特定营养物或指示剂(例如但不限于中性红、酚红、曙红y或亚甲蓝)的培养基，其当在指示剂培养基中培养某种类型的细胞时产生可检测的信号。
如本文所用，“检测细菌”是指确定样品中存在或不存在细菌或估计样品中细菌的浓度。例如，在一些实施方式中，细菌生长可以基于样品中细菌的浓度来确定。在一些实施方式中，检测系统检测和/或定量样品中的特定细菌属、种或菌株。在一些实施方式中，检测系统检测经培养和/或经稀释样品中细菌生长的产物或由于细菌生长导致的培养基内某些组分的浓度变化。在一些实施方式中，细菌生长的产物包括由存在于培养基中的细菌产生和/或分泌的分析物，包括但不限于细菌毒素、外来体、分泌蛋白和代谢物。
如本文所用的“感光剂”是指通常通过光激发产生单线态氧的感光剂。适合于在本申请中使用的示例性的感光剂包括在美国专利No.6,251,581、5,516,636、8,907,081、6,545,012、6,331,530、8,247,180、5,763,602、5,705,622、5,516,636、7,217,531和美国专利公开No.2007/0059316中描述的那些感光剂，上述所有在此通过引用以其全部明确地并入本文。感光剂可以是光活化性的(例如染料和芳族化合物)或化学活化性的(例如酶和金属盐)。当被光激发时，感光剂通常是包含共价键合的原子的化合物，通常具有多个共轭的双键或三键。该化合物应吸收波长范围为200-1100nm、通常为300-1000nm，例如450-950nm的光，其吸收最大值下的消光系数大于500M-1cm-1，例如，在激发波长下至少为5000M-1cm-1，或至少为50,000M-1cm-1。在不存在氧的情况下吸收光之后产生的激发态的寿命通常为至少100纳秒，例如至少1微秒。通常，希望寿命足够长以允许能量转移到氧，氧取决于培养基通常以10-5-10-13M范围内的浓度存在。感光剂激发态通常具有与其基态不同的自旋量子数(S)，并且通常是三重态(S＝1)，当通常情况下，基态是单态(S＝0)。在一些实施方式中，感光剂将具有高的系间交叉产率。也就是说，感光剂的光致激发将产生长寿命状态(通常为三重态)，其中效率为至少10％，至少40％，例如大于80％。在测定条件下，感光剂通常至多是弱荧光性的(量子产率通常小于0.5，或小于0.1)。
胃肠道
如本文所用，术语“胃肠道”或“GI道”是指负责食用和消化食物、吸收营养物并排出废物的器官系统的所有部分。这包括孔口和器官，例如口腔、咽喉、食道、胃、小肠、大肠、直肠、肛门等，以及连接上述部分的各种通道和括约肌。装置可用于检测、分析和/或定量来自受试者的胃肠道(例如，在口腔、咽喉、食道、胃、小肠、大肠、直肠、直肠、肛门、括约肌、十二指肠、空肠、回肠、升结肠、横结肠和降结肠中的一个或多个中)的样品中的分析物(例如细菌细胞)。装置还可用于检测或定量来自胃肠道外(包括雌性生殖道)的细菌细胞。在一些实施方式中，来自受试者的样品是不含真核细胞的环境样品。
胃肠道是从颊腔延伸到肛门的大器官。胃肠道的主要功能是消化食物、吸收营养素并排除任何废物。胃肠道由食道、胃和肠组成。胃肠道的不同部分通常与不同的特征相关联。咀嚼的食物流经食道，并进入胃部，在胃部其被暂时储存并与胃酸混合。不自主的肌肉收缩，称为蠕动，将食物从胃中推出并使其进入小肠。小肠可分为十二指肠、空肠和回肠。大部分食物消化和吸收发生在回肠中。废物和不需要的产物进入结肠或大肠。通常，食物在食道中停留10-14秒，并在小肠内行进2-4小时。胃的一半内容物在60-90分钟内被清空(Khutoryanskiy(2015)Nature Materials 14:963-964)。当食物在约pH7.0下进入食道时，食物在胃内被酸化(pH1-5)。近端小肠的pH值在6.8至7.88之间；在远端小肠中，pH值在5.26至6.72之间，在升结肠中pH值在5.26至6.72之间，并且在降结肠中pH值在5.20至7.02之间(Khutoryanskiy(2015)Nature Materials 14:963-964)。
已经鉴定了超过1000种可以存在于人胃肠道中的不同微生物物种，例如，放线菌、双歧杆菌属、红蝽菌目、伊格尔兹氏菌、史雷克氏菌属、放线菌目、拟杆菌、厚壁菌门、孪生球菌属、梭状芽胞杆菌、毛螺菌科、专性厌氧菌、梭菌属和真菌(例如，真核生物)。参见，例如，Rajilic-Stojanovic和de Vos(2014)FEMS Microbiol.Rev.38(5):996-1047；和Carroll等人，(2015)Mamm.Genome 20(7):395-403。尽管小肠含有非常少的细菌，但结肠包含1013至1014个共生细菌(Johansson等人，(2013)Nat.Rev.Gastroenterol.Hepatol.10(6):352-361)。
肠液可含有多种消化酶(例如，胃蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、肠激酶、蔗糖、麦芽糖酶、乳糖酶、肠促胰液素、胃动素)。参见，例如，Ulleberg等人，(2011)Food Dig.2(1-3):52-61。
疾病或病症
本文描述的分析物的检测和/或分析可用于确定受试者是否患有疾病或病症(例如，GI病症)或具有发展疾病或病症(例如，GI病症)的风险。这些疾病和病症不限于存在于受试者的胃肠道中的疾病和病症，并且可以包括在与受试者的胃肠道不同的部位处的疾病或病症。例如，在一些实施方式中，存在于胃肠道中的分析物可指示全身性疾病或病症。在一些实施方式中，分析物与全身性疾病或病症相关联。在一些实施方式中，存在于胃肠道中的分析物可指示本文所述的疾病或病症，包括但不限于传染病、IBD、克罗恩病和癌症。
在本文所述任何方法的一些实施方式中，受试者患有GI病症。在一些实施方式中，本文公开的分析物可指示受试者的GI病症。这种胃肠道疾病的示例包括炎性肠病(IBD)、克罗恩病(例如、活动性克罗恩病、难治性克罗恩病或瘘管性克罗恩病)、溃疡性结肠炎、不确定性结肠炎、传染性结肠炎、显微镜下结肠炎、药物或化学诱导性结肠炎、憩室炎、缺血性结肠炎、伪膜性结肠炎、出血性结肠炎、溶血-尿毒症综合征结肠炎、胶原性结肠炎、与由于白细胞粘附缺陷-1的先天免疫紊乱相关联的结肠炎、改道性结肠炎、胃炎、消化性溃疡、应激性溃疡、出血性溃疡、胃酸过多、消化不良、胃轻瘫、Zollinger-Ellison综合征、胃食管反流病、短肠(吻合)综合征、粘膜炎(如口腔粘膜炎、胃肠粘膜炎、鼻粘膜炎和直肠炎)、坏死性小肠结肠炎、食管炎、与全身性肥大细胞增多症相关联的分泌过多状态、嗜碱性白血病、血组胺过多症、乳糜泻(例如、非热带性口炎性腹泻)、与血清阴性关节病相关联的肠病、嗜酸性胃肠炎、与放疗或化疗(如检查点抑制剂化疗)相关联的结肠炎、与先天免疫例如白细胞粘附缺陷-1的病症相关联的结肠炎、胃炎、慢性肉芽肿疾病、食物过敏、传染性胃炎或小肠结肠炎(例如、幽门螺杆菌感染的慢性活动性胃炎)、由传染因子引起的其他形式的胃肠炎症、结肠激惹综合征、小肠细菌过度生长(SIBO)和结肠袋炎。
“炎性肠病”或“IBD”是胃肠道的慢性炎症性自身免疫病况。虽然IBD的病因尚不清楚，但已牵涉诸如遗传、传染和免疫易感性等多个因素。IBD在白种人中更为常见，特别是那些犹太血统的人。
胃肠道的慢性炎症性自身免疫病况临床上表现为溃疡性结肠炎(UC)或克罗恩病(CD)。两种IBD病症都与胃肠道恶性肿瘤的风险增加有关。“克罗恩病”(“CD”)是一种慢性透壁炎性疾病，可能影响整个胃肠道的任何部分，并且UC是结肠的粘膜炎症。这两种病况的临床特征是频繁的肠运动、营养不良和脱水，其中扰乱日常生活活动。CD常常因吸收不良、狭窄和瘘管的发展而复杂化，并且可能需要重复手术。UC不太常见，可能因严重的血性腹泻和中毒性巨结肠而并发，也需要手术治疗。克罗恩病最突出的特征是肠壁的颗粒状、红紫色水肿性增厚。随着炎症的发展，这些肉芽肿经常失去其外接边界并与周围组织整合。腹泻和肠梗阻是主要的临床特征。与溃疡性结肠炎一样，克罗恩病的病程可能是连续的或复发的、轻度的或严重的；但与溃疡性结肠炎不同，克罗恩病不能通过切除相关的肠段来治愈。大多数患有克罗恩病的患者需要在某一时刻进行手术，但随后的复发很常见并且通常需要持续的医疗。克罗恩病可能涉及从口腔到肛门的消化道的任何部分，但通常它出现在回肠结肠区域、小肠区域或结肠-肛门直肠区域。在组织病理学上，该疾病表现为不连续的肉芽肿(granulomatomas)、隐窝脓肿、龟裂和口疮性溃疡。炎性浸润物混合，由淋巴细胞(T细胞和B细胞)、浆细胞、巨噬细胞和嗜中性粒细胞组成。分泌IgM和IgG的浆细胞、巨噬细胞和嗜中性粒细胞不成比例地增加。
“溃疡性结肠炎(UC)”折磨着大肠。病程可以是连续的或复发的、轻度的或严重的。最早的病变是在利氏肠腺的隐窝基部形成脓肿的炎性浸润。这些扩张和破裂的隐窝的聚结倾向于将上覆的粘膜与其血液供应分开，导致溃疡。该疾病的症状包括痉挛，下腹痛，直肠出血，以及主要由血液、脓和粘液组成且粪便颗粒很少频繁、松散的排泄物。对于急性、严重或慢性、持续不断的溃疡性结肠炎，可能需要全结肠切除术。
疾病或病症(例如，炎性肠病，例如溃疡性结肠炎或克罗恩病)的“症状”是受试者遭受的并且指示疾病的任何病态现象或从正常的结构、功能或感觉的偏离。
在某些实施方式中，受试者患有小肠细菌过度生长(SIBO)。在健康的条件下，小肠容纳少于103个细菌/mL。当肠道微生物组的体内平衡被破坏或异常时，肠道微生物群的各种功能是不受控制的。参见，例如，Shreiner等人，(2016)Curr.Opin.Gastroenterol.31(1):69-75；Bures等人，(2010)World J.Gastroenterol.16(24):2978-2990。过量的细菌水平(超过105个细菌/mL)和小肠中的异常细菌类型导致SIBO的发展。SIBO与慢性腹泻、腹部不适、肿胀、吸收不良、胃肠胀气和无目的体重减轻有关联。虽然革兰氏阳性细菌通常存在于小肠中，但患有SIBO的受试者在小肠中具有多种细菌，包括革兰氏阴性细菌，其通常仅以非常小的数量存在或根本不存在于小肠内。例如，SIBO中存在的细菌可以分泌粘膜破坏性毒素或代谢胆汁盐，这可能导致吸收不良和肿胀。一项比较24-50岁受试者和61岁以上受试者的SIBO患病率的研究发现，与年纪较小的受试者相比，SIBO在年长受试者中更为普遍(分别为15.6％和5.9％)(Parlesak等人，(2003)J.Am.Geriatr.Soc.51(6):768-773)。在体重减轻的受试者中也更常见SIBO。发展SIBO的风险因素包括：代谢紊乱(例如、糖尿病、胃酸过少(hypochloryhydria))、营养不良、肠易激综合征(IBS)、乳糜泻、克罗恩病、肝硬化、肾衰竭、胃轻瘫、小肠运动障碍、胃肠道结构异常(例如，空肠憩室)、胃切除术和免疫缺陷。另外的风险因素包括使用某些药物(例如抗生素、胃酸分泌抑制剂)。参见，例如，Dukowicz等人，(2007)Gastronenterol.Hepatol.3(2):112-122。在一些实施方式中，患有SIBO的受试者具有延迟的肠道传输时间(Cuoco等人，(2002)Hepatogastroenterology 49:1582-1586)。在一些实施方式中，患有SIBO的受试者具有加速的肠道传输时间(Van Citters和Lin(2006)Clin.Nutrition in Gastrointestinal Disease.Thorofare:Slack Inc；2006；271-280)。
如本文所用，如果受试者具有大于103菌落形成单位(CFU)/mL的肠道细菌水平，例如大于104CFU/mL，大于105CFU/mL，大于106CFU/mL，大于107CFU/mL，大于108CFU/mL，大于109CFU/mL，大于1010CFU/mL，则受试者患有SIBO或具有患SIBO的风险。在一些实施方式中，细菌是革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌。在一些实施方式中，细菌是革兰氏阳性细菌。在一些实施方式中，细菌是革兰氏阴性细菌。
健康个体中SIBO的患病率在约0-20％之间变化(参见，例如，Lombardo等人，(2010)Clin.Gastroenterol.Hepatol.8:504–8；Sabaté等人，(2008)Obes.Surg.18:371–7；Posserud等人，(2007)Gut 56:802-8；Teo(2004)J.Gastroenterol.Hepatol.19:904–9；Lewis等人，(1999)Age Ageing 28:181–5；Pimentel等人，(2003)Am.J.Gastroenterol.98:412-9；Rana等人，(2011)Diabetes Technol.Ther.13:1115–20；Bratten等人，(2008)Am.J.Gastroenterol.103:958-63；和Scarpellini等人，(2009)J.Pediatr.155:416-20)。多种临床病况与SIBO相关联并且在本文中称为“SIBO相关病况”。示例性SIBO相关病况包括但不限于，乳糜泻(参见，例如，Rana等人，(2007)Trop.Gastroenterol.28:159-61；Rubio-Tapia等人，(2009)J.Clin.Gastroenterol.43:157-61；和Tursi等人，(2003)Am.J.Gastroenterol.98:839–43)；结缔组织组织疾病，例如硬皮病(参见，例如，Levesque等人，(2009)Rheumatology48:1314–9；和Parodi等人，(2008)Am.J.Gastroenterol.103:1257–62)；克罗恩病(参见，例如，Fukushima等人，(1999)Dis.Colon Rectum 42:1072-7；Klaus等人，(2009)Gastroenterol.9:61；和美国公开No.2002/0039599)；糖尿病(参见，例如，Rana等人，(2011)Diabetes Technol Ther 13:1115–20,和Zaccardi等人，(2009)Eur.Rev.Med.Pharmacol.Sci.13:419–23)；甲状腺功能减退症(参见，例如，Lauritano等人，(2007)J.Clin.Endocr.Metab.92:4180–4)；非特异性运动障碍(参见，例如，Jacobs等人，(2013)Aliment.Pharmacol.Ther.37:1103–11)；放射性肠病(参见，例如，Wedlake等人，(2008)Eur.J Cancer44:2212–7)；溃疡性结肠炎(参见，例如，Ibanez等人，(2008)Gastroenterology 134:A-350)；慢性疲劳综合征(参见，例如，Ojetti等人，(2009)Eur.Rev.Med.Pharmacol.Sci.13:419–23)；慢性胰腺炎(参见，例如，Mancilla等人，(2008)136:976-80；和Trespi等人(1999)Curr.Med.Res.Opin.15:47–52)；药物诱导性酸分泌抑制(参见，例如，Jacobs(2013)Aliment.Pharmacol.Ther.37:1103–11；Compare等人，(2010)Eur.J.Clin.Invest.41:380-6；和Lombardo等人，(2010)Clin.Gastroenterol.Hepatol.8:504–8)；末期肾衰竭(参见，例如，Strid等人，(2003)Digestion 67:129-37)；纤维肌痛(参见，例如，美国公开No.2002/0039599)；肠易激综合征(Posserud等人，(2007)Gut 56:802-8；Bratten等人，(2008)Am.J.Gastroenterol.103:958–63；30.Pimentel等人，(2000)Am.J.Gastroenterol.95:3503-6；Nucera等人，(2005)Aliment.Pharmacol.Ther.21:1391-5；Lupascu等人，(2005)Aliment.Pharmacol.Ther.22:1157-60；和Grover等人，(2008)Neurogastroenterol.Motil.20:998-1008)；免疫缺陷综合征如HIV感染和慢性淋巴细胞白血病(参见，例如，Chave等人，Am.J.Gastroenterol.89:2168-71；和Smith等人，(1990)J.Clin.Pathol.43:57-9)；肝硬化(参见，例如，Yang等人，(1998)Scand.J.Gastroenterol.33:867-71；和Gunnarsdottir(2003)Am.J.Gastroenterol.98:1362-70)；肥胖症(参见，例如，Sabaté等人，(2008)Obes.Surg.18:371-7；和Madrid等人，(2011)Dig.Dis.Sci.56:155–60)；肠外营养(参见，例如，Gutierrez等人，(2012)J.Pediatr.Surg.47:1150-4)；红斑痤疮(Parodi等人，Clin.Gastroenterol.Hepatol.6:759-64)，肌肉萎缩症(参见，例如，Tarnopolsky等人，(2010)Muscle Nerve 42:853-5)和帕金森病(参见例如Gabrielli(2011)Movement Disord.26:889-92)。因此，在本文所述任何方法的一些实施方式中，受试者患有选自由乳糜泻、结缔组织病(例如、硬皮病)、克罗恩病、糖尿病、甲状腺机能减退症、非特异性运动障碍、放射性肠病、溃疡性结肠炎、慢性疲劳综合征、慢性胰腺炎、药物诱导性酸分泌抑制、末期肾功能衰竭、纤维肌痛、肠易激综合征、免疫缺陷综合症(如HIV感染和慢性淋巴细胞白血病)、肥胖症、肠外营养、红斑痤疮、肌肉萎缩症和帕金森病组成的组中的SIBO相关病况。例如，本文描述的方法可用于检测患有SIBO相关病况的受试者中的SIBO。
在本文所述任何方法的一些实施方式中，怀疑受试者患有SIBO或SIBO相关病况。在本文所述任何方法的一些实施方式中，受试者具有选自由肿胀、腹泻、肠胃胀气、腹痛、便秘、体重减轻、发热、腹部压痛、恶心、胃潴瘤和脂肪痢所组成的组中的一种或多种症状。
在本文所述任何方法的一些实施方式中，受试者已经过外科手术。例如，SIBO在接受过腹部手术，双侧迷走神经切断术，胃切除术，回盲瓣切除术和roux-en-Y重建术的受试者中是普遍的(参见，例如，Grace等人，(2013)Aliment.Pharmacol.Ther.38(7):674-88，其全部内容通过引用明确并入本文)。在本文所述任何方法的一些实施方式中，受试者已接受过选自由腹部手术、双侧迷走神经切断术、胃切除术、回盲瓣膜切除术和roux-en-Y重建术组成的组中的外科手术。
在一些实施方式中，本文公开的分析物的检测指示与异常细菌群体相关联的胃肠道病症。细菌可包括但不限于，存在于流体样品中的细菌类型或在胃肠道特定区域中的细菌浓度。使用本文描述的方法获得的数据可用于确定受试者是否具有感染，例如小肠细菌过度生长(SIBO)，或用于表征胃肠道内的细菌群体以用于诊断目的或其他目的。在一些实施方式中，在受试者中检测本文公开的分析物可以指示源自受试者的内胚层的疾病或病况。在本文所述任何方法的一些实施方式中，所述受试者患有来自内胚层的疾病或病况，所述来自内胚层的疾病或病况选自下组：胃炎、乳糜泻、肝炎、酒精性肝病、脂肪肝疾病(肝脂肪变性)、非酒精性脂肪肝(NASH)、肝硬化、原发性硬化性胆管炎、胰腺炎、间质性膀胱炎、哮喘、慢性阻塞性肺病、肺纤维化、咽炎、甲状腺炎、甲状腺功能亢进、甲状旁腺炎、肾炎、桥本氏病、艾迪生病、格雷夫斯病、综合征、1型糖尿病、盆腔炎、耳道炎症、耳鸣、前庭神经炎、中耳炎、听道炎、气管炎、胆汁淤积性肝病、原发性胆道硬化、肝实质、遗传性肝脏代谢失调、拜勒综合征、脑腱黄瘤病、Zellweger综合征、新生儿肝炎、囊胞性纤维症、ALGS(Alagille综合征)、PFIC(进行性家族性肝内胆汁淤积症)、自身免疫性肝炎、原发性胆汁性肝硬化(PBC)、肝纤维化、NAFLD、门静脉高压症、一般性胆汁淤积症例如如因药物引起的或妊娠期间的黄疸、肝内和肝外胆汁淤积例如胆汁淤积的遗传形式(如PFIC1)、胆结石和胆总管结石、引起胆系阻塞的恶性肿瘤、胆汁淤积/黄疸导致的症状(擦伤、瘙痒)、导致进行性胆汁淤积的慢性自身免疫性肝病、以及胆汁淤积性肝脏病的瘙痒、十二指肠溃疡、肠炎(放疗、化疗或感染引起的肠炎)、憩室炎、结肠袋炎、胆囊炎和胆管炎。在本文所述任何方法的一些实施方式中，源自内胚层的组织中出现的炎性疾病或病况是肝脏的炎症。
在一些实施方式中，本文公开的分析物的检测指示肝脏疾病或病症。在一些实施方式中，在受试者中检测本文公开的分析物可以指示受试者的肝脏疾病或病症。例如，本文所述的方法、装置和组合物可用于确定受试者是否患有肝脏疾病或病症或是否具有发展肝脏疾病或病症的风险，和/或用于确定或监测肝脏疾病或病症的疗程。肝脏疾病和病症的非穷举列表包括但不限于，纤维化、肝硬化、酒精性肝病、脂肪性肝病(肝脂肪变性)、非酒精性脂肪性肝病(NASH)、胆汁淤积性肝病、肝实质、遗传性肝脏代谢失调、PFIC(进行性家族性肝内胆汁淤积)、自身免疫性肝炎、原发性胆汁性肝硬化(PBC)、肝纤维化、NAFLD、导致进行性胆汁淤积的慢性自身免疫性肝病、胆汁淤积性肝病的瘙痒、肝脏炎症和肝纤维化。
选择和优化治疗的方法
在一些实施方式中，本文所述的方法包括向被鉴定为患有GI病症(例如SIBO)或具有发展GI病症(例如SIBO)风险的受试者施用一种或多种治疗剂，例如抗生素。该方法还可以包括基于分析物的存在或不存在，或基于分析物的量，为患有GI病症或确定具有发展GI病症的风险的受试者选择治疗剂。该方法还可包括将通过本文所述方法选择的治疗剂施用于患有GI病症或具有发展GI病症的风险的受试者以进行治疗、延迟疾病进展或降低疾病发展风险。例如，在一些实施方式中，本文所述的方法可包括向被鉴定为患有SIBO或具有发展SIBO的风险的受试者施用抗生素(例如利福昔明)。在一些实施方式中，所述方法还可包括选择患有SIBO或具有发展SIBO的风险的受试者(例如，患有SIBO相关病况的受试者)，并用抗生素(例如利福昔明)治疗受试者以进行治疗、延迟疾病进展或降低SIBO发展风险。
在本文所述任何方法的一些实施方式中，该方法还可以包括监测受试者的步骤，例如，针对一种或多种分析物的增加或减少，或与临床结果相关联的任何其他参数。在一些实施方式中，监测步骤包括向受试者提供可摄入装置以确定分析物的存在或不存在和/或分析物的水平或量。在一些实施方式中，监测步骤在施用治疗剂之前、疗程中或治疗之后发生。在一些实施方式中，监测步骤包括摄入先前提供给受试者的可摄入装置的附加步骤，以确定分析物的存在或不存在和/或分析物的水平或量。
本文还提供了确定GI病症治疗功效的方法。在一些实施方式中，提供可摄入装置可确定受试者中GI病症的成功治疗(例如，确定分析物的存在或不存在；与早期在受试者中确定的分析物水平相比，分析物水平降低；与对照受试者(例如，没有GI疾病或没有发展GI风险的受试者)中确定的分析物水平相比，分析物的水平降低；与早期在受试者中确定的分析物水平相比，分析物的水平增加)。在一些实施方式中，在提供可摄入装置步骤之前，受试者接受针对GI病症的治疗(例如，本文所述的任何治疗)。例如，在一些实施方式中，与治疗GI病症之前的本文所述分析物的水平相比，分析物(例如，本文所述的任何分析物)的水平降低，并且中断进一步的治疗。例如，在一些实施方式中，与治疗GI病症之前的本文所述分析物的水平相比，分析物(例如，本文所述的任何分析物)的水平增加，则施用不同的治疗剂。
用于治疗或预防胃肠病症(例如，克罗恩病、溃疡性结肠炎)的此类药剂的非限制性示例包括抑制细胞因子产生、下调或抑制自身抗原表达或掩蔽MHC抗原的物质。此类试剂的示例包括：2-氨基-6-芳基-5-取代的嘧啶(参见美国专利No.4,665,077)；非甾体抗炎药(NSAID)；更昔洛韦；他克莫司；糖皮质激素例如皮质醇或醛固酮；抗炎剂例如环氧合酶抑制剂；5-脂氧合酶抑制剂；或白三烯受体拮抗剂；嘌呤拮抗剂，例如硫唑嘌呤或霉酚酸酯(MMF)；烷基化剂，例如环磷酰胺；溴隐亭；达那唑；氨苯砜；戊二醛(其掩蔽MHC抗原，如美国专利No.4,120,649中所述)；针对MHC抗原和MHC片段的抗独特型抗体；环孢霉素；6-巯基嘌呤；类固醇，例如皮质类固醇或糖皮质类固醇或糖皮质类固醇类似物，例如强的松龙、甲基强的松龙、包括SOLU-甲基强的松龙琥珀酸钠和地塞米松；二氢叶酸还原酶抑制剂，例如甲氨蝶呤(口服或皮下用)；抗疟疾物，例如氯喹和羟氯喹；柳氮磺胺吡啶；来氟米特；细胞因子抗体或细胞因子受体抗体或5拮抗剂，包括抗干扰素-α、-β或-γ抗体、抗肿瘤坏死因子(TNF)-α抗体(英夫利昔单抗或阿达木单抗)、抗TNF-α免疫粘附素(依那西普)、抗TNF-β抗体、抗白细胞介素-2(IL-2)抗体和抗IL-2受体抗体、以及抗白细胞介素-6(IL-6)受体抗体和拮抗剂；抗LFA-1抗体，包括抗CD1la和抗CD18抗体；抗L3T4抗体；异源抗淋巴细胞球蛋白；泛-T抗体，抗CD3或抗CD4/CD4a抗体；含有LFA-3结合结构域的可溶性肽(WO 90/08187，1990年7月26日公开)；链激酶；转化生长因子-β(TGF-β)；链道酶；来自宿主的RNA或DNA；FK506；RS-61443；苯丁酸氮芥；脱氧精胍菌素；雷帕霉素；T细胞受体(Cohen等人，美国专利No.5,114,721)；T细胞受体片段(Offner等人，Science,251:430-432(1991)；WO90/11294；Janeway,Nature,341:482(1989)；和WO 91/01133)；BAFF拮抗剂例如BAFF或BR3抗体或免疫粘附素和zTNF4拮抗剂(对于综述，参见Mackay和Mackay,TrendsImmunol,23:113-5(2002))；干扰T细胞辅助信号的生物制剂，例如抗CD40受体或抗CD40配体(CD154)，包括CD40-CD40配体的阻断抗体(例如，Durie等人，Science,261:1328-30(1993)；Mohan等人，J.Immunol,154:1470-80(1995))和CTLA4-Ig(Finck等人，Science,265:1225-7(1994))；和T细胞受体抗体(EP340,109)例如T10B9。辅助剂的非限制性示例还包括以下：布地奈德；表皮生长因子；氨基水杨酸盐；甲硝哒唑；美沙拉嗪；奥沙拉嗪；巴柳氮；抗氧化剂；血栓素抑制剂；IL-1受体拮抗剂；抗IL-1单克隆抗体；生长因子；弹性蛋白酶抑制剂；吡啶基咪唑化合物；TNF拮抗剂；IL-4、IL-10、IL-13和/或TGFβ细胞因子或其激动剂(例如，激动剂抗体)；IL-11；与葡糖苷酸或右旋糖酐缀合的强的松龙、地塞米松或布地奈德的前药；ICAM-1反义硫代磷酸酯寡脱氧核苷酸(ISIS 2302；Isis Pharmaceuticals,Inc.)；可溶性补体受体1(TPlO；T Cell Sciences,Inc.)；缓释美沙拉嗪；血小板活化因子(PAF)的拮抗剂；环丙沙星；和利多卡因。在一些实施方式中，用于治疗或预防胃肠病症(例如，SIBO)的药剂包括本文所述的任何抗生素(例如利福昔明)。UC的药剂的示例是用于轻度病例的柳氮磺胺吡啶和相关的含水杨酸酯的药物，和用于重症病例的皮质类固醇药物。
局部施用水杨酸酯或皮质类固醇有时是有效的，特别是当疾病局限于远端肠时，并且与全身使用相比，副作用减少。有时会指定支持性措施，例如施用铁剂和止泻剂。硫唑嘌呤、6-巯基嘌呤和甲氨蝶呤有时也被指定用于难治性皮质类固醇依赖性病例。
在一些实施方式中，选择用于治疗的抗生素选自由β-内酰胺抗生素、氨基糖苷类、柄型抗生素、蒽醌类、抗生素唑类、抗生素糖肽类、大环内酯类、抗生素核苷类、抗生素肽类、抗生素多烯类、抗生素聚醚类、喹诺酮类、抗生素类固醇类、磺胺类、四环素类、二元羧酸类、抗生素金属类、氧化剂、释放自由基和/或活性氧的物质、阳离子抗菌剂、季铵化合物、双胍类、三胍类、二双胍类及其类似物和聚合物、以及自然产生抗生素的化合物的物质所组成的组。
β-内酰胺抗生素包括但不限于，2-(3-丙氨酰)克拉维烷、2-羟甲基克拉维烷、8-表-噻烯霉素、乙酰基-噻烯霉素、阿莫西林、阿莫西林钠、阿莫西林三水合物、阿莫西林-克拉维酸钾组合物、氨苄青霉素、氨苄青霉素钠、氨苄青霉素三水合物、氨苄青霉素-舒巴坦、阿帕西林、阿扑西林、叠氮西林、阿洛西林、氨曲南、巴卡西林、比阿培南、羧苄青霉素、羧苄青霉素二钠、卡非西林、卡茚西林、毯霉素、头孢乙氰、头孢克洛、头孢羟氨苄、头孢氨苄、头孢噻啶、头孢噻吩、头孢羟唑、头孢羟唑、头孢匹林、头孢曲秦、头孢曲秦丙二醇、头孢西酮、头孢唑啉、头孢拉宗、头孢卡品、盐酸头孢卡品酯、头孢地尼、头孢托仑、头孢托仑匹酯、头孢吡肟、头孢他美、头孢他美匹酯、头孢克肟、头孢甲肟、头孢美唑、头孢米诺、头孢米诺、头孢氨苄(cefmolexin)、头孢地嗪、头孢尼西、头孢哌酮、头孢雷特、头孢噻利、头孢噻肟、头孢替坦、头孢替安、头孢西丁、头孢唑兰、头孢匹胺、头孢匹罗、头孢泊肟、头孢泊肟匹酯、头孢丙烯、头孢喹肟、头孢拉定、头孢沙定、头孢磺啶、头孢他啶、头孢特仑、头孢特仑匹酯、头孢替唑、头孢布烯、头孢唑肟、头孢曲松、头孢呋辛、头孢呋辛酯、头孢菌素、几丁黄杆菌素(chitinovorin)、环己西林、克拉维酸、氯甲西林、氯唑西林、环丝氨酸、脱氧复酸霉素、双氯西林、二氢复酸霉素、依匹西林、表硫霉素、厄他培南、法罗培南、氟罗头孢、氟氯西林、海他西林、亚胺培南、仑氨西林、氯碳头孢、美西林、美罗培南、美坦西林、甲氧西林、美洛西林、拉氧头孢、萘夫西林、去硫霉素(northienamycin)、苯甲异噁唑青霉素、帕尼培南、培那西林、青霉素、非奈西林、哌拉西林、他唑巴坦、匹氨西林、枢椎镰刀菌素(pivcefalexin)、匹美西林、盐酸匹美西林、复酸霉素、普匹西林、沙莫西林、舒巴坦、磺苄西林、酞氨西林、替莫西林、特康唑、噻烯霉素、替卡西林及其类似物、盐和衍生物。
氨基糖苷类包括但不限于，1,2'-N-DL-异丝氨酰基-3',4'-双脱氧基卡那霉素B、1,2'-N-DL-异丝酰基-卡那霉素B、1,2'-N-[(S)-4-氨基-2-羟基丁酰基]-3',4'-双脱氧基卡那霉素B、1,2'-N-[(S)-4-氨基-2-羟基丁酰基]-卡那霉素B、1-N-(2-氨基丁磺酰基)卡那霉素A、1-N-(2-氨基乙磺酰基)3’,4’-双脱氧核糖霉素、1-N-(2-氨基乙磺酰基)3'-脱氧核糖霉素、1-N-(2-氨基乙磺酰基)3'4'-双脱氧卡那霉素B、1-N-(2-氨基乙磺酰基)卡那霉素A、1-N-(2-氨基乙磺酰基)卡那霉素B、1-N-(2-氨基乙磺酰基)核糖霉素、1-N-(2-氨基丙磺酰基)3'-脱氧卡那霉素B、1-N-(2-氨基丙磺酰基)3'4'-双脱氧卡那霉素B、1-N-(2-氨基丙磺酰基)卡那霉素A、1-N-(2-氨基丙磺酰基)卡那霉素B、1-N-(L-4-氨基-2-羟基-丁酰基)2',3'-双脱氧-2'-氟卡那霉素A、1-N-(L-4-氨基-2-羟基-丙酰基)2',3'-双脱氧-2'-氟卡那霉素A、1-N-DL-3’,4’-双脱氧-异丝氨酰基卡那霉素B、1-N-DL-异丝氨酰基卡那霉素、1-N-DL-异丝氨酰基卡那霉素B、1-N-[L-(-)-(α-羟基-γ-氨基丁酰基)]-XK-62-2,2',3'-双脱氧-2'-氟卡那霉素A、2-羟基庆大霉素A3、2-羟基庆大霉素B、2-羟基庆大霉素B1、2-羟基庆大霉素JI-20A、2-羟基庆大霉素JI-20B、3″-N-甲基-4″-C-甲基-3’,4’-双脱氧(dodeoxy)卡那霉素A、3″-N-甲基-4″-C-甲基-3’,4’-双脱氧卡那霉素B、3″-N-甲基-4″-C-甲基-3’,4’-双脱氧-6'-甲基卡那霉素B、3’,4’-双脱氧-3'-烯-核糖霉素、3’,4’-双脱氧新霉素、3’,4’-双脱氧核糖霉素、3'-脱氧-6'-N-甲基-卡那霉素B、3'-脱氧新霉素、3'-脱氧核糖霉素、3'-氧代糖霉素(saccharocin)、3,3'-海洛沙地明(nepotrehalosadiamine)、3-脱甲氧基-2″-N-亚氨代甲基天神霉素B二硫酸盐四水合物、3-去甲氧基天神霉素B、3-O-去甲基-2-N-亚氨代甲基天神霉素B、3-O-去甲基天神霉素B、3-海藻糖胺、4″,6″-双脱氧达苄霉素、4-N-甘氨酰基-KA-6606VI、5″-氨基-3′,4′,5″-三脱氧-丁苷菌素A、6″-脱氧达苄霉素、6'-表福提霉素A、6-脱氧-新霉素(结构6-脱氧-新霉素B)、6-脱氧-新霉素B、6-脱氧-新霉素C、6-脱氧-巴龙霉素、抗霉素(acmimycin)、AHB-3’,4’-双脱氧核糖霉素、AHB-3'-脱氧卡那霉素B、AHB-3'-脱氧新霉素、AHB-3'-脱氧核糖核酸、AHB-4″-6″-双脱氧达苄霉素、AHB-6″-脱氧达苄霉素、AHB-双脱氧新霉素、AHB-卡那霉素B、AHB-甲基-3'-脱氧卡那霉素B、丁胺卡那霉素、丁胺卡那霉素硫酸盐、安普霉素、阿贝卡星、阿司米星、阿司米星硫酸盐、氨基去氧卡那霉素、布鲁霉素、博霍霉素(boholmycin)、丁苷菌素、丁苷菌素B、小串菌素、香豆素(coumamidine)γ1、香豆素γ2、D,L-1-N-(α-羟基-β-氨基丙酰)-XK-62-2、达替米星、脱-O-甲基-4-N-甘氨酰基-KA-6606VI、脱-O-甲基-KA-6606I、脱-O-甲基-KA-7038I、德畜霉素A、德畜霉素B、双-N6',O3-去甲基天神霉素A、达苄霉素、达苄霉素硫酸盐、二氢链霉素、二氢链霉素硫酸盐、表甲酰胺基缩水甘油基福提霉素、表潮霉素、甲酰胺基-天神霉素A、甲酰胺基-天神霉素B、福提霉素B、福提霉素C、福提霉素D、福提霉素KE、福提霉素KF、福提霉素KG、福提霉素KG1(立体异构体KG1/KG2)、福提霉素KG2(立体异构体KG1/KG2)、福提霉素KG3、弗氏菌丝素、弗氏菌丝素硫酸盐、庆大霉素、庆大霉素硫酸盐、格博霉素(globeomycin)、杂交霉素A1、杂交霉素A2、杂交霉素B1、杂交霉素B2、杂交霉素C1、杂交霉素C2、羟基链霉素、潮霉素、潮霉素B、异帕米星、硫酸异帕米星、天神霉素、卡那霉素、硫酸卡那霉素、春日霉素、利维霉素、马可霉素、小诺霉素、硫酸小诺霉素、突变霉素、筋霉素、N-去甲基-7-O天青菌素、去甲基天青菌素、天神霉素的甲磺酸衍生物、尼拉霉素、尼拉霉素、新霉素、奈替米星、寡糖酶抑素、巴龙霉素、五氮霉素、核糖霉素、糖霉素、昔尔杜霉素、西索米星、山梨醇菌素、壮观霉素、链霉素、妥布霉素、海藻糖胺、萃他汀、井冈霉素、威大霉素、木糖霉素(xylostasin)、轭霉素及其类似物、盐和衍生物。
抗生素蒽醌类包括但不限于：乌拉霉素(uramycin)、烬灰红菌素、双柔红霉素(ditrisarubicin)、双柔红霉素C、费加罗酸脆霉素(figaroic acid fragilomycin)、美浓霉素、腊伯罗霉素、鲁道夫霉素(rudolfomycin)、硫霉素(sulfurmycin)及其类似物、盐和衍生物。
抗生素唑类包括，但不限于，阿扎硝唑、联苯苄唑、布康唑、氯米达唑、氯米达唑盐酸盐、氯康唑、单盐酸氯康唑、克霉唑、二甲硝咪唑、益康唑、硝酸益康唑、恩康唑、芬替康唑、硝酸芬替康唑、苯噻硫酮、氟康唑、氟曲马唑、异康唑、硝酸异康唑、伊曲康唑、酮康唑、拉诺康唑、甲硝哒唑、苯甲酸甲硝哒唑、咪康唑、硝酸咪康唑、奈康唑、尼莫拉唑、尼立哒唑、奥康唑(omoconazol)、奥硝唑、奥昔康唑、硝酸诺康唑、普罗硝唑、塞克硝唑、舍他康唑、硝酸舍他康唑、硫康唑、硝酸硫康唑、替硝唑、噻康唑、伏立康唑及其类似物、盐和衍生物。
抗生素糖肽类包括但不限于棘刺霉素(acanthomycin)、阿克他宁、阿伏帕星、巴新霉素、博来霉素B(铜博来霉素)、氯东方菌素、氯多孢菌素、去甲万古霉素、恩拉霉素、galacardin、胍基菌纤维素(guanidylfungin)、曲古霉素、去甲万古霉素、N-壬酰基-替考拉宁、腐草霉素、普拉妥霉素、瑞斯托菌素、葡萄球菌素(staphylocidin)、他利霉素、替考拉宁、万古霉素、优胜霉素、木假丝菌素(xylocandin)、拉来霉素及其类似物、盐和衍生物。
大环内酯类包括但不限于，乙酰晶柱白霉素、乙酰吉他霉素、安哥拉霉素、阿奇霉素、巴弗洛霉素、布雷菲德菌素、碳霉素、查耳霉素、卷须霉素、克拉霉素、康纳霉素(concanamycin)、去异戊酰基-尼达霉素、去霉素基(demycinosyl)-麻西那霉素、Di-0-甲基噻霉素(methyltiacumicidin)、地红霉素、红霉素、依托红霉素、红霉素乙基琥珀酸酯、乳糖醛酸红霉素、硬脂酸红霉素、氟红霉素、聚焦蛋白(focusin)、螺旋霉素、哈特马利特(haterumalide)、哈特马利特、交沙霉素、丙酸交沙霉素(josamycin ropionate)、幼霉素(juvenimycin)、幼霉素、北里霉素、酮基台勾霉素、兰卡杀菌素、兰卡霉素、白霉素、马克霉素(machecin)、麦里多霉素、巨大霉素、甲基白霉素、酒霉素、麦迪霉素、米欧卡霉素、肌醇内酯(mycaminosyltylactone)、霉霉素(mycinomycin)、中性霉素、尼达霉素、无活菌素、竹桃霉素、苯乙酰异戊霉素(phenylacetyideltamycin)、巴马霉素、苦霉素、罗他霉素、罗沙米星、罗红霉素、赛地卡霉素(sedecamycin)、山科霉素、螺旋霉素、斯瓦尔霉素(swalpamycin)、他克莫司、泰利霉素、台勾霉素、替米考星、密螺霉素(treponemycin)、醋竹桃霉素、泰乐菌素、杀黑星菌素及其类似物、盐和衍生物。
抗生素的核苷类包括但不限于，别霉素、狭霉素、氮胸苷、杀稻瘟菌素S、依匹普林、氟胞嘧啶、谷氏菌素、米多霉素、尼可霉素、核杀菌素、腺苷(oxanosine)、腺苷、嘌呤霉素、吡唑霉素、焦土霉素、西尼霉素、稀疏菌素、斯卡霉素(spicamycin)、衣霉素、尿嘧啶多氧菌素、旺地杀菌素及其类似物、盐和衍生物。
抗生素肽类包括，但不限于，放线菌素,阿枯菌素(aculeacin)、丙氨肽霉素、阿诺霉素(arnfomyci)、阿米霉素(amythiamycin)、来自丝状真菌(Zalerion arboricola)的抗真菌剂、安曲霉素(antrimycin)、阿匹德(apid)、蜜蜂抗菌肽、天冬菌素、金大分子霉素(auromomycin)、杆菌素(bacileucin)、杆菌霉素、杆菌肽素(bacillopeptin)、杆菌肽、巴加杀菌素、贝米霉素(beminamycin)、β-丙氨酰-L-酪氨酸、波卓霉素、卷曲霉素、卡泊芬净(caspofungine)、西帕西丁(cepacidine)、蜡状菌素、西洛芬净、环杆菌素、黏菌素、环缩酚酸肽、细胞吞噬素(cytophagin)、放线菌素、达托霉素、十肽菌素、去氧牟伦多菌素(desoxymulundocandin)、埃查诺霉素(echanomycin)、棘白菌素B、棘霉素、埃可霉素(ecomycin)、恩镰孢菌素、依塔霉素、法宾霉素(fabatin)、高铁霉素、高铁霉素、非昔罗霉素(ficellomycin)、氟诺卡硫星(fluoronocathiacin)、杀镰孢菌素(fusaricidin)、加迪霉素(gardimycin)、谷缬菌素、球肽菌素(globopeptin)、甘氨霉素(glyphomycin)、短杆菌肽、草生欧菌素(herbicolin)、异样霉素、伊枯草菌素、依约霉素、伊珠肽素(izupeptin)、贾尼霉素、贾那霉素(janthinocin)、乔利肽菌素、卡塔诺素(katanosin)、嗜杀毒素、脂肽抗生素、来自扎雷里昂属(Zalerion sp.)的脂肽、溶杆菌素(lysobactin)、溶菌酶、大分子霉素、爪蟾抗菌肽、蜂毒肽、美杀菌素(mersacidin)米卡霉素、莫雷霉素(mureidomycin)、枝游菌素(mycoplanecin)、抗霉菌枯草杆菌素、新肽氟(neopeptifl uorin)、新绿灰菌素(neoviridogrisein)、纺锤霉素、乳酸链球菌肽、诺卡硫星(nocathiacin)、诺卡硫星6-脱氧糖苷、诺西肽、八肽霉素、杀绿霉素(pacidamycin)、十五肽、肽氟(peptifluorin)、培美素(permetin)、多肽霉素(phytoactin)、植物链球菌素、游硫菌素(planothiocin)、普拉斯巴菌素(plusbacin)极枯草菌素、多粘菌素抗生素复合物、多粘菌素B、多粘菌素B1、多粘菌素F、新制癌菌素(preneocarzinostatin)、喹霉素、奎奴普丁-达福普汀、番红菌素、沙美霉素(salmycin)、沙美霉素、沙美霉素、山卓霉素、萨拉霉素、盐屋霉素、倍他西林(sperabillin)、孢霉素、链霉菌属化合物、枯草杆菌素、替考拉宁糖苷配基、远霉素、热硫链菌素、硫肽菌素、硫链丝菌素、十三肽菌素(tridecaptin)、津枝霉素、结核放线菌素、结核放线菌素、短杆菌素、缬氨霉素、紫霉素、维及霉素、泽范霉素(zervacin)及其类似物、盐和衍生物。
在一些实施方式中，抗生素肽是天然存在的肽，其具有抗细菌和/或抗真菌活性。这种肽可以从草药或脊椎动物来源获得。
多烯类包括但不限于，两性霉素、两性霉素、金色制霉素、抗酵母素、阿扎霉素、杀稻瘟菌素、杀念珠菌素、杀念珠菌素甲酯、假丝霉素、假丝霉素甲酯、卡诺普利霉素(chinopricin)、菲律宾菌素、黄抗霉素、弗氏菌素、哈霉素、哈卓普利霉素(hydropricin)、来佛林、光明霉素、鲁克奴霉素(lucknomycin)、中杀菌素、r中杀菌素甲酯、美帕曲星、甲基两性霉素、游霉素、尼菲霉素、制霉菌素、制霉菌素甲酯、氧普利霉素(oxypricin)、帕曲星、戊霉素、培里霉素(perimycin)、匹马菌素、伯霉素、抗变形菌素(proticin)、龟裂杀菌素、涎粘菌素(sistomycosin)、堆囊菌素(sorangicin)、曲古霉素及其类似物、盐和衍生物。
聚醚类包括但不限于，20-脱氧-表-那拉霉素、20-脱氧盐霉素、腐霉素、猎神霉素、二氢罗奴霉素、醚霉素(etheromycin)、离子霉素、异拉沙里菌素、拉沙里菌素、丽诺尔霉素(lenoremycin)、罗奴霉素、溶胞菌素、莫能菌素、那拉酶素、氧罗奴霉素、多环醚抗生素、盐霉素及其类似物、盐和衍生物。
喹诺酮类包括但不限于，烷基-亚甲基二氧-4(1H)-2 5氧噌啉-3-羧酸、阿拉曲伐沙星、西诺沙星、环丙沙星、盐酸环丙沙星、达氟沙星、皮肤癣菌素(dermofongin)A、依诺沙星、恩诺沙星、氟罗沙星、氟甲喹、加替沙星、吉米沙星、格帕沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、盐酸洛美沙星、米洛沙星、莫西沙星、那氟沙星、萘啶酸、硝呋罗喹、诺氟沙星、氧氟沙星、奥比沙星、恶喹酸、帕珠沙星(pazufloxacine)、培氟沙星、甲磺酸培氟沙星、吡哌酸、吡咯米酸(piromidic acid)、培马沙星(premafloxacin)、罗索沙星、如氟沙星、司帕沙星、替马沙星、妥舒沙星、曲伐沙星及其类似物、盐和衍生物。
抗生素类固醇包括但不限于，氨基甾醇、囊甾糖苷(ascosteroside)、枝孢霉素(cladosporide)A、二氢梭链孢酸、脱氢二氢梭链孢酸、脱氢梭链孢酸、梭链孢酸、角鲨胺及其类似物、盐和衍生物。
磺酰胺包括但不限于，氯胺、氨苯砜、磺胺米隆邻苯二甲酰基磺胺噻唑、琥珀酰基磺胺噻唑、磺胺苯甲酰胺、磺胺乙酰胺、磺胺氯哒嗪、磺胺嘧啶、磺胺嘧啶银、磺胺戊烯(sulfadicramide)、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺多辛、磺胺胍、磺胺林、磺胺马唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲嘧啶(sulfamethazine)、磺胺甲二唑、磺胺甲恶唑、磺胺甲氧哒嗪、磺胺间甲氧嘧啶、磺胺二甲唑(sulfamoxol)、磺胺、磺胺培林、磺胺苯并吡唑(sulfaphenazol)、磺胺吡啶、磺胺喹恶啉、磺胺琥珀酰胺、磺胺噻唑、磺胺硫脲、磺胺托拉米(sulfatolamide)、磺胺三嗪、磺胺索嘧啶、磺胺异恶唑、乙酰磺胺异恶唑、磺胺脲(sulfacarbamide)及其类似物、盐和衍生物
四环素类包括但不限于，二氢斯司替霉素、去甲基四环素、阿克拉霉素、阿克罗霉素(akrobomycin)、巴龙霉素(baumycin)、溴四环素、塞托环素(cetocyclin)、金霉素、氯莫环素、柔红霉素、地美环素、阿霉素、盐酸阿霉素、强力霉素、莱姆环素(lymecyclin)、麻西罗霉素、甲氯环素、磺基水杨酸甲氯环素、甲烯土霉素、米诺环素、盐酸米诺环素、缪雪太霉素(musettamycin)、氧四环素、马塞罗霉素(rhodirubin)、吡甲四环素(rolitetracycline)、变红菌素(rubomycin)、序红菌素(serirubicin)、司替霉素、四环素及其类似物、盐和衍生物。
分析物
本文描述的组合物和方法可用于检测、分析和/或定量人受试者中的多种分析物。本申请中使用的“分析物”是指样品中待检测的化合物或组合物。适用于本申请的示例性分析物包括通过引用整体并入本文的美国专利6,251,581中描述的那些分析物。广义地说，分析物可以是能够被检测的任何物质(例如，具有一种或多种抗原的物质)。分析物的示例性和非限制性列表包括配体、蛋白及其片段、凝血因子、激素、细胞因子、多糖、核酸、碳水化合物、粘多糖、脂质、脂肪酸、微生物(例如细菌)、微生物抗原和治疗剂(包括其片段和代谢物)。
例如，分析物可以是与分析物结合剂(例如，生物分子)结合并形成复合物的物质。在一些实施方式中，分析物可以是单价的(单表位的)或多价的(多表位的)，通常是抗原性的或半抗原性的。在一些实施方式中，分析物是单一化合物或多种化合物。在一些实施方式中，分析物是多种化合物，其共享至少一个共同的表位或决定簇部位。分析物可以是细胞的一部分，例如细菌或带有血型抗原如A、B、D等，人白细胞抗原(HLA)或其他细胞表面抗原的细胞。分析物也可以是微生物(例如，细菌(例如病原菌)、真菌、原生动物或病毒)、蛋白、核酸、脂质或激素。在一些实施方式中，分析物可以是外来体或外来体(例如，细菌外来体)的一部分。在一些实施方式中，分析物源自受试者(例如，人受试者)。在一些实施方式中，分析物源自受试者中存在的微生物。在一些实施方式中，分析物是可以使用本文提供的任何一种装置和方法来检测的核酸(例如，DNA分子或RNA分子)、蛋白(例如，可溶性蛋白、细胞表面蛋白)或其片段。
多价配体分析物通常是聚(氨基酸)，即多肽(即蛋白)或肽、多糖、核酸(例如DNA或RNA)、及其组合。这些组合包括细菌、病毒、染色体、基因、线粒体、细胞核、细胞膜等的组分。
在一些实施方式中，多表位配体分析物具有至少约5,000Da，更通常至少约10,000Da的分子量。在聚(氨基酸)类别中，所关注的聚(氨基酸)通常可具有约5,000Da至约5,000,000Da，更通常约20,000Da至1,000,000Da的分子量；在所关注的激素当中，分子量通常范围为约5,000Da至60,000Da。
在一些实施方式中，单表位配体分析物通常具有约100Da至2,000Da，更通常125Da至1,000Da的分子量。
关于具有相似结构特征的蛋白家族、具有特定生物学功能的蛋白、与特定微生物(特别是引起疾病的微生物等)相关的蛋白，可以考虑多种蛋白。这些蛋白包括，例如，免疫球蛋白、细胞因子、酶、激素、癌症抗原、营养标志物、组织特异性抗原等。
在一些实施方式中，分析物是蛋白。在一些实施方式中，分析物是蛋白，例如酶(例如溶血素、蛋白酶、磷脂酶)、可溶性蛋白、膜结合蛋白或外毒素。在一些实施方式中，分析物是蛋白、肽或抗原的片段。在一些实施方式中，分析物是至少5个氨基酸(例如，至少6个、至少7个、至少8个、至少9个、至少10个、至少25个、至少50个、或至少100个氨基酸)的肽。示例性长度包6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、50、75或100个氨基酸。蛋白分析物的示例性种类包括但不限于，鱼精蛋白、组蛋白、白蛋白、球蛋白、硬蛋白、磷蛋白、抗体、affimer、粘蛋白、色蛋白、脂蛋白、核蛋白、糖蛋白、T细胞受体、蛋白多糖、细胞表面受体、膜锚定蛋白、跨膜蛋白、分泌性蛋白、HLA和未分类蛋白。在一些实施方式中，分析物是affimer(参见例如Tiede等人，(2017)eLife 6:e24903，其通过引用明确并入本文)。
示例性分析物包括：前白蛋白、白蛋白、α1-脂蛋白、α1-抗胰蛋白酶、α1-糖蛋白、皮质素传递蛋白、4.6S-后白蛋白、α1-糖蛋白、α1X-糖蛋白、甲状腺素结合性球蛋白、间α胰蛋白酶抑制剂、Gc-球蛋白(Gc 1-1、Gc 2-1、Gc 2-2)、触珠蛋白(Hp 1-1、Hp 2-1、Hp 2-2)、血浆铜蓝蛋白、胆碱酯酶、α2-脂蛋白、肌红蛋白、C-反应蛋白、α2-巨球蛋白、α2-HS-糖蛋白、Zn-α2-糖蛋白、α2-神经氨基-糖蛋白、促红细胞生成素、β-脂蛋白、转铁蛋白、血红素结合蛋白、纤维蛋白原、血纤维蛋白溶酶原、β2-糖蛋白I、β2-糖蛋白II、免疫球蛋白G(IgG)或γG-球蛋白、免疫球蛋白A(IgA)或γA-球蛋白、免疫球蛋白M(IgM)或γM-球蛋白、免疫球蛋白D(IgD)或γD-球蛋白(γD)、免疫球蛋白E(IgE)或γE-球蛋白(γE)、游离κ轻链和游离λ轻链、和补体因子：C′1,(C′1q,C′1r,C′1s,C′2,C′3(β1A,α2D),C′4,C′5,C′6,C′7,C′8,C′9。
分析物的另外的示例包括肿瘤坏死因子-α(TNFα)、白细胞介素-12(IL-12)、IL-23、IL-6、α2β1整合蛋白、α1β1整合蛋白、α4β7整合蛋白、整合蛋白α4β1(VLA-4)、E-选择蛋白、ICAM-1、α5β1整合蛋白、α4β1整合蛋白、VLA-4、α2β1整合蛋白、α5β3整合蛋白、α5β5整合蛋白、αIIbβ3整合蛋白、MAdCAM-1、SMAD7、JAK1、JAK2、JAK3、TYK-2、CHST15、IL-1、IL-1α、IL-18、IL-36α、IL-36K、IL-38、IL-33、IL-13、CD40L、CD40、CD3K、CD3δ、CD3ε、CD3ζ、TCR、TCRα、TCRδ、TCRK、CD14、CD20、CD25、IL-2、IL-2K chain、CD28、CD80、CD86、CD49、MMP1、CD89、IgA、CXCL10、CCL11、ELR趋化因子、CCR2、CCR9、CXCR3、CCR3、CCR5、CCL2、CCL8、CCL16、CCL25、CXCR1m CXCR2m CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、CXCL7和CXCL8、以及编码其任何一种的核酸(例如，mRNA)。
在一些实施方式中，分析物是血液凝固因子。示例性凝血因子包括但不限于：
在一些实施方式中，分析物是激素。示例性激素包括但不限于：肽和蛋白激素、甲状旁腺激素(甲状旁腺激素)、降钙素、胰岛素、胰高血糖素、松弛素、红细胞生成素、促黑激素(促黑素细胞激素；中介素)、促生长激素(生长激素)、促肾上腺皮质激素(促肾上腺皮质激素)、促甲状腺激素、促卵泡激素、黄体化激素(促间质细胞激素)、催乳激素(催乳素、泌乳刺激素)、促性腺激素(绒毛膜促性腺激素)、促胰液素、胃泌素、血管紧缩素I和II、缓激肽和人胎盘催乳素、甲状腺素、皮质醇、三碘甲状腺原氨酸、睾酮、雌二醇、雌素酮、孕酮、黄体化激素释放激素(LHRH)和免疫抑制剂(例如环孢菌素、FK506、霉酚酸)等。
在一些实施方式中，分析物是肽激素(例如，来自神经垂体的肽激素)。来自神经垂体的示例性肽激素包括但不限于：催产素、加压素和释放因子(RF)(例如、促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)、黄体化激素释放因子(LRF)、促甲状腺激素释放因子(TRF)、生长激素-RF、生长激素释放因子(GRF)、促卵泡激素释放因子(FSH-RF)、催乳素抑制因子(PIF)和促黑素细胞激素抑制因子(MIF))。
在一些实施方式中，分析物是细胞因子或趋化因子。示例性细胞因子包括但不限于：白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-6(IL-6)、表皮生长因子(EGF)、肿瘤坏死因子(TNF、例如、TNF-α或TNF-α)和神经生长因子(NGF)。
在一些实施方式中，分析物是癌抗原。示例性癌抗原包括但不限于：前列腺特异性抗原(PSA)、癌胚抗原(CEA)、α-胎蛋白、酸性磷酸酶、CA19.9、CA125、CD19、WT-1、CD22、L1-CAM、ROR-1、CD30、CD125、AFP、CEA、ETA、MAGE和MUC16。
在一些实施方式中，分析物是组织特异性抗原。示例性组织特异性抗原包括但不限于：碱性磷酸酶、肌红蛋白、CPK-MB、降钙素和髓磷脂碱性蛋白。
在一些实施方式中，分析物是粘多糖或多糖。
在一些实施方式中，分析物是微生物，或得自微生物或由微生物产生的分子(例如，细菌、病毒、朊病毒或原生动物)。例如，在一些实施方式中，分析物是对特定微生物属、种或菌株(例如，特定细菌属、种或菌株)特异的分子(例如，蛋白或核酸)。在一些实施方式中，微生物是致病性的(即，引起疾病)。在一些实施方式中，微生物是非致病性的(例如，共生微生物)。示例性微生物包括但不限于：
在一些实施方式中，分析物是细菌。示例性细菌包括但不限于：大肠杆菌(E.coli)、炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒梭菌、艰难梭菌、鼠疫耶尔森菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌、布鲁氏菌、产气荚膜梭菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、葡萄球菌、分支杆菌、A族链球菌、B族链球菌、肺炎链球菌、幽门螺杆菌、肠炎沙门氏菌、人型支原体、口腔支原体、唾液支原体、发酵支原体、肺炎支原体、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、麻风分枝杆菌、立克次氏立克次氏体、由小株立克次氏体、普氏立克次氏体、加拿大立克次氏体、枯草芽孢杆菌、尼日尔枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、贝氏柯克斯体、普氏栖粪杆菌(也称为普拉拟杆菌)、人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌、白色瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌。另外的示例性细菌包括：厚壁菌门的细菌(例如梭菌属簇XIVa和IV)，拟杆菌门的细菌(例如，脆弱拟杆菌或普通拟杆菌)和放线菌门的细菌(例如，红蝽菌种或青春双歧杆菌)。梭菌属簇XIVa的细菌包括属于例如梭菌属、瘤胃球菌属、毛螺菌属、罗斯氏菌属、真细菌属、粪球菌属、德里奥(Dorea)菌属和丁酸弧菌属的种类。梭菌属簇IV的细菌包括属于例如梭菌属、瘤胃球菌属、真细菌属和厌氧细杆菌属的种类。在一些实施方式中，分析物是念珠菌，例如白色念珠菌。在一些实施方式中，分析物是来自细菌或其他微生物，例如，蠕虫卵细胞、肠毒素(艰难梭菌毒素A；TcdA)或细胞毒素(艰难梭菌毒素B；TcdB)的副产物。
在一些实施方式中，细菌是病原菌。病原菌的非限制性示例属于杆菌属、博德特氏菌属、疏螺旋体属、布鲁氏菌属、弯曲杆菌属、衣原体属、嗜衣原体属、梭菌属、棒状杆菌属、肠杆菌属、肠球菌属、埃希氏杆菌属、弗朗西斯氏菌属、嗜血杆菌属、螺杆菌属、军团菌属、钩端螺旋体属、李斯特菌属、分枝杆菌属、支原体属、奈瑟氏菌属、假单胞菌属、立克次氏体属、沙门氏菌属、志贺氏菌属、葡萄球菌属、链球菌属、密螺旋体属、弧菌属和耶尔森氏菌属。具体病原菌种类的非限制性示例包括炭疽杆菌的菌株、百日咳博德特氏菌的菌株的菌株、伯氏疏螺旋体的菌株的菌株、流产布鲁氏菌的菌株的菌株、犬布鲁氏菌的菌株的菌株、羊布鲁氏菌的菌株的菌株、猪布鲁氏菌的菌株的菌株、空肠弯曲杆菌的菌株的菌株、肺炎衣原体的菌株、沙眼衣原体的菌株、鹦鹉热嗜衣原体的菌株、肉毒梭菌的菌株、艰难梭菌的菌株、产气荚膜梭菌的菌株、破伤风梭菌的菌株、白喉棒状杆菌的菌株、阪崎肠杆菌的菌株、粪肠球菌的菌株、屎肠球菌的菌株、大肠杆菌(例如、大肠杆菌O157H7)的菌株、土拉弗朗西斯菌的菌株、流感嗜血杆菌的菌株、幽门螺杆菌的菌株、嗜肺军团菌的菌株、问号状钩端螺旋体的菌株、单核细胞增生李斯特菌的菌株、麻风分枝杆菌的菌株、结核分枝杆菌的菌株、溃疡分枝杆菌的菌株、肺炎支原体的菌株、淋病奈瑟氏菌的菌株、脑膜炎奈瑟氏菌的菌株、铜绿假单胞菌的菌株、立克次氏体立克次氏体的菌株、伤寒沙门氏菌和鼠伤寒沙门氏菌的菌株、索氏志贺氏菌的菌株、金黄色葡萄球菌的菌株、表皮葡萄球菌的菌株、腐生葡萄球菌的菌株、无乳链球菌的菌株、肺炎链球菌的菌株、酿脓链球菌的菌株、苍白密螺旋体的菌株、霍乱弧菌的菌株、小肠结肠炎耶尔森菌的菌株和鼠疫耶尔森氏菌的菌株。
在一些实施方式中，细菌是共生细菌(例如，益生菌)。在一些实施方式中，细菌例如作为活的生物治疗剂被预先施用于受试者。示例性的共生细菌包括但不限于普氏栖粪杆菌(也称为普拉拟杆菌)、人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌、白色瘤胃球菌、活泼瘤胃球菌、扭链瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌
在一些实施方式中，分析物是病毒。在一些实施方式中，病毒是病原性病毒。病原性病毒的非限制性示例属于腺病毒科、小核糖核酸病毒科、疱疹病毒科、肝脱氧核糖核酸病毒科、黄病毒科、逆转录病毒科、正粘病毒科、副粘病毒科、乳多空病毒科、多瘤病毒科、弹状病毒科和披膜病毒科的家族。
在一些实施方式中，分析物是真菌。在一些实施方式中，真菌是病原真菌。病原真菌的非限制性示例属于曲霉菌属、念珠菌属、隐球菌属、组织胞浆菌属、肺囊虫属和葡萄穗霉属。特定病原真菌物种的非限制性示例包括棒曲霉菌、烟曲霉菌、黄曲霉菌、白色念珠菌、白色隐球菌、加特隐球菌、罗伦特隐球菌、新型隐球菌、荚膜组织胞浆菌、杰氏肺囊虫、卡氏肺囊虫和黑葡萄穗霉的菌株。
在一些实施方式中，分析物是原生动物。在一些实施方式中，分析物是病原性原生动物。病原性原生动物的非限制性示例属于棘阿米巴属，巴拉姆稀属，隐孢子虫属，双核阿米巴属，内蜒阿米巴属，内阿米巴属，贾第虫属，嗜碘阿米巴属，利什曼原虫属，纳氏虫属，疟原虫属，匀变虫属(Sappinia)，莫氏内阿米巴弓形虫属，毛滴虫属和锥虫属。具体病原性原生动物物种的非限制性示例包括棘阿米巴属种类，狒狒巴拉姆希阿米巴，犬隐孢子虫，猫隐孢子虫，人隐孢子虫，火鸡隐孢子虫，鼠隐孢子虫，微小隐孢子虫，脆弱隐孢子虫，脆弱双核阿米巴，微小内蜒阿米巴，迪斯帕内阿米巴，哈氏内阿米巴，溶组织内阿米巴，痢疾内阿米巴，兰伯氏贾第虫，布氏嗜碘阿米巴，埃塞俄比亚利什曼原虫，巴西利什曼原虫，恰氏利什曼原虫，杜氏利什曼原虫，婴儿利什曼原虫，硕大利什曼原虫，墨西哥利什曼原虫，热带利什曼原虫，福氏纳格里阿米巴原虫，恶性疟原虫，诺氏疟原虫，三日疟原虫，卵形疟原虫，间日疟原虫，双核匀变虫，刚第弓形虫，阴道毛滴虫，布氏锥虫和克氏锥虫的菌株。
在一些实施方式中，分析物由微生物(例如，细菌、结肠细菌、活细菌、死细菌、寄生虫(例如、兰伯氏贾第虫、隐孢子虫、贝氏囊等孢子球虫或结肠小袋纤毛虫)、病毒(例如、疱疹病毒、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒、Epstein-Barr病毒、人乳头瘤病毒、轮状病毒、人疱疹病毒-8；Goodgame(1999)Curr.Gastroenterol.Rep.1(4):292-300)的细胞表面分泌或在其上表达)。在一些实施方式中，分析物由革兰氏阴性细菌(例如，大肠杆菌，幽门螺杆菌)的细胞表面分泌或在其上表达。在一些实施方式中，分析物由革兰氏阳性细菌(例如，金黄色葡萄球菌、肉毒梭菌、艰难梭菌)的细胞表面(例如，细菌表面表位)分泌或在其上表达。
在一些实施方式中，分析物是在细菌细胞的表面(例如，细菌细胞表面蛋白)上表达的分子。在一些实施方式中，分析物是细菌毒素(例如来自艰难梭菌的TcdA和/或TcdB)。在一些实施方式中，分析物是CFA/I菌毛、鞭毛、脂多糖(LPS)、脂磷壁酸或肽聚糖。可以表达可以使用本文描述的任何装置和方法检测的分析物的细菌的非限制性示例包括：炭疽杆菌、蜡状芽孢杆菌、肉毒梭菌、艰难梭菌、大肠杆菌、鼠疫耶尔森氏菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌、布鲁氏菌、产气荚膜梭菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、幽门螺杆菌、葡萄球菌、分枝杆菌、A群链球菌、B族链球菌、肺炎链球菌、土拉弗朗西斯菌、肠炎沙门氏菌、人型支原体、口腔支原体、唾液支原体、发酵支原体、肺炎支原体、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、麻风分枝杆菌、立克次氏立克次氏体、由小株立克次氏体、普氏立克次氏体、加拿大立克次氏体、枯草芽孢杆菌、尼日尔枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、布氏柯克斯体、白色念珠菌、脆弱拟杆菌、问号状钩端螺旋体、单核细胞增生李斯特氏菌、多杀巴斯德氏菌、伤寒沙门氏菌、鼠伤寒沙门氏菌、痢疾志贺氏菌、氟氏志贺菌、索氏志贺氏菌、霍乱弧菌和副溶血性弧菌。
在一些实施方式中，分析物是来自细菌或其他微生物，例如，蠕虫卵细胞、肠毒素(艰难梭菌毒素A；TcdA)，细胞毒素(艰难梭菌毒素B；TcdB)和氨的副产物。在一些实施方式中，分析物是来自微生物(例如，细菌、病毒、朊病毒、真菌、原生动物或寄生虫)的抗原。
在一些实施方式中，分析物包括药物、代谢物、杀虫剂、污染物等。所关注药物当中包括生物碱。生物碱当中有：吗啡生物碱，其包括吗啡、可待因、海洛因、右美沙芬、它们的衍生物和代谢物；可卡因生物碱，其包括可卡因和苄基芽子碱、它们的衍生物和代谢物；麦角生物碱，其包括麦角酸的二乙基胺；类固醇生物碱；咪唑基(iminazoyl)生物碱；喹唑啉生物碱；异喹啉生物碱；喹啉生物碱，其包括奎宁和奎尼丁；二萜生物碱、其衍生物和代谢产物。
在一些实施方式中，分析物是选自雌激素、雄激素和肾上腺皮质类固醇、胆汁酸、强心糖苷和糖苷配基的类固醇，其包括地高辛和异羟基洋地黄毒苷、皂苷和皂苷元、它们的衍生物和代谢物。还包括类固醇模拟物质，例如己烯雌酚。
在一些实施方式中，分析物是胆汁酸或胆汁盐(也称为缀合的胆汁酸)。胆汁酸是胆固醇合成的产物，其在肝脏中合成，与牛磺酸或甘氨酸缀合，并储存在胆囊中直至释放到小肠中。初级胆汁酸是胆酸和鹅去氧胆酸，它们分别通过肠道细菌去缀合和脱羟基形成次级胆汁酸去氧胆酸和石胆酸。大多数胆汁酸(约95％)在远端回肠中被再吸收并返回肝脏(参见例如美国公开No.2017/0343535，通过引用并入本文)。回肠中胆汁酸的吸收受损可导致结肠中过量的胆汁酸，这可引起胆汁酸吸收不良症状(BAM；也称为胆汁酸性腹泻)，包括水样便和大便失禁。有趣的是，高达50％的患有伴有腹泻的肠易激综合征(IBS-D)的患者也具有BAM(参见，例如，Camilleri等人，(2009)Neurogastroeterol.Motil.21(7):734-43)。在一些实施方式中，受试者胃肠道中一种或多种胆汁酸或胆汁盐的存在、不存在和/或特定水平指示病况或疾病状态(例如，GI病症和/或非GI病症(例如，全身性病症或肝病))。在一些实施方式中，本文所述的组合物、装置和方法可用于检测、分析和/或定量受试者的胃肠道中的至少一种胆汁酸或胆汁盐，以诊断诸如BAM或IBS(例如，IBS-D)的GI病症。在一些实施方式中，本文所述的装置、方法和组合物可用于检测、定量和/或分析受试者胃肠道中的胆汁酸或胆汁盐。例如，胆汁酸、胆汁盐或其组合的存在和/或不存在和/或浓度可以在受试者的胃肠道的特定区域(例如，十二指肠、空肠、回肠、升结肠、横结肠或降结肠中的一种或多种)中确定，以确定受试者是否患有GI疾病(例如BAM或IBS-D)或具有发展GI疾病(例如BAM或IBS-D)的风险。在一些实施方式中，本文所述的装置、方法和组合物可用于确定受试者的胃肠道(例如，受试者的胃肠道的特定区域，包括十二指肠、空肠、回肠、升结肠、横结肠或降结肠中的一种或多种)中的两种或更多种胆汁酸或胆汁酸盐的比例。在一些实施方式中，在受试者的回肠中测定胆汁酸、胆汁盐或其组合的存在和/或不存在和/或浓度。在一些实施方式中，在受试者的结肠中测定胆汁酸、胆汁盐或其组合的存在和/或不存在和/或浓度。在一些实施方式中，在受试者的胃肠道的特定区域中确定胆汁酸、胆汁盐或其组合的浓度，并且例如，进行比较以确定沿胃肠道的化合物积聚之处。在一些实施方式中，检测到受试者的胃肠道的特定区域(例如，结肠或回肠)中的胆汁酸、胆汁盐或其组合的浓度高于胆汁酸、胆汁盐或其组合的参考水平(例如，健康受试者中胆汁酸的平均水平)可指示受试者中具有BAM和/或IBS-D。在一些实施方式中，胆汁酸选自由鹅去氧胆酸、胆酸、脱氧胆酸盐、石胆酸盐和熊去氧胆酸所组成的组。在一些实施方式中，胆汁酸包括胆甾烯-3-酮或其结构变体。在一些实施方式中，胆汁酸是胆甾烯-3-酮或其结构变体。在一些实施方式中，胆汁酸是胆甾烯-3-酮。在一些实施方式中，胆汁酸是胆甾烯-3-酮的结构变体。在一些实施方式中，胆汁盐选自由甘氨胆酸、牛磺胆酸、甘氨去氧胆酸、甘氨鹅去氧胆酸、牛磺去氧胆酸、牛磺鹅去氧胆酸、甘氨石胆酸和牛磺石胆酸所组成的组。
在一些实施方式中，分析物是7α-羟基-4-胆甾烯-3-酮(7αC4)。7αC4的测量允许监测肝胆固醇7α-羟化酶(胆汁酸合成中的限速酶)的酶活性，并且可以用作检测BAM的替代物(参见，例如，Galman等人，(2003)J.Lipid.Res.44:859-66；和Camilleri等人，(2009)Neurogastroeterol.Motil.21(7):734-43，其全部内容通过引用并入本文)。
在一些实施方式中，分析物包括胆固醇、脂质、脂溶性维生素(例如抗坏血酸、胆钙化醇、麦角钙化醇、生育酚、生育三烯酚、叶绿醌和甲基萘醌)、胆红素、成纤维细胞生长因子19(FGF19)、TGR5(也称为GP-BAR1或M-BAR)、甘氨酸、牛磺酸或缩胆囊素(CCK或CCK-PZ)。在一些实施方式中，分析物包含缩胆囊素。缩胆囊素是一种有助于控制肠运动的肽激素(参见Rehfeld(2017)Front.Endocrinol.(Lausanne)8:47)。在一些实施方式中，分析物包括分泌素。分泌素是一种肽激素，其通过控制胃酸分泌来调节十二指肠内容物的pH，调节十二指肠中的胆汁酸和碳酸氢盐分泌，并调节水的体内平衡(参见，例如，Afroze等人，(2013)Ann.Transl.Med.1(3):29)。在一些实施方式中，向受试者施用缩胆囊素或分泌素以诱导分析物的释放(例如，从肝脏和/或胆囊进入胃肠道)。
在一些实施方式中，分析物是5-羟色胺、色氨酸和/或犬尿氨酸途径中的代谢物，包括但不限于，5-羟色胺(5-HT)、5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)、5-羟色氨酸(5-HTP)、犬尿氨酸(K)、犬尿喹啉酸(KA)、3-羟基犬尿氨酸(3-HK)、3-羟基邻氨基苯甲酸(3-HAA)、喹啉酸、邻氨基苯甲酸及其组合。5-HT是在调节胃肠运动、分泌和感觉中起作用的分子。5-HT水平的失衡与多种疾病相关联，包括炎症性肠综合征(IBS)、自闭症、胃溃疡形成、非心脏性胸痛和功能性消化不良(参见，例如，Faure等人，(2010)Gastroenterology 139(1):249-58和Muller等人，(2016)Neuroscience 321:24-41，以及国际公开No.WO 2014/188377，其各自通过引用并入本文)。5-羟色胺、色氨酸和/或犬尿氨酸途径内的代谢物的转化影响受试者中5-HT的水平。因此，测量该途径中一种或多种代谢物的水平可用于诊断、管理和治疗与5-HT失衡相关联的疾病或病症，包括但不限于，IBS、自闭症、类癌瘤综合征、抑郁症、高血压、阿尔茨海默病、便秘、偏头痛和5-羟色胺综合征。可以使用例如方法和与这些代谢物结合的分析物结合剂(包括例如本领域已知的抗体)检测和/或定量5-羟色胺、色氨酸和/或犬尿氨酸途径中的一种或多种分析物(参见，例如，国际公开No.WO2014/188377，其全部内容通过引用明确并入本文)。
在一些实施方式中，分析物是具有5-6个环状成员的内酰胺，所述环状成员选自由巴比妥类、例如苯巴比妥米那和司可巴比妥、二苯基乙内酰脲(diphenylhydantonin)、普里米酮、乙琥胺和它们的代谢物。
在一些实施方式中，分析物是氨基烷基苯，具有2至3个碳原子的烷基，选自：安非他命；儿茶酚胺，其包括麻黄碱、左旋多巴、肾上腺素；那碎因；罂粟碱；及其代谢产物。
在一些实施方式中，分析物是选自奥沙西泮、氯丙嗪、卡马西平、其衍生物和代谢物的苯并杂环，杂环是氮杂卓、二氮杂卓和吩噻嗪。
在一些实施方式中，分析物是选自茶碱、咖啡因、其代谢物和衍生物的嘌呤。
在一些实施方式中，分析物是大麻、大麻酚或四氢大麻酚。
在一些实施方式中，分析物是维生素，例如维生素A、维生素B例如维生素B12、维生素C、维生素D、维生素E和维生素K、叶酸、硫胺素。
在一些实施方式中，分析物选自前列腺素，其因羟化和不饱和的程度和位点而不同。
在一些实施方式中，分析物是选自丙咪嗪、去甲基丙咪嗪(dismethylimipramine)、阿米替林、去甲替林、普罗替林、曲米帕明、氯丙咪嗪、多塞平和去甲基多塞平的三环抗抑郁剂。
在一些实施方式中，分析物选自抗肿瘤药，包括甲氨蝶呤。
在一些实施方式中，分析物是如本文所述的抗生素，包括但不限于，青霉素、氯霉素、放线菌素、四环素、土霉素和代谢物和衍生物。
在一些实施方式中，分析物是选自ATP、NAD、FMN、腺苷、鸟苷、胸苷和胞嘧啶核苷(具有其适当的糖和磷酸酯取代基)的核苷或核苷酸。
在一些实施方式中，分析物选自美沙酮、眠尔通、5-羟色胺、哌替啶、利多卡因、普鲁卡因酰胺、乙酰基普鲁卡因酰胺、普萘洛尔、灰黄霉素、丙戊酸、丁酰苯、抗组胺、氯霉素、抗胆碱能药物例如阿托品、它们的代谢物和衍生物。
在一些实施方式中，分析物是与患病状态相关的代谢物。这些代谢物包括但不限于，精胺、半乳糖、苯丙酮酸和1型卟啉。
在一些实施方式中，分析物是氨基糖苷，例如庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素或阿米卡星。
在一些实施方式中，分析物是杀虫剂。在所关注的杀虫剂当中有多卤化联苯、磷酸酯、硫代磷酸酯、氨基甲酸酯、多卤化亚磺酰胺、它们的代谢物和衍生物。
在一些实施方式中，分析物的分子量为约500Da至约1,000,000Da(例如，约500至约500,000Da，约1,000Da至约100,000Da)。
在一些实施方式中，分析物是受体，其分子量范围为10,000Da至2×108Da，更通常为10,000Da至106Da。对于免疫球蛋白IgA、IgG、IgE和IgM，分子量通常为约160,000Da至约106Da不等。酶的分子量范围通常为约10,000Da至约1,000,000Da。天然受体变化很大，通常分子量为至少约25,000Da并且可以是106Da或更高，包括诸如抗生物素蛋白、DNA、RNA、甲状腺素结合球蛋白、甲状腺素结合前白蛋白、皮质素传递蛋白等的材料。
在一些实施方式中，术语“分析物”还包括多核苷酸分析物，例如下文定义的那些多核苷酸。这些包括m-RNA、r-RNA、t-RNA、DNA、DNA-DNA双链体、DNA-RNA双链体、包含修饰碱基的核酸分子、锁核酸分子(LNA分子)、安塔夠妙(antagomir)、肽核酸分子(PNA分子)、反义RNA或DNA分子(例如、包括允许特定检测的对糖、碱基、连锁结构的修饰的反义分子)、嵌合反义寡核苷酸、包含经修饰的连锁结构的反义寡核苷酸、干扰RNA(RNAi)、短干扰RNA(siRNA)；微干扰RNA(miRNA)；小时序RNA(stRNA)；或短发夹RNA(shRNA)；小RNA介导的基因激活(RNAa)；小激活RNA(saRNA)等。术语分析物还包括多核苷酸结合剂，诸如例如，限制酶、转录因子、转录激活因子、转录抑制因子、核酸酶、聚合酶、组蛋白、DNA修复酶、嵌入剂、化疗剂等。
在一些实施方式中，分析物可以是直接存在于样品中的分子，例如来自宿主的体液。可以直接检查样品或者可以预处理样品以使分析物更容易检测。此外，所关注的分析物可以通过检测所关注的分析物的检验试剂(即分析物结合剂)，例如与所关注的分析物互补的特异性结合对成员，仅当所关注的分析物存在于样品中时将检测到其的存在来确定。因此，分析物的检验试剂成为在测定中检测的分析物。
在一些实施方式中，分析物是核酸(例如，细菌DNA分子或细菌RNA分子(例如，细菌tRNA、转移-信使RNA(tmRNA))。参见，例如，Sjostrom等人，(2015)Scientific Reports 5:15329；Ghosal(2017)Microbial Pathogenesis 104:161-163；Shen等人，(2012)Cell HostMicrobe.12(4):509-520。
在一些实施方式中，分析物是外膜囊泡(OMV)的组分(例如，OmpU蛋白，Elluri等人，(2014)PloS One 9:e106731)。参见，例如，Kulp和Kuehn(2010)Annual Review ofmicrobiology 64:163-184；Berleman和Auer(2013)Environmental microbiology 15:347-354；Wai等人，(1995)Microbiology and immunology 39:451-456；Lindmark等人，(2009)BMC microbiology 9:220；Sjostrom等人，(2015)Scientific Reports 5:15329。
在一些实施方式中，分析物是G-CSF，其可以刺激骨髓以产生粒细胞和干细胞并将它们释放到血流中。
在一些实施方式中，分析物是酶，例如谷胱甘肽S-转移酶。例如，可摄入装置可包括P28GST，一种来自血吸虫的28kDa蠕虫蛋白，具有强效免疫原性和抗氧化性质。P28GST通过与粘膜嗜酸性粒细胞的Th2型反应来预防实验性结肠炎中的肠炎症，并且可以重组产生(例如，在酿酒酵母中)。参见，例如，美国专利No.9,593,313，Driss等人，MucosalImmunology,2016 9,322–335；和Capron等人，Gastroenterology,146(5):S-638。
在一些实施方式中，分析物是5-羟色胺、色氨酸和/或犬尿氨酸途径中的代谢物，包括但不限于，5-羟色胺(5-HT)、5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)、5-羟色氨酸(5-HTP)、犬尿氨酸(K)、犬尿喹啉酸(KA)、3-羟基犬尿氨酸(3-HK)、3-羟基邻氨基苯甲酸(3-HAA)、喹啉酸、邻氨基苯甲酸及其组合。
在一些实施方式中，分析物是治疗剂、其片段和其代谢物(例如抗生素)。在一些实施方式中，分析物是生物标志物。在一些实施方式中，分析物是抗体。在一些实施方式中，分析物是抗生素。下面提供了另外的示例性分析物(例如，治疗剂(例如药物)、抗体、抗生素和生物标志物)。
A.抗体
在一些实施方式中，分析物或分析物结合剂是抗体。“抗体”是能够通过位于免疫球蛋白分子的可变区中的至少一个抗原识别位点特异性结合靶标，例如碳水化合物、多核苷酸、脂质、多肽等的免疫球蛋白分子。如本文所用，该术语不仅包括完整的多克隆抗体或单克隆抗体，还包括其片段(例如Fab、Fab'、F(ab')2、Fv)、单链(ScFv)和结构域抗体)，和包括抗体部分的融合蛋白，以及包括抗原识别位点的免疫球蛋白分子的任何其他修饰构型。术语抗体包括抗体片段(例如，抗原结合片段)，例如Fv片段、Fab片段、F(ab')2片段和Fab'片段。抗原结合片段的其他示例包括IgG的抗原结合片段(例如，IgG1、IgG2、IgG3或IgG4的抗原结合片段)(例如，人或人源化IgG例如人或人源化IgG1、IgG2、IgG3或IgG4的抗原结合片段)；IgA的抗原结合片段(例如IgA1或IgA2的抗原结合片段)(例如人或人源化IgA例如人或人源化IgA1或IgA2的抗原结合片段)；IgD的抗原结合片段(例如人或人源化IgD的抗原结合片段)；IgE的抗原结合片段(例如人或人源化IgE的抗原结合片段)；或IgM的抗原结合片段(例如人或人源化IgM的抗原结合片段)。抗体包括任何类别例如IgG、IgA或IgM(或其亚类)的抗体，并且抗体不需要是任何特定类别。取决于其重链恒定结构域的抗体氨基酸序列，可以将免疫球蛋白归属于不同的类别。存在五种主要类别的免疫球蛋白：IgA、IgD、IgE、IgG和IgM，并且其中一些可以进一步被分为亚类(同种型)，例如IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1和IgA2。对应于不同类别免疫球蛋白的重链恒定结构域分别称为α、δ、ε、γ和μ。不同类别免疫球蛋白的亚基结构和三维构型是众所周知的。
如本文所用，“单克隆抗体”是指从基本上同质的抗体群体获得的抗体，即除了可能以少量存在的可能的天然发生的突变之外，包括该群体的各个抗体是相同的。单克隆抗体是高度特异性的，针对单个抗原位点。此外，与通常包括针对不同决定簇(表位)的不同抗体的多克隆抗体制剂相反，每种单克隆抗体针对抗原上的单一决定簇。修饰语“单克隆”表示抗体的特征是从基本上同质的抗体群体获得的，并且不应解释为需要通过任何特定方法产生抗体。例如，根据本发明要使用的单克隆抗体可以通过Kohler和Milstein，1975,Nature 256:495首次描述的杂交瘤方法制得，或者可以通过例如美国专利No.4,816,567中所述的重组DNA方法制得。例如，单克隆抗体也可以从使用在McCafferty等人，1990,Nature348:552-554中描述的技术产生的噬菌体库中分离。
抗体的“可变区”是指单独或组合的抗体轻链的可变区或抗体重链的可变区。如本领域已知的，重链和轻链的可变区各自由通过包含高变区的三个互补决定区(CDR)连接的四个框架区(FR)组成。每条链中的CDR由FR紧密靠近地保持在一起，并且与来自另一条链的CDR一起有助于形成抗体的抗原结合位点。至少有两种用于确定CDR的技术：(1)基于跨物种序列变异性的方法(即，Kabat等人，Sequences of Proteins of ImmunologicalInterest，(第5版，1991,National Institutes of Health,Bethesda MD)；和(2)基于抗原-抗体复合物的晶体学研究的方法(Al-Lazikani等，1997,J.Molec.Biol.273:927-948)。如本文所用，CDR可以指由任一种方法或两种方法的组合定义的CDR。
如本领域已知的，抗体的“恒定区”是指单独的或组合的抗体轻链的恒定区或抗体重链的恒定区。
“衍生物”是指与天然存在的多肽具有基本相同的氨基酸序列的任何多肽(例如，抗体)，其中一个或多个氨基酸在氨基酸的侧基上被修饰(例如，生物素化的蛋白或抗体)。术语“衍生物”还应包括任何多肽(例如，抗体)，其具有从天然多肽序列缺失、添加或取代的一个或多个氨基酸，但其保留与天然序列的基本氨基酸序列同源性。基本序列同源性是大于50％的任何同源性。
在一些实施方式中，抗体可以是人源化抗体、嵌合抗体、多价抗体或其片段。在一些实施方式中，抗体可以是scFv-Fc(Sokolowska-Wedzina等人，Mol.Cancer Res.15(8):1040-1050,2017)、VHH结构域(Li等人,Immunol.Lett.188:89-95,2017)，VNAR结构域(Hasler等人，Mol.Immunol.75:28-37,2016)、(scFv)2、微抗体(Kim等人，PLoS One 10(1):e113442,2014)或BiTE。在一些实施方式中，抗体可以是DVD-Ig(Wu等人，Nat.Biotechnol.25(11):1290-1297,2007；WO 08/024188；WO 07/024715)、和双亲和性-重新靶向抗体(DART)(Tsai等人，Mol.Ther.Oncolytics 3:15024,2016)、三功能单抗(Chelius等人，MAbs 2(3):309-319,2010)、具有共同LC的kih IgG(Kontermann等人，DrugDiscovery Today 20(7):838-847,2015)、交叉单抗(crossmab)(Regula等人，EMBOMol.Med.9(7):985,2017)、双特异性抗体(Ortho-Fab IgG)(Kontermann等人，DrugDiscovery Today 20(7):838-847,2015)、2-in-1-IgG(Kontermann等人，Drug DiscoveryToday 20(7):838-847,2015)、IgG-scFv(Cheal等人，Mol.Cancer Ther.13(7):1803-1812,2014)、scFv2-Fc(Natsume等人，J.Biochem.140(3):359-368,2006)、双纳米抗体(Kontermann等人，Drug Discovery Today 20(7):838-847,2015)、坦登(tanden)抗体(Kontermann等人，Drug Discovery Today 20(7)：838-847,2015)、DART-Fc(Kontermann等人，Drug Discovery Today 20(7):838-847,2015)、scFv-HSA-scFv(Kontermann等人，DrugDiscovery Today 20(7):838-847,2015)、DNL-Fab3(Kontermann等人，Drug DiscoveryToday 20(7):838-847,2015)、DAF(二合一或四合一)、杜达单抗(DutaMab)、DT-IgG、杵臼结构常见LC、杵臼结构组件、电荷对抗体、Fab臂交换抗体、SEED抗体、三功能单抗、LUZ-Y、Fcab、kλ抗体、正交(orthogonal)Fab、DVD-IgG、IgG(H)-scFv、scFv-(H)IgG、IgG(L)-scFv、scFv-(L)-IgG、IgG(L,H)-Fc、IgG(H)-V、V(H)-IgG、IgG(L)-V、V(L)-IgG、KIH IgG-scFab、2scFv-IgG、IgG-2scFv、scFv4-Ig、Zybody、DVI-IgG、纳米抗体(例如，来自双峰骆驼、单峰骆驼和羊驼的抗体)(美国专利No.5,759,808；Stijlemans等人，J.Biol.Chem.279:1256-1261,2004；Dumoulin等人，Nature 424:783-788,2003；和Pleschberger等人，Bioconjugate Chem.14:440-448,2003)、纳米抗体-HAS、双链抗体(例如，Poljak，Structure 2(12):1121-1123,1994；Hudson等人，J.Immunol.Methods 23(1-2):177-189,1999)、TandAb(Reusch等人，mAbs 6(3):727-738,2014)、sc双链抗体(Cuesta等人，Trendsin Biotechnol.28(7):355-362,2010)、sc双链抗体-CH3(Sanz等人，Trends inImmunol.25(2):85-91,2004)、双链抗体-CH3(Guo等)、三链抗体、微型抗体、微抗体、TriBi微抗体、scFv-CH3KIH、Fab-scFv、scFv-CH-CL-scFv、F(ab')2-scFV2、scFv-KIH、Fab-scFv-Fc、四价HCAb、sc双链抗体-Fc、双链抗体-Fc、串联scFv-Fc、胞内抗体(Huston等人，HumanAntibodies 10(3-4):127-142,2001；Wheeler等人，Mol.Ther.8(3):355-366,2003；Stocks,Drug Discov.Today 9(22):960-966,2004)、对接和锁定(dock and lock)双特异性抗体、ImmTAC、HAS抗体、sc双链抗体-HSA、串联scFv、IgG-IgG、Cov-X-抗体和scFv1-PEG-scFv2。
在一些实施方式中，抗体可以是IgNAR、双特异性抗体(Milstein和Cuello，Nature305:537-539,1983；Suresh等人，Methods in Enzymology 121:210,1986；WO 96/27011；Brennan等人，Science 229:81,1985；Shalaby等人，J.Exp.Med.175:217-225,1992；Kolstelny等人，J.Immunol.148(5):1547-1553,1992；Hollinger等人，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90:6444-6448,1993；Gruber等人，J.Immunol.152:5368,1994；Tutt等人，J.Immunol.147:60,1991)、双特异性双链抗体、三链抗体(Schoonooghe等人，BMC Biotechnol.9:70,2009)、四链抗体、scFv-Fc杵臼结构、scFv-Fc-scFv、(Fab’scFv)2、V-IgG、IvG-V、双V结构域IgG、重链免疫球蛋白或骆驼科种类(Holt等人，TrendsBiotechnol.21(11):484-490,2003)、胞内抗体、单克隆抗体(例如，人或人源化单克隆抗体)、异源缀合抗体(例如，美国专利No.4,676,980)、线性抗体(Zapata等人，Protein Eng.8(10:1057-1062,1995)、三特异性抗体(Tutt等人，J.Immunol.147:60,1991)、串联Fab(Fabs-in-Tandem)免疫球蛋白(WO 15/103072)或人源化骆驼科抗体。
在一些实施方式中，抗体特异性结合5-羟色胺、色氨酸和/或犬尿氨酸途径中的代谢物，包括但不限于，5-羟色胺(5-HT)、5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)、5-羟色氨酸(5-HTP)、犬尿氨酸(K)、犬尿喹啉酸(KA)、3-羟基犬尿氨酸(3-HK)、3-羟基邻氨基苯甲酸(3-HAA)、喹啉酸、邻氨基苯甲酸。与这些途径中的代谢物结合的示例性抗体公开于例如国际公开No.WO2014/188377中，其全部内容通过引用并入本文。
在一些实施方式中，抗体对微生物的特定属、种或菌株具有特异性，并且因此可以使用下述检测方法用于微生物的检测、分析和/或定量。在一些实施方式中，抗体与存在于微生物的特定属、种或菌株中的表面特异性生物分子(例如，菌毛亚基或鞭毛蛋白)特异性结合，并且不与其他微生物交叉反应。在一些实施方式中，这些抗体可用于本文所述的方法中以诊断患有特定感染或疾病的受试者，或监测感染(例如，在治疗期间或之后)。在一些实施方式中，抗体与存在于微生物的特定属、种或菌株中的抗原特异性结合。示例性抗原、可检测的相应微生物和由微生物引起的疾病(括号内)包括：外膜蛋白A OmpA(鲍曼不动杆菌、不动杆菌感染)；HIV p24抗原、HIV包膜蛋白(Gp120、Gp41、Gp160)(HIV(人免疫缺陷病毒)、AIDS(获得性免疫缺陷综合症))；半乳糖可抑制性粘附蛋白GIAP、29kDa抗原Eh29、GaVGaINAc凝集素、蛋白CRT、125kDa免疫显性抗原、蛋白M17、粘附素ADH112、蛋白STIRP(溶组织内阿米巴、阿米巴病)；保护性抗原PA、水肿因子EF、致死因子LF、S层同源蛋白SLH(炭疽杆菌、炭疽病)；核衣壳蛋白NP、糖蛋白前体GPC、糖蛋白GP1、糖蛋白GP2(胡宁病毒、阿根廷出血热)；41kDa变应原Asp v13、变应原Asp f3、主要分生孢子表面蛋白小棒A、蛋白酶Pep1p、GPI锚定蛋白Gel1p、GPI锚定蛋白Crf1p(曲霉属、曲霉菌病)；外表面蛋白A OspA、外表面蛋白OspB、外表面蛋白OspC、核心蛋白聚糖结合蛋白A DbpA、鞭毛丝41kDa核心蛋白Fla、碱性膜蛋白A前体BmpA(免疫显性抗原P39)、外表面22kDa脂蛋白前体(抗原IPLA7)、可变表面脂蛋白vIsE(疏螺旋体属、疏螺旋体属感染)；含OmpA样跨膜结构域的蛋白Omp31、免疫原性39-kDa蛋白M5 P39、25kDa外膜免疫原性蛋白前体Omp25、外膜蛋白MotY Omp16、保守外膜蛋白D15、苹果酸酯脱氢酶Mdh、IV型成分分泌系统(T4SS)VirJ的成分、功能未知的脂蛋白BAB1_0187(布鲁氏菌属、布鲁氏菌病)；主要外膜蛋白PorA、鞭毛蛋白FIaA、表面抗原CjaA、纤连蛋白结合蛋白CadF、天冬氨酸酯/谷氨酸酯结合ABC转运蛋白Peb1A、蛋白FspA1、蛋白FspA2(弯曲杆菌属、弯曲杆菌病)；糖酵解酶烯醇酶、分泌性天冬氨酰蛋白酶SAP1-10、连接有糖磷脂酰肌醇(GPI)的细胞壁蛋白、粘附素Als3p、细胞表面疏水性蛋白CSH(通常为白色念珠菌和其他念珠菌类、念珠菌病)；包膜糖蛋白(gB、gC、gE、gH、gI、gK、gL)(水痘带状疱疹病毒(VZV)、水痘)；主要外膜蛋白MOMP、可能的外膜蛋白PMPC、外膜复合蛋白B OmcB(沙眼衣原体、衣原体)；主要外膜蛋白MOMP、外膜蛋白2 Omp2、(肺炎嗜衣原体、肺炎嗜衣原体感染)；外膜蛋白U孔蛋白ompU、(霍乱弧菌、霍乱)；表面层蛋白SLP、细胞壁蛋白CwpV、鞭毛蛋白FliC、鞭毛蛋白FliD(艰难梭菌、艰难梭菌感染)；酸性核糖体蛋白P2 CpP2、粘蛋白抗原Muc1、Muc2、Muc3、Muc4、Muc5、Muc6、Muc7、表面粘附蛋白CP20、表面粘附蛋白CP23、表面蛋白CP12、表面蛋白CP21、表面蛋白CP40、表面蛋白CP60、表面蛋白CP15、表面相关的糖肽gp40、表面相关的糖肽gp15、卵囊壁蛋白AB、抑制蛋白PRF、腺苷三磷酸双磷酸酶(隐孢子虫属、隐孢子虫病)；膜蛋白pp15、衣壳近端被膜蛋白pp150(巨细胞病毒、巨细胞病毒感染)；朊蛋白(vCJD朊病毒、变异克雅氏病(vCJD、nvCJD))；囊壁蛋白CWP1、CWP2、CWP3、变异表面蛋白VSP、VSP1、VSP2、VSP3、VSP4、VSP5、VSP6、56kDa抗原(肠贾第虫、贾第虫病)；次要菌毛蛋白相关亚基pilC、主要菌毛蛋白亚基和变体pilE、pilS(淋病奈瑟氏菌、淋病)；外膜蛋白A OmpA、外膜蛋白C OmpC、外膜蛋白K17 OmpK17(肉芽肿克雷伯氏杆菌、性病肉芽肿(杜诺凡病))；纤连蛋白结合蛋白Sfb(酿脓链球菌、A族链球菌感染)；外膜蛋白P6(流感嗜血杆菌、流感嗜血杆菌感染)；整合膜蛋白、易聚集蛋白、O-抗原、毒素-抗原Stx2B、毒素-抗原Stx1B、粘附抗原片段Int28、蛋白EspA、蛋白EspB、紧密粘附素、蛋白Tir、蛋白IntC300、蛋白Eae(大肠杆菌O157：H7、O111和O104：H4、溶血性尿毒症综合征(HUS))；甲型肝炎表面抗原HBAg(甲型肝炎病毒、甲型肝炎)；乙型肝炎表面抗原HBsAg(乙型肝炎病毒、乙型肝炎)；包膜糖蛋白E1 gp32gp35、包膜糖蛋白E2 NS1 gp68 gp70、衣壳蛋白C、(丙型肝炎病毒、丙型肝炎)；IV型菌毛蛋白PilE、外膜蛋白MIP、主要外膜蛋白MompS(嗜肺军团菌、军团菌病(军团病、庞蒂亚克热))；次要菌毛蛋白相关亚基pilC、主要菌毛蛋白亚基和变体pilE、pilS(脑膜炎奈瑟氏菌、脑膜炎球菌病)；粘附素P1、粘附P30(肺炎支原体、肺炎支原体病)；F1胶囊抗原、外膜蛋白酶Pla、(鼠疫耶尔森氏菌、鼠疫)；表面粘附素PsaA、细胞壁表面锚定蛋白psrP(肺炎链球菌、肺炎球菌感染)；鞭毛蛋白FliC、侵袭蛋白SipC、糖蛋白gp43、外膜蛋白LamB、外膜蛋白PagC、外膜蛋白TolC、外膜蛋白NmpC、外膜蛋白FadL、转运蛋白SadA(沙门氏菌属、沙门氏菌病)；胶原粘附素Cna、纤连蛋白结合蛋白A FnbA、分泌抗原SssA(葡萄球菌属、葡萄球菌食物中毒)；胶原粘附素Can(金黄色葡萄球菌属、葡萄球菌感染)；纤连蛋白结合蛋白A FbpA(Ag85A)、纤连蛋白结合蛋白D FbpD、纤连蛋白结合蛋白C FbpC1、热休克蛋白HSP65、蛋白PST-S(结核分枝杆菌、结核病)；以及外膜蛋白FobA、外膜蛋白FobB、IV型菌毛糖基化蛋白、外膜蛋白tolC、蛋白TolQ(土拉弗朗西斯菌、兔热病)。另外的示例性微生物和相应的抗原公开于例如美国公开No.2015/0118264中，其全部内容通过引用明确并入本文。
在一些实施方式中，多种抗体(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30或更多种抗体)在本文描述的任何方法中用作分析物结合剂(例如，用于检测样品中一种或多种分析物的存在)。在一些实施方式中，多种抗体与相同的分析物(例如抗原)结合。在一些实施方式中，多种抗体与分析物(例如抗原)上存在的相同表位结合。在一些实施方式中，多种抗体与存在于相同分析物上的不同表位结合。在一些实施方式中，多种抗体与存在于相同分析物上的重叠表位结合。在一些实施方式中，多种抗体与存在于相同分析物上的非重叠表位结合。
B.抗生素
在一些实施方式中，分析物或分析物结合剂是抗生素。“抗生素”或“抗生素剂”是指具有抑制或减缓细菌和/或其他微生物生长或破坏细菌和/或其他微生物的能力的物质。在一些实施方式中，抗生素剂是抑菌性抗生素剂。在一些实施方式中，抗生素是溶菌性抗生素剂。示例性抗生素剂在美国专利公开US 2006/0269485中提出，其通过引用整体并入本文。
在一些实施方式中，抗生素剂选自由β-内酰胺抗生素、氨基糖苷类、柄型(ansa-type)抗生素、蒽醌类、抗生素唑类、抗生素糖肽类、大环内酯类、抗生素核苷类、抗生素肽类、抗生素多烯类、抗生素聚醚类、喹诺酮类、抗生素类固醇类、磺胺类、四环素类、二元羧酸类、抗生素类金属类、氧化剂类、释放自由基和/或活性氧的物质、阳离子抗菌剂、季铵化合物、双胍类、三胍类(triguanide)、二双胍类及其类似物和聚合物以及天然存在的抗生素化合物组成的种类。在一些实施方式中，抗生素是利福昔明。
β-内酰胺抗生素包括但不限于，2-(3-丙氨酰)克拉维烷、2-羟甲基克拉维烷、8-表-噻烯霉素、乙酰基-噻烯霉素、阿莫西林、阿莫西林钠、阿莫西林三水合物、阿莫西林-克拉维酸钾组合物、氨苄青霉素、氨苄青霉素钠、氨苄青霉素三水合物、氨苄青霉素-舒巴坦、阿帕西林、阿扑西林、叠氮西林、阿洛西林、氨曲南、巴卡西林、比阿培南、羧苄青霉素、羧苄青霉素二钠、卡非西林、卡茚西林、毯霉素、头孢乙氰、头孢克洛、头孢羟氨苄、头孢氨苄、头孢噻啶、头孢噻吩、头孢羟唑、头孢羟唑、头孢匹林、头孢曲秦、头孢曲秦丙二醇、头孢西酮、头孢唑啉、头孢拉宗、头孢卡品、盐酸头孢卡品酯、头孢地尼、头孢托仑、头孢托仑匹酯、头孢吡肟、头孢他美、头孢他美匹酯、头孢克肟、头孢甲肟、头孢美唑、头孢米诺、头孢米诺、头孢氨苄、头孢地嗪、头孢尼西、头孢哌酮、头孢雷特、头孢噻利、头孢噻肟、头孢替坦、头孢替安、头孢西丁、头孢唑兰、头孢匹胺、头孢匹罗、头孢泊肟、头孢泊肟匹酯、头孢丙烯、头孢喹肟、头孢拉定、头孢沙定、头孢磺啶、头孢他啶、头孢特仑、头孢特仑匹酯、头孢替唑、头孢布烯、头孢唑肟、头孢曲松、头孢呋辛、头孢呋辛酯、头孢菌素、几丁黄杆菌素、环己西林、克拉维酸、氯甲西林、氯唑西林、环丝氨酸、脱氧复酸霉素、双氯西林、二氢复酸霉素、依匹西林、表硫霉素、厄他培南、法罗培南、氟罗头孢、氟氯西林、海他西林、亚胺培南、仑氨西林、氯碳头孢、美西林、美罗培南、美坦西林、甲氧西林、美洛西林、拉氧头孢、萘夫西林、去硫霉素、苯甲异噁唑青霉素、帕尼培南、培那西林、青霉素、非奈西林、哌拉西林、他唑巴坦、匹氨西林、枢椎镰刀菌素、匹美西林、盐酸匹美西林、复酸霉素、普匹西林、沙莫西林、舒巴坦、磺苄西林、酞氨西林、替莫西林、特康唑、噻烯霉素、替卡西林及其类似物、盐和衍生物。
氨基糖苷类包括但不限于，1,2'-N-DL-异丝氨酰基-3',4'-双脱氧基卡那霉素B、1,2'-N-DL-异丝酰基-卡那霉素B、1,2'-N-[(S)-4-氨基-2-羟基丁酰基]-3',4'-双脱氧基卡那霉素B、1,2'-N-[(S)-4-氨基-2-羟基丁酰基]-卡那霉素B、1-N-(2-氨基丁磺酰基)卡那霉素A、1-N-(2-氨基乙磺酰基)3’,4’-双脱氧核糖霉素、1-N-(2-氨基乙磺酰基)3'-脱氧核糖霉素、1-N-(2-氨基乙磺酰基)3'4'-双脱氧卡那霉素B、1-N-(2-氨基乙磺酰基)卡那霉素A、1-N-(2-氨基乙磺酰基)卡那霉素B、1-N-(2-氨基乙磺酰基)核糖霉素、1-N-(2-氨基丙磺酰基)3'-脱氧卡那霉素B、1-N-(2-氨基丙磺酰基)3'4'-双脱氧卡那霉素B、1-N-(2-氨基丙磺酰基)卡那霉素A、1-N-(2-氨基丙磺酰基)卡那霉素B、1-N-(L-4-氨基-2-羟基-丁酰基)2',3'-双脱氧-2'-氟卡那霉素A、1-N-(L-4-氨基-2-羟基-丙酰基)2',3'-双脱氧-2'-氟卡那霉素A、1-N-DL-3’,4’-双脱氧-异丝氨酰基卡那霉素B、1-N-DL-异丝氨酰基卡那霉素、1-N-DL-异丝氨酰基卡那霉素B、1-N-[L-(-)-(α-羟基-γ-氨基丁酰基)]-XK-62-2,2',3'-双脱氧-2'-氟卡那霉素A、2-羟基庆大霉素A3、2-羟基庆大霉素B、2-羟基庆大霉素B1、2-羟基庆大霉素JI-20A、2-羟基庆大霉素JI-20B、3″-N-甲基-4″-C-甲基-3’,4’-双脱氧卡那霉素A、3″-N-甲基-4″-C-甲基-3’,4’-双脱氧卡那霉素B、3″-N-甲基-4″-C-甲基-3’,4’-双脱氧-6'-甲基卡那霉素B、3’,4’-双脱氧-3'-烯-核糖霉素、3’,4’-双脱氧新霉素、3’,4’-双脱氧核糖霉素、3'-脱氧-6'-N-甲基-卡那霉素B、3'-脱氧新霉素、3'-脱氧核糖霉素、3'-氧代糖霉素、3,3'-海洛沙地明、3-脱甲氧基-2″-N-亚氨代甲基天神霉素B二硫酸盐四水合物、3-去甲氧基天神霉素B、3-O-去甲基-2-N-亚氨代甲基天神霉素B、3-O-去甲基天神霉素B、3-海藻糖胺、4″,6″-双脱氧达苄霉素、4-N-甘氨酰基-KA-6606VI、5″-氨基-3′,4′,5″-三脱氧-丁苷菌素A、6″-脱氧达苄霉素、6'-表福提霉素A、6-脱氧-新霉素(结构6-脱氧-新霉素B)、6-脱氧-新霉素B、6-脱氧-新霉素C、6-脱氧-巴龙霉素、抗霉素、AHB-3’,4’-双脱氧核糖霉素、AHB-3'-脱氧卡那霉素B、AHB-3'-脱氧新霉素、AHB-3'-脱氧核糖核酸、AHB-4″-6″-双脱氧达苄霉素、AHB-6″-脱氧达苄霉素、AHB-双脱氧新霉素、AHB-卡那霉素B、AHB-甲基-3'-脱氧卡那霉素B、丁胺卡那霉素、丁胺卡那霉素硫酸盐、安普霉素、阿贝卡星、阿司米星、阿司米星硫酸盐、氨基去氧卡那霉素、布鲁霉素、博霍霉素、丁苷菌素、丁苷菌素B、小串菌素、香豆素γ1、香豆素γ2、D,L-1-N-(α-羟基-β-氨基丙酰)-XK-62-2、达替米星、脱-O-甲基-4-N-甘氨酰基-KA-6606VI、脱-O-甲基-KA-6606I、脱-O-甲基-KA-7038I、德畜霉素A、德畜霉素B、双-N6',O3-去甲基天神霉素A、达苄霉素、达苄霉素硫酸盐、二氢链霉素、二氢链霉素硫酸盐、表甲酰胺基缩水甘油基福提霉素、表潮霉素、甲酰胺基-天神霉素A、甲酰胺基-天神霉素B、福提霉素B、福提霉素C、福提霉素D、福提霉素KE、福提霉素KF、福提霉素KG、福提霉素KG1(立体异构体KG1/KG2)、福提霉素KG2(立体异构体KG1/KG2)、福提霉素KG3、弗氏菌丝素、弗氏菌丝素硫酸盐、庆大霉素、庆大霉素硫酸盐、格博霉素、杂交霉素A1、杂交霉素A2、杂交霉素B1、杂交霉素B2、杂交霉素C1、杂交霉素C2、羟基链霉素、潮霉素、潮霉素B、异帕米星、硫酸异帕米星、天神霉素、卡那霉素、硫酸卡那霉素、春日霉素、利维霉素、马可霉素、小诺霉素、硫酸小诺霉素、突变霉素、筋霉素、N-去甲基-7-O天青菌素、去甲基天青菌素、天神霉素的甲磺酸衍生物、尼拉霉素、尼拉霉素、新霉素、奈替米星、寡糖酶抑素、巴龙霉素、五氮霉素、核糖霉素、糖霉素、昔尔杜霉素、西索米星、山梨醇菌素、壮观霉素、链霉素、妥布霉素、海藻糖胺、萃他汀、井冈霉素、威大霉素、木糖霉素、轭霉素及其类似物、盐和衍生物。
柄型抗生素包括但不限于、21-羟基-25-去甲基-25-甲基硫代原曲张链霉素、3-甲基硫代利福霉素、安丝菌素、阿托品曲张链霉素(atropisostreptovaricin)、阿瓦霉素(awamycin)、卤霉素、美登素、萘霉素、利福布丁、利福酰胺、利福平、利福霉素、利福喷汀、利福昔明(例如、)、红迪菌素、链霉素、颗粒霉素(tolypomycin)及其类似物、盐和衍生物。
抗生素蒽醌类包括但不限于：乌拉霉素、烬灰红菌素、双柔红霉素、双柔红霉素C、费加罗酸脆霉素、美浓霉素、腊伯罗霉素、鲁道夫霉素、硫霉素及其类似物、盐和衍生物。
抗生素唑类包括，但不限于，阿扎硝唑、联苯苄唑、布康唑、氯米达唑、氯米达唑盐酸盐、氯康唑、单盐酸氯康唑、克霉唑、二甲硝咪唑、益康唑、硝酸益康唑、恩康唑、芬替康唑、硝酸芬替康唑、苯噻硫酮、氟康唑、氟曲马唑、异康唑、硝酸异康唑、伊曲康唑、酮康唑、拉诺康唑、甲硝哒唑、苯甲酸甲硝哒唑、咪康唑、硝酸咪康唑、奈康唑、尼莫拉唑、尼立哒唑、奥康唑、奥硝唑、奥昔康唑、硝酸诺康唑、普罗硝唑、塞克硝唑、舍他康唑、硝酸舍他康唑、硫康唑、硝酸硫康唑、替硝唑、噻康唑、伏立康唑及其类似物、盐和衍生物。
抗生素糖肽类包括但不限于、棘刺霉素、阿克他宁、阿伏帕星、巴新霉素、博来霉素B(铜博来霉素)、氯东方菌素、氯多孢菌素、去甲万古霉素、恩拉霉素、半乳糖苷素、胍基菌纤维素、曲古霉素、去甲万古霉素、N-壬酰基-替考拉宁、腐草霉素、普拉妥霉素、瑞斯托菌素、葡萄球菌素、他利霉素、替考拉宁、万古霉素、优胜霉素、木皂苷素、拉来霉素及其类似物、盐和衍生物。
大环内酯类包括但不限于，乙酰晶柱白霉素、乙酰吉他霉素、安哥拉霉素、阿奇霉素、巴弗洛霉素、布雷菲德菌素、碳霉素、查耳霉素、卷须霉素、克拉霉素、康纳霉素、去异戊酰基-尼达霉素、去霉素基-麻西那霉素、Di-0-甲基噻霉素、地红霉素、红霉素、依托红霉素、红霉素乙基琥珀酸酯、乳糖醛酸红霉素、硬脂酸红霉素、氟红霉素、聚焦蛋白、螺旋霉素、哈特马利特、哈特马利特、交沙霉素、丙酸交沙霉素、幼霉素、幼霉素、北里霉素、酮基台勾霉素、兰卡杀菌素、兰卡霉素、白霉素、马克霉素、麦里多霉素、巨大霉素、甲基白霉素、酒霉素、麦迪霉素、米欧卡霉素、肌醇内酯、霉霉素、中性霉素、尼达霉素、无活菌素、竹桃霉素、苯乙酰异戊霉素、巴马霉素、苦霉素、罗他霉素、罗沙米星、罗红霉素、赛地卡霉素、山科霉素、螺旋霉素、斯瓦尔霉素、他克莫司、泰利霉素、台勾霉素、替米考星、密螺霉素、醋竹桃霉素、泰乐菌素、杀黑星菌素及其类似物、盐和衍生物。
抗生素的核苷类包括但不限于，别霉素、狭霉素、氮胸苷、杀稻瘟菌素S、依匹普林、氟胞嘧啶、谷氏菌素、米多霉素、尼可霉素、核杀菌素、腺苷、腺苷、嘌呤霉素、吡唑霉素、焦土霉素、西尼霉素、稀疏菌素、斯卡霉素、衣霉素、尿嘧啶多氧菌素、旺地杀菌素及其类似物、盐和衍生物。
抗生素肽类包括，但不限于，放线菌素,阿枯菌素、丙氨肽霉素、安福霉素、阿米霉素、来自丝状真菌的抗真菌剂、安曲霉素、阿匹德、蜜蜂抗菌肽、天冬菌素、金大分子霉素、杆菌素、杆菌霉素、杆菌肽素、杆菌肽、巴加杀菌素、贝米霉素、β-丙氨酰-L-酪氨酸、波卓霉素、卷曲霉素、卡泊芬净、西帕西丁、蜡状菌素、西洛芬净、环杆菌素、黏菌素、环缩酚酸肽、细胞吞噬素、放线菌素、达托霉素、十肽菌素、去氧牟伦多菌素、埃查诺霉素、棘白菌素B、棘霉素、埃可霉素、恩镰孢菌素、依塔霉素、法宾霉素、高铁霉素、高铁霉素、非昔罗霉素、氟诺卡硫星、杀镰孢菌素、加迪霉素、谷缬菌素、球肽菌素、甘氨霉素、短杆菌肽、草生欧菌素、异样霉素、伊枯草菌素、依约霉素、伊珠肽素、贾尼霉素、贾那霉素、乔利肽菌素、卡塔诺素、嗜杀毒素、脂肽抗生素、来自扎雷里昂属的脂肽、溶杆菌素、溶菌酶、大分子霉素、爪蟾抗菌肽、蜂毒肽、美杀菌素、米卡霉素、莫雷霉素、枝游菌素、抗霉菌枯草杆菌素、新肽氟、新绿灰菌素、纺锤霉素、乳酸链球菌肽、诺卡硫星、诺卡硫星6-脱氧糖苷、诺西肽、八肽霉素、杀绿霉素、十五肽、肽氟、培美素、多肽霉素、植物链球菌素、游硫菌素、普拉斯巴菌素、极枯草菌素、多粘菌素抗生素复合物、多粘菌素B、多粘菌素B1、多粘菌素F、新制癌菌素、喹霉素、奎奴普丁-达福普汀、番红菌素、沙美霉素、沙美霉素、沙美霉素、山卓霉素、萨拉霉素、盐屋霉素、倍他西林、孢霉素、链霉菌属化合物、枯草杆菌素、替考拉宁糖苷配基、远霉素、热硫链菌素、硫肽菌素、硫链丝菌素、十三肽菌素、津枝霉素、结核放线菌素、结核放线菌素、短杆菌素、缬氨霉素、紫霉素、维及霉素、泽范霉素及其类似物、盐和衍生物。
在一些实施方式中，抗生素肽是天然存在的肽，其具有抗细菌和/或抗真菌活性。这种肽可以从草药或脊椎动物来源获得。
多烯类包括但不限于，两性霉素、两性霉素、金色制霉素、抗酵母素、阿扎霉素、杀稻瘟菌素、杀念珠菌素、杀念珠菌素甲酯、假丝霉素、假丝霉素甲酯、卡诺普利霉素、菲律宾菌素、黄抗霉素、弗氏菌素、哈霉素、哈卓普利霉素、来佛林、光明霉素、鲁克奴霉素、中杀菌素、r中杀菌素甲酯、美帕曲星、甲基两性霉素、游霉素、尼菲霉素、制霉菌素、制霉菌素甲酯、氧普利霉素、帕曲星、戊霉素、培里霉素、匹马菌素、伯霉素、抗变形菌素、龟裂杀菌素、涎粘菌素、堆囊菌素、曲古霉素及其类似物、盐和衍生物。
聚醚类包括但不限于，20-脱氧-表-那拉霉素、20-脱氧盐霉素、腐霉素、猎神霉素、二氢罗奴霉素、醚霉素、离子霉素、异拉沙里菌素、拉沙里菌素、丽诺尔霉素、罗奴霉素、溶胞菌素、莫能菌素、那拉酶素、氧罗奴霉素、多环醚抗生素、盐霉素及其类似物、盐和衍生物。
喹诺酮类包括但不限于，烷基-亚甲基二氧-4(1H)-2 5氧噌啉-3-羧酸、阿拉曲伐沙星、西诺沙星、环丙沙星、盐酸环丙沙星、达氟沙星、皮肤癣菌素A、依诺沙星、恩诺沙星、氟罗沙星、氟甲喹、加替沙星、吉米沙星、格帕沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、盐酸洛美沙星、米洛沙星、莫西沙星、那氟沙星、萘啶酸、硝呋罗喹、诺氟沙星、氧氟沙星、奥比沙星、恶喹酸、帕珠沙星、培氟沙星、甲磺酸培氟沙星、吡哌酸、吡咯米酸、培马沙星、罗索沙星、如氟沙星、司帕沙星、替马沙星、妥舒沙星、曲伐沙星及其类似物、盐和衍生物。
抗生素类固醇包括但不限于，氨基甾醇、囊甾糖苷、枝孢霉素A、二氢梭链孢酸、脱氢二氢梭链孢酸、脱氢梭链孢酸、梭链孢酸、角鲨胺及其类似物、盐和衍生物。
磺酰胺包括但不限于，氯胺、氨苯砜、磺胺米隆邻苯二甲酰基磺胺噻唑、琥珀酰基磺胺噻唑、磺胺苯甲酰胺、磺胺乙酰胺、磺胺氯哒嗪、磺胺嘧啶、磺胺嘧啶银、磺胺戊烯、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺多辛、磺胺胍、磺胺林、磺胺马唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲二唑、磺胺甲恶唑、磺胺甲氧哒嗪、磺胺间甲氧嘧啶、磺胺二甲唑、磺胺、磺胺培林、磺胺苯并吡唑、磺胺吡啶、磺胺喹恶啉、磺胺琥珀酰胺、磺胺噻唑、磺胺硫脲、磺胺托拉米、磺胺三嗪、磺胺索嘧啶、磺胺异恶唑、乙酰磺胺异恶唑、磺胺脲及其类似物、盐和衍生物
四环素类包括但不限于，二氢斯司替霉素、去甲基四环素、阿克拉霉素、阿克罗霉素、巴龙霉素、溴四环素、塞托环素、金霉素、氯莫环素、柔红霉素、地美环素、阿霉素、盐酸阿霉素、强力霉素、莱姆环素、麻西罗霉素、甲氯环素、磺基水杨酸甲氯环素、甲烯土霉素、米诺环素、盐酸米诺环素、缪雪太霉素、氧四环素、罗德阿霉素、吡甲四环素、变红菌素、丝阿霉素、司替霉素、四环素及其类似物、盐和衍生物。
在其碳原子骨架中具有约6个至约14个碳原子的二羧酸特别适用于治疗涉及微生物的皮肤和粘膜的病症。合适的二羧酸部分包括但不限于己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,11-十一烷二酸、1,12-十二烷二酸、1,13-十三烷二酸和1,14-十四烷二酸。因此，在本公开的一个或多个实施方式中，在其碳原子骨架中具有约6个至约14个碳原子的二羧酸以及它们的盐和衍生物(例如，酯、酰胺、巯基衍生物、酸酐(anhydraide))，是用于治疗涉及炎症的皮肤和粘膜病症有用的免疫调节剂。壬二酸及其盐和衍生物是优选的。它对需氧和厌氧生物，特别是痤疮丙酸杆菌和表皮葡萄球菌具有抗菌作用，使角化正常化，并对恶性或活动过度的黑素细胞具有细胞毒性作用。在优选的实施方式中，二羧酸是浓度大于10％的壬二酸。优选地，壬二酸的浓度为约10％至约25％。在这种浓度下，壬二酸适用于治疗各种皮肤病症，例如痤疮，红斑痤疮和色素沉着过度。
在一些实施方式中，抗生素剂是抗生素金属。已经显示许多金属离子具有抗生素活性，包括银、铜、锌、汞、锡、铅、铋(bismutin)、镉、铬及其离子。从理论上讲，这些抗生素金属离子通过在被吸收到细菌细胞或真菌细胞中时破坏呼吸和电子传递系统而发挥其作用。特别地，银，铜，锌和金的抗微生物金属离子被认为对体内使用是安全的。抗微生物银和银离子特别有用，因为它们基本上不被吸收到体内。因此，在一个或多个实施方式中，抗生素金属由选自由银、铜、锌、汞、锡、铅、铋、镉、铬和金所在组成的组中的元素金属组成，其作为粒子、微粒、纳米粒子或胶体粒子组合物悬浮在组合物中。抗生素金属可以进一步嵌入螯合基质中。
在进一步的实施方式中，抗生素金属是离子型的。离子型抗生素金属可以作为无机盐或有机盐(与反离子偶联)、有机金属络合物或嵌入物存在。反无机离子和反有机离子的非结合示例是磺胺嘧啶、乙酸根、苯甲酸根、碳酸根、碘酸根、碘负离子、乳酸根、月桂酸根、硝酸盐、氧负离子和棕榈酸根、带负电荷的蛋白。在优选的实施方式中，抗生素金属盐是银盐、例如乙酸银、苯甲酸银、碳酸银、碘酸银、碘化银、乳酸银、月桂酸银、硝酸银、氧化银、棕榈酸银、银蛋白和磺胺嘧啶银。
在一个或多个实施方式中，抗生素金属或金属离子被嵌入到基质例如聚合物或矿物质(例如沸石、粘土和二氧化硅)中。
在一个或多个实施方式中，抗生素剂包括强氧化剂和释放自由基的化合物，例如氧、过氧化氢、过氧化苯甲酰、元素卤素物质、以及经氧化卤素物质，漂白剂(例如，次氯酸钠、次氯酸钙或次氯酸镁等)、高氯酸盐类、碘、碘酸盐和过氧化苯甲酰。还包括有机氧化剂，例如醌类。这些药剂具有有效的广谱活性。
在一个或多个实施方式中，抗生素剂是阳离子抗微生物剂。细菌细胞的最外表面通常带有净负电荷，使其对阳离子物质敏感。阳离子抗生素剂的示例包括：季铵化合物(QAC)-QAC是表面活性剂，通常含有一个与至少一个主要疏水部分缔合的季氮；烷基三甲基溴化铵是烷基为8-18个碳原子长的混合物，例如溴棕三甲铵(溴化十四烷基三甲铵)；苯扎氯铵，其是正烷基二甲基苄基氯化铵的混合物，其中烷基(疏水部分)可以是可变长度的；二烷基甲基卤化铵；二烷基苄基卤化铵；和QAC二聚物，它们与间隙疏水区域一起带有双极正电荷。
在一个或多个实施方式中，阳离子抗微生物剂是聚合物。阳离子抗微生物聚合物包括，例如，胍聚合物；双胍聚合物；或具有含有双胍部分或其它阳离子官能团的侧链的聚合物，例如苯扎鎓(benzalkonium)基或季鎓(quarternium)基(例如季胺基)。应理解，本文所用的术语“聚合物”包括任何包括三个或更多个重复单元的有机材料，并且包括低聚物、聚合物、共聚物、嵌段共聚物、三元共聚物等。聚合物骨架可以是例如聚乙烯、聚丙烯或聚硅烷聚合物。
在一个或多个实施方式中，阳离子抗微生物聚合物是聚合双胍化合物。当应用于基质时，已知这种聚合物形成可以接合和破坏微生物的阻挡膜。示例性的聚合双胍化合物是聚六亚甲基双胍(PHMB)盐。其他示例性双胍聚合物包括但不限于，聚(六亚甲基双胍)、聚(六亚甲基双胍)盐酸盐、聚(六亚甲基双胍)葡糖酸盐、聚(六亚甲基双胍)硬脂酸盐或其衍生物。在一个或多个实施方式中，抗微生物材料基本上不溶于水。
在一些实施方式中，抗生素剂选自由双胍类、三胍类、二双胍类及其类似物所组成的组。
胍类，双胍类(biguanides)，二胍类(biguanidines)和三胍类是易获得一个或多个正电荷的不饱和含氮原子的分子，这使得它们成为有效的抗微生物剂。以下提供了胍、双胍、二胍和三胍的基本结构。
在一些实施方式中，胍、双胍、二胍或三胍在单个分子内提供阳离子结构域和疏水结构域的双极构型。
目前用作抗菌剂的胍类、双胍类、二胍类和三胍类的示例包括氯己定和氯己定盐、类似物和衍生物，例如醋酸氯己定、葡萄糖酸氯己定和盐酸氯己定、甲氧嘧啶、阿来西定和聚己缩胍。可以想到根据本公开使用的胍、双胍、二胍和三胍的其他示例是盐酸氯丙胍、盐酸氯胍(目前用作抗疟药)、盐酸二甲双胍、苯乙双胍和盐酸丁双胍(目前用作抗糖尿病药)。
然而，在一些实施方式中，抗生素是未归类的抗生素试剂，包括但不限于，阿博霉素、醋霉素、乙酰氧基环己酰亚胺、乙酰基七尾霉素、游动放线菌属化合物、放线菌吡喃酮(actinopyrone)、阿拉司他汀(aflastatin)、阿尔巴卡素(albacarcin)、阿尔巴卡素、白真菌素、白真菌素、阿里沙霉素(alisamycin)、α-R、S-甲氧基羰基苄基单酸酯(methoxycarbonylbenzylmonate)、阿托霉素、别霉素、阿霉素、阿霉素-去迈诺化合物(amycin demanoyl compound)、安霉素(amycine)、阿考霉素、阿那迪霉素(anandimycin)、茴香霉素、氨茴霉素、抗梅毒免疫物质、抗痨剂免疫物质、来自大肠杆菌的抗生素、来自雷福恩链霉素(Streptomyces refuineus)的抗生素、抗夹膜菌素、抗霉素、除疟霉素、阿拉诺罗菌素(aranorosin)、阿拉信醇(aranorosinol)、阿鲁沟霉素、壳二孢呋喃酮、子囊霉素、杀子囊菌素、黄曲霉抗生素、阿苏克霉素、橙黄菌素(aurantinin)、金霉酸抗生素物质、奥克罗斯(aurodox)、卑霉素、叠氮氯霉素、阿西迪霉素、杆菌烯(bacillaene)、幼虫杆菌抗生素、波林菌素、贝那诺霉素、苯并蒽菌素(benzanthrin)、奈单酸苄酯(benzylmonate)、二环霉素、博拉霉素(bravomicin)、溴莫普林、布他西丁(butalactin)、卡西霉素、马勃菌酸、假丝并菌素(candiplanecin)、卡芦莫南、嗜癌菌素、天青菌素、葱茎菌素(cepacin)、浅蓝菌素、塞诺维霉素(cervinomycin)、教酒菌素、氯霉素、棕榈酸氯霉素、氯霉素琥珀酸钠、氯黄菌素、氯新生霉素、氯瘤菌素、色霉素、环匹罗司、环匹罗司乙醇胺、柠檬霉素(citreamicin)、枝孢菌素、克拉沙霉素(clazamycin)、柯莱卡霉素(clecarmycin)、克林霉素、肠形菌素、覆盖霉素、丰富霉素、珊瑚黏菌素(corallopyronin)、科林肯丁(corynecandin)、香豆霉素、屈尔潘(culpin)、铜迈克星、环氨霉素、放线菌酮、达克霉素(dactylomycin)、达诺霉素、多瑙霉素、迪氨霉素(delaminomycin)、脱甲氧基雷帕霉素、脱甲基镰刀菌素(demethylscytophycin)、木菌素、甲硫吡丙菌素、脱木糖基贝那诺霉素、拟苷元、二氢莫西霉素、二氢南锡霉素、久霉素、德纳菌素(dnacin)、多瑞克星(dorrigocin)、达因霉素(dynemycin)、三醋酸达因霉素、海鞘素、依罗霉素、内霉素、恩生可霉素、伊快霉素、欧石南霉素、埃斯培拉霉素、乙基单酸酯(ethylmonate)、扁枝衣霉素、非达霉素、弗来巴霉素、黄质霉素、氟苯尼考、河霉素、磷霉素、福斯福诺氯丁(fosfonochlorin)磷氯菌素、菲特霉素、富伦菌素、烟曲霉素、烟曲芬净(fumifungin)、真菌油素、夫沙坎丁(fusacandin)、夫沙芬净(fusafungin)、格尔贝基丁(gelbecidine)、格列杆菌素(glidobactin)、格雷汉霉素(grahamimycin)、榴菌素、灰黄霉素、灰绿菌素、灰诺霉素、海明霉素(hayumicin)、海明霉素、海兹霉素(hazymicin)、赫达霉素、海尼霉素(heneicomycin)、庚二酸(heptelicid acid)、全霉素、湿菌素、异补血酸、卡纳塔菌素、上总霉素、克里斯汀霉素(kristenin)、L-二氢基苯丙氨酸、L-异亮氨酰基-L-2-氨基-4-(4′-氨基-2′,5′-环己二烯基)衍生物、兰诺霉素(lanomycin)、雷纳霉素、莱普霉素、黎巴嫩霉素、洁霉素、洛蒙真菌素、溶血脂质、镁菌素、手霉素、黑质霉素、甲氧基羰基甲基单酸酯(methoxycarbonylmethylmonate)、甲氧基羰基乙基单酸酯、甲氧基羰基苯基单酸酯、假单酸甲酯(methyl pseudomonate)、甲基单酸酯(methylmonate)、小菌素、丝裂马菌素、莫西霉素、默诺霉素、单乙酰基枝孢菌素、单甲基枝孢菌素、莫匹罗星、莫匹罗星钙、杀分枝菌素(mycobacidin)、多球壳菌素、吡酮黏球菌素、拟苷元、七尾霉素、南锡霉素、阿根诺卡菌素(nargenicin)、新制癌菌素、尼诺那菌素(neoenactin)、新茴霉素、硝呋妥因醇(nifurtoinol)、诺卡菌素、诺加霉素、新生霉素、辛基单酸盐(octylmonate)、橄榄霉素、正糖霉素(orthosomycin)、小奥德蘑素、奥昔洛芬(oxirapentyn)、甲碘化氧海罂粟碱、密旋霉素、约霉素、阜孢霉素、保洛霉素、色链隔孢属杀真菌剂、芬尼法霉素、苯基、浅蓝菌素、苯基单酸盐(phenylmonate)、福里波霉素、吡利霉素、截短侧耳素、聚内酯衍生物、聚硝基辛(polynitroxin)、多氧菌素、紫菜霉素、普那米星、帕里奴霉素(prenomycin)、丙-2-烯基单酸酯(prop-2-enylmonate)、原虫霉素、假单胞菌抗生素、假单胞菌酸、绛红霉素、吡喃德明(pyrinodemin)、硝吡咯菌素、吡咯霉素、氨基、氯代戊烯二酸、雷帕霉素、蝴蝶霉素、抗霉素、罗氏菌素、逆行霉素、根菌素(rhizocticin)、杆孢菌素、红玉黄菌素、萘啶霉素、番红霉素、山芬霉素、肉瘤霉素、肉瘤霉素、斯络普拉菌素(sclopularin)、月霉素、癣可宁、斯帕坦霉素(spartanamicin)、壮观霉素、海绵抑制素、抗生蛋白菌素、利链菌素、沙生链霉菌(Streptomyces arenae)抗生素复合物、链黑霉素、链丝菌素、链菌生素、链脲佐菌素、嗜球果伞素衍生物、与疾病霉素(stubomycin)、磺胺甲基异唑-甲氧苄氨嘧啶、萨卡霉素(sakamycin)、替杰拉霉素(tejeramycin)、类萜菌素、替曲卡星、嗜温红菌素、嗜热菌杀酵母素、甲砜霉素、硫金黄菌素、硫藤黄菌素、硫代屈大麻酚(thiomarinol)、硫代屈大麻酚、提郎达霉素、单歧藻毒素、木霉菌素、三烯霉素、甲氧苄氨嘧啶、三奥沙卡菌素(trioxacarcin)、泰瑞斯霉素(tyrissamycin)、赭褐霉素、非那霉素(unphenelfamycin)、乌鲁支霉素(urauchimycin)、地衣酸、溶锈菌素、宛氏霉素、维司菌素(vermisporin)、黏液霉素(verrucarin)及其类似物、盐和衍生物。
在一个或多个实施方式中，抗生素剂是天然存在的抗生素化合物。如本文所用，术语“天然存在的抗生素剂”包括从植物或脊椎动物来源获得、衍生或提取的所有抗生素。天然存在的抗生素剂家族的非限制性示例包括苯酚、间苯二酚、抗生素氨基糖苷类、安那霉素(anamycin)、奎宁、蒽醌、抗生素糖肽、唑类、大环内酯类、阿维拉霉素、冰草烯(agropyrene)、苦蓟素、桃叶珊瑚苷抗生素皂苷级分、小檗碱(异喹啉生物碱)、牛蒡苦素(倍半萜烯内酯)、蛇麻酮、葎草酮(苦味酸)、大蒜素、贯叶金丝桃素、松果菊苷、孢壳菌素(coniosetin)、特特拉姆酸、依马宁碱(imanine)和诺沃依马宁碱(novoimanine)。
环吡酮和环吡酮胺具有杀真菌、抑制真菌和杀孢子活性。它们对广谱的皮肤真菌、酵母菌、霉菌和其他真菌(例如毛癣菌种、小孢子菌种、表皮癣菌种和酵母菌(白色念珠菌、光滑念珠菌、其他念珠菌和新型隐球菌))具有活性。一些曲霉菌种对环吡酮敏感，一些青霉菌也是如此。同样，环吡酮对许多革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌(例如，大肠杆菌、奇异变形杆菌、铜绿假单胞菌、葡萄球菌和链球菌种)以及支原体菌种、阴道毛滴虫和放线菌有效。
含有抗生素剂的植物油和提取物也是有用的。含有抗生素剂的植物的非限制性示例包括百里香、紫苏、薰衣草、茶树、克雷尔依地菇(Terfezia clayeryi)、小单孢菌属、普特丽基亚疣(Putterlickia verrucosa)、普特丽基亚火棘(Putterlickia pyracantha)、普特丽基亚复古螺旋藻(Putterlickia retrospinosa)、伊利法利亚美登木(Maytenusilicifolia)、维尼莫司美登木(Maytenus evonymoides)、阿奎法利亚美登木(Maytenusaquifolia)、Faenia interjecta、冬虫夏草、偃麦草(couchgrass)、圣蓟、大蕉、牛蒡、啤酒花、紫锥花、合香叶、灌木、没药、红三叶草和皱叶酸模、大蒜和圣约翰草。也可以使用如本文所述的抗生素剂的混合物。
C.生物标志物
在一些实施方式中，分析物或分析物结合剂是生物标志物。通常，可以使用本文描述的装置、组合物和方法检测、分析和/或定量疾病和病症的生物标志物。使用本文所述的装置、方法和组合物检测、分析和定量生物标志物特别地可用于确定和监测可用于治疗受试者(例如人受试者)的病况的疗程。可以在受试者的胃肠道中局部检测和分析生物标志物，以确定受试者是否患有疾病或病症或者具有发展疾病或病症的风险。另外，可以使用本文所述的组合物和方法监测生物标志物，以确定被诊断患有疾病或病症的受试者中的特定疗程是否有效还是应该改变。例如，在一些实施方式中，使用本文所述的可摄入装置在受试者中检测和分析炎性生物标志物，以确定受试者是否患有IBD或具有发展IBD的风险。必要时，然后可以给受试者给药一个或多个疗程(例如抗TNFα抗体)，并且可以监测这种炎性生物标志物的水平以评估治疗效果。
在一些实施方式中，在受试者中检测和分析生物标志物以确定受试者是否患有疾病或病症或具有发展疾病或病症的风险。这些疾病和病症可能发生在受试者的胃肠道中或受试者的非胃肠道部位。例如，存在于胃肠道中的生物标志物可以指示全身性疾病或病症。在一些实施方式中，生物标志物与全身性疾病或病症相关联。在一些实施方式中，生物标志物与GI病症、炎症、癌症、传染病、肝病和炎性疾病中的一种或多种相关联。生物标志物的示例性例子包括抗体(例如治疗性抗体)、抗原(例如细菌抗原)和细胞因子。在一些实施方式中，分析物或分析物结合剂是生物标志物，例如GI病症的生物标志物。用于检测、诊断或监测GI病症的治疗功效的生物标志物的示例的说明性列表包括干扰素-K、IL-6、IL-22、IL-17A、TNFI、IL-2、记忆细胞(CD44+CD45RB-CD4+细胞)、VEGF、ICAM、VCAM、SAA；钙防卫蛋白；乳铁蛋白；FGF2；TGFb；ANG-1；ANG-2；PLGF；生物制剂(例如英夫利昔单抗(REMICADE)；阿达木单抗(HUMIRA)；优特克单抗(STELARA)；维多珠单抗(ENTYVIO)；戈利木单抗(SIMPONI)；Jak抑制剂；和其他；EGF；IL12/23p40；GMCSF；A4 B7；AeB7；CRP；SAA；ICAM；VCAM；AREG；EREG；HB-EGF；HRG；BTC；TGFα；SCF；TWEAK；MMP-9；MMP-6；癌胚抗原相关粘附分子(Ceacam)CD66；IL10；ADA；Madcam-1；CD166(AL CAM)；FGF2；FGF7；FGF9；FGF19；抗中性粒细胞胞浆抗体(ANCA)；抗酿酒酵母抗体IgA(ASCAA)；抗酿酒酵母抗体IgG(ASCAG)；抗梭菌簇XIVa鞭毛蛋白CBir1抗体(CBir1)；抗梭菌簇XIVa鞭毛蛋白2抗体(A4-Fla2)；抗梭菌簇XIVa鞭毛蛋白X抗体(FlaX)；抗大肠杆菌外膜蛋白C(OmpC)；细胞核周抗中性粒细胞胞浆抗体(ANCA)；双调蛋白蛋白(AREG)；β-细胞素蛋白(BTC)；表皮生长因子(EGF)；上皮调节蛋白(EREG)；肝素结合表皮生长因子(HBEGF)；肝细胞生长因子(HGF)；神经调节蛋白-1(HRG)；转化生长因子α(TGFA)；C反应蛋白(CRP)；血清淀粉样蛋白A(SAA)；细胞间粘附分子1(ICAM-1)；血管细胞粘附分子1(VCAM-1)；和肠上皮细胞下面的成纤维细胞。
在一些实施方式中，生物标志物是IBD生物标志物，例如：抗聚糖；抗酿酒酵母(ASCA)；抗薄层二糖苷(laminaribioside)(ALCA)；抗壳二糖苷(ACCA)；抗甘露二糖苷(mannobioside)(AMCA)；抗海带多糖(抗L)；抗几丁质(抗C)抗体：抗外膜孔蛋白C(抗OmpC)，抗Cbir1鞭毛蛋白；抗I2抗体；靶向外分泌胰腺(PAB)的自身抗体；和细胞核周抗中性粒细胞抗体(pANCA)；和钙卫蛋白。
在一些实施方式中，生物标志物与膜修复、纤维化、血管生成相关联。在某些实施方式中，生物标志物是炎性生物标志物、抗炎生物标志物、MMP生物标志物、免疫标志物或TNF途径生物标志物。在一些实施方式中，生物标志物是肠特异性的。
对于组织样品，HER2可用作与细胞毒性T细胞相关的生物标志物。另外，其他细胞因子水平可用作组织中的生物标志物(例如磷酸STAT1、STAT3和STAT5)、血浆中的生物标志物(例如VEGF、VCAM、ICAM、IL-6)或两者中的生物标志物。
在一些实施方式中，生物标志物包括一种或多种免疫球蛋白，诸如例如免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白D(IgD)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白E(IgE)和/或免疫球蛋白A(IgA)。在一些实施方式中，IgM是感染和/或炎症的生物标志物。在一些实施方式中，IgD是自身免疫疾病的生物标志物。在一些实施方式中，IgG是阿尔茨海默病和/或癌症的生物标志物。在一些实施方式中，IgE是哮喘和/或过敏原免疫疗法的生物标志物。在一些实施方式中，IgA是肾病的生物标志物。
在一些实施方式中，生物标志物是高灵敏度C-反应蛋白(hsCRP)；7α-羟基-4-胆甾烯-3-酮(7αC4)；抗肌内膜IgA(EMA IgA)；抗人组织转谷氨酰胺酶IgA(tTG IgA)；通过比浊法的总血清IgA；粪便钙卫蛋白；或粪便胃肠道病原体。
在一些实施方式中，生物标志物是：
a)抗麦醇溶蛋白IgA抗体、抗麦醇溶蛋白IgG抗体、抗组织转谷氨酰胺酶(tTG)抗体、抗肌内膜抗体；
b)i)血清学生物标志物，其为ASCA-A、ASCA-G、ANCA、pANCA、抗OmpC抗体、抗CBir1抗体、抗FlaX抗体或抗A4-Fla2抗体；
b)ii)炎症生物标志物，其为VEGF、ICAM、VCAM、SAA或CRP；
b)iii)遗传生物标志物ATG16L1、ECM1、NKX2-3,或STAT3的基因型；
c)细菌抗原抗体生物标志物；
d)肥大细胞生物标志物；
e)炎性细胞生物标志物；
f)胆汁酸吸收不良(BAM)生物标志物；
g)犬尿氨酸生物标志物；
或
h)5-羟色胺生物标志物。
在一些实施方式中，生物标志物是细菌抗原抗体生物标志物，其选自由抗-Fla1抗体、抗-Fla2抗体、抗-FlaA抗体、抗-FliC抗体、抗-FliC2抗体、抗-FliC3抗体、抗-YBaN1抗体、抗ECFliC抗体、抗Ec0FliC抗体、抗SeFljB抗体、抗CjFlaA抗体、抗CjFlaB抗体、抗SfFliC抗体、抗CjCgtA抗体、抗Cjdmh抗体、抗CjGT-A抗体、抗EcYidX抗体、抗EcEra抗体、抗EcFrvX抗体、抗EcGabT抗体、抗EcYedK抗体、抗EcYbaN抗体、抗EcYhgN抗体、抗RtMaga抗体、抗RbCpaF抗体、抗RgPilD抗体、抗LaFrc抗体、抗LaEno抗体、抗LjEFTu抗体、抗BfOmpa抗体、抗PrOmpA抗体、抗Cp10bA抗体、抗CpSpA抗体、抗EfSant抗体、抗LmOsp抗体、抗SfET-2抗体、抗Cpatox抗体、抗Cpbtox抗体、抗EcSta2抗体、抗Ec0Stx2A抗体、抗CjcdtB/C抗体、抗CdTcdA/B抗体及其组合所组成的组。
在一些实施方式中，生物标志物是肥大细胞生物标志物，其选自由β-类胰蛋白酶、组胺、前列腺素E2(PGE2)及其组合所组成的组。
在一些实施方式中，生物标志物是炎性生物标志物，其选自由CRP、ICAM、VCAM、SAA、GROα及其组合所组成的组。
在一些实施方式中，生物标志物是胆汁酸吸收不良生物标志物，其选自由7α-羟基-4-胆甾烯-3-酮、FGF19及其组合所组成的组。
在一些实施方式中，生物标志物是犬尿氨酸生物标志物，其选自由犬尿氨酸(K)、犬尿喹啉酸(KyA)、邻氨基苯甲酸(AA)、3-羟基犬尿氨酸(3-HK)、3-羟基邻氨基苯甲酸(3-HAA)、黄尿酸(XA)、喹啉酸(QA)、色氨酸、5-羟色氨酸(5-HTP)及其组合所组成的组。
在一些实施方式中，生物标志物是5-羟色胺生物标志物，其选自由5-羟色胺(5-HT)、5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)、5-羟色胺-O-硫酸酯、5-羟色胺-O-磷酸酯及其组合所组成的组。
另外的生物标志物公开于例如美国专利No.9,739,786，其全部内容通过引用并入本文。
在一些实施方式中，生物标志物与肝脏疾病或病症相关联。在一些实施方式中，分析物或分析物结合剂是肝脏疾病或肝脏病症的生物标志物。在一些实施方式中，本文公开的装置、组合物和方法可用于检测、分析和/或定量与肝脏疾病或病症相关联的生物标志物，例如，以确定受试者是否患有肝脏疾病或病症或具有发展肝脏疾病或病症的风险。在一些实施方式中，本文所述的装置、组合物和方法可用于检测来自受试者胃肠道的样品中的分析物(例如，生物标志物)，以确定受试者是否患有肝脏疾病或病症(例如，NASH)或具有发展肝脏疾病或病症(例如，NASH)的风险。在一些实施方式中，使用本文所述的装置、方法和组合物检测、分析和定量肝病生物标志物可用于确定和监测可用于治疗受试者(例如，人受试者)的肝脏疾病或病症的疗程。可用于检测、诊断或监测用于肝脏疾病或病症的治疗功效的生物标志物的例子的说明性列表包括：胆红素、γ-谷氨酰转移酶(GGT)、结合珠蛋白、载脂蛋白A1、α2-巨球蛋白、胆固醇、甘油三酯、丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸酯转氨酶(AST)、葡萄糖、细胞角蛋白18(CK18)片段、透明质酸、TGF-β、脂肪酸结合蛋白、羟基类固醇17-β-脱氢酶13(17β-HSD13)、谷氨酰二肽、谷氨酰缬氨酸、谷氨酰亮氨酸、谷氨酰苯丙氨酸、谷氨酰酪氨酸、肉毒碱、丁基肉毒碱、赖氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、甘油磷脂酰胆碱、甘油基磷酸乙醇胺、牛磺酸、甘氨酸共轭物、牛磺胆酸、牛磺脱氧胆酸、乳酸盐、谷氨酸盐、半胱氨酸-谷胱甘肽二硫化物、癸酸盐、10-十一碳烯酸酯、油酰基-溶血磷脂酰胆碱、氧化和还原的谷胱甘肽、谷氨酸酯、三磷酸腺苷、肌酸、胆酸和脱氧甘胆酸。用于肝脏疾病和病症的其他生物标志物以及治疗剂是本领域已知的(参见，例如，Hirsova和Gores(2015)Cell.Mol.Gastroenterol.Hepatol.1(1):17-27；Willebrords等人，(2015)Progress in Lipid Research 59:106-125；Alkhouri等人，(2011)Expert Rev.Gastroenterol.Hepatol.5(2):201-12；Wang(2014)Cell Death and Disease 5:e996；和Alonso等人，Gastroenterology 152:1449-61,通过引用并入本文)。
D.治疗剂
在一些实施方式中，分析物或分析物结合剂是治疗剂、治疗剂的片段和/或治疗剂的代谢物。以下提供的组合物和方法还可用于检测、分析和/或定量治疗剂、治疗剂的片段和/或治疗剂的代谢物。示例性治疗剂包括抗体、核酸(例如，抑制性核酸)、小分子和活性生物治疗剂(例如益生菌)。在一些实施方式中，本文描述的任何检测方法中使用的分析物或分析物结合剂是药物或治疗剂。在一些实施方式中，药物或治疗剂用于治疗炎性肠病(IBD)，例如克罗恩病或溃疡性结肠炎(UC)。用于治疗或预防炎性肠病的此类治疗剂的非限制性示例包括抑制细胞因子产生、下调或抑制自身抗原表达或掩蔽MHC抗原的物质。这些治疗剂的示例包括CHST15抑制剂(例如，STNM01)；IL-6受体抑制剂(例如托珠单抗)；IL-12/IL-23抑制剂(例如优特克单抗和巴斯库单抗(brazikumab))；整合蛋白抑制剂(例如，维多珠单抗和那他珠单抗)；JAK抑制剂(例如，托法替尼)；SMAD7抑制剂(例如，反义核酸药物(Mongersen))；IL-13抑制剂；IL-1受体抑制剂；TLR激动剂(例如，Kappaproct)；干细胞(例如，Cx601)；2-氨基-6-芳基-5-取代的嘧啶(参见美国专利No.4,665,077)；非甾体类抗炎药(NSAID)；更昔洛韦；他克莫司；糖皮质激素例如皮质醇或醛固酮；抗炎剂例如环氧酶抑制剂；5-脂氧合酶抑制剂；或白三烯受体拮抗剂；嘌呤拮抗剂例如咪唑硫嘌呤或霉酚酸酯(MMF)；烷基化剂例如环磷酰胺；溴隐亭；达那唑；氨苯砜；戊二醛(其掩蔽MHC抗原，如美国专利No.4,120,649中所述)；针对MHC抗原和MHC片段的抗独特型抗体；环孢素；6-巯基嘌呤；类固醇例如皮质类固醇或糖皮质类固醇或糖皮质激素类似物，例如强的松龙、甲基强的松龙，包括SOLU-MEDROL、甲基强的松龙琥珀酸钠和地塞米松；二氢叶酸还原酶抑制剂，例如甲氨蝶呤(口服或皮下)；抗疟疾剂，例如氯喹和羟基氯喹；柳氮磺胺吡啶；来氟米特；细胞因子或细胞因子受体抗体或拮抗剂，包括：抗干扰素-α、干扰素-β或干扰素-γ抗体，抗肿瘤坏死因子(TNF)-α抗体(英夫利昔单抗或阿达木单抗)，抗TNF-α免疫粘附素(依那西普)，抗TNF-β抗体，抗白细胞介素-2(IL-2)抗体和抗IL-2受体抗体以及抗白细胞介素-6(IL-6)受体抗体和拮抗剂；抗LFA-1抗体，包括抗CD11a和抗CD18抗体；抗L3T4抗体；异源抗淋巴细胞球蛋白；泛-T抗体、抗CD3或抗CD4/CD4a抗体；含有LFA-3结合结构域的可溶性肽(WO 90/08187，1990年7月26日公开)；链激酶；转化生长因子-β(TGF-β)；链道酶；来自宿主的RNA或DNA；FK506；RS-61443；苯丁酸氮芥；脱氧精胍菌素；雷帕霉素；T细胞受体(Cohen等人，美国专利No.5,114,721)；T细胞受体片段(Offner等人，Science,251:430-432(1991)；WO 90/11294；Ianeway，Nature,341:482(1989)；和WO 91/01133)；BAFF拮抗剂例如BAFF或BR3抗体或免疫粘附素和zTNF4拮抗剂(对于综述，参见Mackayand Mackay，TrendsImmunol,23:113-5(2002)，并参见下面的定义)；10种干扰T细胞辅助信号的生物制剂，例如抗CD40受体或抗CD40配体(CD154)，包括阻断CD40-CD40配体的抗体(例如，Durie等人，Science,261:1328-30(1993)；Mohan等人，J.Immunol,154:1470-80(1995))和CTLA4-Ig(Finck等人，Science,265:1225-7(1994))；和T细胞受体抗体(EP 340,109)，例如T10B9。治疗剂的非限制性示例还包括以下：布地奈德(budenoside)；表皮生长因子；氨基水杨酸盐；甲硝哒唑；美沙拉嗪；奥沙拉嗪；巴柳氮；抗氧化剂；血栓素抑制剂；IL-1受体拮抗剂；抗IL-1单克隆抗体；生长因子；弹性蛋白酶抑制剂；吡啶基咪唑化合物；TNF拮抗剂；IL-4、IL-10、IL-13和/或TGFβ细胞因子或其激动剂(例如激动剂抗体)；IL-11；强的松龙的葡糖苷酸-或右旋糖苷-缀合的前药、地塞米松或布地奈德；ICAM-1反义硫代磷酸酯寡脱氧核苷酸(ISIS2302；Isis Pharmaceuticals,Inc.)；可溶性补体受体1(TP10；T Cell Sciences,Inc.)；缓释美沙拉嗪；血小板活化因子(PAF)的拮抗剂；环丙沙星；和利多卡因。用于UC的治疗剂的示例是用于轻度病例的柳氮磺胺吡啶和相关的含水杨酸盐的药物，和用于重症病例的皮质类固醇药物。可用于治疗肝脏疾病或病症(例如、肝纤维化或NASH)的示例性治疗剂包括elafibranor(GFT 505；Genfit Corp.)、奥贝胆酸(OCA；Intercept Pharmaceuticals,Inc.)、cenicriviroc(CVC)；Allergan plc)、selonsertib(以前称为GS-4997；GileadSciences,Inc.)、抗LOXL2抗体(吉利德单抗(以前称为GS 6624；Gilead Sciences,Inc.))、GS-9450(Gilead Sciences,Inc.)、GS-9674(Gilead Sciences,Inc.)、GS-0976(以前称为NDI-010976；Gilead Sciences,Inc.)、恩利卡生(Emricasan)(Conatus Pharmaceuticals,Inc.)、二十烷醇基-氨基脱氧胆酸(cholanoic acid)(AramcholTM；GalmedPharmaceuticals Ltd.)、AKN-083(Allergan plc(Akarna Therapeutics Ltd.))、TGFTX4(Genfit Corp.)、TGFTX5(Genfit Corp.)、TGFTX1(Genfit Corp.)、RoRγ激动剂(例如，LYC-55716；Lycera Corp.)、回肠胆汁酸转运体(iBAT)抑制剂(例如、elobixibat，AlbireoPharma,Inc.；GSK2330672，GlaxoSmithKline plc；和A4250；Albireo Pharma,Inc.)、干细胞、CCR2抑制剂、巴多索隆甲基(bardoxolone methyl)(Reata Pharmaceuticals,Inc.)、骨形态发生蛋白-7(BMP-7)模拟物(例如、THR-123(参见，例如，Sugimoto等人，(2012)NatureMedicine 18:396-404))、抗TGF-β抗体(例如，夫苏木单抗(fresolimumab)；还参见美国专利No.7,527,791和No.8,383,780，通过引用并入本文)、吡非尼酮(Genentech USAInc.)、抗整合蛋白αvβ6抗体、抗结缔组织生长因子(CTGF)抗体(例如，帕姆雷姆单抗(pamrevlumab)；FibroGen Inc.)、己酮可可碱、血管内皮生长因子(VEGF)、肾素血管紧张素醛固酮系统(RAAS)抑制剂(例如，肾素抑制剂(例如抑肽素、CGP2928、阿利吉仑)或ACE抑制剂(例如，卡托普利、佐芬普利、依那普利、雷米普利、喹那普利、培哚普利、赖诺普利、贝那普利、咪达普利、福辛普利和群多普利))、血小板反应蛋白、他汀类、巴多索隆、PDE5抑制剂(例如，西地那非、伐地那非和他达拉非)、NADPH氧化酶-1(NOX1)抑制剂(参见，例如，美国公开No.2011/0178082，通过引用并入本文)、NADPH氧化酶-4(NOX4)抑制剂(参见，例如，美国公开No.2014/0323500，通过引用并入本文)、ETA拮抗剂(例如，西他生坦、安贝生坦、阿曲生坦、BQ-123和齐泊腾坦(zibotentan))、尼达尼布(nintedanib)(Boehringer Ingelheim)、INT-767(Intercept Pharmaceuticals,Inc.)、VBY-376(Virobay Inc.)、PF-04634817(Pfizer)、EXC 001(Pfizer)、GM-CT-01(Galectin Therapeutics)、GCS-100(La JollaPharmaceuticals)、肝细胞生长因子模拟物(Angion Biomedica)、SAR156597(Sanofi)、抗白介素-13(IL-13)单克隆抗体(tralokinumab)(AstraZeneca)、泊马度胺(Celgene)、STX-100(Biogen IDEC)、CC-930(Celgene)、抗miR-21(RegulusTherapeutics)、PRM-151(Promedior)、BOT191(BiOrion)、Palomid 529(PalomaPharamaceuticals)、IMD1041(IMMD、日本)、serelaxin(Novartis)、PEG-松弛素(Ambrx和Bristol-Myers Squibb)、ANG-4011(Angion Biomedica)、FT011(FibrotechTherapeutics)、吡非尼酮(InterMune)、F351(吡非尼酮衍生物(GNI Pharma)、维生素E(如生育三烯酚(α、β、γ和δ)和生育酚(α、β、γ和δ))、己酮可可碱、胰岛素增敏剂(例如，罗格列酮和吡格列酮)、组织蛋白酶B抑制剂R-3020、依那西普及其生物仿制药、阻断Fas活化的肽(参见例如国际公开No.WO 2005/117940，通过引用并入本文)、半胱天冬酶抑制剂VX-166、半胱天冬酶抑制剂Z-VAD-fmk、法舒地尔、belnacasan(VX-765)和pralnacasan(VX-740)。
示例性的另外的治疗剂在以下提供，并且包括示例性药物类别，以及可以使用本文的方法检测和分析的每个治疗剂的示例性实施方式。
1.TNF抑制剂
术语“TNFα抑制剂”是指直接或间接抑制、损害、减少、下调或阻断TNFα活性和/或表达的试剂。在一些实施方式中，TNFα抑制剂是抑制性核酸、抗体或其抗原结合片段、融合蛋白、可溶性TNFα受体(可溶性TNFR1或可溶性TNFR2)或小分子TNFα拮抗剂。在一些实施方式中，抑制性核酸是核糖酶、小发夹RNA、小干扰RNA、反义核酸或适体。
直接抑制、削弱、降低、下调或阻断TNFα活性和/或表达的示例性TNFα抑制剂可以例如抑制或降低TNFα与其受体(TNFR1和/或TNFR2)的结合和/或抑制或降低细胞(例如哺乳动物细胞)中的TNFα或TNFα受体(TNFR1或TNFR2)的表达水平。直接抑制、削弱、降低、下调或阻断TNFα活性和/或表达的TNFα抑制剂的非限制性示例包括抑制性核酸(例如，本文所述的抑制性核酸的任何示例)、其抗体或片段、融合蛋白、可溶性TNFα受体(例如，可溶性TNFR1或可溶性TNFR2)和小分子TNFα拮抗剂。
可以间接抑制、削弱、降低、下调或阻断TNFα活性和/或表达的示例性TNFα抑制剂可以例如抑制或降低哺乳动物细胞中TNFα受体(例如，TNFR1或TNFR2)的下游信号传导水平(例如，降低一种或多种下列信号传导蛋白的水平和/或活性：哺乳动物细胞中的TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK和NF-κB)，和/或降低哺乳动物细胞中TNFα诱导的基因表达水平(例如，减少由例如选自NF-κB、c-Jun和ATF2的组中的一种或多种转录因子调节的基因的转录)。在Wajant等人，Cell DeathDifferentiation 10:45-65,2003(通过引用并入本文)中提供了对TNFα受体的下游信号传导的描述。例如，这种间接TNFα抑制剂可以是靶向(降低其表达)TNFα受体下游的信号传导组分(例如，本文所述或本领域已知的TNFα受体下游的信号传导组分中的任何一种或多种)，TNFα诱导的基因(例如，本领域已知的任何TNFα诱导的基因)，或选自NF-κB、c-Jun和ATF2的组中的转录因子的抑制性核酸。
在其他示例中，此类间接TNFα抑制剂可以是TNFα受体下游的信号传导组分的小分子抑制剂(例如，本文所述的或本领域已知的TNFα受体下游的任何信号传导组分)、由TNFα诱导的基因编码的蛋白(例如，由本领域已知的TNFα诱导的基因编码的任何蛋白)的小分子抑制剂和选自NF-κB、c-Jun和ATF2的组的转录因子的小分子抑制剂。
在其他实施方式中，TNFα抑制剂可以间接抑制、削弱、减少、下调或阻断哺乳动物细胞(例如，巨噬细胞、CD4+淋巴细胞、NK细胞、中性粒细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞或神经元)中的参与导致TNFαmRNA转录、TNFαmRNA稳定化和TNFαmRNA转化的信号传导途径的一种或多种组分(例如，选自CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP和MK2的组中的一种或多种组分)。例如，这种间接TNFα抑制剂可以是靶向(降低其表达)哺乳动物细胞中的参与导致TNFαmRNA转录、TNFαmRNA稳定化和TNFαmRNA转化的信号传导途径的组分(例如，选自CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP和MK2的组中的组分)的抑制性核酸。在其他示例中，间接TNFα抑制剂是哺乳动物细胞中的参与导致TNFαmRNA转录、TNFαmRNA稳定化和TNFαmRNA转化的信号传导途径的组分(例如，选自CD14,MyD88,IRAK,脂多糖结合蛋白(LBP),TRAF6,ras,raf,MEK1/2,ERK1/2,NIK,IKK,IκB,NF-κB,rac,MEK4/7,JNK,c-jun,MEK3/6,p38,PKR,TTP和MK2的组中的组分)的小分子抑制剂。
抑制性核酸
可以降低哺乳动物细胞中的TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK、NF-κB、CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP或MK2mRNA表达的抑制性核酸包括反义核酸分子，即其核苷酸序列与TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK、NF-κB、CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP或MK2mRNA的全部或部分互补的核酸分子。
反义核酸分子可以与编码TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK、NF-κB、CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP或MK2蛋白的核苷酸序列的编码链的非编码区的全部或部分互补。非编码区(5'和3'非转化区)是位于基因中的编码区侧面并且不被转化成氨基酸的5'和3'序列。
抑制性核酸的另一个例子是对编码TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK、NF-κB、CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP或MK2蛋白的核酸具有特异性(例如对TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK、NF-κB、CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP或MK2具有特异性)的核糖酶。
抑制性核酸也可以是形成三螺旋结构的核酸分子。例如，TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK、NF-κB、CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP或MK2多肽的表达可以通过靶向与编码TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK、NF-κB、CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP或MK2多肽的基因的调节区域互补的核苷酸序列抑制(例如，启动子和/或增强子，例如，在转录启动开始状态的上游至少1kb、2kb、3kb、4kb或5kb的序列)以形成防止基因在靶细胞中转录的三螺旋结构。
在一些实施方式中，TNFα抑制剂可以是用于降低TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK、NF-κB、CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP或MK2mRNA的表达的siRNA分子。
作为靶向TNFα的抑制性核酸的示例性TNFα抑制剂包括：例如，反义DNA(例如，antisense DNA(例如，Myers等人，J Pharmacol Exp Ther.304(1):411-424,2003；Wasmuth等人，Invest.Opthalmol.Vis.Sci,2003；Dong等人，J.Orthop.Res.26(8):1114-1120,2008；美国专利申请序列号2003/0083275,2003/0022848和2004/0770970；ISIS 104838；美国专利No.6,180,403、6,080,580和6,228,642；Kobzik等人，Inhibition of TNFSynthesis by Antisense Oligonucleotides,in Manual of Antisense Methodology,Kluwer Academic Publishers,Vol.4,pp.107-123,1999；Taylor等人，Antisense NucleicAcid Drug Develop.8(3):199-205,1998；Mayne等人，Stroke32:240-248,2001；Mochizuki等人，J.Controlled Release 151(2):155-161,2011；Dong等人，J.Orthopaedic Res.26(8):1114-1120,2008；Dong等人，Pharm.Res.28(6):1349-1356,2011；和Pampfer等人，Biol.Reproduction 52(6):1316-1326,1995)、反义RNA、短干扰RNA(siRNA)(例如，Taishi等人，Brain Research 1156:125-132,2007；Presumey等人，Eur.J.Pharm.Biopharm.82(3):457-467,2012；Laroui等人，J.Controlled Release 186:41-53,2014；D’Amore等人，Int.J.Immunopathology Pharmacol.21:1045-1047,2008；Choi等人，J.Dermatol.Sci.52:87-97,2008；Qin等人，Artificial Organs 35:706-714,2011；McCarthy等人，J.Controlled Release 168:28-34,2013；Khoury等人，Current Opin.Mol.Therapeutics9(5):483-489,2007；Lu等人，RNA Interference Technology From Basic Science toDrug Development 303,2005；Xie等人，PharmaGenomics 4(6):28-34,2004；Aldawsari等人，Current Pharmaceutical Design 21(31):4594-4605,2015；Zheng等人，Arch.Med.Sci.11:1296-1302,2015；Peng等人，Chinese J.Surgery 47(5):377-380,2009；Aldayel等人，Molecular Therapy.Nucleic Acids 5(7):e340,2016；Bai等人，CurrentDrug Targets 16:1531-1539,2015；美国专利申请公开No.2008/0097091,2009/0306356和2005/0227935；和WO 14/168264)、短发夹RNA(shRNA)(例如，Jakobsen等人，Mol.Ther.17(10):1743-1753,2009；Ogawa等人，PLoS One 9(3):e92073,2014；Ding等人，Bone Joint94-6(Suppl.11):44,2014；和Hernandez-Alejandro等人，J.Surgical Res.176(2):614-620,2012)和微小RNA(参见,例如，WO 15/26249)。在一些实施方式中，抑制性核酸阻断TNFα的前体mRNA剪接(例如，Chiu等人，Mol.Pharmacol.71(6):1640-1645,2007)。
在一些实施方式中，抑制性核酸，例如适体(例如，Orava等人，ACS ChemBiol.2013；8(1):170-178,2013)，可以阻断TNFα蛋白与其受体(TNFR1和/或TNFR2)的结合。
在一些实施方式中，抑制性核酸可以下调TNFα诱导的下游中介物(例如，TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK、NF-κB、p38、JNK、IκB-α或CCL2)的表达。下游TNFα诱导的中介物的进一步教导可参见例如Schwamborn等人，BMC Genomics 4:46,2003；和Zhou等人，Oncogene 22:2034-2044,2003，通过引用并入本文。抑制性核酸的其他方面描述于Aagaard等人，Adv.Drug Delivery Rev.59(2):75-86,2007，和Burnett等人，Biotechnol.J.6(9):1130-1146,2011中。
在某些实施方式中，抑制性核酸靶向编码TNFα、TNFR1、TNFR2、TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK、NF-κB、CD14、MyD88、IRAK、脂多糖结合蛋白(LBP)、TRAF6、ras、raf、MEK1/2、ERK1/2、NIK、IKK、IκB、NF-κB、rac、MEK4/7、JNK、c-jun、MEK3/6、p38、PKR、TTP或MK2的核酸。
抗体
在一些实施方式中，TNFα抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合TNFα、TNFR1或TNFR2中的任一种。在一些实施方式中，本文所述抗体或抗体的抗原结合片段可特异性结合TNFα。在一些实施方式中，本文所述抗体或抗体的抗原结合片段可特异性结合TNFα受体(TNFR1或TNFR2)。
作为特异性结合TNFα的抗体的TNF抑制剂的非限制性示例描述于Elliott等人，Lancet 1994；344:1125-1127,1994；Rankin等人，Br.J.Rheumatol.2:334-342,1995；Butler等人，Eur.Cytokine Network 6(4):225-230,1994；Lorenz等人，J.Immunol.156(4):1646-1653,1996；Hinshaw等人，Circulatory Shock 30(3):279-292,1990；Wanner等人，Shock 11(6):391-395,1999；Bongartz等人，JAMA 295(19):2275-2285,2006；Knight等人，Molecular Immunol.30(16):1443-1453,1993；Feldman,Nature Reviews Immunol.2(5):364-371,2002；Taylor等人，Nature Reviews Rheumatol.5(10):578-582,2009；Garces等人，Annals Rheumatic Dis.72(12):1947-1955,2013；Palladino等人，NatureRev.Drug Discovery 2(9):736-746,2003；Sandborn等人，Inflammatory Bowel Diseases5(2):119-133,1999；Atzeni等人，Autoimmunity Reviews 12(7):703-708,2013；Maini等人，Immunol.Rev.144(1):195-223,1995；Ordas等人，Clin.Pharmacol.Therapeutics 91(4):635-646,2012；Cohen等人，Canadian J.Gastroenterol.Hepatol.15(6):376-384,2001；Feldmann等人，Ann.Rev.Immunol.19(1):163-196,2001；Ben-Horin等人，Autoimmunity Rev.13(1):24-30,2014；和美国专利No.6,090,382；6,258,562和6,509,015中。
在某些实施方式中，TNFα抑制剂可以包括或是英夫利昔单抗(RemicadeTM)、CDP571、CDP 870、戈利木单抗(golimumabTM)、阿达木单抗(HumiraTM)或赛妥珠单抗(CimziaTM)。在某些实施方式中，TNFα抑制剂可以是TNFα抑制剂生物仿制药。批准的和后期TNFα抑制剂生物仿制药的示例包括但不限于，英夫利昔单抗生物仿制药，例如来自Celltrion/Pfizer的RemsimaTM和(CT-P13)、来自Aprogen的GS071、来自SamsungBioepis的FlixabiTM(SB2)、来自Pfizer/Sandoz的PF-06438179、来自Nichi-IkoPharmaceutical Co.的NI-071和来自Amgen的ABP 710；阿达木单抗生物仿制药，例如来自印度Zydus Cadila的ExemptiaTM(ZRC3197)、来自Amgen的和(ABP 501)、来自Samsung Bioepis的Imraldi(SB5)、来自瑞士Sandoz的GP-2017、来自Oncobiologics的ONS-3010、来自Momenta Pharmaceuticals/Baxalta(Baxter spinoff USA)的M923/Viropro,U.S.A.、来自Pfizer的PF-06410293、来自Biocon/Mylan的BMO-2或MYL-1401-A、来自Coherus的CHS-1420、来自Fujifilm/Kyowa Hakko Kirin(Fujifilm Kyowa KirinBiologics)的FKB327和来自Boehringer Ingelheim的Cyltezo(BI 695501)、来自Celltrion的CT-P17、来自Baxalta(现为Shire的一部分)的BAX 923、来自Fresenius Kabi的MSB11022(2017年从Merck kGaA(Merck Group)收购)、来自LG Life Sciences/MochidaPharmaceutical(南韩/日本)的LBAL、来自Prestige Biopharma的PBP1502、来自印度Torrent Pharmaceuticals的Adfrar、由Adello Biologics开发的阿达木单抗生物仿制药、由德国/瑞士AET Biotech/BioXpress Therapeutics开发的阿达木单抗生物仿制药、来自西班牙mAbxience的阿达木单抗的生物仿制药、由加拿大PlantForm开发的阿达木单抗生物仿制药；和依那西普生物仿制药，例如来自Sandoz/Novartis的ErelziTM、来自SamsungBioepis的BrenzysTM(SB4)、来自Sandoz的GP2015、来自Mycenax的来自LG Life的LBEC0101和来自Coherus的CHS-0214。
在一些实施方式中，生物仿制药是抗体或其抗原结合片段，其具有与参考抗体(例如阿达木单抗)相比具有相同的一级氨基酸序列的轻链和与参考抗体相比具有相同一级氨基酸序列的重链。在一些示例中，生物仿制药是抗体或其抗原结合片段，其具有与参考抗体(例如阿达木单抗)相比具有相同的轻链可变域序列的轻链和与参考抗体相比具有相同重链可变域序列的重链。在一些实施方式中，生物仿制药可以具有与参考抗体(例如阿达木单抗)相比相似的糖基化模式。在其他实施方式中，生物仿制药可以具有与参考抗体(例如阿达木单抗)相比不同的糖基化模式。与参考抗体(例如，阿达木单抗)相比，生物仿制药的N-连接的糖基化构型的变化可以使用2-邻氨基苯甲酸(AA)-衍生化和具有荧光检测的正相液相色谱来检测，如Kamoda等人，J.Chromatography J.1133:332-339,2006中总体描述的。例如，生物仿制药可以与参考抗体(例如，阿达木单抗)相比在以下类型的N-糖基化中的一种或多种(例如，两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种、十种或十一种)中发生变化：不带电荷的寡糖；单唾液酸化的含岩藻糖的寡糖；单唾液酸化的寡糖；双唾液酸化的含岩藻糖的寡糖；双唾液酸化的寡糖；三触角型，形式1的三唾液酸化的寡糖；三触角型，形式2的三唾液酸化的寡糖；甘露糖-6-磷酸酯寡糖；单磷酸化的寡糖；四唾液酸化的寡糖；单唾液酸化和单磷酸化的低聚糖；和双甘露糖-6-磷酸酯寡糖。
在一些实施方式中，与参考抗体(例如阿达木单抗)相比，生物仿制药可以具有以下中的一种、两种或三种的变化：具有一个C-末端赖氨酸的种类的百分比、具有两个C-末端赖氨酸的种类的百分比以及具有三个C-末端赖氨酸种类的百分比。
在一些实施方式中，与参考抗体(例如阿达木单抗)相比，生物仿制药可以在组合物中的酸性物质、中性物质和碱性物质中的一种、两种或三种的水平方面发生变化。
在一些实施方式中，与参考抗体相比，生物仿制药可具有硫酸化水平的变化。
在一些实施方式中，TNFα抑制剂可以是SAR252067(例如，特异性结合TNFSF14的单克隆抗体，描述于美国专利申请公开No.2013/0315913中)或MDGN-002(描述于美国专利申请公开No.2015/0337046中)。在一些实施方式中，TNFα抑制剂可以是PF-06480605，其特异性结合TNFSF15(例如，描述于美国专利申请公开No.2015/0132311中)。TNFα抑制剂的其他示例包括DLCX105(描述于Tsianakas等人，Exp.Dermatol.25:428-433,2016中)；和PF-06480605，其特异性结合TNFSF15(描述于美国专利申请公开No.2015/0132311中)。
融合蛋白
在一些实施方式中，TNFα抑制剂是融合蛋白(例如，与配偶体肽融合的TNFR的细胞外结构域，例如免疫球蛋白，例如人IgG的Fc区)(参见，例如，Peppel等人，J.Exp.Med.174(6):1483-1489,1991；Deeg等人，Leukemia 16(2):162,2002)或特异性结合TNFα的可溶性TNFR(例如TNFR1或TNFR2)。在一些实施方式中，TNFα抑制剂包括或是依那西普(EnbrelTM)(参见，例如，WO 91/03553和WO 09/406,476，通过引用并入本文)。在一些实施方式中，TNFα抑制剂包括或是r-TBP-1(例如，Gradstein等人，J.Acquir.Immune Defic.Syndr.26(2):111-117,2001)。在一些实施方式中，TNFα抑制剂包括或是可溶性TNFα受体(例如，Watt等人，J Leukoc Biol.66(6):1005-1013,1999；Tsao等人，Eur Respir J.14(3):490-495,1999；Kozak等人，Am.J.Physiol.Reg.Integrative Comparative Physiol.269(1):R23-R29,1995；Mohler等人，J.Immunol.151(3):1548-1561,1993；Nophar等人，EMBO J.9(10):3269,1990；Bjornberg等人，Lymphokine Cytokine Res.13(3):203-211,1994；Piguet等人，Eur.Respiratory J.7(3):515-518,1994；和Gray等人，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.87(19):7380-7384,1990)。
小分子
在一些实施方式中，TNFα抑制剂是小分子。在一些实施方式中，TNFα抑制剂是C87(Ma等人，J.Biol.Chem.289(18):12457-66,2014)。在一些实施方式中，小分子是LMP-420(例如，Haraguchi等人，AIDS Res.Ther.3:8,2006)。在一些实施方式中，小分子是肿瘤坏死因子转化酶(TACE)抑制剂(例如，Moss等人，Nature Clinical Practice Rheumatology 4:300-309,2008)。在一些实施方式中，TACE抑制剂是TMI-005和BMS-561392。小分子抑制剂的其他示例描述于例如He等人，Science 310(5750):1022-1025,2005中。
在一些示例中，TNFα抑制剂是抑制哺乳动物细胞中的TRADD、TRAF2、MEKK1/4、MEKK4/7、JNK、AP-1、ASK1、RIP、MEKK 3/6、MAPK、NIK、IKK和NF-κB中的一种的活性的小分子。
在一些示例中，TNFα抑制剂是抑制如下中的一种的活性的小分子：CD14、MyD88(参见，例如，Olson等人，Scientific Reports 5:14246,2015)、IRAK(Chaudhary等人，J.Med.Chem.58(1):96-110,2015)、脂多糖粘合蛋白(LBP)(参见，例如，美国专利No.5,705,398)、TRAF6(例如，3-[(2,5-二甲基苯基)氨基-1-苯基-2-丙-1-酮)、ras(例如，Baker等人，Nature 497:577-578,2013)、raf(例如，维莫非尼(PLX4032,RG7204)、甲苯磺酸索拉非尼PLX-4720,dabrafenib(GSK2118436)、GDC-0879,RAF265(CHIR-265)、AZ 628、NVP-BHG712,SB590885、ZM 336372、索拉非尼、GW5074、TAK-632、CEP-32496、康奈非尼(LGX818)、CCT196969、LY3009120、RO5126766(CH5126766)、PLX7904,和MLN2480)、MEK1/2(例如，Facciorusso等人，Expert Review Gastroentrol.Hepatol.9:993-1003,2015)、ERK1/2(例如，Mandal等人，Oncogene 35:2547-2561,2016)、NIK(例如，Mortier等人，Bioorg.Med.Chem.Lett.20:4515-4520,2010)、IKK(例如，Reilly等人，Nature Med.19:313-321,2013)、IκB(例如，Suzuki等人，Expert.Opin.Invest.Drugs 20:395-405,2011)、NF-κB(例如，Gupta等人，Biochim.Biophys.Acta 1799(10-12):775-787,2010)、rac(例如，美国专利No.9,278,956)、MEK4/7,JNK(例如，AEG 3482、BI 78D3、CEP 1347、c-JUN肽、IQ1S、JIP-1(153-163)、SP600125、SU 3327和TCS JNK6o)、c-jun(例如，AEG 3482、BI 78D3、CEP 1347、c-JUN肽、IQ 1S、JIP-1(153-163)、SP600125、SU 3327和TCS JNK6o)、MEK3/6(例如，Akinleye等人，J.Hematol.Oncol.6:27,2013)、p38(例如，AL 8697、AMG 548、BIRB 796、CMPD-1、DBM 1285二盐酸盐、EO 1428、JX 401、ML 3403、Org 48762-0、PH 797804、RWJ67657、SB 202190、SB 203580、SB 239063、SB 706504、SCIO 469、SKF 86002、SX 011、TA01、TA 02、TAK 715、VX 702和VX 745)、PKR(例如，2-氨基嘌呤或CAS 608512-97-6)、TTP(例如，CAS 329907-28-0)和MK2(PF 3644022和PHA 767491)。
2.IL-12/IL-23抑制剂
术语“IL-12/IL-23抑制剂”是指降低IL-12或IL-23表达和/或降低IL-12结合IL-12受体的能力或IL-23结合IL-23受体的能力的试剂。IL-12是包括IL-12A(p35)和IL-12B(p40)多肽的异二聚体细胞因子。IL-23是包括IL-23(p19)和IL-12B(p40)多肽的异二聚体细胞因子。IL-12的受体是包括IL-12Rβ1和IL-12Rβ2的异二聚体受体。IL-23受体的受体是包括IL-12Rβ1和IL-23R的异二聚体受体。
在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂可降低IL-12与IL-12受体的结合。在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂可降低IL-23与IL-23受体的结合。在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂降低IL-12或IL-23的表达。在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂降低IL-12受体的表达。在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂降低IL-23受体的表达。
在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂靶向IL-12B(p40)亚基。在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂靶向IL-12A(p35)。在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂靶向IL-23(p19)。在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂靶向IL-12受体(IL-12Rβ1或IL-12Rβ2中的一种或两种)。在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂靶向IL-23受体(IL-12Rβ1和IL-23R中的一种或两种)。
在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂可以是抑制性核酸。在一些实施方式中，抑制性核酸可以是反义核酸、核糖酶和小干扰RNA(siRNA)。
可抑制哺乳动物细胞中IL-12A(p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R mRNA表达的表达的抑制性核酸包括反义核酸分子，即其核苷酸序列与IL-12A(p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R mRNA的全部或部分互补的核酸分子。反义核酸分子可以与编码IL-12A(p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R蛋白的核苷酸序列的编码链的非编码区的全部或部分互补。非编码区(5'和3'非转化区)是位于基因中的编码区侧面并且不被转化成氨基酸的5'和3'序列。
抑制性核酸的另一个示例是对编码IL-12A(p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R蛋白的核酸具有特异性(例如，对IL-12A(p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R mRNA具有特异性)的核糖酶。
抑制剂核酸也可以是形成三螺旋结构的核酸分子。例如，通过靶向与编码IL-12A(p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R蛋白的基因的调节区互补的核苷酸序列(例如启动子和/或增强子，例如，在转录启动开始状态上游的至少1kb、2kb、3kb、4kb或5kb的序列)以形成防止基因在靶细胞中转录的三螺旋结构，可以抑制IL-12A(p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R蛋白的表达。
IL-12/IL-23抑制剂的其他示例包括降低IL-12A(p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R mRNA的水平的siRNA。
靶向IL-12A(p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R的siRNA的非限制性示例描述于Tan等人，J.Alzheimers Dis.38(3):633-646、2014；Niimi等人，J.Neuroimmunol.254(1-2):39-45、2013中。靶向IL-12A(p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R的短发夹RNA(shRNA)的非限制性示例描述于Bak等人，BMC Dermatol.11:5、2011l中。
抑制性核酸的非限制性示例是微小RNA(例如，微小RNA-29(Brain等人，Immunity39(3):521-536、2013)、miR-10a(Xue等人，J.Immunol.187(11):5879-5886、2011)、微小RNA-155(Podsiad等人，Am.J.Physiol.Lung Cell Mol.Physiol.310(5):L465-75、2016)。
抗体
在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合IL-12A (p35)、IL-12B(p40)、IL-23(p19)、IL-12R β1、IL-12R β2或IL-23R中的任一种或其组合。
在一些实施方式中，抗体是优特克单抗(CNTO 1275，)或其变体(Krueger等人，N.Engl.J.Med.356(6):580-592、2007；Kauffman等人，J.Invest.Dermatol.123(6):1037-1044、2004；Gottlieb等人，Curr.Med.Res.Opin.23(5):1081-1092、2007；Leonardi等人，Lancet 371(9625):1665-1674、2008；Papp等人，Lancet371(9625):1675-1684、2008)。在一些实施方式中，抗体是贝伐珠单抗(ABT-874、J-695)或其变体(Gordon等人，J.Invest.Dermatol.132(2):304-314、2012；Kimball等人，Arch Dermatol.144(2):200-207、2008)。
在一些实施方式中，抗体是古塞尔库姆单抗(guselkumab)(CNTO-1959)(Callis-Duffin等人，J.Am.Acad.Dermatol.70(5Suppl 1)、2014)；AB162(Sofen等人，J.AllergyClin.Immunol.133:1032-40、2014)；噻拉珠单抗(tildrakizumab)(MK-3222，SCH900222)(Papp等人(2015)Br.J.Dermatol.2015；Langley等人，在American Academy ofDermatology、三月21-25、Denver CO、2014的口头报告)；AMG 139(MEDI2070，巴斯库单抗)(Gomollon、Gastroenterol.Hepatol.38(Suppl.1):13-19、2015；Kock等人，Br.J.Pharmacol.172(1):159-172、2015)；FM-202(Tang等人，Immunology 135(2):112-124、2012)；FM-303(Tang等人，Immunology 135(2):112-124、2012)；ADC-1012(Tang等人，Immunology 135(2):112-124、2012)；LY-2525623(Gaffen等人，Nat.Rev.Immunol.14:585-600、2014；Sands、Gastroenterol.Hepatol.12(12):784-786、2016)，LY-3074828(Coskun等人，Trends Pharmacol.Sci.38(2):127-142、2017)，BI-655066(瑞莎珠单抗)(Singh等人，MAbs 7(4):778-791、2015；Krueger等人，J.Allergy Clin.Immunol.136(1):116-124、2015)或其变体。
参见例如，Tang等人，Immunology 135(2):112-124、2012。IL-12/IL-23抗体及其抗原结合片段的进一步教导描述于美国专利No.6,902,734；7,247,711；7,252,971和7,491,391；US 2012/0288494；和US2013/0302343中，其各自通过引用以其整体并入。
在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂是PTG-200，其是目前由ProtagonistTherapeutics临床前开发的IL-23R抑制剂。
在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂是米利珠单抗(Mirikizumab)(LY3074828)，其是目前由Eli Lilly进行的临床开发(阶段II)中的IL-23R抑制剂。
融合蛋白
在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂是融合蛋白、可溶性拮抗剂或抗菌肽。在一些实施方式中，融合蛋白包括IL-12受体的可溶性片段或IL-23受体的可溶性片段。在一些实施方式中，融合蛋白包括IL-12受体的细胞外结构域或IL-23受体的细胞外结构域。
在一些实施方式中，融合蛋白是粘附蛋白(adnectin)或其变体(Tang等人，Immunology 135(2):112-124,2012)。在一些实施方式中，可溶性拮抗剂是人IL-23Rα链mRNA转录物(Raymond等人，J.Immunol.185(12):7302-7308,2010)。在一些实施方式中，IL-12/IL-23是抗菌肽(例如，MP-196(Wenzel等人，PNAS 111(14):E1409-E1418,2014))。
小分子
在一些实施方式中，IL-12/IL-23抑制剂是小分子。在一些实施方式中，小分子是STA-5326(阿匹莫德(apilimod))或其变体(Keino等人，Arthritis Res.Ther.10:R122,2008；Wada等人，Blood 109(3):1156-1164,2007；Sands等人，Inflamm.Bowel Dis.16(7):1209-1218,2010)。
3.IL-6受体抑制剂
术语“IL-6受体抑制剂”是指降低IL-6受体表达和/或IL-6结合IL-6受体的能力的试剂。在一些实施方式中，IL-6受体抑制剂靶向IL-6受体β-亚基、糖蛋白130(sIL6gp130)。在其他实施方式中，IL-6受体抑制剂靶向IL-6受体亚基(IL6R)。在其他实施方式中，IL-6受体抑制剂靶向由IL-6受体亚基(IL6R)和IL-6受体β-亚基组成的复合物、糖蛋白130(sIL6gp130)。在一些实施方式中，IL-6受体抑制剂靶向IL-6。
在一些实施方式中，IL-6受体抑制剂是抑制性核酸、抗体或其抗原结合片段、融合蛋白、IL-6受体拮抗剂或小分子。在一些实施方式中，抑制性核酸是小干扰RNA、反义核酸、适体或微小RNA。本文描述了示例性IL-6受体抑制剂。IL-6受体抑制剂的其他示例是本领域已知的。
以下描述不同抑制性核酸的示例性方面。可以降低IL6R、sIL6gp130或IL-6mRNA表达的抑制性核酸的任何示例。可以降低哺乳动物细胞中的IL6R、sIL6gp130或IL-6mRNA表达的抑制性核酸包括反义核酸分子，即其核苷酸序列与IL6R、sIL6gp130或IL-6mRNA的全部或部分互补的核酸分子。
抑制性核酸
反义核酸分子可以与编码IL6R、sIL6gp130或IL-6蛋白的核苷酸序列的编码链的非编码区的全部或部分互补。非编码区(5'和3'非转化区)是位于基因中编码区侧面并且不被转化成氨基酸的5'和3'序列。作为IL-6受体抑制剂的示例性反义核酸描述于Keller等人，J.Immunol.154(8):4091-4098,1995；和Jiang等人，Anticancer Res.31(9):2899-2906,2011中。
抑制性核酸的另一个示例是对编码IL6R、sIL6gp130或IL-6蛋白的核酸具有特异性(例如，对IL6R、sIL6gp130或IL-6mRNA具有特异性)的核糖酶。
抑制性核酸也可以是形成三螺旋结构的核酸分子。例如，通过靶向与编码IL6R、sIL6gp130或IL-6多肽的基因的调节区互补的核苷酸序列(例如启动子和/或增强子，例如，在转录启动开始状态上游的至少1kb、2kb、3kb、4kb或5kb的序列)以形成防止基因在靶细胞中转录的三螺旋结构，可以抑制IL6R、sIL6gp130或IL-6多肽的表达。
IL-6受体抑制剂的其他示例包括降低IL6R、sIL6gp130或IL-6mRNA水平的siRNA。作为IL-6受体抑制剂的短干扰RNA(siRNA)的非限制性示例描述于Yi等人，Int.J.Oncol.41(1):310-316,2012；和Shinriki等人，Clin.Can.Res.15(17):5426-5434,2009中。作为IL-6受体抑制剂的微小RNA的非限制性示例描述于miR34a(Li等人，Int.J.Clin.Exp.Pathol.8(2):1364-1373,2015)和miR-451(Liu等人，Cancer Epidemiol.38(1):85-92,2014)中。
作为IL-6受体抑制剂的适体的非限制性示例描述于Meyer等人，RNA Biol.11(1):57-65,2014；Meyer等人，RNA Biol.9(1):67-80,2012；和Mittelberger等人，RNA Biol.12(9):1043-1053,2015中。作为IL-6受体抑制剂的抑制性核酸的其他示例描述于例如WO 96/040157中。
抗体
在一些实施方式中，IL-6受体抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合IL-6。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合IL-6受体(例如IL6R和sIL6gp130中的一种或两种)。
在某些实施方式中，抗体包括以下的抗原结合片段或一部分或由以下的抗原结合片段或一部分组成：托珠单抗(阿特利单抗(artlizumab),Sebba,Am.J.HealthSyst.Pharm.65(15):1413-1418,2008；Tanaka等人，FEBS Letters 585(23):3699-3709,2011；Nishimoto等人，Arthritis Rheum.50:1761-1769,2004；Yokota等人，Lancet 371(9617):998-1006,2008；Emery等人，Ann.Rheum.Dis.67(11):1516-1523,2008；Roll等人，Arthritis Rheum.63(5):1255-1264,2011)；克拉扎珠单抗(clazakizumab)(BMS945429；ALD518,人源化单克隆抗体，其结合循环IL-6细胞因子而非IL-6受体，阻断经典信号传导和反式信号传导(Weinblatt,Michael E.等人，"The Efficacy and Safety ofSubcutaneous Clazakizumab in Patients With Moderate-to-Severe RheumatoidArthritis and an Inadequate Response to Methotrexate:Results From aMultinational,Phase IIb,Randomized,Double-Blind,Placebo/Active-Controlled,Dose-Ranging Study."Arthritis&Rheumatology 67.10(2015):2591-2600.))；沙利鲁单抗(sarilumab)(REGN88 or SAR153191；Huizinga等人，Ann.Rheum.Dis.73(9):1626-1634,2014；Sieper等人，Ann.Rheum.Dis.74(6):1051-1057,2014；Cooper,Immunotherapy 8(3):249-250,2016)；MR-16(Hartman等人，PLosOne 11(12):e0167195,2016；Fujita等人，Biochim.Biophys.Acta.10:3170-80,2014；Okazaki等人，Immunol.Lett.84(3):231-40,2002；Noguchi-Sasaki等人，BMC Cancer 16:270,2016；Ueda等人，Sci.Rep.3:1196,2013)；rhPM-1(MRA；Nishimoto等人，Blood 95:56-61,2000；Nishimoto等人，Blood 106:2627-2632,2005；Nakahara等人，Arthritis Rheum.48(6):1521-1529,2003)；NI-1201(Lacroix等人，J.Biol.Chem.290(45):26943-26953,2015)；EBI-029(Schmidt等人，ElevenBiotherapeutics Poster#B0200,2014)。在一些实施方式中，抗体是纳米抗体(例如，ALX-0061(Van Roy等人，Arthritis Res.Ther.17:135,2015；Kim等人，Arch.Pharm.Res.38(5):575-584,2015))。在一些实施方式中，抗体是NRI或其变体(Adachi等人，Mol.Ther.11(1):S262-263,2005；Hoshino等人，Can.Res.67(3):871-875,2007)。在一些实施方式中，抗体是PF-04236921(Pfizer)(Wallace等人，Ann.Rheum.Dis.76(3):534-542,2017)。
在一些实施方式中，抗体是司妥昔单抗也称为CNTO 328，嵌合性人-鼠免疫球蛋白(Ig)GκmAb，其以高亲和性和特异性结合并中和人IL-6。司妥昔单抗的可变区衍生自鼠抗IL-6抗体CLB8，并且恒定区衍生自人IgG1κ分子。被批准用于治疗多中心Castleman病(MCD)患者。
在一些实施方式中，IL-6R抑制剂是AMG220，也称为C326，一种对其白细胞介素靶标显示双特异性的avimer，也与IgG的Fc结构域结合(导致降低的肾清除率和FcRn再循环)。该化合物对IL-6具有亚皮摩尔浓度的亲和性，并显示出适度的血清半衰期(约30h)。AMG220在克罗恩病中的I期临床试验揭示了血清C-反应蛋白的剂量依赖性降低，血清C-反应蛋白是由肝细胞响应于IL-6而合成的炎症生物标志物。尽管其具有明显的疗效，但Amgen暂停了该化合物的临床开发。
融合蛋白
在一些实施方式中，IL-6受体抑制剂是融合蛋白、可溶性受体或肽(参见例如美国专利No.5,591,827)。在一些实施方式中，IL-6受体融合蛋白包括可溶性gp130或由可溶性gp130组成(Jostock等人，Eur.J.Biochem.268(1):160-167,2001；Richards等人，Arthritis Rheum.54(5):1662-1672,2006；Rose-John等人，Exp.Opin.Ther.Targets 11(5):613-624,2007)。
在一些实施方式中，IL-6受体融合蛋白包括FE999301(Jostock等人，Eur.J.Biochem.268(1):160-167,2001)或sgp130Fc蛋白(Jones等人，J.Clin.Invest.121(9):3375-3383,2011)或由其组成。在一些实施方式中，IL-6受体抑制剂是肽(例如，S7(Su等人，Cancer Res.65(11):4827-4835,2005)。在一些实施方式中，IL-6受体抑制剂是三萜皂苷(例如，chikusetsuaponin IVa丁酯(CS-Iva-Be)(Yang等人，Mol.Cancer.Ther.15(6):1190-200,2016)。
小分子
在一些实施方式中，IL-6受体抑制剂是小分子(参见，例如，美国专利No.9,409,990)。在一些实施方式中，小分子是LMT-28(Hong等人，J.Immunol.195(1):237-245,2015)；ERBA(Enomoto等人，Biochem.Biophys.Res.Commun.323:1096-1102,2004；Boos等人，J.Nat.Prod.75(4):661-668,2012)、ERBF(TB-2-081)(Hayashi等人，J.Pharmacol.Exp.Ther.303:104-109,2002；Vardanyan等人，Pain 151(2):257-265,2010；Kino等人，J.Allergy Clin.Immunol.120(2):437-444,2007)或其变体。
4.整合蛋白抑制剂
术语“整合蛋白抑制剂”是指降低一种或多种整合蛋白的表达和/或降低整合蛋白配体与一种或多种整合蛋白结合的试剂，所述一种或多种整合蛋白在白细胞的增长、外渗和/或激活中发挥作用。在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂特异性结合靶整合蛋白上的配体结合位点的至少一部分。在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂在与内源配体相同的位点特异性结合靶整合蛋白。在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂降低哺乳动物细胞中靶整合蛋白的表达水平。在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂特异性结合整合蛋白配体。
可被本文所述的任何整合蛋白抑制剂靶向的整合蛋白的非限制性示例包括：α2β1整合蛋白、α1β1整合蛋白、α4β7整合蛋白、整合蛋白α4β1(VLA-4)、E-选择蛋白、ICAM-1、α5β1整合蛋白、α4β1整合蛋白、VLA-4、α2β1整合蛋白、α5β3整合蛋白、α5β5整合蛋白、αIIbβ3整合蛋白和MAdCAM-1。可以降低α4β7整合蛋白的表达和/或活性的整合蛋白抑制剂的非限制性示例是FTY720。特异性靶向MAdCAM的整合蛋白抑制剂的非限制性示例是PF-547659(Pfizer)。特异性靶向α4β7的整合蛋白抑制剂的非限制性示例是AJM300(Ajinomoto)，依曲利单抗(etrolizumab)(Genentech)和维多珠单抗(Millenium/Takeda)。
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是αIIbβ3整合蛋白抑制剂。在一些实施方式中，αIIbβ3整合蛋白抑制剂是阿昔单抗(c7E3；Kononczuk等人，Curr.DrugTargets 16(13):1429-1437,2015；Jiang等人，Appl.Microbiol.Biotechnol.98(1):105-114,2014)、依替巴肽(Scarborough等人，J.Biol.Chem.268:1066-1073,1993；Tcheng等人，Circulation 91:2151-2157,1995)或替罗非班(Hartman等人，J.Med.Chem.35:4640-4642,1992；Pierro等人，Eur.J.Ophthalmol.26(4):e74-76,2016；Guan等人，Eur.J.Pharmacol 761:144-152,2015)。在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是αL-选择性整合蛋白抑制剂。在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是β2整合蛋白抑制剂。
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是α4整合蛋白(例如，α4β1整合蛋白(例如，非常晚期抗原-4(VLA-4)、CD49d或CD29))抑制剂、α4β7整合蛋白抑制剂。在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂靶向内皮VCAM1、纤连蛋白、粘膜地址素细胞粘附分子-1(MAdCAM-1)、玻连蛋白、腱生蛋白-C、骨桥蛋白(OPN)、肾连蛋白、血管稳定蛋白(agiostatin)、组织型转谷氨酰胺酶、因子XIII、Von Willebrand因子(VWF)、ADAM蛋白、ICAM蛋白、胶原蛋白、e-钙粘蛋白、层粘连蛋白、腓骨蛋白-5或TGFβ。在一些实施方式中，α4整合蛋白抑制剂是那他珠单抗(Targan等人，Gastroenterology 132(5):1672-1683,2007；Sandborn等人，N.Engl.J.Med.353(18):1912-1925,2005；Nakamura等人，Intern.Med.56(2):211-214,2017；和Singh等人，J.Pediatr.Gastroenterol.Nutr.62(6):863-866,2016)。在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是内源性整合蛋白抑制剂(例如，SHARPIN(Rantala等人，Nat.Cell.Biol.13(11):1315-1324,2011)。
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是αv整合蛋白(例如，α5β1整合蛋白、α5β3整合蛋白、α5β5整合蛋白抑制剂和/或α5β6整合蛋白)抑制剂。
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是α5β1整合蛋白抑制剂。
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是抑制性核酸、抗体或其抗原结合片段、融合蛋白、整合蛋白拮抗剂、环肽、解整合蛋白、模拟肽或小分子。在一些实施方式中，抑制性核酸是小发夹RNA、小干扰RNA、反义、适体或微小RNA。
抑制性核酸
在一些实施方式中，抑制性核酸可以是反义核酸、核糖酶、小干扰RNA、小发夹RNA或微小RNA。可以降低哺乳动物细胞中靶整合蛋白mRNA或靶整合蛋白配体mRNA(例如，本文所述的任何示例性整合蛋白或本文所述的任何示例性整合蛋白配体)的表达的抑制性核酸包括反义核酸分子，即，其核苷酸序列与靶整合蛋白mRNA或靶整合蛋白配体mRNA的全部或部分互补的核酸分子。反义核酸分子可以与编码靶整合蛋白或靶整合蛋白配体(例如，本文所述的任何示例性靶整合蛋白或任何示例性整合蛋白配体)的核苷酸序列的编码链的非编码区的全部或部分互补。非编码区(5'和3'非转化区)是位于基因中的编码区侧面并且不被转化成氨基酸的5'和3'序列。作为反义核酸的示例性整合蛋白抑制剂包括ATL1102(例如，Limmroth等人，Neurology 83(20):1780-1788,2014；Li等人，Dig.Liver Dis.39(6):557-565,2007；Goto等人，Inflamm.Bowel Dis.12(8):758-765,2006)。
抑制性核酸的另一个示例是核糖酶，其对编码靶整合蛋白(例如，本文所述的任何示例性靶整合蛋白)或整合蛋白配体(例如，本文所述的任何示例性整合蛋白配体)的核酸具有特异性。
抑制性核酸也可以是形成三螺旋结构的核酸分子。例如，可以通过靶向与编码靶整合蛋白(例如，本文所述的任何示例性靶整合蛋白)或整合蛋白配体(例如，本文所述的任何示例性整合蛋白配体)的基因的调节区域互补的核苷酸序列(启动子和/或增强子，例如，在转录启动开始状态的上游至少1kb、2kb、3kb、4kb或5kb的序列)以形成防止基因在靶细胞中转录的三螺旋结构，来抑制靶整合蛋白(例如，本文所述的任何示例性靶整合蛋白)或整合蛋白配体(例如，本文所述的任何示例性整合蛋白配体)的表达。
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是降低靶整合蛋白(例如，本文所述的任何示例性靶整合蛋白)mRNA或整合蛋白配体(例如，本文所述的任何示例性整合蛋白配体)mRNA的水平的siRNA。作为短干扰RNA(siRNA)的整合蛋白抑制剂的非限制性示例描述于Wang等人，Cancer Cell Int.16:90,2016中。在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是短发夹RNA(shRNA)。
作为微小RNA的整合蛋白抑制剂的非限制性示例包括miR-124(Cai等人，Sci.Rep.7:40733,2017)、miR-134(Qin等人，Oncol.Rep.37(2):823-830,2017)、miR-92b(Ma等人，Oncotarget 8(4):6681-6690,2007)、miR-17(Gong等人，Oncol.Rep.36(4),2016)、miR-338(Chen等人，Oncol.Rep.36(3):1467-74,2016)和miR-30a-5p(Li等人，Int.J.Oncol.48(3):1155-1164,2016)。
抗体
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，抗体可以是人源化抗体、嵌合抗体、多价抗体或其片段。
在一些实施方式中，抗体是泛β1抗体(例如，OS2966(Carbonell等人，CancerRes.73(10):3145-3154,2013)。在一些实施方式中，整合蛋白抗体是单克隆抗体(例如，17E6(Castel等人，Eur.J.Cell.Biol.79(7):502-512,2000)；Mitjans等人，Int.J.Cancer87(5):716-723,2000))。在一些实施方式中，单克隆抗体是维多珠单抗(例如，)或其变体(Feagan等人，N.Engl.J.Med 369:699-710,2013；Sandborn等人，N.Engl.J.Med.369:711-721,2013；Sands等人，Gastroenterology 147:618-627,2014；和Milch等人，Neuroimmunol.264:123-126,2013；Wyant等人，J.Crohns Colitis 10(12):1437-1444,2016；和Feagan等人，Gastroenterology 142(5):S160-S161,2012)。
在一些实施方式中，抗体可以是单克隆嵌合小鼠-人抗体的Fab片段(例如，阿昔单抗(ReoPro，c7E3)，Kononczuk等人，Curr.Drug Targets 16(13):1429-1437,2015；Jiang等人，Appl.Microbiol.Biotechnol.98(1):105-114,2014)或其变体。在一些实施方式中，整合蛋白抗体是人源化单克隆抗体。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是那他珠单抗(Targan等人，Gastroenterology 132(5):1672-1683,2007；Sandborn等人，N.Engl.J.Med.353(18):1912-1925,2005；Nakamura等人，Intern Med.56(2):211-214,2017；Singh等人，J.Pediatr.Gastroenterol.Nutr.62(6):863-866,2016)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是维他辛(vitaxin)(MEDI-523)或其变体(Huveneers等人，Int,J.Radiat.Biol.81(11-12):743-751,2007；Coleman等人，Circ.Res.84(11):1268-1276,1999)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是依他拉单抗(MEDI-522,LM609)或其变体(Hersey等人，Cancer 116(6):1526-1534,2010；Delbaldo等人，Invest New Drugs26(1):35-43,2008)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是CNTO95或其变体(Jia等人，Anticancer Drugs 24(3):237-250,2013；Heidenreich等人，Ann.Oncol.24(2):329-336,2013；Wu等人，J.Neurooncol.110(1):27-36,2012)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是依法珠单抗或其变体(Krueger等人，J.Invest.Dermatol.128(11):2615-2624,2008；Li等人，PNAS 106(11):4349-4354,2009；Woolacott等人，HealthTechnol.Assess 10:1-233,2006)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是STX-100或其变体(van Aarsen等人，Cancer Res.68:561-570,2008；Lo等人，Am.J.Transplant.13(12):3085-3093,2013)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是264RAD或其变体(Eberlein等人，Oncogene 32(37):4406-4417,2013)。
在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是罗维珠单抗或其变体(Goodman等人，Trends Pharmacol.Sci 33:405-412,2012)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是或其变体(Rychert等人，Virology J.10:120,2013)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是依曲利单抗或其变体(Vermeire等人，Lancet 384:309-318,2014；Rutgeerts等人，Gut 62:1122-1130,2013；Lin等人，Gastroenterology 146:307-309,2014；Ludviksson等人，J.Immunol.162(8):4975-4982,1999；Stefanich等人，Br.J.Pharmacol.162(8):1855-1870,2011)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是阿布里单抗(AMG 181；MEDI-7183)或其变体(Pan等人，Br.J.Pharmacol.169(1):51-68,2013；Pan等人，Br.J.Clin.Pharmacol.78(6):1315-1333,2014)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是PF-00547659(SHP647)或其变体(Vermeire等人，Gut 60(8):1068-1075,2011；Sandborn等人，Gastroenterology 1448(4):S-162,2015)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是SAN-300(hAQC2)或其变体(Karpusas等人，J.Mol.Biol.327:1031-1041,2003)。在一些实施方式中，人源化单克隆抗体是DI176E6(EMD 5257)或其变体(Goodman等人，TrendsPharmacol.Sci 33:405-412,2012；和Sheridan等人，Nat.Biotech.32:205-207,2014)。
在一些实施方式中，整合蛋白抗体是嵌合单克隆抗体。在一些实施方式中，嵌合单克隆抗体是伏洛昔单抗或其变体(Kuwada等人，Curr.Opin.Mol.Ther.9(1):92-98,2007；Ricart等人，Clin.Cancer Res.14(23):7924-7929,2008；Ramakrishnan等人，J.Exp.Ther.Oncol.5(4):273-86,2006；Bell-McGuinn等人，Gynecol.Oncol.121:273-279,2011；Almokadem等人，Exp.Opin.Biol.Ther.12:251-7,2012)。
在一些实施方式中，抗体特异性结合一种或多种(例如，1、2、3、4或5种)整合蛋白。在一些实施方式中，抗体特异性结合整合蛋白二聚体(例如，MLN-00002、MLN02(Feagan等人，Clin.Gastroenterol.Hepatol.6(12):1370-1377,2008；Feagan等人，N.Engl.J.Med.352(24):2499-2507,2005))。在某些实施方式中，抗体包括阿昔单抗(ReoproTM)的抗原结合片段或由其组成(Straub等人，Eur.J.Cardiothorac Surg.27(4):617-621,2005；Kim等人，Korean J.Intern.Med.19(4):220-229,2004)。在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是抗体-药物缀合物(例如，IMGN388(Bendell等人，EJC Suppl 8(7):152,2010)。
抗体及其抗原结合片段的其他示例描述于美国专利No.5,919,792；6,214,834；7,074,408；6,833,373；7,655,624；7,465,449；9,558,899；7,659,374；8,562,986；8,398,975和8,853,149；US 2007/0117849；US 2009/0180951；US 2014/0349944；US 2004/0018192；WO 11/137418和WO 01/068586中；其全部内容通过引用并入本文。
融合蛋白
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是融合蛋白(例如，整合蛋白或整合蛋白受体的细胞外结构域的Fc融合蛋白)、可溶性受体(例如，整合蛋白或整合蛋白受体的细胞外结构域)或重组整合蛋白结合蛋白(例如，整合蛋白配体)。参见，例如，Lode等人，PNAS 96(4):1591-1596,1999；Stephens等人，Cell Adhesion Comm.7:377-390,2000和美国2008/0739003；通过引用并入本文)。作为整合蛋白抑制剂的融合蛋白的非限制性示例包括Ag25426(Proteintech)。
小分子拮抗剂
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是小分子。在一些实施方式中，小分子是非肽小分子。在一些实施方式中，非肽小分子是RGD(ArgGlyAsp)-模拟拮抗剂(例如，替罗非班Pierro等人，Eur.J.Ophthalmol.26(4):e74-76,2016；Guan等人，Eur.J.Pharmacol 761:144-152,2015。在一些实施方式中，小分子是α4拮抗剂(例如，非拉司特(Miller等人，Lancet Neurol.11(2):131-139,2012)AJM300(Yoshimura等人，Gastroenterology 149(7):1775-1783,2015；Takazoe等人，Gastroenterology 136(5):A-181,2009；Sugiura等人，J.Crohns Colitis 7(11):e533-542,2013))。在一些实施方式中，小分子是α4β1拮抗剂(例如，IVL745(Norris等人，J.Allergy Clin.Immunol.116(4):761-767,2005；Cox等人，Nat.Rev.Drug Discov.9(10):804-820,2010))、BIO-1211(Abraham等人，Am.J.Respir.Crit.Care Med.162:603-611,2000；Ramroodi等人，Immunol.Invest.44(7):694-712,2015；Lin等人，J.Med.Chem.42(5):920-934,1999)、HMR 1031(Diamant等人，Clin.Exp.Allergy 35(8):1080-1087,2005)；伐拉司特(R411)(Cox等人，Nat.Rev.DrugDiscov.9(10):804-820,2010)、GW559090X(Ravensberg等人，Allergy 61(9):1097-1103,2006)、TR14035(Sircar等人，Bioorg.Med.Chem.10(6):2051-2066,2002；Cortijo等人，Br.J.Pharmacol.147(6):661-670,2006))。在一些实施方式中，小分子是αvβ3拮抗剂(例如，L0000845704、SB273005)。在一些实施方式中，小分子是α5β1拮抗剂(例如，JSM6427)。在一些实施方式中，小分子是GLPG0974(Vermeire等人，J.Crohns Colitis Suppl.1:S39,2015)。在一些实施方式中，小分子是MK-0429(Pickarksi等人，Oncol.Rep.33(6):2737-45,2015；Rosenthal等人，Asia Pac J.Clin.Oncol.6:42-8,2010)。在一些实施方式中，小分子是JSM-6427或其变体(Zahn等人，Arch.Ophthalmol.127(10):1329-1335,2009；Stragies等人，J.Med.Chem.50:3786-94,2007)。
在一些实施方式中，小分子靶向β2整合蛋白。在一些实施方式中，小分子是SAR-118(SAR1118)或其变体(Zhong等人，ACS Med.Chem.Lett.3(3):203-206,2012；Suchard等人，J.Immunol.184:3917-3926,2010；Yandrapu等人，J.Ocul.Pharmacol.Ther.29(2):236-248,2013；Semba等人，Am.J.Ophthalmol.153:1050-60,2012)。在一些实施方式中，小分子是BMS-587101或其变体(Suchard等人，J.Immunol.184(7):3917-3926,2010；Potin等人，J.Med.Chem.49:6946-6949,2006)。参见，例如，Shimaoka等人，Immunity 19(3):391-402,2003；U.S.Patent Nos.7,138,417；7,928,113；7,943,660和9,216,174；US 2008/0242710；和US 2008/0300237。
在一些实施方式中，小分子整合蛋白抑制剂可以是PTG-100，其描述于例如Shames等人，“Pharmakokinetics and Pharmacodynamics of the Novel Oral PeptideTherapeutic PTG-100(Integrin Antagonist)in Normal Healthy Volunteers,”24th United European Gastroentrology Week,October 15-19,Vienna,Austria,2016。
环肽
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是环肽。在一些实施方式中，环肽包括如在内源性整合蛋白配体的配体识别序列的氨基酸序列中所述的氨基酸序列或由其组成。在一些实施方式中，环肽与内源性整合蛋白配体竞争靶整合蛋白配体结合位点。在一些实施方式中，环肽包括一个或多个(例如，1、2、3、4、5、6、7、8个)D-氨基酸。在一些实施方式中，环肽是合成环肽。在一些实施方式中，合成环肽是七肽。在一些实施方式中，合成环肽是依替巴肽(IntegrilinTM)或其变体。在一些实施方式中，环肽包括杂环核酸(例如，苯并二氮杂卓酮(benzodiazepinone)、哌嗪、苯并氮杂卓酮、硝基芳基、异恶唑啉、吲唑或苯酚；Spalluto等人，Curr.Med.Chem.12:51-70,2005)。在一些实施方式中，环肽是大环化合物(参见，例如，Halland等人，ACS Med.Chem.Lett.5(2):193-198,2014)。在一些实施方式中，肽是ALG-1001或其变体(Mathis等人，Retin.Phys.9:70,2012)。在一些实施方式中，环肽是咪唑酮-苯丙氨酸衍生物，杂芳基，杂环和芳基衍生物，二环-芳族氨基酸衍生物，环己烷-羧酸衍生物，二-芳基取代的脲衍生物，多聚体L-丙氨酸衍生物，L-丙氨酸衍生物或嘧啶基-磺胺衍生物(参见，例如，美国专利No.6,630,492；6,794,506；7,049,306；7,371,854；7,759,387；8,030,328；8,129,366；7,820,687；8,350,010和9,345,793)。
模拟肽
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂是模拟肽。在一些实施方式中，模拟肽具有整合蛋白-配体识别基序(例如，RGD、KTS或MLD)。参见，例如，Carron等人，Cancer Research58:1930-1935,1998；Fanelli等人，Vascular Cell 6:11,2014；和De Marco等人，Curr.Top.Med.Chem.16(3):343-359,2016。
在一些实施方式中，模拟肽是基于RGD(ArgGlyAsp)的肽(美国专利No.8,809,338，其通过引用整体并入本文)。在一些实施方式中，基于RGD的肽可以是西仑吉肽或其变体(EMD 12974)(Mas-Moruno等人，Anticancer Agents Med.Chem.10:753-768,2010；Reardon等人，Future Oncol.7(3):339-354,2011；Beekman等人，Clin.Genitourin Cancer4(4):299-302,2006)；SC56631(例如，Engleman等人，Am Soc.Clin.Invest.99(9):2284-2292,1997；Peng等人，Nature Chem Biol.2:381-389,2006)。在一些实施方式中，模拟肽可以是基于Lys-Gly-Asp(KGD)的肽。在一些实施方式中，模拟肽可以是维维贝吉肽(vipegitide)或其变体(Momic等人，Drug Design Devel.Therapy9:291-304,2015)。在一些实施方式中，模拟肽可以是与抗微生物合成肽缀合的肽(例如，与(KLAKLAK)2缀合的ACDCRGDCFC(Ellerby等人，Nat.Med.5(9):1032-1038,1999)。参见，例如，美国专利No.8,636,977。
整合蛋白
在一些实施方式中，整合蛋白抑制剂可以是解整合蛋白。如本文所用的术语“解整合蛋白”是指衍生自蛇毒(例如，响尾蛇毒液)的低分子量肽整合蛋白抑制剂。在一些实施方式中，解整合蛋白是基于RGD(ArgGlyAsp)、基于KTS或基于MLD的解整合蛋白。
解整合蛋白的非限制性示例包括阿克素(accutin)、克雷沙金(accurhagin)-C、白唇竹叶青素(albolabrin)、阿特尔纳素(alternagin)-c、巴布林(barbourin)、巴斯利菌素(basilicin)、双黄杨素(bitisgabonin)-1、双黄杨素-2、生物抑制素(bitistatin)、塞拉斯素(cerastin)、小脑素(cereberin)、库马纳他抑制素(cumanastatin 1)康托罗他汀抑制素(contortrostatin)、科蒂尔素(cotiarin)、克罗他新(crotatroxin)、石斛灵(dendroaspin)、迪斯巴(disba-01)、榴莲素(durissin)、蛇毒锯鳞蝰素(echistatin)、EC3、华丽蛇毒素(elegantin)、麦角菌素(eristicophin)、抗原素抑制素(eristostatin)、EMS11、EO4、EO5、黄曲霉素(flavoridin)、黄曲他汀(flavostatin)、脑岛素(insularin)、贾斯他汀(jarastatin)、杰多宁(jerdonin)、杰多斯他汀(jerdostatin)、拉舍辛(lachesin)、来贝素(lebein)(例如来贝素-1、来贝素-2)、来贝拉素-C(leberagin-C)、来贝斯他汀(lebestatin)、卢托素(lutosin)、莫洛斯素(molossin)、奥司他丁(obtustatin)、黑木素(ocellatusin)、罗多鲸蜡素(rhodocetin)、合蛋白(rhodostomin)、R-莫哈斯丁(mojastin)1、萨尔莫素(salmosin)、萨克西汀(saxatilin)、希斯塔素(schistatin)、表溶素(tablysin)-15、三叶草素(tergeminin)、三黄素(triflavin)、三葛兰素(trigramin)、三美司他丁(trimestatin)、VA6、维柯斯他汀(vicrostatin)、绿毛霉素(viridin)、韦伯斯他汀(viperstatin)、VB7、VLO4和VLO5或其变体。参见，例如，Arruda Macedo等人，Curr.Protein.Pept.Sci.16(6):532-548,2015；Hsu等人，Sci.Rep.6:23387,2016；Kele etal.Curr.Protein Pept.Sci.6:532-548,2015；Koh等人，Toxicon 59(4):497-506,2012；Scarborough等人，J.Biol.Chem.268:1058-1065,1993；Kisiel等人，FEBS Lett.577:478-482,2004；Souza等人，Arch.Biochem.Biophys.384:341-350,2000；Eble等人，J.Biol.Chem.278:26488-26496,2003；Marcinkiewicz等人，J.Biol.Chem.274:12468-12473,1999；Calvete等人，J.Proteome Res.6:326-336,2007；Scibelli等人，FEMSMicrobiol.Lett.247:51-57,2005；Oliva等人，Toxicon 50:1053-1063,2007；Minea等人，Toxicon 59:472-486,2012；Smith等人，FEBS Lett.512:111-115,2002；Tselepis等人，J.Biol.Chem.272:21341-21348,1997；Da Silva等人，Tromb.Res.123:731-739,2009；Thibault等人，Mol.Pharmacol.58:1137-1145,2000；Lu等人，Biochem.J.304:818-825,1994；Yeh等人，Biochim.Biophys.Acta.1425:493-504,1998；Huang等人，Exp.Hematol.36:1704-1713,2008；Shih等人，Matrix Biol.32:152-159,2013；Wang等人，Br.J.Pharmacol.160:1338-1351,2010；Della-Casa等人，Toxicon 57:125-133,2011；Sheu等人，Biochim.Biophys.Acta.1336:445-454,1997；Fujii等人，J.Mol.Biol.332:115-122,2003；Bilgrami等人，J.Mol.Biol.341:829-837,2004；Zhou等人，Toxicon 43:69-75,2004；Scarborough等人，J.Biol.Chem.268:1066-1073,1993；Shebuski等人，J.Biol.Chem.264:21550-21556,1989；Lu等人，Biochem.J.304:929-936,1994；McLane等人，Biochem.J.301:429-436,1994；Juarez等人，Toxicon 56:1052-1058,2010；Olfa等人，Lab.Invest.85:1507-1516,2005；Elbe等人，Matrix Biol.21:547-558,2002；Bazan-Socha等人，Biochemistry 43:1639-1647,2004；Danen等人，Exp.Cell.Res.238:188-196,1998；Marcinkiewicz等人，Biochemistry 38(40):13302-13309,1999；Calvete等人，Biochem.J.372:725-734,2003；Swenson等人，Pathophysiol.Haemost.Thromb.34:169-176,2005；Kwon等人，PLoS One 8；e81165,2013；Yang等人，Toxicon 45:661-669,2005；Limam等人，Matrix Biol.29:117-126,2010；Gan等人，J.Biol.Chem.263:19827-19832,1988；Ma等人，Thromb.Haemost.105(6):1032-1045,2011；和美国专利No.7,074,408，其全部内容结合于此。
5.TLR激动剂/拮抗剂
术语“TLR激动剂”是结合并激活哺乳动物细胞(例如人细胞)中表达的toll样受体(TLR)的试剂。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR1。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR2。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR3。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR4。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR5。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR6。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR7。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR8。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR9。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR10。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR11。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活两种或更多种(例如，三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种、十种或十一种)TLR(例如TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9、TLR10和TLR11中的任何两种或多种(以任何组合))。
在一些实施方式中，TLR激动剂是合成的TLR激动剂、TLR模拟物或小分子。TLR激动剂的非限制性示例描述于Bhardwaj等人，Cancer J.16(4):382-391,2010；Meyer等人，Exp.Opin.Investig.Drugs 17(7):1051-1065,2008；Adams,Immunotherapy 1(6):949-964,2009；Hennessy等人，Nat.Rev.Drug Discov.9:293-307,2010和美国专利No.7,498,409；9,421,254；8,409,813；8,361,986；8,795,678；8,728,486；8,636,979；8,999,946；9,359,360；9,050,376和9,556,167；US 2014/0322271；US 2016/0206690；US 2009/0253622；US 2011/0135669；US 2011/0250175；US 2014/0220074和US 2012/0219615中；各自都整体并入本文。在一些实施方式中，TLR激动剂是肽或融合蛋白(Huleatt等人，Vaccine 25:763-775,2007)。
在一些实施方式中，TLR激动剂特异性结合并激活单个TLR(例如，TLR4、TLR7、TLR8或TLR9；Zhu等人，J.Clin.Invest.120:607-616,2010；Zhu等人，PNAS 105:16260-16265,2008；Wang等人，J.Virol.79(22):14355-14370,2005)。在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活多于一种TLR(例如，卡介苗、牛分枝杆菌(BCG)；Morton等人，Ann.Surg.180(4):635-643,1974；Mortoon等人，J.Clin.Oncol.ASCO Ann.Meeting Proceedings Part I 25(18Suppl),2007)。在一些实施方式中，TLR激动剂是TLR2/TLR6激动剂(例如，Pam2CSK4或MALP-2(Agnihotri等人，J.Med.Chem.54:8148-8160,2011；Wu等人，J.Med.Chem.53:3198-3213,2010))。
在一些实施方式中，TLR激动剂是从死细胞释放的内源性分子(例如，热休克蛋白(HSP)和迁移率族蛋白1(HMGB1)；Asea等人，J.Biol.Chem.277：15028-15034，2002；Kepp等人，Cancer Metastasis 30：61-69,2011)。
TLR3激动剂
在一些实施方式中，TLR激动剂特异性结合并激活TLR3(例如，合成激动剂)。结合并激活TLR3的TLR激动剂的非限制性示例描述于Nicodemus等人，Immunotherapy 2:137-140,2010中。在一些实施方式中，TLR3激动剂是合成的双链RNA(dsRNA)复合物(例如，聚胞苷酸(polyribosinic)：聚核糖胞苷酸(polyribocytidic acid)(polyI：C)；Sivori等人，PNAS 101:10116-10121,2004；Sloat等人，Pharmaceutical Res.23:1217-1226,2006；Ichinohe等人，Microbes and infection/Institut Pasteur 9:1333-1340,2007；Robinson等人，J.Natl.Cancer Inst.57(3):599-602,1976)。在一些实施方式中，TLR3激动剂是TLR3模拟物(例如，聚腺苷-聚尿苷酸(poly A:U)(Veyrat等人，Oncotarget 7(50):82580-82593,2016；Alizadeh等人，Iran J.Allergy Asthma Immunol.12(2):161-167,2013)；林他莫德(rintatolimod)(polyI:polyCU,)(Steinman等人，Nature 449:419-426,2007；Jasani等人，Vaccine 27(25-26):3401-3404,2009；Strayer等人，PLoS One7(3):e31334,2012)。在一些实施方式中，TLR3模拟物是用聚-L-赖氨酸和羧甲基纤维素稳定的聚肌-聚胞苷酸(polyionisinic-polycytidylic acid)(Poly-ICLC，Hawkins等人，J.Biol.Resp.Mod.4:664-668,1985；Butowski等人，J.Neurooncol.91:175-182,2009；Jeong等人，J.Neurochem.doi.10.1111,2015)。在一些实施方式中，TLR3激动剂是RGC100(Naumann等人，Clin.Dev.Immunol.283649,2013)、IPH-3102(Basith等人，Exp.Opin.Ther.Pat.21:927-944,2011)或其变体。在一些实施方式中，TLR3激动剂是CQ-07001(Clinquest)。在一些实施方式中，TLR3激动剂是安普利近poly(I):poly(C12U)(Hemispherx Biopharma)。在一些实施方式中，TLR3激动剂是IPH-31XX(Innate Pharma)。在一些实施方式中，TLR3激动剂是MCT-465-dsRNA(MultiCell Technologies)。
TLR4激动剂
在一些实施方式中，TLR激动剂特异性结合并激活TLR4(Peri等人，J.Med.Chem.57(9):3612-3622,2014)。在一些实施方式中，TLR4激动剂是细菌脂多糖(LPS)或其变体。在一些实施方式中，TLR4激动剂是单磷酰脂质A(MPL、MPLA、GLA、GLA-SE)(Ribi等人，J.Immunol.6:567-572,1984；Okemoto等人，J.Immunol.176:1203-1208,2006；Matzner等人，Int.J.Cancer 138:1754-1764,2016；Cauwelaert等人，PLoS One 11(1):e0146372,2016)。在一些实施方式中，TLR激动剂是AS15或AS02b(Brichard等人，Vaccine 25(Suppl.2):B61-B71,2007；Kruit等人，J.Clin.Oncol.26(Suppl):摘要9065,2008)。在一些实施方式中，TLR激动剂是氨基烷基氨基葡糖苷4-磷酸酯(例如，RC-529、Ribi.529、E6020)或其变体(Baldridge等人，J.Endotoxin Res.8:453-458,2002；Morefield等人，Clin.Vaccine Immunol.14:1499-1504,2007)。在一些实施方式中，TLR激动剂是毕西巴尼(OK-432)(Hazim等人，Med.J.Malaysia 71(6):328-330,2016；Tian等人，Asian PacJ.Cancer Prev.16(11):4537-4542,2015；Rebuffini等人，Dent Rese.J.9(Suppl.2):S192-S196,2012)。在一些实施方式中，TLR4激动剂是螺旋藻复合多糖(Kwanishi等人，Microbiol.Immunol.57:63-73,2013)。在一些实施方式中，TLR4激动剂是壳六糖或其变体(Panda等人，8:e1002717,2012；Barman等人，Cell Death Dis.7:e2224,2016)。在一些实施方式中，TLR4激动剂是E5564(间氯苯基哌嗪盐酸盐(Eritoran))(Eisai)。在一些实施方式中，TLR4激动剂是CRX-675或CRX-527(GSK)。
TLR5激动剂
在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR5。在一些实施方式中，TLR5激动剂是鞭毛蛋白或其变体(例如，依托利莫德(entolimod)(CBLB502))(Yoon等人，Science 335:859-864,2012；Fukuzawa等人，J.Immunol.187:3831-3839,2011；Brackett等人，PNAS 113(7):E874-E883,2015；Leigh等人，PLoS One 9(1):e85587,2014；Hossain等人，Blood 120:255,2012)。在一些实施方式中，TLR5激动剂是鞭毛蛋白HuHa(Vaxinate)或鞭毛蛋白HuM2e(Vaxinate)。
TLR7/8激动剂
在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR7/8(例如，TLR7激动剂、TLR8激动剂、或TLR7和TLR8激动剂)。在一些实施方式中，TLR7/8激动剂是ANA975(伊索托拉滨(isotorabine))(Anadys/Novartis)、ANA773(Anadys/Novartis)。
在一些实施方式中，TLR7/8激动剂是咪唑喹啉或其变体(例如，咪喹莫特(AldaraTM；Kaspari等人，British J.Dermatology 147:757-759,2002；Smorlesi等人，GeneTherapy 12:1324-133,2005；Prins等人，J.Immunol.176:157-164,2006；Shackleton等人，Cancer Immun.4:9,2004；Green等人，Br.J.Dermatol.156(2):337-345,2007；Geisse等人，Am.Acad.Dermatol.50(5):722-733,2004；Wolf等人，Arch.Dermatol.139(3):273-276,2003)、瑞喹莫德(R848；Hemmi等人，Nat.Immunol.3:196-200,2002；Jurk等人，Nat.Immunol.3:49,2002；Rook等人，Blood 126(12):1452-1461,2015；Dovedi等人，Blood121:251-259,2013)。在一些实施方式中，TLR激动剂是模拟病毒单链RNA(ssRNA)的合成咪唑喹啉(852A)或其变体(Dudek等人，Clin.Cancer Res.13(23):7119-7125,2007；Dummer等人，Clin.Cancer Res.14(3):856-864,2008；Weigel等人，Am.J.Hematol.87(10):953-956,2012；Geller等人，Cancer Immunol.Immunother.59(12):1877-1884,2010；Inglefield等人，J.Interferon Cytokine Res.28(4):253-263,2008)。在一些实施方式中，TLR激动剂是小分子。在一些实施方式中，小分子模拟病毒ssRNA(例如，莫托莫德(VTX-2337))或其变体(Dietsch等人，Clin.Cancer Res.21(24):5445-5452,2015；Northfelt等人，Clin.CancerRes.20(14):3683-3691,2014；Lu等人，Clin.Cancer Res.18(2):499-509,2012)。在一些实施方式中，小分子是GS-9620或其变体(Bam等人，Antimicrob Agents Chemother.61(1):e01369,2016；Rebbapragada等人，PLoS One 11(1):e0146835,2016；Gane等人，J.Hepatol.63(2):320-328,2015；Fosdick等人，J.Med.Chem.56(18):7324-7333,2013)。在一些实施方式中，小分子是SC1(Wiedemann等人，Oncoimmunology 5(7):e1189051,2016；Hamm等人，J.Immunol.6(4):257-265,2009)。在一些实施方式中，小分子是嘎德莫德(Ma等人，Cell.Mol.Immunol.7:381-388,2010；Hjelm等人，Hum.Vaccin.Immunother.10(2):410-416,2014；Buitendijk等人，AIDS Res.Hum.Retroviruses 29(6):907-918,2013)、CL075(Philbin等人，J.Allergy Clin.Immunol.130:195-204,2012；Dowling等人，PLoS One 8(3):e58164,2013)、CL097(Gorden等人，J.Immunol.174:1259-1268,2005；Gorski等人，Int.Immunol.18:1115,2006；Levy等人，Blood 108:1284-1289,2006；Wille-Reece等人，J.Exp.Med.203:1249-1258,2006)、洛索利宾(Pope等人，Cell Immunol.162:333,1995；Heil等人，Eur.J.Immunol.33:2987-2997,2003；Lee等人，PNAS 100:6646-6651,2003)或VTX-294(Dowling等人，PLoS One 8(3):e58164,2013)。在一些实施方式中，TLR7/8激动剂是IMO-9200。在一些实施方式中，TLR7激动剂是IPH-32XX(Innate Pharma)。
TLR9激动剂
在一些实施方式中，TLR激动剂结合并激活TLR9。在一些实施方式中，TLR9激动剂是合成的寡核苷酸。在一些实施方式中，合成的寡核苷酸含有未甲基化的CpG二核苷酸(CpG-ODN)(Krieg,J.Clin.Invest.117:1184-1194,2007；Carpentier等人，Neuro-oncol.8(1):60-66,2006；Link等人，J.Immunother.29(5):558-568,2006；Pashenkov等人，J.Clin.Oncol.24(36):5716-5724,2006；Meng等人，BMC Biotechnol.11:88,2011)。在一些实施方式中，TLR9激动剂是PF-3512676或其变体(Hofmann等人，J.Immunother.31(5):520-527,2008；Molenkamp等人，Clin.Caner.Res.14(14):4532-4542,2008)。在一些实施方式中，TLR9激动剂是IMO-2055(EMD1201801)或其变体(Machiels等人，Investig.New Drugs31:1207-1216,2013)。在一些实施方式中，TLR9激动剂是DIMS0150(Atreya等人，J.CrohnsColitis 10(11):1294-1302,2016)。在一些实施方式中，TLR9激动剂是CpG7909(Vaximmune)(Coley、GSK、Novartis、DARPA)。在一些实施方式中，TLR9激动剂是IMO-9200。在一些实施方式中，TLR9激动剂是AVE0675(Coley，Sanofi Aventis)。在一些实施方式中，TLR9激动剂是Amplivax(Idera)。
微生物产物作为TLR激动剂
在一些实施方式中，TLR激动剂是细菌或病毒组分。在一些实施方式中，TLR激动剂得自细胞壁牛分枝杆菌(BCG)。在一些实施方式中，牛分枝杆菌细胞壁组分是TLR2和/或TLR4激动剂(例如，SMP105(Murata等人，Cancer Sci.99:1435-1440,2008；Miyauchi等人，Drug Discov.Ther.6:218-225,2013；Tsuji等人，Infect Immun.68:6883-6890,2000；Smith等人，Cancer Immunol.Immunother.63(8):787-796,2014)。TLR激动剂的其他示例在本领域中是已知的。
TLR拮抗剂
术语“TLR拮抗剂”是指降低TLR激动剂与哺乳动物细胞(例如人细胞)中表达的TLR4或TLR9结合的试剂。例如，TLR拮抗剂可以是TLR4拮抗剂。在其他示例中，TLR拮抗剂是TLR9拮抗剂。TLR拮抗剂的非限制性示例描述于Fukata等人，Mucosal Immunity 6:451-463,2013中。
TLR4拮抗剂的非限制性示例是1A6(Ungaro等人，Am.J.Physiol.Gastrointest.Liver Physiol.296:G1167-G1179,2009)或CRX-526(Fort等人，J.Immunol.174:6416-6423,2005)。TLR4拮抗剂的其他示例包括间氯苯基哌嗪盐酸四钠(E5564)(Sun等人，Investigative Ophthalmol.Visual Sci.50(3):1247-1254,2009)、小热休克蛋白B8(HSP22)(Roelofs等人，J.Immunol.176(11):7021-7027,2006)、CRX-527(Bazin等人，Bioorganic Med.Chem.Letters 18(2):5350-5354,2008)、E5564(Kitazawa等人，J.Gastroentrol.Hepatol.25(5):1009-1012,2010)、IAXO-102(Huggins等人，Atherosclerosis 242(2):563-570,2015)、AG-411(Kondo等人，Trends Immunol.33(9):449-458,2012)、CRX-52624(Alderson等人，J.Endotoxin Res.12(5):313-319,2006)、E5531(Becker等人，Toxicol.Appl.Pharmacol.207(2):269-275,2005)。
TLR9拮抗剂的非限制性示例是腺病毒寡脱氧核苷酸(AV-ODN)(Obermeier等人，Gastroenterology 129:913-927,2005)。TLR9拮抗剂的其他示例包括ODN 2088、ODN 4084-F、ODN INH-1、ODN INH-18、ODN TTAGGG(A151)和G-ODN(各自可从InvivoGen商购)。在一些实施方式中，TLR9拮抗剂是CpG-ODN c41(Li等人，Vaccine 29:2193-2198,2011)。在一些实施方式中，TLR9拮抗剂是COV08-0064(Shaker等人，Biochemical Pharmacol.112:90-101,2016；Hoque等人，J.Immunol.190(8):4297-4304,2013)；ODN 1585、ODN 1826、ODN 2395和ODN 2088(Boivin等人，Antiviral Res.96(3):414-421,2012)；IMO-8400(Zhu等人，J.Immunol.188(1):119,2012)；IRS869(Mandl等人，Nature Med.14(10:1077-1087,2008)；IMO-3100(Hennessy等人，Nature Rev.Drug Discov.9(4):293-307,2010)；TTAGGG(Carvalho等人，PLoS One 6(11):e28256,2011)；和CpG ODN 2088(David等人，J.Neurotrauma 31(21):1800-1806,2014)。
6.SMAD7抑制剂
术语“SMAD7抑制剂”是指降低SMAD7表达、降低SMAD7的减少Smad2/Smad4复合物形成的能力和/或降低SMAD7结合TGF-β1型受体的能力的试剂。在一些实施方式中，SMAD7抑制剂降低哺乳动物细胞中的SMAD7表达。在一些实施方式中，SMAD7抑制剂降低SMAD7的减少哺乳动物细胞中Smad2/Smad4复合物形成的能力。在一些实施方式中，SMAD7抑制剂降低SMAD7与哺乳动物细胞中的TGF-βI型受体结合的能力。在一些实施方式中，SMAD7抑制剂降低哺乳动物细胞中的SMAD7表达。
在一些实施方式中，SMAD7抑制剂是抑制性核酸。在一些实施方式中，抑制性核酸是反义核酸、小干扰RNA或微小RNA。这些不同抑制性核酸的方面的示例描述如下。
可以降低哺乳动物细胞中SMAD7表达的表达的抑制性核酸包括反义核酸分子，即其核苷酸序列与SMAD7 mRNA的全部或部分互补的核酸分子。反义核酸分子可以与编码SMAD7蛋白的核苷酸序列的编码链的非编码区的全部或部分互补。非编码区(5'和3'非转化区)是位于基因中的编码区侧面并且不被转化成氨基酸的5'和3'序列。作为反义核酸的SMAD7抑制剂的非限制性示例包括蒙格森(mongersen)(GED0301)(Monteleon等人，N.Engl.J.Med.372:1104-1113,2015)和Smad7-as(Kleiter等人，J.Neuroimmunol.187(1-2):61-73,2007；和Boirivant等人，Gastroenterology 131(6):1786-1798,2006)。
抑制性核酸的另一个示例是对编码SMAD7蛋白的核酸具有特异性(例如，对SMAD7mRNA具有特异性)的核糖酶。
抑制性核酸也可以是形成三螺旋结构的核酸分子。例如，通过靶向与编码SMAD7多肽的基因的调节区互补的核苷酸序列(例如，启动子和/或增强子，例如，在转录启动开始状态的上游至少1kb、2kb、3kb、4kb或5kb的序列)以形成阻止基因在靶细胞中的转录的三螺旋结构，可以抑制SMAD7多肽的表达。
抑制性核酸可以是降低SMAD7 mRNA水平的siRNA。靶向编码SMAD7的核酸的短干扰RNA(siRNA)的非限制性示例描述于例如Su等人，Mol.Vis.18:1881-1884,2012。
靶向SMAD7的抑制性核酸还包括微小RNA(例如，miR-497(Hu等人，Am.J.Transl.Res.8(7):3023-3031,2016；Liu等人，DNA Cell Biol.35(9):521-529,2016)、miR-21(Lin等人，Cell Physiol.Biochem.38(6):2152-2162,2016；He等人，HeartVessels 31(10):1696-1708,2016)。
7.Janus激酶(JAK)活性和/或表达的抑制剂
术语“JAK抑制剂”是指降低Janus激酶1(JAK1)、JAK2、JAK3或非受体蛋白酪氨酸激酶2(TYK-2)的表达和/或JAK1、JAK2、JAK3和TYK-2中的至少一种的激酶活性的试剂。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK1的表达。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK2的表达。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK3的表达。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低TYK-2的表达。
在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK1的激酶活性。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK2的激酶活性。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK3的激酶活性。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低TYK-2的激酶活性。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK1、JAK2、JAK3和TYK2的激酶活性。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK1、JAK2、JAK3和TYK2中的两种或更多种(例如，3种或4种)的激酶活性。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低单个JAK同种型(例如，JAK1、JAK2、JAK3或TYK2)的激酶活性。
在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK1和JAK2的激酶活性。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK1和JAK3的激酶活性。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK2和JAK3的激酶活性。在一些实施方式中，JAK抑制剂降低JAK1、JAK2和JAK3的激酶活性。
在一些实施方式中，JAK抑制剂是抑制性核酸或小分子。在一些实施方式中，抑制性核酸是反义核酸、核糖酶、小干扰RNA、小发夹RNA或微小RNA。这些不同抑制性核酸的方面的示例描述如下。
可以降低哺乳动物细胞中JAK1、JAK2、JAK3或TYK2 mRNA表达的表达的抑制性核酸包括反义核酸分子，即其核苷酸序列与JAK1、JAK2、JAK3或TYK2 mRNA的全部或部分互补的核酸分子。
抑制性核酸
反义核酸分子可以与编码JAK1、JAK2、JAK3或TYK2蛋白的核苷酸序列的编码链的非编码区的全部或部分互补。非编码区(5'和3'非转化区)是位于基因中的编码区侧面并且不被转化成氨基酸的5'和3'序列。
抑制性核酸的另一个示例是对编码JAK1、JAK2、JAK3或TYK2蛋白的核酸具有特异性(例如，对JAK1、JAK2、JAK3或TYK2 mRNA具有特异性)的核糖酶。
抑制性核酸也可以是形成三螺旋结构的核酸分子。例如，通过靶向与编码JAK1、JAK2、JAK3或TYK2多肽的基因的调节区互补的核苷酸序列(例如，启动子和/或增强子，例如，在转录启动开始状态的上游至少1kb、2kb、3kb、4kb或5kb的序列)以形成阻止基因在靶细胞中的转录的三螺旋结构，可以抑制JAK1、JAK2、JAK3或JAK4多肽的表达。
抑制性核酸也可以是降低JAK1、JAK2、JAK3或TYK2 mRNA水平的siRNA。作为短干扰RNA(siRNA)的JAK抑制剂的非限制性示例描述于Cook等人，Blood 123:2826-2837,2014中。作为短发夹RNA(shRNA)的JAK抑制剂的非限制性示例描述于Koppikar等人，Nature 489(7414):155-159,2012中。
小分子
在一些实施方式中，JAK抑制剂是小分子。在一些实施方式中，JAK抑制剂是泛-JAK抑制剂(例如，3-O-methylthespesilactam(Li等人，Biochem.Pharmacol.86(10):1411-8,2013))。
在一些实施方式中，JAK抑制剂是JAK1和JAK2抑制剂。在一些实施方式中，JAK1和JAK2抑制剂是鲁索替尼(INCB018424)(Harrison等人，N.Engl.J.Med.366:787-798,2012；Pieri等人，Am.J.Hematol.92(2):187-195,2017；Mackay-Wiggan等人，JCIInsight 1(15):e89790,2016；Rudolph等人，Leukemia 30(10):2119-2123,2016；Furqan等人，Biomark Res.1(1):5,2013)、巴瑞克替尼(INCB028050，LY3009104)(Gras,Drugs Today(Barc)52(10):543-550,2016；Smolen等人，Ann.Rheum.Dis.76(4):694-700,2016；Kubo等人，Expert.Rev.Clin.Immunol.12(9):911-919,2016；Fridman等人，J.Immunol.84(9):5298-5307,2010)、AZD1480(Guschin等人，EMBO J.14:1421-1429,1995；Ioannidis等人，J.Med.Chem.54:262-276,2011；Moisan等人，Nat.Cell Biol.17(1):57-67,2015；Qin等人，J.Neurosci.36(18):5144059,2016；Jiang等人，Biochem.Biophys.Res.Commun.458(4):908-912,2015；Verstovsek等人，Leuk.Res.39(2):157-163,2015；Plimack等人，Oncologist 18(7):819-820,2013；Yan等人，Oncotarget 4(3):433-445,2013)、非戈替尼(filgotinib)(GLPG0634，G146034)(Vermeire等人，Lancet 389(10066):266-275,2017；Menet等人，J.Med.Chem.57(22):9323-9342,2014；Van Rompaey等人，J.Immunol.191(7):3568-3577,2013；Namour等人，Clin.Pharmacokinet.54(8):859-874,2015)、莫莫替尼(GS-0387,CYT387)(Pardanani等人，Leukemia 23:1441-1445,2009；Gupta等人，Haematologica102(1):94-102,2017；Hu等人，Mol.Pharm.13(2):689-697,2016；Abubaker等人，BMCCancer 14:317,2014；Durmus等人，Pharmacol.Res.76:9-16,2013；Pardanani等人，Leukemia 27(6):1322-1327,2013；Monaghan等人，Leukemia 25(12):1891-1899,2011；Tyner等人，Blood 115(25):5232-5240,2010)。
在一些实施方式中，JAK抑制剂是JAK1抑制剂(例如，GSK2586184(Kahl等人，Lupus25(13):1420-1430,2016；Ludbrook等人，Br.J.Dermatol.174(5):985-995,2016；vanVollenhoven等人，Lupus 24(6):648-649,2015)、奥拉替尼(PF03394197，)(Gonzales等人，J.Vet.Pharmacol.Ther.37(4):317-324,2014；Collard等人，J.Vet.Pharmacol.Ther.37(3):279-285,2014；Cosgrove等人，Vet.Dermatol.24(6):587-597,2013)、乌帕替尼(ABT494)(Kremer等人，Arthritis Rheumatol.68(12):2867-2877,2016；Mohamed等人，Clin.Pharmaco.55(12):1547-1558,2016)、GLG0778(O’Shea等人，Ann.Rev.Med.66(1):311-28,2015；Schwartz等人，Nat.Rev.Rheum.12:25-36,2016)、INCB039110(Mascarenhas等人，Haematologica 102(2):327-335,2017；Bissonnette等人，J.Dermatolog.Treat.27(4):332-338,2016；Rosenthal等人，Exp.Opin.Pharmacother.15(9):1265-1276,2014)、PF04965842(Gadina等人，Curr.Opin.Rheumatol.26(2):237-243,2014；Degryset等人，J.Hematol.Oncol.8:91,2015)；SAR-20347(Works等人，J.Immunol.193(7):3278-3287,2014))。
在一些实施方式中，JAK抑制剂是JAK2抑制剂(例如，CEP-33779(Dugan等人，J.Med.Chem.55(11):5243-5254,2012；Seavey等人，Mol.Cancer Ther.11(4):984-993,2012；Stump等人，Arthritis Res.Ther.13(2):R68,2011)、非德替尼(fedratinib)(TG101348，SAR302503)(Pardanani等人，J.Clin.Oncol.29:789-796,2011；Jamieson等人，J.Transl.Med.13:294,2015；Zhang等人，Oncotarget 6(16):14329-14343,2015；Wernig等人，Blood 105:4508-4515,2008)；来他替尼(CEP-701)(Hexnet等人，Blood 111:5663-5671,2008；Santos等人，Blood 115:1131-1136,2010；Smith等人，Blood 103:3669-3676,2004；Hexner等人，Leuk. Lymphoma.56(9):2543,2015；Geyer等人，Hematology 17(Suppl1):S129-132,2012；Diaz等人，PLoS One 6(4):e18856,2011；Minturn等人，CancerChemother.Pharmacol.68(4):1057-1065,2011)、AC-430(O’Shea等人，Immunity 36(4):542-550,2012；Patterson等人，Clin.Exp.Immunol.176:1-10,2014)、帕克替尼(SB1518)(Deeg等人，J.Clin.Oncol.29:摘要6515,2011；Verstovsek等人，J.Hematol.Oncol.9(1):137,2016；Chow等人，Onco Targets.Ther.9:2655-2665,2016；Komrokji等人，Blood 125(17):2649-2655,2015；Jayaraman等人，Drug Metab.Lett.9(1):28-47,2015)、BMS-911543(Mace等人，Oncotarget 6(42):44509-44522,2015；Wan等人，ACS Med.Chem.Lett.6(8):850-855,2015；Purandare等人，Leukemia 26(2):280-288,2012)、XL019(Verstovsek等人，Leuk.Res.38(3):316-322,2014；Forsyth等人，Bioorg.Med.Chem.Lett.22(24):7653-7658,2012)、INCB039110(Mascarenhas等人，Haematologica 102(2):327-335,2017；Bissonnette等人，J.Dermatol.Treat.27(4):332-338,2016)、(LY-2784544)(Ma等人，Blood Cancer J.3:e109,2013；Verstovsek等人，Blood 122:665,2013；Mitchell等人，Org.Process Res.Dev.16(1):70-81.2012)；R723(Shide等人，Blood 117(25):6866-6875,2011))；Z3(Sayyah等人，Mol.Cancer.Ther.7(8):2308-2318,2008))或其变体。
在一些实施方式中，JAK抑制剂是JAK3抑制剂(例如，得克诺替尼(decernotinib)(VX-509)(Elwood等人，J.Pharmacol.Exp.Ther.2017；Genovese等人，Ann Rheum Dis.75(11):1979-1983,2016；Gadina等人，Arthritis Rheumatol.68(1):31-34,2016；Farmer等人，J.Med.Chem.58(18):7195-7216,2015；Fleischmann等人，Arthritis Rheumatol.67(2):334-343,2015；Mahajan等人，J.Pharmacol.353(2):405-414,2015)、R348或其变体(Velotta等人，Transplantation 87(5):653-659,2009；Deuse等人，Transplantation 85(6):885-892,2008))。在一些实施方式中，小分子是R256或其变体(Ashino等人，J.AllergyClin.Immunol.133(4):1162-1174,2014)。在一些实施方式中，小分子是R333或其变体。在一些实施方式中，小分子是INCB047986或其变体(Norman,Exp.Opin.Investig.Drugs 23(8):1067-1077,2014)。在一些实施方式中，小分子是INCB16562或其变体(Koppikar等人，Blood 115(4):2919-2927,2010；Li等人，Neoplasia 12(1):28-38,2010)。在一些实施方式中，小分子是NVP-BSK805或其变体(Ringel等人，Acta Haematol.132(1):75-86,2014；Baffert等人，Mol.Cancer.Ther.9(7):1945-1955,2010)。在一些实施方式中，小分子是培氟替尼(peficitinib)(ASP015K，JNJ-54781532)或其变体(Genovese等人，ArthritisRheumatol.,2017；Ito等人，J.Pharmacol.Sci.133(1):25-33,2017；Cao等人，(2016)Clin.Pharmacol.Drug Dev.5(6):435-449,2016；Takeuchi等人，Ann.Rheum.Dis.75(6):1057-1064,2016)。在一些实施方式中，小分子是托法替尼( CP-690,500)或其变体(Ghoreschi等人，J.Immunol.186(7):4234-4243,2011；Yoshida等人，Biochem.Biophys.Res.Commun 418(2):234-240,2012；Calama等人，Pulm.Pharmacol.Ther.S1094-5539(16):30060-30068,2017；Cutolo等人，J.Inflamm.Res.6:129-137,2013)。在一些实施方式中，小分子是葫芦素I(JSI-124)或其变体(Oi等人，Int.J.Oncol.49(6):2275-2284,2016；Qi等人，Am.J.Chin.Med.43(2):337-347,2015；Seo等人，Food Chem.Toxicol.64:217-224,2014)。在一些实施方式中，小分子是CHZ868或其变体(Wu等人，Cancer Cell28(1):29-41,2015；Meyer等人，Cancer Cell28(1):15-28,2015)。
在一些实施方式中，小分子是TYK2抑制剂(例如，Masse等人，J.Immunol.194(1):67,2015；Menet,Pharm.Pat.Anal.3(4):449-466,2014；Liang等人，Euro.J.Med.Chem.67:175-187,2013；Jang等人，Bioorg.Med.Chem.Lett.25(18):3947-3952,2015)；U.S.PatentNos.9,296,725和9,309,240；US 2013/0231340和US 2016/0251376)。在一些实施方式中，TYK2抑制剂是Ndi-031301(Akahane等人，Blood 128:1596,2016)；BMS-986165(Gillooly等人，2016 ACR/ARHP Annual Meeting,摘要11L,2016)；SAR-20347(Works等人，J.Immunol.193(7):3278-3287,2014)；酪氨酸磷酸化抑制剂A1(Ishizaki等人，Int.Immunol.26(5):257-267,2014)；三唑并吡啶(US2013/0143915)；或其变体。
作为小分子的JAK抑制剂的其他示例描述于例如Furomoto等人，BioDrugs 27(5):431-438,2013；O’Shea等人，Ann.Rheum.Dis.72(2):ii111-ii-115,2013；Sonbol等人，Ther.Adv.Hematol.4(1):15-35,2013和Tanaka等人，(2015)J.Biochem.158(3):173-179,2015中。
在一些实施方式中，JAK抑制剂是泛-JAK抑制剂。如本文所用，术语“泛-JAK抑制剂”是，当使用相似的测定条件(例如，相同的测定条件)测定野生型人JAK1、野生型人JAK2和野生型人JAK3中的每一种的IC50时，对于人JAK1、人JAK2和人JAK3同种型中的每一种具有约500nM至4μM(例如，约500nM至约2μM)的IC50的试剂。在一些实施方式中，泛-JAK抑制剂可以是，当在相似的测定条件(例如，相同的测定，例如描述于Kim等人，J.Med.Chem.58(18):7596-5602,2015中的人野生型JAK1、野生型人JAK2和野生型人JAK3测定)测定每个IC50值时，具有对于野生型人JAK1、野生型人JAK2和野生型人JAK3的IC50在彼此的±10％之内的抑制剂。
在一些实施方式中，泛-JAK抑制剂是托法替尼(他索西替尼，CP-690550；Yokoyama等人，J.Clin.Immunol.33(3):586-594,2013；和Thoma等人，J.Med.Chem.54(1):284-288,2011)；赛度替尼(PRT2070；Coffey等人，(2014)J.Pharmacol.Exp.Ther.351(3):538-548,2014；和Ma等人，Oncotarget 6(41):43881-43896,2015)；吡啶酮6(P6；Nakagawa等人，J.Immunol.187(9):4611-4620,2011；和Pedranzini等人，Cancer Res.66(19):9714-9721,2006)；PF-06263276(Jones等人，“Design and Synthesis of a Pan-Janus Kinase Inhibitor Clinical Candidate(PF-06263276)Suitable for Inhaled and Topical Delivery for the Treatment ofInflammatory Diseases of the Lungs and Skin“J.Med.Chem.,2017,60(2),pp 767–786)；JAK抑制剂1(CAS 457081-03-07；JAKi；Wang等人，Antimicrob.Agents Chemother.60(5):2834-48,2016；Bordonaro等人，PLoS One 9:e115068,2014；和Osorio等人，PLoSPathogens 10(6):e1004165,2014)；或巴瑞克替尼(Olumiant；LY3009104；INCB-28050；和Hsu和Armstrong，J.Immunol.Res.Article ID 283617,2014)。
在一些实施方式中，JAK抑制剂是选择性JAK1/JAK3抑制剂。如本文所用，术语“选择性JAK1/JAK3抑制剂”是指具有用于野生型人JAK1和野生型人JAK3的IC50的试剂，当使用相似的测定条件(例如，相同的测定，例如描述于Kim等人，J.Med.Chem.58(18):7596-5602,2015中的人野生型JAK1、野生型人JAK2和野生型人JAK3测定)针对野生型人JAK1、野生型人JAK2和野生型人JAK3确定IC50时，用于野生型人JAK1和野生型人JAK3的IC50各自低于用于野生型人JAK2的IC50的至少10倍(例如，至少10倍或至少20倍)。
在一些实施方式中，JAK抑制剂是选择性JAK1抑制剂。如本文所用，术语“选择性JAK1抑制剂”是指具有野生型人JAK1的IC50的试剂，当使用相似的测定条件(例如，相同的测定，例如描述于Kim等人，J.Med.Chem.58(18):7596-5602,2015中的人野生型JAK1、野生型人JAK2和野生型人JAK3测定)测定时，野生型人JAK1的IC50低于对于野生型人JAK2的IC50和野生型人JAK3的IC50的至少10倍(例如，至少20倍)的试剂。在一些实施方式中，JAK1抑制剂是(3lS,4R)-3-乙基-4-(3H-咪唑并[l,2-a]吡咯并[2,3-吡嗪-8-基)-N-(2,2,2-三氟乙基)吡咯烷-1-甲酰胺，如国际专利申请PCT/US2014/062145中所公开的，其全部内容通过参考引入本文。
在一些实施方式中，JAK抑制剂是选择性JAK3抑制剂。如本文所用，术语“选择性JAK3抑制剂”是指野生型人JAK3的IC50的试剂，当使用相似的测定条件(例如，相同的测定，例如描述于Kim等人，J.Med.Chem.58(18):7596-5602,2015中的人野生型JAK1、野生型人JAK2和野生型人JAK3测定)测定时，对于野生型人JAK3的IC50低于对于野生型人JAK2的IC50和对于野生型人JAK1的IC50中的每一种的至少10倍(例如，至少20倍)。
在一些实施方式中，JAK抑制剂是JAK1和JAK3抑制剂(例如，选择性JAK1/JAK3抑制剂)。在一些实施方式中，选择性JAK1/JAK3抑制剂是ZM 39923(Brown等人，Bioorg.Med.Chem.Lett.10(6):575-579,2000；和Lai等人，Chem.Biol.15(9):969-978,2008)；或培氟替尼(ASP015K；Ito等人，J.Pharmacol.Sci.133(1):25-33,2017；Cao等人，Clin.Pharmacol.Drug Dev.5(6):435-449,2016；Takeuchi等人，Ann.Rheum.Dis.75(6):1057-1064,2016)；和Papp等人，Br.J.Dermatol.173(3):767-776,2015)。
在一些实施方式中，激酶抑制剂是来自TopiVert Pharma Ltd.的TOP-1288，其描述于“The Pharmacological Profile of TOP1288,a Narrow Spectrum KinaseInhibitor(NSKI)in Clinical Development as an Anti-Inflammatory Treatment forUlcerative Colitis”Foster,Martyn等人，Gastroenterology,Volume 152,Issue 5,S766中。
8.免疫抑制剂
所公开的“免疫抑制剂”是低分子量免疫抑制剂，具有定义为<1500Da、例如<1000Da的低分子量。术语“免疫抑制剂”是指可以抑制、限制或降低受试者免疫系统(例如，先天性系统和适应性免疫系统的一种或两种)的反应的皮质类固醇、直接钙调磷酸酶抑制剂、细胞抑制剂或直接mTOR抑制剂。在一些示例中，免疫抑制药物可以降低白细胞(例如，T淋巴细胞或B淋巴细胞、巨噬细胞、单核细胞、天然杀伤细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞或嗜碱性粒细胞)的活化和/或迁移水平。
在一些实施方式中，免疫抑制剂是甲氨蝶呤、柳氮磺吡啶、米诺环素或来氟米特(Zink等人，Annals of the Rheumatic Diseases 64:1274-1279,2005)。
FDA批准的免疫抑制药物的非限制性示例包括： 和
免疫抑制剂的非限制性示例描述于：Bakr等人，Exp.Clin.Transplant 15(Suppl.1):16-23,2017；Palmer等人，Am.J.Kidney Dis.S0272-6386(17):30036-7,2017；Moran等人，Semin Hematol 49(3):270-276,2012；Kamel等人，World J.Transplant 6(4):697-702,2016；Shrestha等人，Exp.Clin.Trasnplant.15(1):1-9,2017；Liu等人，PLoS One12(1):e0170246,2017；Chon and Josephson,Expert Rev.Clin.Immunol.7(3):273-281,2011；Sollinger等人，Transplantation 60:225-232,1995；Salvardori等人，Am.J.Transplant 4:231-236,2004；Webster等人，Cochrane Database Syst.Rev.19(2):CD004290,2006；Nashan等人，Transplantation 78:1332-1340,2004；和Hardinger等人，Am.J.Transplant 2:867-871,2002。
示例性皮质类固醇、细胞抑制剂、钙调磷酸酶抑制剂和mTOR抑制剂描述如下。
皮质类固醇
在一些实施方式中，免疫抑制剂药物是皮质类固醇。在一些实施方式中，免疫抑制药物可以是糖皮质类固醇(Coutinho等人，Mol.Cell.Endocrinol.335(1):2-13,2011；vanStaa等人，QJM 93:105-111,2000；Wust等人，J.Immunol.180:8434-8443,2008)或糖皮质激素。皮质类固醇的非限制性示例包括：11-脱氢皮质酮(也称为11-氧皮质酮和17-去氧可的松)；11-去氧皮质酮(也称为去氧皮质(甾)酮、去氧皮质酮和21-羟孕酮)；11-脱氧皮质醇(也称为可托多松和11-脱氧皮甾醇)；11-酮孕甾酮(也称为11-氧孕酮和孕甾酮)；11β-羟基孕烯醇酮；11β-羟孕酮(也称为21-去氧皮质酮)；11β,17α,21-三羟基孕烯醇酮；17α,21-二羟基孕烯醇酮；17α-羟基孕烯醇酮；17α-羟孕酮；18-羟基-11-去氧皮质酮；18-羟基皮质酮；18-羟孕酮；21-去氧皮质醇；21-去氧可的松(doxycortisone)；21-羟基孕烯醇酮(也称为prebediolone)；醛甾酮；皮质酮(也称为17-脱氧皮质醇)；皮质醇(也称为氢化可的松)；可的松；孕烯醇酮；孕酮；氟孕酮(也称为氟孕酮)；氟米龙；甲羟松(也称为羟甲基孕酮)；乙酰氧基孕烯醇酮(prebediolone acetate)(也称为21-乙酰氧基孕烯醇酮)；醋酸氯地孕酮；醋酸环丙孕酮；美罗孕酮；醋酸甲羟孕酮；醋酸巨甾醇(megastrol acetate)；醋酸塞孕酮；氯泼尼松(chloropredisone)；氯泼尼醇；二氟泼尼酯；氟氢可的松；氟轻松；氟培龙；氟泼尼龙；氯替泼诺；甲基强的松龙；泼尼卡酯；泼尼松龙；强的松；替可的松；去炎松；倍他米松；阿氯米松；倍氯米松；倍他米松；氯倍他索；氯倍他松；氯可托龙；去羟米松；地塞米松；二氟拉松；二氟皮酮四醇(difluocortolone)；氟氯奈德；氟米松；氟可丁；氟皮酮四醇(fluocortolone)；氟泼尼定；氟替卡松；糠酸氟替卡松；卤米松；米泼尼松(me predisone)；莫米松；莫米松；糠酸莫米松；帕拉米松；泼尼立定；利美索龙；乌倍他索(也称为卤倍他索)；安西奈德；布地奈德；环索奈德；地夫可特；地奈德；福莫可他(也称为氟甲酰龙)；氟氯缩松(fluclorolone acetonide)(亦称氟二氯松)；氟氢缩松(也称为丙酮缩氟氢松龙和氟氢缩松)；氟尼缩松；醋酸氟轻松；氟轻松醋酸酯；哈西奈德；曲安奈德；可的伐唑和RU-28362。在一些实施方式中，皮质类固醇可以是布地奈德(例如，)、地塞米松、氢化可的松(例如， 和)、甲基强的松龙、泼尼松龙(例如，)和强的松龙。皮质类固醇的其他示例是本领域已知的。
细胞抑制剂
在一些实施方式中，免疫抑制药物是细胞抑制剂(例如，烷化剂或抗代谢物)(Mor等人，BioDrugs 8(6):469-88,1997)。在一些实施方式中，细胞抑制剂是抗代谢药物(例如，叶酸类似物(例如甲氨蝶呤)、嘌呤类似物(例如咪唑硫嘌呤或巯基嘌呤)、嘧啶类似物(例如氟尿嘧啶)、蛋白合成抑制剂和细胞毒性抗生素(例如，放线菌素、蒽环霉素、丝裂霉素C、博来霉素和光神霉素)。
在一些实施方式中，细胞抑制剂可以是起始嘌呤合成的抑制剂(例如，咪唑硫嘌呤(AZA，或)、霉酚酸酯(MMF，)、霉酚酸(MPA，)、咪唑立宾或甲氨蝶呤)。在一些实施方式中，细胞抑制剂是起始嘧啶合成的抑制剂(例如，来氟米特、布喹那或甲氨蝶呤)。
在一些实施方式中，细胞抑制剂是烷化剂。在一些实施方式中，烷化剂是环磷酰胺(Luznik等人，Blood 115(16):3224-330,2010)。在一些实施方式中，细胞抑制剂是苯丁酸氮芥(Chen等人，Clin.J.Am.Soc.Nephrol.8(5):787-796,2013)。在一些实施方式中，细胞抑制剂是酶酚酸酯(MMF，)(Mor等人，BioDrugs 8(6):469-88,1997)。在一些实施方式中，细胞抑制剂是霉酚酸钠(Albano等人，Ann Transplant21:250-261,2016)。在一些实施方式中，细胞抑制剂是咪唑硫嘌呤(Maley等人，J.Am.Acad Dermatol 73(3):439-43,2015)。在一些实施方式中，免疫抑制剂药物是6-巯基嘌呤(例如，)(Kombluth等人，Gastroenterologist2(3):239-46,1994)。在一些实施方式中，细胞抑制剂是肌苷单磷酸脱氢酶的抑制剂(例如，VX-148；Jain等人，J.Pharmacol Exper Ther 302(2):1272-1277,2002)。
在一些实施方式中，细胞抑制剂是维生素D类似物(例如，MC1288)。参见，例如，Binderup等人，Biochem.Pharmacol.42:1569-1575,1991；和Johnsson等人，TransplantInt.7:392-397,1994。
在一些实施方式中，细胞抑制剂是布喹那(Crramer等人，Transplantation 53:303-308,1992；Xu等人，J.Immunol.160(2):846-53,1998)。在一些实施方式中，细胞抑制剂是咪唑立宾(Bredinin)(Aikawa等人，Transplant.Proc.37(7):2947-50,2005)。在一些实施方式中，细胞抑制剂是胍立莫司(Perenyei等人，Rheumatology(Oxford)53(10):1732-1741,2014)。
钙调磷酸酶抑制剂
在一些实施方式中，免疫抑制剂是钙调磷酸酶抑制剂。参见，例如，Beland等人，Transpl.Int.doi:10.1111/tri 12934,2017。在一些实施方式中，钙调磷酸酶抑制剂是沃克洛孢霉素(voclosporin)(Busque等人，Am.J.Transplant 11(12):2675-2684,2011)。沃克洛孢霉素是环孢菌素A的结构类似物，具有在一个侧链上具有双键的附加的单个碳延伸部。沃克洛孢霉素和环孢菌素A对亲环蛋白的结合亲和性相当；然而，在结合时，沃克洛孢霉素的乙炔基侧链诱导钙调磷酸酶的结构变化，这可导致相对于环孢菌素A的免疫抑制活性增加。在一些实施方式中，钙调磷酸酶抑制剂是环孢菌素A(例如，gengraf、Neural或)(Canafax和Ascher，Clin.Pharm.2(6):515-524,1983；Goring等人，Curr.Med.Res.Opin.30(8):1473-87,2014)、环孢菌素类似物(参见，例如，Wenger等人，Transplant Proc.18:213-218,1986；Jeffery,Clin.Biochem.24:15-21,1991；Wenger,Angewandte Chem.24:77-85,1985；Lazarova等人，Expert Opin.Ther.Patents 13(9):1327-1332,2003；Thomson,Lancet338:195,1991；美国专利No.4,885,276、7,511,013、8,367,053、8,481,483、9,175,042、9,200,038和9,226,927；US 2011/0092669、US 2006/0069016、US 2010/0708671、US 2012/0088734、WO 12/051193、WO 15/31381、WO 12/51194和WO12/051193)或环孢菌素类似物(参见，例如，Rothbard等人，Nature 6(11):1253-1257,2000；Cho等人，Arch.Pharm.Res.27:662,2004；US 2012/0157385；和美国专利No.6,316,405)。在一些实施方式中，钙调磷酸酶抑制剂是他克莫司，也称为FK-506或富士霉素(例如，Astagraf或)(Helmschrott等人，Drug Des.Devel.Ther.9:1217-1224,2015；Bloom等人，Clin.Transplant27(6):E685-93,2013；Riva等人，Fam.Hosp.41(2):150-168,2017；McCormack,Drugs 74917,2014)；Cryan等人，Biochem.Biophys.Res.Commun.180(2):846-852,1991；和Graf等人，J.Clin.Rheumatol.9(5):310-315,2003)。在一些实施方式中，钙调磷酸酶抑制剂是吡美莫司(Malachowski等人，Pediatr.Dermatol.33(6):e360-e361,2016；Eichenfiled和Eichenfield，J.Pediatr.167(5):1171-1172,2015)。在一些实施方式中，钙调磷酸酶抑制剂是萨菲菌素(Sanglifehrin)A(SFA)(参见，例如，Hartel等人，Scand.J.Immunol.63(1):26-34,2006；Zhang等人，J.Immunol.166(9):5611-5618,2001；和Woltman等人，J.Immunol.172(10):6482-6489,2004)。钙调磷酸酶抑制剂的其他示例描述于美国专利No.7,041,283中。
mTOR抑制剂
在一些实施方式中，mTOR抑制剂可以是雷帕霉素(mTOR)抑制剂(例如，西罗莫司依维莫司)(Forster等人，Transplantation 100(11):2461-2470,2016；Opelz等人，Nephrol.Dial.Transplant.31(8):1360-1367,2016；和Baroja-Mazo等人，World J.Transplant.6(1):183-92,2016。mTOR抑制剂的另一个例子是依维莫司(例如，或)。mTOR抑制剂的另一个例子是达克利西布(dactolisib)(也称为BEZ235或NVP-BEZ235)。mTOR抑制剂的另一个例子是替西罗莫司(也称为CCI-779)(例如，)。
在一些实施方式中，低分子量免疫抑制剂选自(分子量显示在括号中)：
a.环孢菌素(1202Da)；
b.他克莫司(804Da)；
c.甲氨蝶呤(454Da)；
d.西罗莫司(914Da)；
e.依维莫司(958Da)；
f.皮质类固醇(360-430Da)；
g.沃克洛孢霉素(1214Da)；
h.咪唑硫嘌呤(277Da)；和
i.巯基嘌呤或6-MP(6-巯基嘌呤)(152Da)。
9.活性生物治疗药物
在一些实施方式中，可以通过本文的方法检测和分析活性生物治疗剂(也可以称为活细胞疗法)。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂包括活细菌和/或酵母的群体，可选地与益生元例如非消化性碳水化合物、寡糖或短多糖(例如，菊粉、低聚果糖、半乳糖果糖、半乳糖-寡糖或木糖-寡糖中的一种或多种)和/或抗生素或抗真菌剂、或抗生素和抗真菌剂两者组合。细菌或酵母可以是重组的。活细菌和/或酵母的群体可用于选择性地改变胃肠道内的有益物种和/或减少受试者胃肠道内的有害物质。参见，例如，美国专利公开No.20070258953；美国专利公开No.20080003207；WO2007076534；WO2007136719和WO2010099824。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂包括在IBD患者中呈现性不足的一种或多种细菌(例如、两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、五种或更多种、六种或更多种、或七种或更多种)。克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)患者的微生物群与非炎性肠病对照具有统计学显著差异，包括相对于非炎性肠病患者的IBD患者中有益共生细菌的减少。例如，在CD和UC患者中，厚壁菌门(例如，梭菌属簇XIVa和IV)、拟杆菌(例如脆弱拟杆菌或普通拟杆菌)和放线菌(例如，红蝽菌属或青春双歧杆菌)的成员减少。参见，例如，Frank等人，ProcNatl Acad Sci U S A,2007,104:13780–13785；Forbes等人，Front Microbiol.,2016；7:1081；以及Nagao-Kitamoto和Kamada，Immune Netw.2017 17(1):1–12。梭菌属簇XIVa包括属于例如梭菌属、瘤胃球菌属、毛螺菌属、人罗斯拜瑞氏菌属、真细菌属、粪球菌属、德里奥(Dorea)菌属、和丁酸弧菌属的菌种。梭菌属簇IV包括属于例如梭菌属、瘤胃球菌属、真细菌属和厌氧细杆菌属的物种。例如，在CD或UC患者中，普氏粪杆菌(也称为普氏拟杆菌)、人型支原体人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌、白色瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌不太丰富。参见，例如，Nagao-Kitamoto和Kamada，2017,同上。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂包括产生所需产物例如短链脂肪酸(SCFA)(例如丁酸盐、乙酸盐或丙酸盐)或在宿主细胞中诱导抗炎剂例如白细胞介素-10的产生(例如，丁酸梭菌或普氏粪杆菌)的一种或多种细菌(例如，两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、五种或更多种、六种或更多种、或七种或更多种)。参见，例如，Hayashi等人，CellHost Microbe(2013)13:711–722。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂包括在IBD患者中呈现性不足的一种或多种(例如，两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、五种或更多种、六种或更多种、或七种或更多种)细菌和一种或多种益生菌(例如，两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、五种或更多种、六种或更多种、七种或更多种、或八种或更多种益生菌)。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂是FIN-524(Finch Therapeutics,Somerville,MA)，一种培养的微生物菌株的混合物，其与IBD患者中的阳性结果相关。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂包括来自健康供体的一种或多种细菌菌种(例如，从粪便样品中收集的)。参见，例如，Vermeire，J Crohns Colitis,2016,10(4):387-394。例如，活性生物治疗剂可以是FIN-403(Finch Therapeutics,Somerville,MA)，一种针对艰难梭菌治疗的候选物。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂包括一种或多种用于抑制真菌(例如酵母，例如念珠菌属菌种)生长的试剂。在一些患有克罗恩病的受试者中，发现大肠杆菌和粘质沙雷氏菌的细菌菌种以及酵母菌种热带假丝酵母的浓度高于健康亲属的浓度，表明细菌和真菌可能在肠中相互作用。在一些实施方式中，抑制真菌生长的试剂(即抗真菌剂)是两性霉素B、棘白菌素例如卡泊芬净、米卡芬净或阿尼芬净，或拓广谱三唑。在一些实施方式中，治疗剂包括约2.5mg/L的两性霉素B。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂是噬菌体或噬菌体原(即，噬菌体的遗传物质掺入细菌的基因组中或作为细菌的染色体外质粒存在，并且如果被特异性激活则能够产生噬菌体)。噬菌体可以是溶菌性的或溶原性的。在一些实施方式中，噬菌体可以感染通常在胃肠道中存在的细菌。例如，噬菌体可以感染一种或多种、两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、五种或更多种、六种或更多种、七种或更多种、八种或更多种、九种或更多种、或十种或更多种胃肠道内的细菌。参见，例如，Wang等人，Inflamm Bowel Dis.,2015；21(6):1419–1427。在一些实施方式中，噬菌体可以是溶菌性噬菌体并感染胃肠道中的一种或多种有害细菌菌种以减少胃肠道中的有害物质。例如，噬菌体可以感染两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、五种或更多种、六种或更多种、或七种或更多种有害的细菌菌种。在一些实施方式中，噬菌体可以是有尾噬菌体目的家族成员，例如长尾噬菌体科、肌尾噬菌体科(Myroviridae)、短尾噬菌体科或微小噬菌体科。参见，例如，Babickova和Gardlik，World J.Gastroentrol.2015；21(40):11321-11330。在一些实施方式中，噬菌体可以包括噬菌体K(例如ATCC菌株19685-B1)、噬菌体17(例如ATCC菌株23361-B1)和Stab8中的一种或多种。参见，例如，WO2016172380A1。在一些实施方式中，活性生物治疗剂包括一种或多种噬菌体，和一种或多种益生菌或益生元，可选地与抗生素组合。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂可以包括噬菌体或噬菌体原，其经遗传修饰以产生一种或多种抗炎和/或可增强肠屏障功能的产物。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂包括调节性T细胞(Treg细胞)。自体Treg细胞可以通过从受试者的血液中分离外周血单核细胞(PBMC)并且然后通过使用得自转染有特异性刺激分子的人造抗原呈递细胞的果蝇在卵清蛋白存在下培养PBMC来扩增卵细胞特异性T细胞来制备。参见，例如，Brun等人，Int Immunopharmacol.,2009,9(5):609-13。可以克隆T细胞，并且可以基于卵清蛋白特异性IL-10产生来选择卵细胞-调节性T细胞克隆。20名患者的1/2a期研究显示，单次注射抗原特异性(卵清蛋白)Treg细胞在CD中是安全的，并且约40％的患者在治疗后显示出临床反应。参见，例如，Neurath，2014，同上；和Desreumaux等人，Gastroenterology,2012,143:1207–1217。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂可以是噬菌体或携带编码靶向抗微生物剂的质粒的细菌。靶向抗微生物剂可以包括靶向靶细菌内特定DNA序列的RNA引导核酸酶(RGN)。例如，靶向抗微生物剂可以将噬菌体载体与CRISPR(聚集的规则间隔短回文重复序列)/Cas系统(例如来自Eligo Bioscience(Eligobiotics)的生物纳米机器人)偶联。生物纳米机器人可以由来自噬菌体病毒(经修饰以不繁殖)的衣壳组成，该衣壳感染靶细菌并将CRISPR/Cas9系统递送到靶细菌中，导致通过在预定病原序列内的Cas9酶切割细菌基因组而杀死靶细菌。参见，例如，WO2017/009399A1和Citorik等人，Nat Biotechnol.,2014,32(11):1141–1145。
在一些实施方式中，活性生物治疗剂可以包括干细胞。术语“干细胞”在本文中用于指能够分化成两种或更多种不同细胞类型的细胞。如本文所用，术语“干细胞”可以指一种或多种干细胞。
在一些实施方式中，干细胞可以是能够分化成不同类型的血细胞的造血干细胞(HSC)，包括血细胞的骨髓和淋巴谱系。HSC可以从骨髓、脐带血或外周血中获得，并且通常与化学疗法组合用于骨髓输注以重启免疫系统。HSC是CD34+细胞。细胞表面标志物可以通过任何合适的常规技术(包括例如使用针对细胞表面标志物的单克隆抗体的阳性选择)来识别。
在一些实施方式中，干细胞能够分化成与血细胞不同的两种或更多种不同细胞类型。在一些实施方式中，干细胞能够分化成三个胚胎胚层(即，内胚层、外胚层和中胚层)中的每一个的细胞。如本文所用，“能够分化”是指给定细胞或其后代可在适当的培养条件下转成分化表型。细胞分化成至少两种细胞类型的能力可以通过本领域已知的方法测定。
干细胞的非限制性示例包括：胚胎干细胞或成体干细胞，例如间充质干细胞(MSC)(也可称为间充质基质细胞)或其他多能干细胞；内皮祖细胞；来自特定组织或器官的干细胞，例如肠干细胞、脂肪干细胞或睾丸干细胞；或诱导型多能干细胞(iPSC)。在一些实施方式中，来自特定组织的干细胞也可以归类为MSC。
在一些实施方式中，干细胞是MSC，其可以分化成骨类型细胞、肌肉类型细胞、软骨类型细胞或脂肪类型细胞。MSC可以下调炎症并具有强的免疫调节潜力。MSC可以从各种组织获得，包括来自、例如骨髓、胎盘、羊水、沃顿氏胶冻、羊膜、绒毛膜绒毛、脐带、脐带血、脂肪组织、牙髓、滑膜或外周血。根据MSC的来源和干细胞特性(即多能性)，MSC可以表达多种不同的标志物，包括例如CD105、CD73、CD90、CD13、CD29、CD44、CD10、Stro-1、CD271、SSEA-4、CD146、CD49f、CD349、GD2、3G5、SSEA-3、SISD2、Stro-4、MSCA-1、CD56、CD200、PODXl、Sox11或TM4SF1中的一种或多种(例如，2种或更多、3种或更多、4种或更多种、5种或更多种、6种或更多种、7种或更多种、8种或更多种、9种或更多种、或10种或更多种此类标志物)，并且缺乏CD45、CD34、CD14、CD19和HLA-DR中的一种或多种的表达(例如，缺乏两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、或五种或更多种此类标志物的表达)。在一些实施方式中，MSC可以表达CD105、CD73和CD90。在一些实施方式中，MSC可以表达CD105、CD73、CD90、CD13、CD29、CD44和CD10。在一些实施方式中，MSC可以表达CD105、CD73和CD90以及一种或多种干细胞特性标志物，例如Stro-1、CD271、SSEA-4、CD146、CD49f、CD349、GD2、3G5、SSEA-3.SISD2、Stro-4、MSCA-1、CD56、CD200、PODXl、Sox11或TM4SF1。在一些实施方式中，MSC可以表达CD105、CD73、CD90、CD13、CD29、CD44和CD10以及一种或多种干细胞特性标志物，例如Stro-1、CD271、SSEA-4、CD146、CD49f、CD349、GD2、3G5、SSEA-3.SISD2、Stro-4、MSCA-1、CD56、CD200、PODXl、Sox11或TM4SF1。参见，例如，Lv等人，Stem Cells,2014,32:1408-1419。
肠干细胞(ISC)可以对于例如以下的一种或多种生物标志物为阳性：Musashi-1(Msi-1)、Ascl2、Bmi-1、双皮层蛋白和Ca2+/钙调蛋白依赖性激酶样1(DCAMKL1)和含有富含亮氨酸的重复序列的G蛋白偶联受体5(Lgr5)。参见，例如，Mohamed等人，Cytotechnology,2015 67(2):177–189。
在一些实施方式中，MSC可商购获得。参见，例如，来自Osiris Therapeutics的
在一些实施方式中，干细胞可以是PF-05285401细胞(细胞)，其是从成人骨髓或其他非胚胎组织来源获得的人干细胞。细胞可从Athersys Inc.商购获得。
在一些实施方式中，干细胞可以是自体脂肪源性干细胞，例如Cx401细胞。
在一些实施方式中，干细胞可以是人iPSC，其可以从成体体细胞(例如，成纤维细胞、角质细胞、牙髓细胞、脐带血或外周血单核细胞)或MSC产生。可以使用逆转录病毒或非逆转录病毒方法产生iPSC。参见，例如，Loh等人，Blood2009,113:5476–5479，Okita等人，Nat Methods.2011,8(5):409-12，或Okita等人，Stem Cells,2013,31(3):458–466。在一些实施方式中，p53抑制和非转化L-Myc可用于产生具有编码OCT3/4、SOX2、KLF4和LIN28的游离基因质粒载体的人诱导型多能干细胞(iPSC)。在一些实施方式中，成体体细胞可以用编码四种多能性因子(SOX2、KLF4、c-MYC和OCT4)的逆转录病毒转导。完全重编程的iPSC具有与胚胎干细胞(ESC)相似的特性。患者的细胞可以用于产生iPSC，然后可以诱导iPSC进行分化成各种类型的体细胞，所有这些细胞都具有与患者相同的遗传信息。参见Azizeh-Mitra等人，Stem Cells Int.2016；6180487。在其他实施方式中，同种异体细胞用于产生iPSC。
在一些实施方式中，干细胞可以是肠干细胞(ISC)，其可以分化成肠细胞亚型，例如杯状细胞、潘氏细胞和肠细胞。ISC位于肠道内的隐窝基部，并且可以对于例如以下的一种或多种标志物为阳性：Musashi-1(Msi-1)、Ascl2、Bmi-1、双皮层蛋白和Ca2+/钙调蛋白依赖性激酶样1(DCAMKL1)和含有富含亮氨酸的重复序列的G蛋白偶联受体5(Lgr5)。参见，例如，Mohamed等人，Cytotechnology,2015 67(2):177–189。此外，ISC或隐窝可用于使用可生物降解的支架(如聚乙醇酸)、生长因子例如表皮生长因子(EGF)、R-脊椎蛋白、Jagged-1肽或Noggin、以及细胞外基质产生肠类器官。在一些实施方式中，间充质细胞包含在培养物中以支持生长。肠类器官可以包括由绒毛状上皮细胞为内衬的中央内腔。参见，例如，US20160287670A1和WO2015183920A2。临床前研究已经证明了肠类器官在分化成所有GI细胞谱系和肠再生部分，包括肌肉层方面的功效。参见Agopian等人，J Gastrointest Surg.,2009,13(5):971-82；Kuratnik和Giardina，Biochem Pharmacol.,2013,85:1721–1726；和Belchior等人，Semin Pediatr Surg.,2014,23:141–149。
在一些实施方式中，干细胞可以是同种异体脂肪源性干细胞(ASC)，例如ALLO-ASC细胞或扩增的ASC(eASC)(例如，Cx601细胞)。参见，例如，Panes等人，Lancet；2016,388:1281-90；和美国专利公开No.20120020930。Cx601细胞可从TiGenix商购获得。Cx601细胞已用于治疗克罗恩病患者的复杂肛周瘘。ALLO-ASC细胞可从Anterogen Co.,Ltd.商购获得，并已用于治疗克罗恩病。
在一些实施方式中，干细胞可以是人胎盘源性干细胞，例如来自Celgene的PDA-001细胞。PDA-001细胞是培养扩增的，塑性粘附的，未分化的体外细胞群，其表达标称表型CD34-、CD10+、CD105+和CD200+。PDA-001细胞组成性地表达中等水平的HLA I类和不可检测水平的HLA II类，并且它们不表达协同刺激分子CD80和CD86。PDA-001具有遗传稳定性，在体外培养延长后显示正常的二倍体染色体计数、正常核型并表现出正常的衰老。参见，例如，美国专利No.8,916,146。
10.碳水化合物磺基转移酶15(CHST15)抑制剂
术语“CHST15抑制剂”是指降低CHST15活性和/或表达的试剂。CHST15活性的非限制性示例是从3'-磷酸腺苷5'-磷酸硫酸酯(PAPS)至硫酸软骨素A的GalNAc 4-硫酸酯残基的C-6羟基的硫酸酯转移。
在一些实施方式中，CHST15抑制剂可以是抑制性核酸。在一些实施方式中，抑制性核酸可以是反义核酸、核糖酶和小干扰RNA(siRNA)。下面描述这些不同寡核苷酸的方面的示例。可以在体外合成可以降低哺乳动物细胞中CHST15 mRNA表达的抑制性核酸的任何示例。
可以降低哺乳动物细胞中CHST15 mRNA表达的表达的抑制性核酸包括反义核酸分子，即其核苷酸序列与CHST15 mRNA的全部或部分互补的核酸分子。
反义核酸分子可以与编码CHST15蛋白的核苷酸序列的编码链的非编码区的全部或部分互补。非编码区(5'和3'非转化区)是位于基因中的编码区侧面并且不被转化成氨基酸的5'和3'序列。
抑制性核酸的另一个示例是对编码CHST15蛋白的核酸具有特异性(例如，对CHST15 mRNA具有特异性)的核糖酶。
抑制性核酸也可以是形成三螺旋结构的核酸分子。例如，通过靶向与编码CHST15多肽的基因的调节区互补的核苷酸序列(例如，启动子和/或增强子，例如，在转录启动开始状态的上游至少1kb、2kb、3kb、4kb或5kb的序列)以形成阻止基因在靶细胞中的转录的三螺旋结构，可以抑制CHST15多肽的表达。
抑制性核酸是降低CHST15 mRNA水平的siRNA分子。靶向CHST15的siRNA的非限制性示例描述于Takakura等人，PLosOne 10(12):e0142981,2015；Watanabe等人，CellSignal.27(7):1517-1524,2015；Suzuki等人，PLos One 11(7):e0158967,2016；Kai等人，Mol.Ther.Nucl.Acids 6:163-172,2017)中。在一些实施方式中，靶向CHST15的siRNA是STNM01或其变体(Suzuki等人，J.Crohns Colitis 11(2):221-228,2017；Atreya等人，Eur.Crohn’s Colitis Organisation,Congress摘要DOP073,2017；US 2016/0355818；US2017/0067058；US 2016/0348118)。
CHST15抑制性核酸的其他示例描述于US 2015/0337313和US 2016/0348118中，其通过引用整体并入。
11.IL-1抑制剂
术语“IL-1抑制剂”是指降低IL-1细胞因子或IL-1受体表达和/或降低IL-1细胞因子特异性结合IL-1受体的能力的试剂。IL-1细胞因子的非限制性示例包括IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38和IL-33。在一些示例中，IL-1细胞因子是IL-1α。在一些示例中，IL-1细胞因子是IL-1β。
如本领域所知，IL-1α和IL-1β各自与IL-1R1和IL1RAP蛋白的复合物结合；IL-18与IL-18Rα结合；IL-36α、IL-36β和IL-36γ各自与IL-1RL2和IL-1RAP蛋白的复合物结合；并且IL-33与IL1RL1和IL1RAP蛋白的复合物结合。IL-1Ra是内源性可溶性蛋白，其降低IL-1α和IL-1β与其受体(例如，IL-1R1和IL1RAP蛋白的复合物)结合的能力。IL-36Ra是内源性可溶性蛋白，其降低IL-36α、IL-36β和IL-36γ与其受体(例如，IL-1RL2和IL-1RAP蛋白的复合物)结合的能力。
在一些实施方式中，IL-1抑制剂模拟天然人白细胞介素1受体拮抗剂(IL1-Ra)。
在一些实施方式中，IL-1抑制剂靶向IL-1α。在一些实施方式中，IL-1抑制剂靶向IL-1β。在一些实施方式中，IL-1抑制剂靶向IL-1R1和IL1RAP中的一者或两者。例如，IL-1抑制剂可降低IL-1α的表达和/或降低IL-1α与其受体(例如，IL-1R1和IL1RAP蛋白的复合物)结合的能力。在另一个示例中，IL-1抑制剂可以降低IL-1β的表达和/或降低IL-1β与其受体(例如，IL-1R1和IL1RAP蛋白的复合物)结合的能力。在一些实施方式中，IL-1抑制剂可以降低IL-1R1和IL1RAP中的一种或两种的表达。
在一些实施方式中，IL-1抑制剂靶向IL-18。在一些实施方式中，IL-1抑制剂靶向IL-18Rα。在一些实施方式中，IL-1抑制剂降低IL-18结合其受体(例如IL-18Rα)的能力。在一些实施方式中，IL-1抑制剂降低IL-18的表达。在一些实施方式中，IL-1抑制剂降低IL-18Rα的表达。
在一些实施方式中，IL-1抑制剂靶向IL-36α、IL-36β和IL-36γ中的一者或多者(例如，两者或三者)。在一些实施方式中，IL-1抑制剂靶向IL-1RL2和IL-1RAP中的一者或两者。在一些实施方式中，IL-1抑制剂降低IL-36α、IL-36β和IL-36γ中的一者或多者(例如，两者或三者)的表达。在一些实施方式中，IL-1抑制剂降低IL-1RL2和IL-1RAP蛋白中的一者或两者的表达。在一些实施方式中，IL-1抑制剂降低IL-36α与其受体(例如，包括IL-1RL2和IL-1RAP的复合物)结合的能力。在一些示例中，IL-1抑制剂降低IL-36β与其受体(例如，包括IL-1RL2和IL-1RAP的复合物)结合的能力。在一些示例中，IL-1抑制剂降低IL-36γ与其受体(例如，包括IL-1RL2和IL-1RAP的复合物)结合的能力。
在一些实施方式中，IL-1抑制剂靶向IL-33。在一些实施方式中，IL-1抑制剂靶向IL1RL1和IL1RAP中的一者或两者。在一些实施方式中，IL-1抑制剂降低IL-33的表达。在一些实施方式中，IL-1抑制剂降低IL1RL1和IL1RAP中的一者或两者的表达。在一些实施方式中，IL-1抑制剂降低IL-33结合其受体(例如，IL1RL1和IL1RAP蛋白的复合物)的能力。
在一些实施方式中，IL-1抑制剂是抑制性核酸、抗体或其片段、或融合蛋白。在一些实施方式中，抑制性核酸是反义核酸、核糖酶或小干扰RNA。
抑制性核酸
抑制性核酸可降低哺乳动物细胞中的IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38、IL-33、IL-1R1、IL1RAP、IL-18Rα、IL-1RL2或IL1RL1 mRNA的表达，包括反义核酸分子，即核苷酸序列与IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38、IL-33、IL-1R1、IL1RAP、IL-18Rα、IL-1RL2或IL1RL1 mRNA的全部或部分互补的核酸分子。
反义核酸分子可以与编码IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38、IL-33、IL-1R1、IL1RAP、IL-18Rα、IL-1RL2或IL1RL1蛋白的核苷酸序列的编码链的非编码区的全部或部分互补。非编码区(5'和3'非转化区)是位于基因中的编码区侧面并且不被转化成氨基酸的5'和3'序列。
抑制性核酸的另一个例子是对编码IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38、IL-33、IL-1R1、IL1RAP、IL-18Rα、IL-1RL2或IL1RL1蛋白的核酸具有特异性(例如，对IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38、IL-33、IL-1R1、IL1RAP、IL-18Rα、IL-1RL或IL1RL1 mRNA 2具有特异性)的核糖酶。
抑制性核酸也可以是形成三螺旋结构的核酸分子。例如，通过靶向与编码IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38、IL-33、IL-1R1、IL1RAP、IL-18Rα、IL-1RL2或IL1RL1多肽的基因的调节区互补的核苷酸序列(例如，启动子和/或增强子，例如，在转录启动开始状态的上游至少1kb、2kb、3kb、4kb或5kb的序列)以形成阻止基因在靶细胞中的转录的三螺旋结构，可以抑制IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38、IL-33、IL-1R1、IL1RAP、IL-18Rα、IL-1RL2或IL1RL1多肽的表达。
抑制性核酸可以是降低IL-1α、IL-1β、IL-18、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-38、IL-33、IL-1R1、IL1RAP、IL-18Rα、IL-1RL2或IL1RL1 mRNA的表达的siRNA。
如本文所述，抑制性核酸优先结合(例如，杂交)编码IL-1α,IL-1β,IL-18,IL-36α,IL-36β,IL-36γ,IL-38,IL-33,IL-1R1,IL1RAP,IL-18Rα,IL-1RL2或IL1RL1蛋白的核酸以用于治疗过敏性疾病(例如，哮喘(Corren等人，N.Engl.J.Med.365:1088-1098,2011))、辐射肺损伤(Chung等人，Sci.Rep.6:39714,2016)、溃疡性结肠炎(Hua等人，Br.J.Clin.Pharmacol.80:101-109,2015)、皮炎(Guttman-Yassky等人，Exp.Opin.Biol.Ther.13(4):1517,2013)和慢性阻塞性肺病(COPD)(Walsh等人，(2010)Curr.Opin.Investig Drugs 11(11):1305-1312,2010)。
示例性IL-1抑制剂作为反义核酸描述于Yilmaz-Elis等人，Mol.Ther.NucleicAcids 2(1):e66,2013；Lu等人，J.Immunol.190(12):6570-6578,2013)中、示例性IL-1抑制剂作为小干扰RNA(siRNA)描述于(例如，Ma等人，Ann.Hepatol.15(2):260-270,2016)中或其组合。
抗体
在一些实施方式中，IL-1抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合IL-1α,IL-1β,IL-18,IL-36α,IL-36β,IL-36γ,IL-38和IL-33中的任何一种。在一些实施方式中，本文描述的抗体或抗体的抗原结合片段可以特异性结合IL-1R1和IL1RAP中的一种或两种。在一些实施方式中，本文描述的抗体或抗体的抗原结合片段可以特异性结合IL-18Rα。在一些实施方式中，本文描述的抗体或抗体的抗原结合片段可以特异性结合IL1RL1和IL1RAP中的一种或两种。在一些实施方式中，本文描述的抗体或抗体的抗原结合片段可以结合IL-1RL2和IL-1RAP中的一种或两种。
在一些实施方式中，IL-1抑制剂是康纳单抗(ACZ885,(Dhimolea,MAbs 2(1):3-13,2010；Yokota等人，Clin.Exp.Rheumatol.2016；Torene等人，Ann.Rheum.Dis.76(1):303-309,2017；Gram,Curr.Opin.Chem.Biol.32:1-9,2016；Kontzias等人，Semin.Arthritis Rheum 42(2):201-205,2012)。在一些实施方式中，IL-1抑制剂是阿那白滞素(Beynon等人，J.Clin.Rheumatol.23(3):181-183,2017；Stanam等人，Oncotarget 7(46):76087-76100,2016；Nayki等人，J.Obstet Gynaecol.Res.42(11):1525-1533,2016；Greenhalgh等人，Dis.Model Mech.5(6):823-833,2012)或其变体。在一些实施方式中，IL-1抑制剂是吉伏珠单抗(XOMA 052；Knicklebein等人，Am.J.Ophthalmol.172:104-110,2016；Roubille等人，Atherosclerosis 236(2):277-285,2014；Issafras等人，J.Pharmacol.Exp.Ther.348(1):202-215,2014；Handa等人，Obesity21(2):306-309,2013；Geiler等人，Curr.Opin.Mol.Ther.12(6):755-769,2010)、LY2189102(Bihorel等人，AAPS J.16(5):1009-1117,2014；Sloan-Lancaster等人，Diabetes Care 36(8):2239-2246,2013)、MABp1(Hickish等人，Lancey Oncol.18(2):192-201,2017；Timper等人，J.Diabetes Complications 29(7):955-960,2015)、CDP-484(Braddock等人，Drug Discov.3:330-339,2004)或其变体(Dinarello等人，Nat.Rev.DrugDiscov.11(8):633-652,2012)。
作为抗体或其抗原结合片段的IL-1抑制剂的进一步教导描述于美国专利5,075,222；7,446,175；7,531,166；7,744,865；7,829,093和8,273,350；US 2016/0326243；US2016/0194392和US2009/0191187中，其各自通过引用整体并入。
融合蛋白或可溶性受体
在一些实施方式中，IL-1抑制剂是融合蛋白或可溶性受体。例如，融合体可以包括与配偶体氨基酸序列融合的IL-1R1、IL1RAP、IL-18Rα、IL-1RL2和IL1RL1中的任一种的细胞外结构域(例如，稳定结构域，例如IgG Fc区，例如，人IgG Fc区)。在一些实施方式中，IL-1抑制剂是IL-1RL1和IL1RAP中的一种或两种的可溶性形式。在一些实施方式中，IL-1抑制剂是IL-18Rα的可溶性形式。在一些实施方式中，IL-1抑制剂是IL-1RL2和IL-1RAP中的一种或两种的可溶性形式。
在一些实施方式中，IL-1抑制剂是包含利纳西普(IL-1Trap，)或由其组成的融合蛋白(参见，例如，Kapur&Bonk，P.T.34(3):138-141,2009；Church等人，Biologics 2(4):733-742,2008；McDermott，Drugs Today(Barc)45(6):423-430,2009)。在一些实施方式中，IL-1抑制剂是嵌合的融合蛋白(例如，EBI-005(Furfine等人，Invest.Ophthalmol.Vis.Sci.53(14):2340-2340,2012；Goldstein等人，Eye ContactLens 41(3):145-155,2015；Goldstein等人，Eye Contact Lens,2016))。
在一些实施方式中，IL-1抑制剂是可溶性受体，其包括sIL-1RI和/或sIL-1RII或由其组成(Svenson等人，Eur.J.Immunol.25(10):2842-2850,1995)。
内源性IL-1抑制剂肽
在一些实施方式中，IL-1抑制剂可以是内源性配体或其活性片段，例如IL-1Ra或IL-36Ra。IL-1Ra是内源可溶性蛋白，其降低IL-1α和IL-1β与其受体(例如，IL-1R1和IL1RAP蛋白的复合物)结合的能力。IL-36Ra是内源可溶性蛋白，其降低IL-36α、IL-36β和IL-36γ与其受体(例如，IL-1RL2和IL-1RAP蛋白的复合物)结合的能力。
12.IL-13抑制剂
术语“IL-13抑制剂”是指降低IL-13表达和/或降低IL-13与IL-13受体的结合的试剂。在一些实施方式中，IL-13抑制剂降低IL-13结合IL-13受体(例如，包括IL-4Rα和IL-13Rα1的复合物，或包括IL-13Rα1和IL-13Rα2的复合物)的能力。
在一些实施方式中，IL-13抑制剂靶向IL-4Rα亚基。在一些实施方式中，IL-13抑制剂靶向IL-13Rα1。在一些实施方式中，IL-13抑制剂靶向IL-13Rα2。在一些实施方式中，IL-13抑制剂靶向IL-13受体(包括IL-4Rα和IL-13Rα1)。在一些实施方式中，IL-13抑制剂靶向IL-13受体(包括IL-13Rα1和IL-13Rα2)。在一些实施方式中，IL-13抑制剂靶向IL-13。
在一些实施方式中，IL-13抑制剂是抑制性核酸、抗体或其抗原结合片段、或融合蛋白。在一些实施方式中，抑制性核酸可以是反义核酸、核糖酶、小干扰RNA、小发夹RNA或微小RNA。这些不同抑制性核酸的方面的示例描述如下。
可以降低哺乳动物细胞中IL-13、IL-13Rα1、IL-13Rα2或IL-4RαmRNA表达的表达的抑制性核酸包括反义核酸分子，即其核苷酸序列与IL-13、IL-13Rα1、IL-13Rα2或IL-RαmRNA的全部或部分互补的核酸分子。
反义核酸分子可以与编码IL-13、IL-13Rα1、IL-13Rα2或IL-4Rα蛋白的核苷酸序列的编码链的非编码区的全部或部分互补。非编码区(5'和3'非转化区)是位于基因中的编码区侧面并且不被转化成氨基酸的5'和3'序列。作为反义核酸的抑制剂的非限制性示例描述于Kim等人，J.Gene Med.11(1):26-37,2009；和Mousavi等人，Iran J.Allergy AsthmaImmunol.2(3):131-137,2003中。
抑制性核酸的另一个示例是对编码IL-13、IL-13Rα1、IL-13Rα2或IL-4Rα的核酸具有特异性(例如，对IL-13、IL-13Rα1、IL-13Rα2或IL-4Rα具有特异性)的核糖酶。
抑制性核酸也可以是形成三螺旋结构的核酸分子。例如，通过靶向与编码IL-13、IL-13Rα1、IL-13Rα2或IL-4Rα多肽的基因的调节区互补的核苷酸序列(例如，启动子和/或增强子，例如，在转录启动开始状态的上游至少1kb、2kb、3kb、4kb或5kb的序列)以形成阻止基因在靶细胞中的转录的三螺旋结构，可以抑制IL-13、IL-13Rα1、IL-13Rα2或IL-4Rα多肽的表达。
如本文所述，抑制性核酸优先结合(例如，杂交)编码IL-13、IL-13Rα1、IL-13Rα2或IL-4Rα蛋白的核酸以治疗过敏性疾病(例如，哮喘(Corren等人，N.Engl.J.Med.365:1088-1098,2011)、放射性肺损伤(Chung等人，Sci.Rep.6:39714,2016)、溃疡性结肠炎(Hua等人，Br.J.Clin.Pharmacol.80:101-109,2015)、皮炎(Guttman-Yassky等人，Exp.Opin.Biol.Ther.13(4):1517,2013)和慢性阻塞性肺病(COPD)(Walsh等人，Curr.Opin.Investig.Drugs 11(11):1305-1312,2010))。
抑制性核酸可以是降低IL-13、IL-13Rα1、IL-13Rα2或IL-4RαmRNA水平的siRNA分子。作为IL-13抑制剂的siRNA的非限制性示例描述于Lively等人，J.AllergyClin.Immunol.121(1):88-94,2008中。作为IL-13抑制剂的短发夹RNA(shRHA)的非限制性示例描述于Lee等人，Hum.Gene Ther.22(5):577-586,2011和Shilovskiy等人，Eur.Resp.J.42:P523,2013中。
在一些实施方式中，抑制性核酸可以是微小RNA。作为IL-13抑制剂的微小RNA的非限制性示例是let-7(Kumar等人，J.Allergy Clin.Immunol.128(5):1077-1085,2011)。
抗体
在一些实施方式中，IL-13抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合IL-13、IL-13Rα1、IL-13Rα2或IL-4Rα中的任一种或其组合。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗体的抗原结合片段可以特异性结合IL-13。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗体的抗原结合片段可以特异性结合IL-13受体(例如，包括IL-4Rα和IL-13Rα1的复合物，或包括IL-13Rα1和IL-13Rα2的复合物)。
在一些实施方式中，IL-13抑制剂是单克隆抗体(Bagnasco等人Int.Arch.AllergyImmunol.170:122-131,2016)。在一些实施方式中，IL-13抑制剂是QAX576(Novartis)或其抗原结合片段(参见，例如，Kariyawasam等人，B92 New Treatment Approaches forAsthma and Allergery San Diego,2009；Rothenberg等人，J.AllergyClin.Immunol.135:500-507,2015)。在一些实施方式中，IL-13抑制剂是ABT-308(Abbott)或其抗原结合片段(参见，例如，Ying等人，American Thoracic Society 2010International Conference,May 14-19,2010,New Orleans；摘要A6644)。在一些实施方式中，IL-13抑制剂是CNTO-5825(Centrocore)或其抗原结合片段(参见，例如，vanHartingsveldt等人，British J.Clin.Pharmacol.75:1289-1298,2013)。在一些实施方式中，IL-13抑制剂是杜普单抗(dupilumab)(REGN668/SAR231893)或其抗原结合片段(参见，例如，Simpson等人，N.Eng.J.Med.375:2335-2348,2016；Thaci等人，Lancet 387:40-52,2016)。在一些实施方式中，IL-13抑制剂是AMG317(Amgen)或其抗原结合片段(Polosa等人，Drug Discovery Today 17:591-599,2012；Holgate,British J.Clinical Pharmacol.76:277-291,2013)。在一些实施方式中，IL-13抑制剂是特异性结合IL-13Rα1的抗体(参见，例如，美国专利No.7,807,158；WO 96/29417；WO 97/15663；和WO 03/080675)。
在一些实施方式中，IL-13抑制剂是人源化单克隆抗体(例如，罗氏单抗(TNX-650)(Thomson等人，Biologics 6:329-335,2012；和Hanania等人，Thorax 70(8):748-756,2015)。在一些实施方式中，IL-13抑制剂是抗IL-13抗体，例如GSK679586或其变体(Hodsman等人，Br.J.Clin.Pharmacol.75(1):118-128,2013；和De Boever等人，J.AllergyClin.Immunol.133(4):989-996,2014)。在一些实施方式中，IL-13抑制剂是曲洛单抗(tralokinumab)(CAT-354)或其变体(Brightling等人，Lancet3(9):692-701,2015；Walshet al.(2010)Curr.Opin.Investig.Drugs 11(11):1305-1312,2010；Piper等人，Euro.Resp.J.41:330-338,2013；May等人，Br.J.Pharmacol.166(1):177-193,2012；Singh等人，BMC Pulm Med.10:3,2010；Blanchard等人，Clin.Exp.Allergy 35(8):1096-1103,2005)。在一些实施方式中，II-13抑制剂是安芦珠单抗(IMA-638)(Hua等人，Br.J.Clin.Pharmacol.80:101-109,2015；Reinisch等人，Gut 64(6):894-900,2015；Gauvreau等人，Am.J.Respir.Crit.Care Med.183(8):1007-1014,2011；Bree等人，J.Allergy Clin.Immunol.119(5):1251-1257,2007)。作为抗体或其抗原结合片段的IL-13抑制剂的进一步教导描述于美国专利8,067,199；7,910,708；8,221,752；8,388,965；8,399,630和8,734,801；US 2014/0341913；US 2015/0259411；US 2016/0075777；US 2016/0130339；US 2011/0243928和US2014/0105897中，各自均通过引用整体并入。
融合蛋白
在一些实施方式中，IL-13抑制剂是融合蛋白或可溶性拮抗剂。在一些实施方式中，融合蛋白包括IL-13受体的可溶性片段(例如，包括IL-13Rα1和IL-4Rα的复合物的可溶性片段、包括IL-13Rα1和IL-13Rα2的复合物的可溶性片段、IL-13Rα1的可溶性片段、IL-13Rα2的可溶性片段或IL-4Rα的可溶性片段)。在一些实施方式中，融合蛋白包括IL-13受体的细胞外结构域(例如，包括IL-13Rα1和IL-4Rα两者的细胞外结构域的融合蛋白、包括IL-13Rα1和IL-13Rα2两者的细胞外结构域的融合蛋白、包括IL-13Rα1的细胞外结构域的融合蛋白、包括IL-13Rα2的细胞外结构域的融合蛋白或包括IL-4Rα的细胞外结构域的融合蛋白)。
在一些实施方式中，融合蛋白包括sIL-13Rα2-Fc或由sIL-13Rα2-Fc组成(参见，例如，Chiaramonte等人，J.Clin.Invest.104(6):777-785,1999；Kasaian等人，Am.J.Respir.Cell.Mol.Biol.36(3):368-376,2007；Miyahara等人，J.AllergyClin.Immunol.118(5):1110-1116,2006；Rahaman等人，Cancer Res.62(4):1103-1109,2002；通过引用并入本文)。在一些实施方式中，融合蛋白包括IL-13融合细胞毒素或由IL-13融合细胞毒素组成(例如，IL-13/白喉毒素融合蛋白(Li等人，Protein Eng.15(5):419-427,2002),IL-13-PE38QQR(IL-13-PE)(Blease等人，(2001)J.Immunol.167(11):6583-6592,2001；和Husain等人，J.Neuro-Oncol.65(1):37-48,2003))。
13.IL-10和IL-10受体激动剂
术语“IL-10受体激动剂”是结合并激活哺乳动物细胞上表达的IL-10受体的任何分子或编码任何此类分子的核酸。IL-10的受体可以包括例如两种IL-10受体-1(IL-10R1)蛋白和两种IL-10受体2(IL-10R2)蛋白的复合物。在一些示例中，IL-10受体激动剂是特异性结合并激活IL-10受体(例如人IL-10受体)的抗体或结合抗原的抗体片段。在一些示例中，IL-10受体激动剂是重组IL-10(例如，人重组IL-10)。在一些示例中，IL-10受体激动剂是聚乙二醇化的重组IL-10(例如聚乙二醇化的重组人IL-10)。在一些示例中，IL-10受体激动剂是融合蛋白。在一些示例中，IL-10受体激动剂是IL-10模拟肽。
作为抗体或其抗原结合片段的IL-1抑制剂的进一步教导描述于美国专利No.5,075,222；7,446,175；7,531,166；7,744,865；7,829,093和8,273,350；US 2016/0326243；US2016/0194392和US2009/0191187中，其各自通过引用整体并入。
重组IL-10
在一些示例中，IL-10受体激动剂是重组IL-10蛋白。在一些示例中，重组IL-10蛋白具有与人IL-10蛋白相同的氨基酸序列。重组人IL-10蛋白的非限制性商业来源可从Peprotech(Rocky Hill,NJ)、Novus Biologicals(Littleton、CO)、StemcellTMTechnologies(Cambridge、MA)、Millipore Sigma(Billerica、MA)和R&D Systems(Minneapolis、MN)获得。在一些示例中，重组人IL-10蛋白可以是TenovilTM(ScheringCorporation)。
在一些示例中，重组IL-10蛋白是人IL-10蛋白的功能片段。在一些示例中，人IL-10的功能片段是能够特异性结合并激活人IL-10受体的人IL-10蛋白的片段。人IL-10蛋白的功能片段可以具有从野生型成熟人IL-10蛋白的N-和/或C-末端除去的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、17、14、15、16、17、18、19或20个氨基酸。在一些实施方式中，重组人IL-10可以包括与野生型成熟人IL-10的序列至少80％相同(例如，至少82％相同、至少84％相同、至少86％相同、至少88％相同、至少的序列90％相同、至少92％相同、至少94％相同、至少95％相同、至少96％相同、至少98％相同或至少99％相同)的序列，并且能够特异性结合并激活人IL-10受体。不在不同哺乳动物种类之间保存的氨基酸的突变不太可能对重组IL-10蛋白的活性产生负面影响。
在一些实施方式中，IL-10受体激动剂是rhuIL-10(Tenovil)或其变体。参见，例如，McHutchison等人，J.Interferon Cytokine Res.1:1265-1270,1999；Rosenblum等人，Regul.Toxicol.Pharmacol.35:56-71,2002；Schreiber等人，Gastroenterology 119(6):1461-1472,2000；Maini等人，Arthritis Rheum.40(Suppl):224,1997。
制备重组人IL-10的示例性方法描述于Pajkrt等人，J.Immunol.158:3971-3977,1997中。制备重组IL-10的其他示例性方法在本文中描述并且是本领域已知的。
在一些实施方式中，重组IL-10是聚乙二醇化重组IL-10(例如，聚乙二醇化重组人IL-10)(例如，IL-10的5kDa N末端聚乙二醇化形式；AM0010)(Infante等人，ASCO MeetingAbstracts 33(15_suppl):3017,2015；Chan等人，PLoS One 11(6):e0156229,2016；Mumm等人，Cancer Cell 20(6):781-796,2011；Teng等人，Cancer Cell 20(6):691-693,2011；美国专利No.8,691,205；8,865,652；9,259,478和9,364,517；和美国专利申请公开No.2008/0081031；2009/0214471；2011/0250163；2011/0091419；2014/0227223；2015/0079031；2015/0086505；2016/0193352；2016/0367689；2016/0375101和2016/0166647)。
在一些实施方式中，重组IL-10是重组IL-10的稳定同种型。在一些实施方式中，重组IL-10的稳定同种型是病毒IL-10蛋白(例如，人巨细胞病毒IL10(例如，cmv-IL10,LA-cmv-IL-10(例如，Lin等人，VirusRes.131(2):213-223,2008；Jenkins等人，J.Virol.78(3):1440-1447,2004；Kotenko等人，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.97(4):1695-1700,2000；Jones等人，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.99(14):9404-9409,2002)或潜伏相关联的病毒IL-10蛋白(例如，Poole等，J.Virol.88(24):13947-13955,2014)。
在一些实施方式中，重组IL-10是哺乳动物IL-10同源物(参见，例如，WO 00/073457)。在一些实施方式中，哺乳动物IL-10同源物是BCRF1，人IL-10的EBV同源物，也称为病毒IL-10或其变体(Liu等人，J.Immunol.158(2):604-613,1997)。
融合蛋白
在一些实施方式中，IL-10受体激动剂是融合蛋白。在一些实施方式中，融合蛋白包括IL-10蛋白(或其功能片段)和融合配偶体(例如Fc区(例如人IgG Fc)或人血清白蛋白)的氨基酸序列。在一些实施方式中，融合配偶体可以是抗体或结合抗原的抗体片段(例如，scFv)，其靶向IL-10受体激动剂至发炎组织。在一些实施方式中，作为融合配偶体的抗体或抗原结合片段可以通过例如CD69特异性地或优先地结合发炎的胃肠细胞。在一些实施方式中，作为融合蛋白的IL-10受体激动剂可以是例如F8-IL-10，例如Dekavil(Philogen)。
在一些实施方式中，融合蛋白是L19-IL-10融合蛋白、HyHEL10-IL-10融合蛋白或其变体。参见，例如，Trachsel等人，Arthritis Res.Ther.9(1):R9,2007和Walmsley等人，Arthritis Rheum.39:495-503,1996。
IL-10模拟肽
在一些实施方式中，IL-10受体激动剂是IL-10模拟肽。IL-10模拟肽的非限制性示例是IT 9302或其变体(Osman等人，Surgery 124(3):584-92,1998；Lopez等人，Immunobiology 216(10):1117-1126,2011)。IL-10模拟肽的其他示例描述于DeWitt,Nature Biotech.17:214,1999和Reineke等人，DeWitt,Nature Biotech.17:214,1999中。
抗体
在一些实施方式中，IL-10受体激动剂是结合并激活IL-10受体(例如人IL-10受体)的抗体或结合抗原的抗体片段。在一些实施方式中，抗体或结合抗原的抗体片段特异性结合IL-10R-1蛋白(例如，人IL-10R-1蛋白)上的表位。在一些实施方式中，抗体或结合抗原的抗体片段特异性结合IL-10R-2蛋白(例如人IL-10R-2蛋白)上的表位。在一些实施方式中，抗体或结合抗原的抗体片段特异性结合IL-10R-1和IL-10R-2蛋白(例如，人IL-10R-1和人IL-10R-2蛋白)上的表位。
在一些实施方式中，IL-10受体激动剂是抗体(例如，F8-IL10(也称为DEKAVIL)或其变体(参见，例如，Schwager等人，Arthritis Res.Ther.11(5):R142,2009；Franz等人，Int.J.Cardiol.195:311-322,2015；Galeazzi等人，Isr.Med.Assoc.J.16(10):666,2014)。
产生重组IL-10的细胞
在一些实施方式中，重组细胞(例如重组哺乳动物细胞)分泌重组IL-10(例如，本文所述的任何重组IL-10蛋白)。在一些实施方式中，细胞(例如哺乳动物细胞)分泌IL-10(例如人IL-10)。在一些实施方式中，哺乳动物细胞可以是在将编码重组IL-10的核酸(例如，本文所述的任何重组IL-10蛋白)引入从受试者获得的细胞后从受试者获得的哺乳动物细胞。
在一些示例中，重组哺乳动物细胞可以是中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、B细胞、CD8+T细胞、树突细胞、角化细胞或上皮细胞。参见，例如，Mosser等人，Immunol.Rev.226:205-218,2009；Fillatreau等人，Nat.Rev.Immunol.8:391-397,2008；Ryan等人，Crit.Rev.Immunol.27:15-32,2007；Moore等人，Annu.Rev.Immunol.19:683-765,2001。在一些实施方式中，重组哺乳动物细胞可以是间充质干细胞(例如，Gupte等人，Biomed.J.40(1):49-54,2017)。
编码IL-10受体激动剂的核酸和载体
在一些示例中，IL-10受体激动剂可以是包括编码IL-10受体激动剂的序列(例如，本文所述的任何IL-10蛋白)的核酸(例如载体)。在一些实施方式中，核酸包括编码IL-10(例如，人IL-10)的序列。在一些实施方式中，核酸包括编码重组IL-10(例如，重组人IL-10)的序列。
核酸可以是例如载体。在一些实施方式中，载体可以是病毒载体(例如，腺病毒载体、疱疹病毒载体、杆状病毒载体或逆转录病毒载体)。载体也可以是例如质粒或粘粒。载体的其他示例是本领域已知的。载体可以包括与编码IL-10受体激动剂(例如，本文所述的任何重组IL-10蛋白)的序列可操作地连接的启动子序列。
包含编码IL-10受体激动剂的核酸的组合物的非限制性示例是XT-150(XaludTherapeutics)。
IL-10受体激动剂的其他示例
在一些实施方式中，重组细胞是重组革兰氏阳性细菌细胞(例如，经遗传修饰的乳酸乳球菌(LL-Thy12))(参见，例如，Steidler等人，Science 289:1352-1355,2000；Braat等人，Clin.Gastroenterol.Heptal.4:754-759,2006)。在一些实施方式中，重组细胞是分泌IL-10受体激动剂(例如，重组IL-10蛋白)的重组革兰氏阴性细菌细胞(例如弗氏志贺氏菌细胞)(Chamekh等人，J.Immunol.180(6):4292-4298,2008)。
在一些实施方式中，IL-10受体激动剂是由不同细胞(例如巨噬细胞)诱导产生和分泌IL-10的细胞(例如，丁酸梭菌细胞)(例如，Hayashi等人，Cell Host Microbe 13:711-722,2013)。在一些实施方式中，IL-10受体激动剂是重组细菌细胞(例如，嗜酸乳杆菌细胞)，其缺乏脂磷壁酸并且由不同细胞(例如，树突细胞)诱导产生和分泌IL-10(例如，Mohamadzadeh等人，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.108(Suppl.1):4623-4630,2011；Konstantinov等人，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.105(49):19474-9,2008)。在一些实施方式中，IL-10受体激动剂是保持在诱导在不同细胞(例如，免疫细胞)中的IL-10分泌的上清液中的细菌细胞或细菌细胞的片段(例如，普氏粪杆菌细胞或普氏粪杆菌上清液)(参见，例如，Sokol等人，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.105(43):16731-16736,2008)。
其他IL-10受体激动剂的其他示例描述于，例如，美国专利No.6,936,586；WO 96/01318；WO 91/00349；WO 13/130913；各自以其整体并入本文。
14.醋酸格拉雷替
醋酸格拉雷替，以前称为共聚物-1，由合成多肽的醋酸盐组成，含有四种天然存在的氨基酸：L-谷氨酸、L-丙氨酸、L-酪氨酸和L-赖氨酸(平均摩尔分数分别为0.141、0.427、0.095和0.338)。醋酸格拉替雷的平均分子量为4,700-11,000道尔顿。
化学上，醋酸格拉替雷被称为具有L-丙氨酸、L-赖氨酸和L-酪氨酸、乙酸盐(盐)的L-谷氨酸聚合物。醋酸格拉替雷的CAS编号为CAS-147245-92-9。醋酸格拉替雷的IUPAC名称是乙酸；(2S)-2-氨基-3-(4-羟基苯基)丙酸；(2S)-2-氨基戊二酸；(2S)-2-氨基丙酸；(2S)-2,6-二氨基己酸。
醋酸格拉替雷作为的活性成分由以色列Teva Pharmaceuticals Ltd.销售。是一种透明、无色至微黄色的无菌无热原溶液。每1mL的溶液含有20mg或40mg醋酸格拉替雷和40mg甘露醇。溶液的pH值约为5.5至7.0。20mg/mL是FDA批准的产物。在预装注射器中的40mg/mL被开发为活性成分醋酸格拉替雷的更新制剂。
除了用于治疗多发性硬化症的用途之外，已知醋酸格拉替雷可用于治疗炎性和自身免疫疾病，参见例如美国专利No.7,033,582、美国专利No.7,053,043、美国专利No.7,074,580、美国专利No.7,279,172和美国专利No.7,425,332，其全部内容在此通过引用并入。醋酸格拉替雷已显示在许多鼠模型中治疗性地减轻炎症并改善炎性肠病(IBD)的病理学表现(参见，例如，Aharoni等人，J.of Pharmacology and Experimental Therapeutics318:68-78,2006；Yao等人，Eur.J.Immunol.43:125-136,2013；和Yablecovitch等人，J.ofPharmacology and Experimental Therapeutics 337:391-399,2011，其在此各自通过引用以其整体并入)。
各种醋酸格拉替雷制剂和制备醋酸格拉替雷和醋酸格拉替雷制剂的方法已描述于例如美国专利No.8,399,413、美国专利No.8,859,489、美国专利No.8,920,373、美国专利No.8,921,116、美国专利No.8,969,302、美国专利No.8,993,722、美国专利No.9,018,170、美国专利No.9,029,507、美国专利No.9,155,775和美国专利No.9,402,874中，其在此通过引用以其整体并入。
15.CD40/CD40L抑制剂
术语“CD40/CD40L抑制剂”是指降低CD40或CD40L(CD154)表达和/或CD40结合CD40L(CD154)的能力的试剂。CD40是一种共刺激受体，结合其配体CD40L(CD154)。
在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂可通过阻断CD40与CD40L相互作用的能力来降低CD40和CD40L之间的结合。在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂可通过阻断CD40L与CD40相互作用的能力来降低CD40和CD40L之间的结合。在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂降低CD40或CD40L的表达。在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂降低CD40的表达。在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂降低CD40L的表达。
在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂是抑制性核酸、抗体或其抗原结合片段、融合蛋白或小分子。在一些实施方式中，抑制性核酸是小干扰RNA、反义核酸、适体或微小RNA。本文描述了示例性CD40/CD40L抑制剂。CD40/CD40L抑制剂的其他示例是本领域已知的。
以下描述不同抑制性核酸的示例性方面。可以在体外合成可以降低哺乳动物细胞中CD40或CD40L mRNA的表达的抑制性核酸的任何示例。可以降低哺乳动物细胞中CD40或CD40L mRNA的表达的抑制性核酸包括反义核酸分子，即其核苷酸序列与CD40或CD40L mRNA的全部或部分互补的核酸分子。
抑制性核酸
反义核酸分子可以与编码CD40或CD40L蛋白的核苷酸序列的编码链的非编码区的全部或部分互补。非编码区(5'和3'非转化区)是位于基因中的编码区侧面并且不被转化成氨基酸的5'和3'序列。
作为CD40或CD40L抑制剂的一些示例性的反义核酸描述于例如美国专利No.6,197,584和7,745,609；Gao等人，Gut 54(1):70-77,2005；Arranz等人，J.Control Release165(3):163-172,2012；Donner等人，Mol.Ther.Nucleic Acids 4:e265,2015中。
抑制性核酸的另一个示例是对编码CD40或CD40L蛋白的核酸具有特异性(例如，对CD40或CD40L mRNA具有特异性)的核糖酶。
抑制性核酸也可以是形成三螺旋结构的核酸分子。例如，通过靶向与编码CD40或CD40L多肽的基因的调节区互补的核苷酸序列(例如，启动子和/或增强子，例如，在转录启动开始状态的上游至少1kb、2kb、3kb、4kb或5kb的序列)以形成阻止基因在靶细胞中的转录的三螺旋结构，可以抑制CD40或CD40L多肽的表达。
抑制性核酸可以是降低CD40或CD40L mRNA水平的siRNA分子。作为CD40/CD40L抑制剂的短干扰RNA(siRNA)的非限制性示例描述于例如Pluvinet等人，Blood 104:3642-3646,2004；Karimi等人，Cell Immunol.259(1):74-81,2009；和Zheng等人，ArthritisRes.Ther.12(1):R13,2010中。靶向CD40/CD40L的短发夹RNA(shRNA)的非限制性示例描述于Zhang等人，Gene Therapy 21:709-714,2014中。作为CD40/CD40L抑制剂的微小RNA的非限制性示例包括，例如，miR146a(Chen等人，FEBS Letters 585(3):567-573,2011)、miR-424和miR-503(Lee等人，Sci.Rep.7:2528,2017)。
作为CD40/CD40L抑制剂的适体的非限制性示例描述于Soldevilla等人，Biomaterials 67:274-285,2015中。
抗体
在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CD40或CD40L、或CD40和CD40L两者。
在某些实施方式中，抗体包括如下的抗原结合片段或部分或由其组成：PG102(Pangenetics)(Bankert等人，J.Immunol.194(9):4319-4327,2015)；2C10(Lowe等人，Am.J.Transplant 12(8):2079-2087,2012)；ASKP1240(Bleselumab)(Watanabe等人，Am.J.Transplant 13(8):1976-1988,2013)；4D11(Imai等人，Transplantation 84(8):1020-1028,2007)；BI 655064(Boehringer Ingelheim)(Visvanathan等人，2016 AmericanCollege of Rheumatology Annual Meeting,摘要1588,9月28日,2016)；5D12(Kasran等人，Aliment.Pharmacol.Ther.,22(2):111-122,2005；Boon等人，Toxicology 174(1):53-65,2002)；卢利珠单抗(hu5c8)(Kirk等人，Nat.Med.5(6):686-693,1999)；CHIR12.12(HCD122)(Weng等人，Blood 104(11):3279,2004；Tai等人，Cancer Res.65(13):5898-5906,2005)；CDP7657(Shock等人，Arthritis Res.Ther.17(1):234,2015)；BMS-986004域抗体(dAb)(Kim等人，Am.J.Transplant.17(5):1182-1192,2017)；5c8(Xie等人，J.Immunol.192(9):4083-4092,2014)；达西珠单抗(SGN-40)(Lewis等人，Leukemia 25(6):1007-1016,2011；和Khubchandani等人，Curr.Opin.Investig.Drugs 10(6):579-587,2009)；鲁卡妥木单抗(HCD122)(Bensinger等人，Br.J.Haematol.159:58-66,2012；和Byrd等人，Leuk.Lymphoma 53(11):10.3109/10428194.2012.681655,2012)；PG102(FFP104)(Bankert等人，J.Immunol.194(9):4319-4327,2015)；Chi Lob 7/4(Johnson等人，J.Clin.Oncol.28:2507,2019)；和ASKP1240(Okimura等人，Am.J.Transplant.14(6):1290-1299,2014；和Ma等人，Transplantation 97(4):397-404,2014)。
CD40/CD40L抗体及其抗原结合片段的进一步教导描述于，例如，美国专利No.5,874,082；7,169,389；7,271,152；7,288,252；7,445,780；7,537,763,8,277,810；8,293,237,8,551,485；8,591,900；8,647,625；8,784,823；8,852,597；8,961,976；9,023,360,9,028,826；9,090,696,9,221,913；US2014/0093497和US2015/0017155，其各自通过引用整体并入。
融合和截短的蛋白和多肽
在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂是融合蛋白、截短蛋白(例如，可溶性受体)或肽。在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂是截短的蛋白，如在例如WO 01/096397中所公开的。在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂是肽，例如环肽(参见，例如，美国专利No.8,802,634；Bianco等人，Org.Biomol.Chem.4:1461-1463,2006；Deambrosis等人，J.Mol.Med.87(2):181-197,2009；Vaitaitis等人，Diabetologia 57(11):2366-2373,2014)。在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂是CD40配体结合剂，例如肿瘤坏死因子受体相关因子(TRAF)：TRAF2、TRAF3、TRAF6、TRAF5和TTRAP，或E3泛素-蛋白连接酶RNF128。
小分子
在一些实施方式中，CD40/CD40L抑制剂是小分子(参见，例如，美国专利No.7,173,046、美国专利申请号2011/0065675)。在一些实施方式中，小分子是Bio8898(Silvian等人，ACS Chem.Biol.6(6):636-647,2011)；苏拉明(Margolles-Clark等人，Biochem.Pharmacol.77(7):1236-1245,2009)；小分子有机染料(Margolles-Clark等人，J.Mol.Med.87(11):1133-1143,2009；Buchwald等人，J.Mol.Recognit.23(1):65-73,2010)、萘磺酸衍生物(Margolles-Clark等人，Chem.Biol.Drug Des.76(4):305-313,2010)，或其变体。
16.CD3抑制剂
术语“CD3抑制剂”是指降低CD3γ、CD3δ、CD3ε和CD3ζ中的一种或多种与TCR-α、TCR-δ和TCR-γ中的一种或多种结合的能力的试剂。在一些实施方式中，CD3抑制剂可通过阻断CD3γ、CD3δ、CD3ε和CD3ζ中的一种或多种与TCR-α、TCR-δ和TCR-γ中的一种或多种相互作用的能力来降低CD3γ、CD3δ、CD3ε和CD3ζ中的一种或多种与TCR-α、TCR-δ和TCR-γ中的一种或多种的关联。
在一些实施方式中，CD3抑制剂是抗体或其抗原结合片段、融合蛋白或小分子。本文描述了示例性CD3抑制剂。CD3抑制剂的其他示例是本领域已知的。
抗体
在一些实施方式中，CD3抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，CD3抑制剂是特异性结合CD3γ的抗体或抗原结合片段。在一些实施方式中，CD3抑制剂是特异性结合CD3δ的抗体或抗原结合片段。在一些实施方式中，CD3抑制剂是特异性结合CD3ε的抗体或抗原结合片段。在一些实施方式中，CD3抑制剂是特异性结合CD3ζ的抗体或抗原结合片段。在一些实施方式中，CD3抑制剂是可以结合CD3γ、CD3δ、CD3ε和CD3ζ中的两个或更多个(例如，两个、三个或四个)的抗体或抗原结合片段。
在某些实施方式中，抗体包括如下的抗原结合片段或部分或由其组成：维苏单抗(visiluzumab)(Nuvion；HuM-291；M291；SMART抗CD3抗体)(Carpenter等人Biol.BloodMarrow Transplant 11(6):465-471,2005；Trajkovic Curr.Opin.Investig.Drugs 3(3):411-414,2002；Malviya等人J.Nucl.Med.50(10):1683-1691,2009)；莫罗单抗-CD3(orthoclone OKT3)(Hori等人Surg.Today 41(4):585-590,2011；Norman Ther.DrugMonit.17(6):615-620,1995；和Gramatzki等人Leukemia 9(3):382-390,19)；奥昔珠单抗(TRX4)(Vossenkamper等人Gastroenterology 147(1):172-183,2014；和Wiczling等人J.Clin.Pharmacol.50(5):494-506,2010)；福拉木单抗(foralumab)(NI-0401)(Ogura等人Clin.Immunol.183:240-246；和van der Woude等人Inflamm.Bowel Dis.16:1708-1716,2010)；ChAgly CD3；teplizumab(MGA031)(Waldron-Lynch等人Sci.Transl.Med.4(118):118ra12,2012；和Skelley等人Ann.Pharmacother.46(10):1405-1412,2012)；或卡妥索单抗(Linke等人Mabs 2(2):129-136,2010；和Bokemeyer等人Gastric Cancer 18(4):833-842,2015)。
作为抗体或抗体片段的CD3抑制剂的其他示例描述于例如美国专利申请公开No.2017/0204194、2017/0137519、2016/0368988、2016/0333095、2016/0194399、2016/0168247、2015/0166661、2015/0118252、2014/0193399、2014/0099318、2014/0088295、2014/0080147、2013/0115213、2013/0078238、2012/0269826、2011/0217790、2010/0209437、2010/0183554、2008/0025975、2007/0190045、2007/0190052、2007/0154477、2007/0134241、2007/0065437、2006/0275292、2006/0269547、2006/0233787、2006/0177896、2006/0165693、2006/0088526、2004/0253237、2004/0202657、2004/0052783、2003/0216551和2002/0142000中，其各自通过引用整体并入本文(例如，描述CD3抑制剂的部分)。作为抗体或结合抗原的抗体片段的其他CD3抑制剂描述于例如Smith等人，J.Exp.Med.185(8):1413-1422,1997；Chatenaud等人，Nature 7:622-632,2007中。
在一些实施方式中，CD3抑制剂包括如下或由如下组成：双特异性抗体(例如，JNJ-63709178)(Gaudet等人，Blood 128(22):2824,2016)；JNJ-64007957(Girgis等人，Blood128:5668,2016)；MGD009(Tolcher等人，J.Clin.Oncol.34:15,2016)；ERY974(Ishiguro等人，Sci.Transl.Med.9(410):pii.eaal4291,2017)；AMV564(Hoseini和Cheung BloodCancer J.7:e522,2017)；AFM11(Reusch等人,MAbs 7(3):584-604,2015)；杜伏妥昔单抗(duvortuxizumab)(JNJ 64052781)；RO6958688；博纳吐单抗(AMG103)(RiberaExpert Rev.Hematol.1:1-11,2017；和Mori等人，N Engl.J.Med.376(23):e49,2017)；XmAb13676；或REGN1979(Bannerji等人，Blood 128:621,2016；和Smith等人，Sci.Rep.5:17943,2015))。
在一些实施方式中，CD3抑制剂包括以下或由以下组成：三特异性抗体(例如，厄妥索单抗(Kiewe和Thiel，Expert Opin.Investig.Drugs 17(10):1553-1558,2008；和Haense等人，BMC Cancer 16:420,2016)；或FBTA05(Bi20；Lymphomun)(Buhmann等人，J.Transl.Med.11:160,2013；和Schuster等人，Br.J.Haematol.169(1):90-102,2015))。
融合和截短的蛋白和多肽
在一些实施方式中，CD3抑制剂是融合蛋白、截短蛋白(例如，可溶性受体)或肽。在一些实施方式中，CD3抑制剂可以是融合蛋白(参见，例如，Lee等人，Oncol.Rep.15(5):1211-1216,2006)。
小分子
在一些实施方式中，CD3抑制剂包括双特异性小分子-抗体缀合物或由其组成(参见，例如，Kim等人，PNAS 110(44):17796-17801,2013；Viola等人，Eur.J.Immunol.27(11):3080-3083,1997)。
17.CD14抑制剂
术语“CD14抑制剂”是指降低CD14结合脂多糖(LPS)的能力的试剂。CD14用作Toll样受体4(TLR4)的共受体，其在脂多糖结合蛋白(LBP)存在下结合LPS。
在一些实施方式中，CD14抑制剂可通过阻断CD14与LPS相互作用的能力来降低CD14和LPS之间的结合。
在一些实施方式中，CD14抑制剂是抗体或其抗原结合片段。在一些实施方式中，CD14抑制剂是小分子。本文描述了示例性CD14抑制剂。CD14抑制剂的其他示例是本领域已知的。
抗体
在一些实施方式中，CD14抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，CD14抑制剂是特异性结合CD14的抗体或抗原结合片段。
在某些实施方式中，抗体包括IC14的抗原结合片段或部分或由其组成(Axtelle和Pribble，J.Endotoxin Res.7(4):310-314,2001；Reinhart等人，Crit.Care Med.32(5):1100-1108,2004；Spek等人，J.Clin.Immunol.23(2):132-140,2003)。抗CD14抗体和CD14抑制剂的其他示例可以在例如WO2015/140591和WO2014/122660中找到，其全部内容并入本文。
作为抗体或抗体片段的CD14抑制剂的其他示例描述于例如美国专利申请系列No.2017/0107294、2014/0050727、2012/0227412、2009/0203052、2009/0029396、2008/0286290、2007/0106067、2006/0257411、2006/0073145、2006/0068445、2004/0092712、2004/0091478和2002/0150882中，其各自通过引用并入本文(例如，描述CD14抑制剂的部分)。
小分子
在一些实施方式中，CD14抑制剂是小分子。作为小分子的CD14抑制剂的非限制性示例描述为例如甲基6-脱氧-6-N-二甲基-N-环戊基铵-2,3-二-O-十四烷基-α-D-吡喃葡萄糖苷碘化物(IAXO-101)；甲基6-脱氧-6-氨基-2,3-二-O-十四烷基-α-D-吡喃葡萄糖苷(IAXO-102)；N-(3,4-双-十四烷氧基-苄基)-N-环戊基-N,N-二甲基碘化铵(IAXO-103)；和IMO-9200。
作为小分子的CD14抑制剂的其他示例是本领域已知的。
18.CD20抑制剂
术语“CD20抑制剂”是指与哺乳动物细胞表面上表达的CD20特异性结合的试剂。
在一些实施方式中，CD20抑制剂是抗体或其抗原结合片段、或融合蛋白或肽。本文描述了示例性CD20抑制剂。
CD20抑制剂的其他示例是本领域已知的。
抗体
在一些实施方式中，CD20抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。
在某些实施方式中，抗体包含以下的抗原结合片段或部分或由其组成：利妥昔单抗( MK-8808)(Ji等人，Indian J.Hematol.Blood Transfus.33(4):525-533,2017；和Calderon-Gomez和Panes Gastroenterology 142(1):1741-76,2012)；-PF-05280586；奥克里西单抗(OcrevusTM)(Sharp N.Engl.J.Med.376(17):1692,2017)；奥法木单抗(HuMax-CD20)(AlDallal Ther.Clin.Risk Manag.13:905-907,2017；和Furman等人，Lancet Haematol.4(1):e24-e34,2017)；PF-05280586(Williams等人，Br.J.Clin.Pharmacol.82(6):1568-1579,2016；和Cohen等人，Br.J.Clin.Pharmacol.82(1):129-138,2016)；奥滨尤妥珠单抗(Reddy等人，Rheumatology 56(7):1227-1237,2017；和Marcus等人，N.Engl.J.Med.377(14):1331-1344,2017)；奥卡拉珠单抗(AME-133v；LY2469298)(Cheney等人，Mabs 6(3):749-755,2014；和Tobinai等人，CancerSci.102(2):432-8,2011)；GP2013(Jurczak等人，Lancet Haenatol.4(8):e350-e361,2017)；IBI301；HLX01；维妥珠单抗(hA20)(Kalaycio等人，Leuk.Lymphoma 57(4):803-811,2016；和Ellebrecht等人，J JAMA Dermatol.150(12):1331-1335,2014)；SCT400(Gui等人，Chin.J.Cancer Res.28(2):197-208)；替伊莫单抗(ibritumomab tiuxetan)(Philippe等人，Bone Marrow Transplant 51(8):1140-1142,2016；和Lossos等人，Leuk.Lymphoma 56(6):1750-1755,2015)；乌布妥昔单抗(ublituximab)(TG1101)(Sharman等人，Blood 124:4679,2014；和Sawas等人，Br.J.Haematol.177(2):243-253,2017)；LFB-R603(Esteves等人，Blood 118:1660,2011；和Baritaki等人，Int.J.Oncol.38(6):1683-1694,2011)；或托西莫单抗(Bexxar)(Buchegger等人，J.Nucl.Med.52(6):896-900,2011；和William和BiermanExpert Opin.Biol.Ther.10(8):1271-1278,2010)。CD20抗体的其他示例是本领域已知的(参见，例如，WO 2008/156713)。
在某些实施方式中，抗体包括以下的抗原结合片段或部分或由其组成：双特异性抗体(例如，XmAb13676；REGN1979(Bannerji等人，Blood 128:621,2016；和Smith等人，Sci.Rep.5:17943,2015)；PRO131921(Casulo等人，Clin.Immnol.154(1):37-46,2014；和Robak和RobakBioDrugs 25(1):13-25,2011)；或Acellbia)。
在一些实施方式中，CD20抑制剂包含三特异性抗体或由三特异性抗体组成(例如，FBTA05(Bi20；Lymphomun)(Buhmann等人，J.Transl.Med.11:160,2013；和Schuster等人，Br.J.Haematol.169(1):90-102,2015))。
作为抗体或抗原结合片段的CD20抑制剂的其他示例描述于例如美国专利申请公开No.2017/0304441、2017/0128587、2017/0088625、2017/0037139、2017/0002084、2016/0362472、2016/0347852、2016/0333106、2016/0271249、2016/0243226、2016/0115238、2016/0108126、2016/0017050、2016/0017047、2016/0000912、2016/0000911、2015/0344585、2015/0290317、2015/0274834、2015/0265703、2015/0259428、2015/0218280、2015/0125446、2015/0093376、2015/0079073、2015/0071911、2015/0056186、2015/0010540、2014/0363424、2014/0356352、2014/0328843、2014/0322200、2014/0294807、2014/0248262、2014/0234298、2014/0093454、2014/0065134、2014/0044705、2014/0004104、2014/0004037、2013/0280243、2013/0273041、2013/0251706、2013/0195846、2013/0183290、2013/0089540、2013/0004480、2012/0315268、2012/0301459、2012/0276085、2012/0263713、2012/0258102、2012/0258101、2012/0251534、2012/0219549、2012/0183545、2012/0100133、2012/0034185、2011/0287006、2011/0263825、2011/0243931、2011/0217298、2011/0200598、2011/0195022、2011/0195021、2011/0177067、2011/0165159、2011/0165152、2011/0165151、2011/0129412、2011/0086025、2011/0081681、2011/0020322、2010/0330089、2010/0310581、2010/0303808、2010/0183601、2010/0080769、2009/0285795、2009/0203886、2009/0197330、2009/0196879、2009/0191195、2009/0175854、2009/0155253、2009/0136516、2009/0130089、2009/0110688、2009/0098118、2009/0074760、2009/0060913、2009/0035322、2008/0260641、2008/0213273、2008/0089885、2008/0044421、2008/0038261、2007/0280882、2007/0231324、2007/0224189、2007/0059306、2007/0020259、2007/0014785、2007/0014720、2006/0121032、2005/0180972、2005/0112060、2005/0069545、2005/0025764、2004/0213784、2004/0167319、2004/0093621、2003/0219433、2003/0206903、2003/0180292、2003/0026804、2002/0039557、2002/0012665、和2001/0018041中，各自通过引用整体并入本文(例如，描述CD20抑制剂的部分)。
肽和融合蛋白
在一些实施方式中，CD20抑制剂是免疫毒素(例如，MT-3724(HamlinBlood 128:4200,2016)。
在一些实施方式中，CD20抑制剂是融合蛋白(例如，TRU-015(Rubbert-RothCurr.Opin.Mol.Ther.12(1):115-123,2010)。作为融合蛋白的CD20抑制剂的其他示例描述于例如美国专利申请公开No.2012/0195895、2012/0034185、2009/0155253、2007/0020259和2003/0219433中，其各自通过引用整体并入本文(例如，描述CD20抑制剂的部分)。
19.CD25抑制剂
术语“CD25抑制剂”是指降低CD25(也称为白细胞介素-2受体α链)与白细胞介素-2结合的能力的试剂。CD25与白细胞介素-2受体β链和白细胞介素-2共同γ链形成复合物。
在一些实施方式中，CD25抑制剂是抗体或其抗原结合片段、或融合蛋白。本文描述了示例性CD25抑制剂。CD25抑制剂的其他示例是本领域已知的。
抗体
在一些实施方式中，CD25抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，CD25抑制剂是特异性结合CD25的抗体或其抗原结合片段。在一些实施方式中，CD25抑制剂是特异性结合IL-2的抗体。
在某些实施方式中，抗体包括如下的抗原结合片段或部分或由其组成：巴利昔单抗(SimulectTM)(Wang等人，Clin.Exp.Immunol.155(3):496-503,2009；和Kircher等人，Clin.Exp.Immunol.134(3):426-430,2003)；达利珠单抗(Zenapax；)(Berkowitz等人，Clin.Immunol.155(2):176-187,2014；和Bielekova等人，Arch Neurol.66(4):483-489,2009)；或IMTOX-25。
在一些实施方式中，CD25抑制剂是抗体-药物-缀合物(例如，ADCT-301(Flynn等人，Blood 124:4491,2014))。
作为抗体的CD25抑制剂的其他示例是本领域已知的(参见，例如，WO 2004/045512)。作为抗体或抗原结合片段的CD25抑制剂的其他示例描述于例如美国专利申请公开No.2017/0240640、2017/0233481、2015/0259424、2015/0010539、2015/0010538、2012/0244069、2009/0081219、2009/0041775、2008/0286281、2008/0171017、2004/0170626、2001/0041179和2010/0055098中，其各自通过引用并入本文(例如，描述CD25抑制剂的部分)。
融合蛋白
在一些实施方式中，CD25抑制剂是融合蛋白。参见，例如，Zhang等人，PNAS 100(4):1891-1895,2003。
20.CD28抑制剂
术语“CD28抑制剂”是指降低CD28结合CD80和CD86之一或两者的能力的试剂。CD28是与其配体CD80(也称为B7.1)和CD86(称为B7.2)结合的受体。
在一些实施方式中，CD28抑制剂可通过阻断CD28与CD80相互作用的能力来降低CD28和CD80之间的结合。在一些实施方式中，CD28抑制剂可通过阻断CD28与CD86相互作用的能力来降低CD28和CD86之间的结合。在一些实施方式中，CD28抑制剂可降低CD28与CD80和CD86中的每一种的结合。
在一些实施方式中，CD28抑制剂是抗体或其抗原结合片段、融合蛋白或肽。本文描述了示例性CD28抑制剂。CD28抑制剂的其他示例是本领域已知的。
抗体
在一些实施方式中，CD28抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。
在一些实施方式中，CD28抑制剂是单价Fab'抗体(例如，CFR104)(Poirier等人，Am.J.Transplant 15(1):88-100,2015)。
作为抗体或抗原结合片段的CD28抑制剂的其他示例描述于例如美国专利申请公开No.2017/0240636、2017/0114136、2016/0017039、2015/0376278、2015/0299321、2015/0232558、2015/0150968、2015/0071916、2013/0266577、2013/0230540、2013/0109846、2013/0078257、2013/0078236、2013/0058933、2012/0201814、2011/0097339、2011/0059071、2011/0009602、2010/0266605、2010/0028354、2009/0246204、2009/0117135、2009/0117108、2008/0095774、2008/0038273、2007/0154468、2007/0134240、2007/0122410、2006/0188493、2006/0165690、2006/0039909、2006/0009382、2006/0008457、2004/0116675、2004/0092718、2003/0170232、2003/0086932、2002/0006403、2013/0197202、2007/0065436、2003/0180290、2017/0015747、2012/0100139和2007/0148162中，其全部内容通过引用并入本文(例如，描述CD28抑制剂的部分)。
融合蛋白和多肽
在一些实施方式中，CD28抑制剂是融合蛋白(参见，例如，US 5,521,288；和US2002/0018783)。在一些实施方式中，CD28抑制剂是阿巴西普(Herrero-Beaumont等人，Rheumatol.Clin.8:78-83,2012；和Korhonen和MoilanenBasicClin.Pharmacol.Toxicol.104(4):276-284,2009)。
在一些实施方式中，CD28抑制剂是模拟肽(例如，AB103)(参见，例如，Bulger等人，J AMA Surg.149(6):528-536,2014)，或合成的类肽(参见，例如，Li等人，CellMol.Immunol.7(2):133-142,2010)。
21.CD49抑制剂
术语“CD49抑制剂”是指降低CD49与其配体之一(例如MMP1)结合的能力的试剂。在一些实施方式中，CD49抑制剂是抗体或其抗原结合片段。本文描述了示例性CD49抑制剂。CD49抑制剂的其他示例是本领域已知的。
抗体
在一些实施方式中，CD49抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。
在某些实施方式中，抗体包括那他珠单抗的抗体结合片段或部分或由其组成(参见，例如，Pagnini等人，Expert Opin.Biol.Ther.17(11):1433-1438,2017；和Chataway和Miller Neurotherapeutics 10(1):19-28,2013；orvatelizumab(ELND-004))。
22.CD89抑制剂
术语“CD89抑制剂”是指降低CD89结合IgA的能力的试剂。CD89是跨膜糖蛋白，其与IgA的重链恒定区结合。在一些实施方式中，CD89抑制剂可通过阻断CD89与IgA相互作用的能力来降低CD89和IgA之间的结合。在一些实施方式中，CD89抑制剂是抗体或其抗原结合片段。本文描述了示例性CD89抑制剂。CD89抑制剂的其他示例是本领域已知的。
抗体
在一些实施方式中，CD89抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。
在某些实施方式中，抗体包括HF-1020的抗原结合片段或部分或由其组成。CD89抗体的其他示例是本领域已知的(参见，例如，WO 2002/064634)。
23.趋化因子/趋化因子受体抑制剂
术语“趋化因子/趋化因子受体抑制剂”是指降低趋化因子与其受体结合能力的试剂，其中趋化因子是CXCL10(IL-10)、CCL11或ELR趋化因子中之一，或趋化因子受体是CCR2或CCR9。
CXCL10(IP-10)抑制剂
如本文所用，“CXCL10”、“干扰素γ-诱导蛋白10”和“IP-10”可互换使用。CXCL10结合CXCR3受体(例如，CXCR3-A或CXCR3-B)。
术语“CXCL10抑制剂”是指降低CXCL10结合CXCR3受体(例如CXCR3-A和/或CXCR3-B)的能力的试剂。
在一些实施方式中，CXCL10抑制剂可通过阻断CXCL10与CXCR3-A相互作用的能力来降低CXCL10与CXCR3-A之间的结合。在一些实施方式中，CXCL10抑制剂可通过阻断CXCL10与CXCR3-B相互作用的能力来降低CXCL10与CXCR3-B之间的结合。
在一些情况下，降低CXCL10与CXCR3(例如CXCR3-A和/或CXCR3-B)之间结合的CXCL10抑制剂是小分子。在一些情况下，降低CXCL10与CXCR3(例如CXCR3-A和/或CXCR3-B)之间结合的CXCL10抑制剂是抗体或结合抗原的抗体片段。在一些情况下，降低CXCL10与CXCR3(例如，CXCR3-A和/或CXCR3-B)之间的结合的CXCL10抑制剂是肽(例如，CXCR3受体(例如CXCR-A和/或CXCR-B中的一种或两种)的肽拮抗剂)。
CXCL10抑制剂-抗体
在一些实施方式中，CXCL10抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CXCL10或CXCR3受体(例如，CXCR3-A和/或CXCR3-B)、或CXCL10和CXCR3受体(例如，CXCR3-A和/或CXCR3-B)两者。在一些实施方式中，CXCL10抑制剂可以结合CXCR3-A和CXCR3-B两者。
在其他情况下，CXCL10抑制剂是单克隆抗体(mAb)(参见，例如，WO 05/58815)。例如，CXCL10抑制剂可以是(MDX-1100或BMS-936557)、BMS-986184(Bristol-Meyers Squibb)或NI-0801(NovImmune)。参见，例如，Kuhne等人，J.Immunol.178(1):S241,2007；Sandborn等人，J.Crohns Colitis 11(7):811-819,2017；和Danese等人，Gastroenterology 147(5):981-989,2014。作为抗体的CXCL10抑制剂的其他示例描述于美国专利申请公开No.2017/0158757、2017/0081413、2016/0009808、2015/0266951、2015/0104866、2014/0127229、2014/0065164、2013/0216549、2010/0330094、2010/0322941、2010/0077497、2010/0021463、2009/0285835、2009/0169561、2008/0063646、2005/0191293、2005/0112119、2003/0158392、2003/0031645和2002/0018776；和WO 98/11218中，其各自通过引用整体并入(例如，描述CXCL10抑制剂的部分)。
CCL11抑制剂
术语“CCL11抑制剂”是指降低CCL11与CCR2、CCR3和CCR5中的一种或多种结合的能力的试剂。
在一些实施方式中，CCL11抑制剂可通过阻断CCL11与CCR2相互作用的能力来降低CCL11和CCR2之间的结合。在一些实施方式中，CCL11抑制剂可通过阻断CCL11与CCR3相互作用的能力来降低CCL11和CCR3之间的结合。在一些实施方式中，CCL11抑制剂可通过阻断CCL11与CCR5相互作用的能力来降低CCL11和CCR5之间的结合。
在一些实施方式中，CCL11抑制剂是抗体或其抗原结合片段。
CCL11抑制剂-抗体
在一些实施方式中，CCL11抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CCL11、CCR2、CCR3或CCR5，或可以特异性结合CCL11、CCR2、CCR3和CCR5中的两种或更多种。在一些实施方式中，CCL11抑制剂可以结合CCR2、CCR3和CCR5中的两种或更多种。
在一些示例中，趋化因子/趋化因子受体抑制剂是柏替木单抗(ImmunePharmaceuticals)，一种靶向CCL11的抗嗜酸性粒细胞趋化因子-1单克隆抗体，并且目前处于溃疡性结肠炎的II期临床研究中。CCL11抑制剂的其他示例描述于美国专利申请公开No.2016/0289329、2015/0086546、2014/0342450、2014/0178367、2013/0344070、2013/0071381、2011/0274696、2011/0038871、2010/0074886、2009/0297502、2009/0191192、2009/0169541、2009/0142339、2008/0268536、2008/0241923、2008/0241136、2005/0260139、2005/0048052、2004/0265303、2004/0132980、2004/0126851、2003/0165494、2002/0150576、2002/0150570、2002/0051782、2002/0051781、2002/0037285、2002/0028436、2002/0015700、2002/0012664、2017/0131282、2016/0368979、2016/0208011、2011/0268723、2009/0123375、2007/0190055、2017/0049884、2011/0165182、2009/0226434、2009/0110686、2009/0047735、2009/0028881、2008/0107647、2008/0107595、2008/0015348、2007/0274986、2007/0231327、2007/0036796、2007/0031408、2006/0229336、2003/0228306、2003/0166870、2003/0003440、2002/0019345和2001/0000241中，其各自通过引用整体并入(例如，对CCL11抑制剂的描述)。
CXCL10抑制剂-小分子和多肽
在某些情况下，CXCL10抑制剂是小分子。例如，CXCL10抑制剂可以是甘德尔霉素(ganodermycin)(参见，例如，Jung等人，J.Antiobiotics 64:683-686,2011)。另外的示例性小分子CXCL10抑制剂描述于：美国专利申请公开No.2005/0075333；美国专利申请公开No.2004/0242498；美国专利申请公开No.2003/0069234；美国专利申请公开No.2003/0055054；美国专利申请公开No.2002/0169159；WO 97/24325；WO 98/38167；WO 97/44329；WO 98/04554；WO 98/27815；WO 98/25604；WO 98/25605；WO 98/25617；WO 98/31364；Hesselgesser等人，J.Biol.Chem.273(25):15687-15692(1998)；和Howard等人，J.Med.Chem.41(13):2184-2193(1998)。
在一些示例中，CXCL10抑制剂是CXCR3受体的肽拮抗剂(例如，如美国专利申请公开No.2007/0116669、2006/0204498和WO 98/09642中所述)。在一些示例中，CXCL10抑制剂是趋化因子突变体或类似物，例如美国专利No.5,739,103、WO 96/38559和WO 98/06751中描述的那些。作为小分子或肽的CXCL10抑制剂的其他示例是本领域已知的。
CCR2抑制剂
如本文所用，“CCR2”、“CC趋化因子受体2”或“MCP-1”可互换使用。CCL2、CCL8和CCL16各自分别结合CCR2。
术语“CCR2抑制剂”是指降低CCR2与CCL2、CCL8和CCL16中的一种或多种(例如，两种或三种)的结合能力的试剂。
在一些实施方式中，CCR2抑制剂可通过阻断CCL2与CCR2相互作用的能力来降低CCL2和CCR2之间的结合。在一些实施方式中，CCR2抑制剂可通过阻断CCL8与CCR2相互作用的能力来降低CCL8和CCR2之间的结合。在一些实施方式中，CCR2抑制剂可通过阻断CCL16与CCR2相互作用的能力来降低CCL16和CCR2之间的结合。
在一些实施方式中，CCR2抑制剂降低CCR2与CCL2和CCL8中的每一者结合的能力。在一些实施方式中，CCR2抑制剂降低CCR2与CCL2和CCL16中的每一者结合的能力。在一些实施方式中，CCR2抑制剂降低CCR2与CCL8和CCL16中的每一者结合的能力。在一些实施方式中，CCRS抑制剂降低CCR2与CCL2、CCL8和CCL16中的每一者结合的能力。
在某些情况下，CCR2抑制剂是小分子。在一些情况下，CCR2抑制剂是抗体或结合抗原的抗体片段。在某些情况下，CCR2抑制剂是肽。
CCR2抑制剂-抗体
在一些实施方式中，CCR2抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CCR2。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CCL2。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CCL8。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CCL16。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CCR2以及CCL2、CCL8和CCL16中的一种或多种(例如，一种、两种或三种)。
在一些实施方式中，CCR2抑制剂是单克隆抗体。例如，CCR2抑制剂可以是MLN1202(Millennium Pharmaceuticals)、C775、STI-B0201、STI-B0211、STI-B0221、STI-B0232、卡鲁单抗(carlumab)(CNTO 888；Centocor,Inc.)、或STI-B0234、或其抗原结合片段。还参见，例如，Vergunst等人，Arthritis Rheum.58(7):1931-1939,2008。作为抗体或结合抗原的抗体片段的CCR2抑制剂的其他示例描述于例如美国专利申请公开No.2015/0086546、2016/0272702、2016/0289329、2016/0083482、2015/0361167；2014/0342450、2014/0178367、2013/0344070、2013/0071381、2011/0274696、2011/0059107、2011/0038871、2009/0068109、2009/0297502、2009/0142339、2008/0268536、2008/0241923、2008/0241136、2007/0128112、2007/0116708、2007/0111259、2006/0246069、2006/0039913、2005/0232923、2005/0260139、2005/0058639、2004/0265303、2004/0132980、2004/0126851、2004/0219644、2004/0047860、2003/0165494、2003/0211105、2002/0150576、2002/0051782、2002/0042370、和2002/0015700；和美国专利No.6,312,689、6,084,075、6,406,694、6,406,865、6,696,550、6,727,349、7,442,775、7,858,318、5,859,205、5,693,762和6,075,181，其各自通过引用并入本文(例如，对CCR2抑制剂的描述)。CCR2抑制剂的其他示例描述于例如WO 00/05265中。作为抗体或结合抗原的抗体片段的CCR2抑制剂的其他示例描述于例如Loberg等人，Cancer Res.67(19):9417,2007中。
CCR2抑制剂-小分子和肽
在一些示例中，CCR2抑制剂是小分子。例如，CCR2抑制剂可以是艾路瑞辛(elubrixin)、PF-04634817、BMS-741672或CCX872。参见，例如，美国专利No.9,434,766；美国专利申请公开No.20070021466；Deerberg等人，Org.Process Rev.Dev.20(11):1949-1966,2016；和Morganti等人，J.Neurosci.35(2):748-760,2015。
作为小分子的CCR2抑制剂的其他非限制性示例包括，例如，美国专利申请公开No.2009/0112004中描述的苯基氨基取代的季盐化合物；美国专利申请公开No.2009/0048238中描述的联芳基衍生物；美国专利申请公开No.2009/0029963中描述的吡唑衍生物；美国专利申请公开No.2009/0023713中描述的杂环化合物；美国专利申请公开No.2009/0012063中描述的咪唑衍生物；美国专利申请公开No.2008/0176883中描述的氨基吡咯烷；美国专利申请公开No.2008/0081803中描述的杂环环戊基四氢异喹啉酮和四氢吡啶并吡啶；美国专利申请公开No.2010/0056509中描述的杂芳基磺胺；美国专利申请公开No.2010/0152186中描述的三唑基吡啶基苯磺酰胺；美国专利申请公开No.2006/0074121中描述的双环和桥连氮杂环；WO 09/009740中描述的稠合杂芳基吡啶基和苯基苯磺酰胺；和WO 04/050024中描述的3-氨基吡咯啶(aminopyrrolidene)衍生物。
CCR2抑制剂的其他非限制性示例包括：N-((1R,3S)-3-异丙基-3-{[3-(三氟甲基)-7,8-二氢-1,6-萘啶(naph-thyri-din)-6](5H)-基]羰基}环戊基)-N-[(3S,4S)-3-甲氧基四氢-2H-吡喃--4-基]胺；3[(3S,4R)-1-((1R,3S)-3-异丙基-2-氧代-3-{[6-(三氟甲基)-2H-1,3-苯并恶嗪(ben-z-oxazin)-3(4H))-基]-甲基}环戊基)-3-甲基哌啶-4-基]苯甲酸；(3S,48)-N-((1R,3S)-3-异丙基-3-{[7-(三氟甲基)-3,4-二氢异喹啉-2(1B)-基]羰基}环戊基)-3-甲基四氢-2H-吡喃-4-铵(aminium)；3-[(3S,4R或3R,4S)-1-((1R,3S)-3-异丙基-3-{[6-(三氟甲基)-2H-1,3-苯并恶嗪-3-(4H)-〕羰基}环戊基)-3-甲基哌啶-4-基]苯甲酸；INCB3284；嗜酸性粒细胞趋化因子-3；PF-04178903(Pfizer)及其药学上可接受的盐。
CCR2抑制剂的其他非限制性示例包括：宾达利(2-((1-苄基-1H-吲唑-3-基)甲氧基)-2-甲基丙酸)；AZD2423(AstraZeneca)；吲哚，描述于美国专利No.7,297,696、6,962,926、6,737,435和6,569,888中；双环吡咯衍生物，描述于6,441,004和6,479,527中；CCR2抑制剂，描述于美国专利申请公开No.2005/0054668、2005/0026975、2004/0198719和2004/0047860，以及Howard等人，Expert Opin.Ther.Patents 11(7):1147-1151(2001)中。
作为小分子的CCR2抑制剂的其他非限制性示例描述于例如WO 97/24325、WO 98/38167、WO 97/44329、WO 98/04554、WO 98/27815、WO 98/25604、WO 98/25605、WO 98/25617、WO 98/31364、Hesselgesser等人，J.Biol.Chem.273(25):15687-15692,1998；和Howard等人，J.Med.Chem.41(13):2184-2193,1998中。
在一些实施方式中，CCR2抑制剂是小核酸，例如NOX-E36(与40-kDa PEG连接的40-核苷酸L-RNA寡核苷酸；NOXXON Pharma AG)。
在一些实施方式中，CCR2抑制剂是肽，例如，在例如Kiyota等人，Mol.Ther.17(5):803-809,2009和美国专利申请公开No.20070004906中描述的显性阴性肽；或拮抗肽，例如WO 05/037305和Jiang-Hong Gong等人，J.Exp.Med.186:131,1997中描述的拮抗肽。作为肽的CCR2抑制剂的其他示例描述于例如美国专利No.5,739,103；WO 96/38559；WO 98/06751；和WO 98/09642中。在一些实施方式中，CCR2抑制剂是CCR2突变蛋白(例如，美国专利申请公开No.2004/0185450)。
作为小分子和肽的CCR2抑制剂的其他示例是本领域已知的。
CCR9抑制剂
如本文所用，“CCR9”或“CC趋化因子受体9”可互换使用。CCR9特异性结合CCL25。
术语“CCR9抑制剂”是指降低CCR9结合CCL25的能力的试剂。
在一些实施方式中，CCR9抑制剂可以通过阻断CCL25与CCR9相互作用的能力来降低CCL25和CCR9之间的结合。在某些情况下，CCR9抑制剂是小分子。在一些情况下，CCR9抑制剂是抗体或结合抗原的抗体片段。
CCR9抑制剂-抗体
在一些实施方式中，CCR9抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CCR9。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CCL25。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CCR9和CCL25。
在其他情况下，CCR9抑制剂是单克隆抗体。例如，CCR9抗体可以是91R，参见例如Chamorro等人，MAbs 6(4):1000-1012,2014。CCR9抑制剂的其他非限制性示例描述于例如美国专利申请公开No.2012/0100554、2012/0100154、2011/0123603、2009/0028866和2005/0181501中。
CCR9抑制剂-小分子
在某些情况下，CCR9抑制剂是小分子。例如，CCR9抑制剂可以是Traficet-(也称为Vercirnon，CCX282和GSK1605786)或Tu1652CCX507。参见，例如，Eksteen等人，IDrugs13(7):472-481,2010；和Walters等人，Gastroenterology 144(5):S-815,2013。
作为小分子的CCR9抑制剂的其他示例是本领域已知的。
ELR趋化因子抑制剂
ELR趋化因子是具有谷氨酸-亮氨酸-精氨酸(ELR)基序的CXC趋化因子。参见，例如，Strieter等人，J.Biol.Chem.270:27348-27357,1995。
术语“ELR趋化因子抑制剂”是指降低CXCR1和/或CXCR2与CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、CXCL7和CXCL8中的一种或多种(例如，两种、三种、四种、五种、六种、七种或八种)的结合能力的试剂。
在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可通过阻断CXCR1与CXCL8相互作用的能力来降低CXCR1和CXCL8之间的结合。在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可通过阻断CXCR1与CXCL6相互作用的能力来降低CXCR1和CXCL6之间的结合。在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可以降低CXCR1与CXCL8和CXCL6中的每一种之间的结合。
在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可通过阻断CXCR2与CXCL1相互作用的能力来降低CXCR2和CXCL1之间的结合。在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可通过阻断CXCR2与CXCL2相互作用的能力来降低CXCR2和CXCL2之间的结合。在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可通过阻断CXCR2与CXCL3相互作用的能力来降低CXCR2和CXCL3之间的结合。在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可通过阻断CXCR2与CXCL4相互作用的能力来降低CXCR2和CXCL4之间的结合。在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可通过阻断CXCR2与CXCL5相互作用的能力来降低CXCR2和CXCL5之间的结合。在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可通过阻断CXCR2与CXCL6相互作用的能力来降低CXCR2和CXCL6之间的结合。在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可通过阻断CXCR2与CXCL7相互作用的能力来降低CXCR2和CXCL7之间的结合。在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可降低CXCR2与CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6和CXCL7中的一种或多种(例如、两种、三种、四种、五种、六种或七种)之间的结合。
在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂可以降低CXCR1与CXCL6和CXCL8中之一或两者的结合，并且可以降低CXCR2与CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6和CXCL7中的一种或多种(例如、两种、三种、四种、五种、六种或七种)之间的结合。
在某些情况下，ELR趋化因子抑制剂是小分子。在一些情况下，ELR趋化因子抑制剂是抗体或结合抗原的抗体片段。
ELR趋化因子抑制剂-抗体
在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂是抗体或其抗原结合片段(例如Fab或scFv)。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CXCR1和/或CXCR2。在一些实施方式中，本文所述的抗体或抗原结合片段特异性结合CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL4、CXCL5、CXCL6、CXCL7和CXCL8(IL-8)中的一种或多种(例如，两种、三种、四种、五种、六种、七种或八种)。
ELR趋化因子抑制剂可以是例如单克隆抗体。ELR抑制剂的非限制性示例是TAB-099MZ。作为抗体或结合抗原的抗体片段的ELR趋化因子抑制剂的其他示例描述于例如美国专利No.9,290,570；和和美国专利申请公开No.2004/0170628、2010/0136031、2015/0160227、2015/0224190、2016/0060347、2016/0152699、2016/0108117、2017/0131282、2016/0060347、2014/0271647、2014/0170156、2012/0164143、2010/0254941、2009/0130110、2008/0118517、2004/0208873、2003/0021790、2002/0082396和2001/0006637，其各自通过引用并入本文(例如，描述ELR趋化因子抑制剂的部分)。
ELR趋化因子抑制剂-小分子
在某些情况下，ELR趋化因子抑制剂是例如小分子。例如，ELR趋化因子抑制剂可以是例如LY-3041658或雷帕塔素(repertaxin)(Reparixin；DF 1681Y)。作为小分子的ELR趋化因子抑制剂的其他非限制性示例描述于例如美国专利申请公开No.2007/0248594、2006/0014794、2004/0063709、2004/0034229、2003/0204085、2003/0097004、2004/0186142、2004/0235908、2006/0025453、2017/0224679、2017/0190681、2017/0144996和2017/0128474中，其各自通过引用并入(例如，描述ELR趋化因子抑制剂的部分)。
在一些实施方式中，ELR趋化因子抑制剂是肽，例如，美国专利申请公开No.2009/0270318、2009/0118469、和2007/0160574、2007/0021593、2003/0077705和2007/0181987中描述的任何肽，其各自通过引用并入(例如，描述ELR趋化因子抑制剂的部分)。
组合检测
可使用本文所述的任何方法检测本文公开的分析物(例如细菌、生物标志物和/或药物)的任何组合。例如，本文公开的方法和装置可用于检测分析物例如指示GI病症的生物标志物和用于治疗GI病症的药物的组合。所述方法和装置可用于检测上文公开的药物和另一种药物，例如与第一种药物组合使用的另一种药物。这类药物的示例包括：2-氨基-6-芳基-5-取代的嘧啶(参见美国专利No.4,665,077)；非甾体类抗炎药物(NSAIDs)；更昔洛韦；他克莫司；糖皮质类固醇(lucocorticoid)，例如皮质醇或醛固酮；抗炎剂如环氧酶抑制剂；5-脂氧合酶抑制剂；或白三烯受体拮抗剂；嘌呤拮抗剂，例如咪唑硫嘌呤或霉酚酸酯(MMF)；烷基化剂例如环磷酰胺；溴隐亭；达那唑；氨苯砜；戊二醛(其掩蔽MHC抗原，如美国专利No.4,120,649中所述)；针对MHC抗原和MHC片段的抗独特型抗体；环孢霉素；6-巯基嘌呤；类固醇，例如皮质类固醇或糖皮质类固醇或糖皮质类固醇类似物，例如强的松龙，甲基强的松龙，包括SOLU-甲基强的松龙琥珀酸钠和地塞米松；二氢叶酸还原酶抑制剂，例如甲氨蝶呤(口服或皮下)；抗疟疾试剂，例如氯喹和羟氯喹；柳氮磺胺吡啶；来氟米特；细胞因子或细胞因子受体抗体或拮抗剂，包括：抗干扰素-α、-β或-γ抗体、抗肿瘤坏死因子(TNF)-α抗体(英夫利昔单抗或阿达木单抗)、抗TNF-α免疫粘附素(依那西普)、抗TNF-β抗体、抗白细胞介素-2(IL-2)抗体和抗IL-2受体抗体、以及抗白细胞介素-6(IL-6)受体抗体和拮抗剂；抗LFA-1抗体，包括抗CD11a和抗CD18抗体；抗L3T4抗体；异源性抗淋巴细胞球蛋白；泛-T抗体、抗CD3或抗CD4/CD4a抗体；含有LFA-3结合结构域的可溶性肽(WO 90/08187，1990年7月26日公开)；链激酶；转化生长因子-β(TGF-β)；链道酶；来自宿主的RNA或DNA；FK506；RS-61443；苯丁酸氮芥；脱氧精胍菌素；雷帕霉素；T细胞受体(Cohen等人，美国专利No.5,114,721)；T细胞受体片段(Offner等人，Science,251:430-432(1991)；WO 90/11294；Ianeway，Nature,341:482(1989)；和WO 91/01133)；BAFF拮抗剂例如BAFF或BR3抗体或免疫粘附素和zTNF4拮抗剂(综述参见Mackay和Mackay，Trends Immunol,23:113-5(2002)，并也参见下面的定义)；干扰T细胞辅助信号的生物制剂，例如抗CD40受体或抗CD40配体(CD154)，包括CD40-CD40配体的阻断抗体(例如，Durie等人，Science,261:1328-30(1993)；Mohan等人，J.Immunol,154:1470-80(1995))和CTLA4-Ig(Finck等人，Science,265:1225-7(1994))；和T细胞受体抗体(EP 340,109)，例如T10B9。可使用本文所述的任何方法检测的药物的非限制性示例还包括：布地奈德；表皮生长因子；氨基水杨酸盐；甲硝哒唑；美沙拉嗪；奥沙拉嗪；巴柳氮；抗氧化剂；血栓素抑制剂；IL-1受体拮抗剂；抗IL-1单克隆抗体；生长因子；弹性蛋白酶抑制剂；吡啶基咪唑化合物；TNF拮抗剂；IL-4、IL-10、IL-13和/或TGFβ细胞因子或其激动剂(例如激动剂抗体)；IL-11；强的松龙的葡糖苷酸-或右旋糖酐-缀合的前药、地塞米松或布地奈德；ICAM-1反义硫代磷酸酯寡脱氧核苷酸(ISIS 2302；Isis Pharmaceuticals,Inc.)；可溶性补体受体1(TP10；T Cell Sciences,Inc.)；缓释美沙拉嗪；血小板活化因子(PAF)的拮抗剂；环丙沙星；和利多卡因。可以使用目前要求保护的方法检测的药物的示例包括柳氮磺胺吡啶、相关的含水杨酸盐的药物和皮质类固醇。在一些实施方式中，本文所述的方法可用于检测铁、止泻药、咪唑硫嘌呤、6-巯基嘌呤和/或甲氨蝶呤。
在其他实施方式中，本文所述的方法可以提供用于检测如本文所述的TNF抑制剂和以下中的一种或多种：CHST15抑制剂、IL-6受体抑制剂、IL-12/IL-23抑制剂、整合蛋白抑制剂、JAK抑制剂、SMAD7抑制剂、IL-13抑制剂、IL-1受体抑制剂、TLR激动剂、免疫抑制剂、活性生物治疗剂(例如，人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌、白色瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌的细菌菌种)、或干细胞。
分析物结合剂
下面描述的某些检测方法可以利用至少一种分析物结合剂以检测样品中的分析物。“分析物结合剂”是与特定分析物结合的分子。根据分析物结合待使用下述方法检测的另一种分子的能力，一些分析物结合剂可包含分析物(例如，上述分析物)。例如，在一些实施方式中，分析物结合剂在用作用于检测和/或定量抗体特异性结合的抗原的试剂时包含抗体。然而，在一些实施方式中，抗体是分析物(例如，作为药物的抗体，例如TNFα抗体)，并且分析物结合剂包含抗体特异性结合的抗原，从而允许其用作用于检测和/或定量抗体的试剂。在一些实施方式中，分析物结合剂结合对微生物的特定属、种或菌株(例如致病菌)特异的分析物。在一些实施方式中，分析物结合剂在表面上或在腔中具有特异性结合分析物的特定空间和极性组织并因此被限定为与其互补的区域。在一些实施方式中，分析物结合剂和相应的分析物形成结合对，例如但不限于免疫对(例如抗原-抗体)、生物素-抗生物素蛋白对、激素-激素受体对、核酸双链体、IgG-蛋白A对、核苷酸对(例如DNA-DNA、DNA-RNA)等。在一些实施方式中，分析物结合剂包含抗体(例如，单克隆抗体)、affimer、适体、抗原、受体、小分子和核酸(例如、DNA分子或RNA分子)。在一些实施方式中，结合对的任一成员(例如，分析物结合剂和/或分析物)可如本文所述被可检测地标记。
在一些实施方式中，分析物结合剂包含与靶分析物的核酸序列互补的核酸的一部分。如本文所用，“互补”是指通过两个核酸序列之间的氢键结合配对的能力。例如，如果靶分析物的一个位置处的核酸碱基能够与分析物结合剂的相应位置处的核酸碱基氢键结合，则认为碱基在该位置处彼此互补。在一些实施方式中，不需要100％互补性。在一些实施方式中，需要100％互补性。常规方法可用于设计结合靶分析物的核酸序列的分析物结合剂。在一些实施方式中，分析物结合剂包含与存在于靶分析物的核酸序列(例如，DNA分子或RNA分子)中的至少5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、45、50、55、60、65或更多个连续核苷酸或核苷酸互补。通常，可用于本文所述装置和方法的分析物结合剂与靶分析物的核酸序列具有至少80％的序列互补性，例如与靶分析物的核酸序列具有至少85％、至少90％、至少92％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％或100％的互补性。
在一些实施方式中，分析物结合剂包含可检测的部分，例如本文所述的感光剂，荧光化合物和/或化学发光化合物。在一些实施方式中，分析物结合剂能够被本文描述的装置的检测系统(例如光学检测系统)检测。
可摄入装置
例如，在以下美国专利申请中描述了可摄入装置及其用途，各个美国专利申请均通过引用并入本文：USSN 14/460,893，题为“可摄入的医疗器械”，并且于2014年8月15日提交；USSN 15/514,413，题为“具有定位能力的机电药丸装置”，并且于2017年3月24日提交；USSN 15/680,400，题为“用于使用可摄入装置获得样品的系统和方法”，于2017年8月18日提交；USSN 15/680,430，题为“采样系统及相关材料与方法”，于2017年8月18日提交；USSN15/699,848，题为“可配发物质的机电可摄入性递送”，于2017年9月8日提交；USSN 62/480,187，题为“光电机械药丸装置的定位系统和方法”，于2017年3月31日提交；和USSN 62/540,873，题为“用于可摄入装置的定位系统和方法”，于2017年8月3日提交。
通常，可摄入装置被配置成能够进入胃肠道(例如，通过口腔)并在通过胃肠道的一个或多个区域时收集一个或多个样品。可选地，该装置可以包括一种或多种另外的功能，包括在受试者的胃肠道(体内)中时分析样品的能力、在受试者的胃肠道(体内)中时递送物质(例如治疗剂)的能力和/或将装置定位在受试者胃肠道外(体外)的能力。
本文所述的可摄入装置通常可以是胶囊的形状，如传统的药丸。在一些实施方式中，该装置是可摄入装置。在一些实施方式中，该装置用于插入生殖道和从生殖道移除。因此，装置的形状提供了更容易的摄入或插入和移除，并且对于保健医生和患者也是熟悉的。
与传统药丸不同，该装置被设计用于耐受胃肠道(例如肌肉收缩力和胃中浓盐酸的影响)或生殖道的化学和机械环境。然而，与用于留在患者体内的其他装置(例如，医疗植入物)不同，可摄入装置被设计(通常)成仅在身体内暂时行进，或者在女性生殖道的情况下选择性地插入身体内和从身体移除。因此，管理可摄入装置的材料和制造的管理规则可以不如用于留在体内的装置那么严格。然而，由于可摄入装置仍然进入身体，因此通常选择用于制造可摄入装置的材料为至少符合生物相容性标准(例如，ISO 10993)。此外，根据指令2002/95/EC(也称为有害物质限制(RoHS))，可摄入装置内的组件不含任何限制性和/或有毒金属，并且是无铅的。
有许多材料可用于制造可摄入装置。不同材料可用于可摄入装置的各个不同部件。这些材料的示例包括但不限于，符合ISO 10993和USP VI级生物相容性规格的热塑性塑料、含氟聚合物、弹性体、不锈钢和玻璃。在某些实施方式中，这些材料还可以包括如使用硬度计(例如，由NuSilTM制造的MED-4942TM)测定的硬度为10至90的液体硅树脂橡胶材料；软质生物相容性聚合物材料，例如但不限于，聚氯乙烯(PVC)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)或聚四氟乙烯(PTFE)；以及涂有柔软或柔韧的生物相容性材料的刚性聚合物材料(例如，涂有硅树脂聚合物的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)材料)。对不同部件使用不同材料能够使某些表面功能化以与蛋白、抗体和其他生物标志物相互作用。例如，可用作可摄入装置中的任何可移动部件的材料，以减少这些部件之间的摩擦。其他示例材料可以包括通常用于微制造的其他材料，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硼硅酸盐玻璃和/或硅。
通常，可摄入装置的外壳可以由塑料类型制成，例如感光性丙烯酸聚合物材料。可以通过将两个外壳端部联接在一起来形成外壳。实际上，外壳保护可摄入装置的内部免受其外部环境的影响，并且还保护外部环境(例如，胃肠道或生殖道)免受装置内部的部件的影响。
此外，该装置可以包括一个或多个附加保护层。附加保护可以保护患者免受由与外壳相关的任何结构问题引起的任何不利影响(例如，两个外壳端部分离或外壳中发生破裂)。例如，装置内部的电源可以涂覆有惰性且柔韧的材料(例如，有机硅聚合物的薄层)，使得仅暴露电源上的电触点。对电源的这种附加保护可以防止装置内的化学物质渗入患者体内。
而且，装置的表面和装置中的不同部件的表面可以经受根据其预期用途而变化的不同处理。例如，装置的表面可以经受等离子体活化以增加亲水行为。在装置的正常操作期间用于与诸如生物流体或稀释流体的流体接触的稀释腔室、储存部件、端口、阀门、泵和/或导管也可以经受亲水处理，而某些其他组件可以经受疏水处理。
图1示出了在壳体中具有多个开口的示例性可摄入装置100。可摄入装置100具有外壳，该外壳具有第一端102A、第二端102B和从第一端102A纵向延伸到第二端102B的壁104。可摄入装置100在壳体中具有第一开口106，其连接到壳体中的第二开口108。可摄入装置100的第一开口106基本上垂直于第二开口108定向，并且第一开口106和第二开口108之间的连接在可摄入装置100内形成弯曲腔室110。
可摄入装置100或本公开中讨论的任何其他可摄入装置的整体形状可类似于细长的药丸或胶囊。这可以使可摄入装置100易于服用，并且允许其容易地行进通过胃肠道。在胃肠道的某些部分，例如胃，可摄入装置100可以沿任何方向自由移动或旋转。在胃肠道的其他部分中，可以限制可摄入装置100的运动。例如，在小肠的相对狭窄的范围内，小肠壁可以向下挤压在可摄入装置上，迫使可摄入装置100沿着小肠的长度纵向定向其本身。在这种情况下，小肠壁环绕可摄入装置100的纵向延伸壁104，并且可摄入装置100行进通过小肠，其中一个端部102A或102B在前面。
出于说明的目的，图1的可摄入装置100示出了位于壁104的一部分中并径向定向的第一开口106，和位于第一端102A附近并且纵向定向的第二开口108。然而，在一些实施方式中，第一开口106和第二开口108的准确位置和定向可以与图1中所示的不同。在输送通过胃肠道的过程中，小肠内的自然收缩可以径向地向可摄入装置100的壁104的不同部分施加压力，这可以迫使固体或流体进入第一开口106。当新物质(例如，来自小肠或胃肠道的其他部分的流体和固体颗粒)通过第一开口106进入弯曲腔室110时，已经位于弯曲腔室110中的较旧物质可以通过第二开口108自然地被迫使离开弯曲腔室110。
在一些实施方式中，弯曲腔室110的一部分可以用作采样腔室，其可以保持从胃肠道获得的样品。在一些实施方式中，弯曲腔室110被细分为子腔室，每个子腔室可以由一系列一个或多个阀门或互锁件隔开。例如，子腔室可用于将多个样品保持在弯曲腔室110的不同部分内。在一些实施方式中，弯曲腔室110与可摄入装置100内的其他腔室，或位于可摄入装置100的壳体上的其他开口连接。这可以允许在弯曲腔室110中获取新样品，而所关注的较旧的样品仍然被储存在可摄入装置100内。在一些实施方式中，可摄入装置100配备有传感器以检测采样腔室中包含的样品的性质，或将测定技术的结果应用于样品。在一些实施方式中，可摄入装置100被配置成获取并保持采样腔室内的样品，该样品可在稍后的时间被取回。
在一些实施方式中，第一开口106、第二开口108或弯曲腔室110包括亲水或疏水材料、海绵、阀门或透气膜中的一种或多种。例如，单向阀可以防止物质通过第二开口108进入弯曲腔室110。作为可替选示例，将透气膜放置在第二开口108附近的弯曲腔室110内可以允许不需要的气体和气泡穿过透气膜并离开弯曲腔室110，同时可以防止固体或液体样品通过透气膜并保留在弯曲腔室110内。透气膜也可以防止固体或液体样品通过第二开口108进入弯曲腔室110。
亲水材料或海绵的使用可以允许样品被保持在弯曲腔室110内，并且可以减少流体通过第一开口106进入并且逐出弯曲腔室110中的空气或气体所需的压力量。可以掺入可摄入装置100中的亲水性材料示例包括亲水性聚合物，例如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等。类似地，经过各种类型处理例如等离子体处理的材料可以具有合适的亲水性，并且可以被整合到可摄入装置100中。海绵可以由任何合适的材料或材料的组合(例如棉纤维、人造丝、玻璃、聚酯、聚乙烯、聚氨酯等)制成。海绵通常可以由市售材料例如由Porex生产的材料制成。
在一些实施方式中，可以处理海绵以改变其吸收性或有助于保存样品。可单独或组合用于处理海绵的材料的示例包括山梨酸、对羟基苯甲酸丙酯(propyl parabene)、柠檬酸、表面活性剂例如(聚山梨醇酯)、DNA抑制剂和稳定剂、RNA抑制剂和稳定剂、蛋白抑制剂和稳定剂等。在一些实施方式中，可以切割或刮擦海绵以改变其吸收性或其他物理性质。
位于第二开口108附近的疏水材料可以排斥液体，阻止液体样品通过第二开口108进入或离开弯曲腔室110。这可以起到与透气膜类似的作用。可并入可摄入装置100中的疏水材料的示例包括聚碳酸酯、丙烯酸类、碳氟化合物、苯乙烯类、乙烯基的某些形式等。
提供上面列出的各种材料作为示例，而不是限制性的。在实践中，可以在可摄入装置100中使用任何类型的合适的亲水性材料、疏水性材料或样品保存材料，并且关于可摄入装置100所讨论的教导可以整合到本公开中描述的任何其他可摄入装置中。用于取样、控制样品移动或除去不需要的气体的各种方法关于图2-9详细讨论，并且结合图2-9描述的各种结构或技术中的任一种可以整合到可摄入装置100中。
图2示出了在壳体中具有多个开口的示例性可摄入装置200以及可对可摄入装置100(图1)进行的各种修改。类似于可摄入装置100，可摄入装置200具有外壳，该外壳具有第一端202A、第二端202B和从第一端202A纵向延伸到第二端202B的壁204。同样类似于可摄入装置100，可摄入装置200在壳体中具有第一开口206，第一开口206连接到壳体中的第二开口208。第一开口206和第二开口208之间的连接在可摄入装置200内形成弯曲腔室210。
在可摄入装置200中，弯曲腔室210的一部分形成采样腔室212。在一些实施方式中，可摄入装置200可以包括在采样腔室内或附近的传感器(未示出)。该传感器可用于检测样品的性质。在一些实施方式中，将测定技术应用于采样腔室内的样品，并且传感器可用于检测测定技术的结果。第一阀门214位于第一开口206和采样腔室212之间。类似地，第二阀门216位于第二开口208和采样腔室212之间。在一些实施方式中，阀门214和216防止流体进入或者离开采样腔室212，或者可以用于隔离采样腔室212内的样品。
可摄入装置200包括联接到阀门214和216的机械致动器218。在一些实施方式中，机械致动器218用于使阀门214和216中的一个或两个在打开和关闭位置之间移动。在一些实施方式中，机械致动器218由可摄入装置200内的微控制器、微处理器或其他电路控制。在打开位置，第一阀门214可允许样品通过与第一开口206连接的弯曲腔室210的一部分进出采样腔室212。类似地，在打开位置，第二阀门216可允许样品从与第二开口208连接的弯曲腔室210的一部分进出采样腔室212。当阀门214和216处于关闭位置时，它们可能不允许样品进出采样腔室212。
在一些实施方式中，阀门214和216是旋转阀、针阀、瓣阀、蝶阀、球阀、旋塞阀或任何其他合适类型的单向阀或双向阀，并且可以是相同或不同的阀门类型。在一些实施方式中，阀门214和216中的一个或两个是在获得样品之后自身重新密封的自动阀，类似于关于图3所讨论的渗透阀机构。在一些实施方式中，阀门214和216中的一个或两个包括泵送机构，例如关于图9所讨论的泵送机构。为了说明的目的，描述了可摄入装置200，其中阀门214和216两者作为联接到机械致动器218的可动的双向阀。然而，在一些实施方式中，机械致动器218仅联接到阀门中一个，并且另一个阀门可以用被动单向阀代替。例如，机械致动器218可以仅联接到第一阀门214，并且第二阀门216可以用被动单向阀代替，该被动单向阀允许气体、流体或固体通过与第二开口208连接的弯曲腔室210的一部分离开采样腔室212。这可以限制流体从第二开口208进入采样腔室212，但是在获得样品时允许不需要的材料从采样腔室212移除。
在一些实施方式中，可摄入装置200可能够检测胃肠道内可摄入装置200的大致位置。例如，可以使用沿着可摄入装置200定位的发光二极管和传感器的各种组合来确定该装置是否在胃、小肠还是大肠中。用于确定可摄入装置在胃肠道内的位置的方法在本文其他地方更详细地描述。在这些实施方式中，可摄入装置200可被配置成响应于确定可摄入装置200已到达胃肠道内的预定位置而使用机械致动器218将阀门214和216移动到打开位置。例如，可摄入装置200上载置的微控制器可以被配置成仅在可摄入装置200位于小肠内时打开阀门214和216，从而从小肠内获得样品。
出于说明性目的，描绘了可摄入装置200，其中机械致动器218、第一阀门214和第二阀门216沿基本笔直的线定向，其中单个轴220用于将机械致动器218联接到阀门214和216。然而，在一些实施方式中，阀门214和216相对于机械致动器218的位置的定向和/或定位可以与所示的不同，并且机械致动器218与阀门214和216的联接也可以是不同的。在一些实施方式中，机械致动器218同时移动阀门214和216。例如，在一些实施方式中，阀门214和216是旋转阀，并且它们可以通过旋转从机械致动器218沿着可摄入装置200的长度延伸的轴220而被同时打开和关闭。作为可替选示例，阀门214和216可以是针阀，并且针可以附接到从机械致动器218沿着可摄入装置200的长度延伸的轴220。在这种情况下，机械致动器218可以通过成直线地移动轴220来打开和关闭阀门。这可以通过将机械致动器218配置为线性致动器(例如螺线管)来实现。或者，机械致动器218可以是旋转致动器，并且旋转可以转换成线性运动。本领域技术人员将理解，这可以以多种方式进行，例如，通过将机械致动器218联接到滚珠螺杆杠机构、螺纹型导螺母和导螺杆机构，齿条与齿轮机构等。
在一些实施方式中，可摄入装置200根本不包括第二阀门216。在这种情况下，包含在采样腔室212内的流体和固体可以自由地通过第二开口208离开。或者，靠近第二开口208的第二阀门216可以由透气膜代替，这可以允许气体和不需要的气泡通过第二开口208离开采样腔室212，同时仍然保持采样腔室212内的流体和/或固体。或者，第二开口208附近的第二阀门216可以用疏水材料代替。类似于透气膜，可以使用适当定位的疏水材料靠近第二开口208来对弯曲腔室210的壁进行衬里化，这可以允许气体或不需要的气泡通过第二开口208离开采样腔室212，同时限制一些流体通过第二开口208进入或离开采样腔室212。在一些实施方式中，上述机构中的一个或多个可以组合在相同的可摄入装置中。例如，可摄入装置200可将第二阀门216实施为双向阀，并且还具有位于第二开口208附近的疏水材料和透气膜。
在一些实施方式中，弯曲腔室210连接到一个或多个子腔室(未示出)。这些子腔室中的每一个可以被配置为保持一个或多个样品，并且将样品与采样腔室212和其他子腔室隔离。例如，每个子腔室可以通过单向阀连接到弯曲腔室210，允许样品从弯曲腔室210进入子腔室，但是防止所获得的样品离开子腔室并且重新进入弯曲腔室210或采样腔室212。通常，可以使用任何类型的阀或其他合适的机构来隔离包含在子腔室中的样品。在一些实施方式中，可摄入装置200在不同时间或从胃肠道的不同位置将不同样品分配到不同的子腔室中。例如，可摄入装置200可从十二指肠获得样品并将其分配到第一子腔室中，并且可摄入装置200可稍后从回肠获得样品并将其分配到第二子腔室中。在一些实施方式中，将不同类型的测定技术或诊断应用于包含在不同子腔室中的一些样品。
图3示出了渗透阀机构300的示例，其可以整合到可摄入装置中以获得样品。渗透阀机构300可以用在类似于可摄入装置100(图1)和200(图2)的形状的可摄入装置中，该装置特征为具有第一端、第二端和在第一端和第二端之间纵向延伸的壁。
渗透阀机构300包括入口端口302，其连接到采样腔室304。在一些实施方式中，入口端口302将采样腔室304直接或间接连接到可摄入装置的壳体中的开口。
渗透阀机构300的初始状态在图300A中示出。如图300A所示，使用位于入口端口302内的一次性密封装置306密封渗透阀机构300的入口端口302。一次性密封装置306位于加热元件308附近。当到了渗透阀机构300打开的时间(其可以通过确定可摄入装置位于胃肠道的期望部分中的定位机构来确定)时，加热元件308将热量施加到密封装置306，从而导致密封装置306变形并且使入口端口302开封。
在一些实施方式中，密封装置306可以是由通过使用加热元件308可熔化、可变形和/或可破坏的材料(例如蜡)制成的塞子。例如，在一些实施方式中，加热元件308可以是电阻式加热器，其在电流通过它时经历欧姆加热，并且密封装置306是蜡塞子。在一些实施方式中，用于形成蜡塞子的蜡的类型具有38摄氏度至80摄氏度之间的熔点，其高于人体的环境温度，但是其可以使用加热元件308容易地达到。渗透阀机构300的一些实施例可以使用在上述范围之外的温度下熔化或变形的密封装置306，但是可以进行实际考虑以确保渗透阀机构300不会引起不希望的对胃肠道的损伤或灼伤。在一些实施方式中，微处理器被配置成控制加热元件308，使其产生热量。例如，微处理器可以被配置成一旦可摄入装置到达胃肠道内的特定位置就激活加热元件308。用于开封入口端口302的示例性机构将结合图4和图5更详细地描述。尽管图3、图4和图5将密封装置306描绘为一种塞子，但可以使用任何类型的合适的密封装置。例如，在一些实施方式中，密封装置包括可破坏的膜，当对膜施加热量时可破坏该膜。在一些实施方式中，渗透阀机构300不包括加热元件308，并且密封装置306通过机械致动器或通过电磁场从入口端口302被熔化、变形、破坏或移出。例如，密封装置306可以是当向膜施加足够大的电流或磁场时将破裂的膜。
渗透阀机构300的采样腔室304内部由包括吸收性材料310的构件制成，并且吸收性材料310的至少一部分位于入口端口302附近。吸收性材料310可以包括任何合适的海绵材料或亲水性材料，例如关于图1描述的任何材料。位于入口端口302附近的吸收性材料310的部分在其与流体接触时可以具有膨胀的趋势。渗透阀机构300在采样腔室304内具有屏障312，其被分成三个部分。屏障312的第一部分是柔性膜314，屏障312的与柔性膜314相邻的第二部分是刚性部分316，并且屏障312的与刚性部分316相邻的第三部分是半透膜318。
采样腔室304内的屏障312位于入口端口302和吸收性材料310之间，覆盖吸收性材料310的表面。当入口端口302开封时，样品(例如，取自胃肠道的含有固体颗粒的流体样品)通过入口端口302进入采样腔室304，并开始填充采样腔室304。吸收性材料310在其与流体样品接触时可具有膨胀的自然趋势。然而，通过覆盖吸收性材料310的表面，屏障312可以仅允许吸收性材料310的某些部分膨胀。当流体样品进入采样腔室304时，屏障312还可以引导流体样品的流动，并且允许流体样品仅与吸收性材料310的某些部分接触。
图300B示出了在入口端口302开封后不久的渗透阀机构300。一旦入口端口302开封，采样腔室304可以打开，并且样品可以通过入口端口302进入采样腔室304。在一些实施方式中，样品不能穿过柔性膜314并接触吸收性材料310。结果，在样品进入采样腔室304时，柔性膜314可以用于引导样品。类似地，在一些实施方式中，样品不能穿过屏障312的刚性部分316，并且当样品进入采样腔室304时，刚性部分316也可以用于引导样品。半透膜318允许样品的至少一部分通过半透膜并与吸收性材料310接触。这可以在样品已填充采样腔室304的顶部之后使样品被吸收性材料310吸收，这进而可以使吸收性材料310开始膨胀。
图300C示出了在吸收性材料310吸收了一部分样品之后渗透阀机构300的状态。当吸收性材料310吸收样品时，柔性膜314下方的吸收性材料310的部分膨胀。随着吸收性材料310膨胀，柔性膜314被迫使向上抵靠入口端口302，有效地将入口端口302与采样腔室304隔离而密封。在一些实施方式中，刚性部分316防止位于刚性部分316下方的吸收性材料310的部分膨胀。在一些实施方式中，半透膜318可以是刚性的，并且防止吸收性材料310的与半透膜318相邻的部分膨胀。
在吸收性材料310膨胀之后，使得入口端口302被重新密封，样品的一部分可以被限制在采样腔室304内。一旦样品已被适当地限制，可以对样品应用各种不同的测定技术或诊断。在一些实施方式中，采样腔室304的在刚性部分316和采样腔室的壁之间的部分形成测试区域。例如，传感器可以放置在采样腔室304内或附近，从而研究包含在位于刚性部分316上方的测试区域内的样品部分。该传感器可以用于研究样品的性质，或者它可用于检测应用于样品的测定技术的结果。
示出了图300C仅用于说明目的，而不是限制性的。在一些实施方式中，渗透阀机构300不包括屏障312，或者在采样腔室304内排除或重新布置屏障312的一个或多个部分。例如，刚性部分316和半透膜318的位置可以颠倒，或者可以移除刚性部分316并且使半透膜318延伸，使得其直接与柔性膜314连接。当渗透阀机构300不包括屏障312或不包括柔性膜314时，入口端口302附近的吸收性材料310的一部分可以膨胀并堵塞入口端口302，从而有效地重新密封入口端口302。
在一些实施方式中，用于形成吸收性材料310的材料以受控速率膨胀，这可以确保样品进入采样腔室304所经过的足够时间以及在重新密封入口端口302之前要填充采样腔室304所经过的足够时间。这对于渗透阀机构300不包括柔性膜314和/或半透膜318的实施方式尤其有用。在一些实施方式中，吸收性材料310的一部分被可溶解薄膜或膜覆盖，这可以防止吸收性材料310膨胀，直到已经过了使膜溶解的足够的时间。
在一些实施方式中，采样腔室304连接到一个或多个子腔室(未示出)。这些子腔室中的每一个可以被配置成保持样品，并且将样品与采样腔室304和其他子腔室隔离。例如，每个子腔室可以通过单向阀连接到采样腔室304，允许样品从采样腔室进入子腔室，但是防止所获得的样品离开子腔室。作为可替选示例，每个子腔室可以采用密封装置、加热元件和由与渗透阀机构300类似布置的吸收性材料制成的构件。在这些实施方式中，可以通过激活子腔室的各自的加热元件来打开每个子腔室，并且可以在已获得足够量的样品之后，将每个子腔室自动地与采样腔室304隔离密封。通常，可以使用任何类型的阀或其他合适的机构来隔离子腔室中包含的样品。在一些实施方式中，类似于可摄入装置200，采用多个子腔室与渗透阀机构300结合的可摄入装置可以在不同时间或从胃肠道的不同位置将不同样品分配到不同的子腔室中。
本领域技术人员将理解，渗透阀机构300的变型可以与本公开中描述的任何其他可摄入装置组合。例如，在关于图2示出和描述的可摄入装置200的一些实施方式中，阀门214和216中的一个或两个可以用渗透阀机构300的某些实施方式代替。阀门214和216中的一个或两个可以包括可以被破坏或变形(例如，通过机械致动器218或通过加热元件)的密封装置，并且阀门214和216中的一个或两个可以通过位于采样腔室212内的吸收性材料的膨胀而自动重新密封。
图4和图5详细示出了如何操作渗透阀机构300(图3)的一些实施方式以获得样品。
图4示出了入口端口400的详细视图，入口端口400可以在未密封之前整合到渗透阀机构300中。入口端口400特征在于具有外部部分402，外部部分402通过中间部分404与内部部分406隔开。入口端口400的中间部分404包含密封装置408，其可以与关于图3所示的并且描述的密封装置306相同。加热元件410位于中间部分404附近，并且与密封装置408相邻。入口端口412A和412B的侧面形成入口端口400的形状，并且可以由绝缘材料例如绝缘陶瓷，或聚合物例如聚酰胺-酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚等构成。出于说明性目的，入口端口400的外部部分402被描绘为填充有样品414，样品414可以是从胃肠道获得的流体样品。然而，在一些实施方式中，无论样品414是否实际包含在外部部分402中，都可以操作入口端口400。外部部分402和内部部分406比中间部分404宽。倾斜的壁416逐渐减小外部部分402的宽度，以从外部部分402的较宽宽度过渡到中间部分404的较窄宽度。这种构造可以减小密封装置408的总体积(与具有更宽的中间部分404的构造相比)，并减小暴露于样品414的密封装置408的表面积，这可以减少从密封装置408到样品414的热损失量。进而，这可以使得更容易使用加热元件410提高密封装置408的温度。在一些实施方式中，入口端口400的几何形状可以允许在外部部分402中形成气穴(未示出)，从而将密封装置408与胃肠道内所含的流体隔开。这可以充当密封装置408周围的绝缘屏障，并且还使得更容易使用加热元件410提高密封装置408的温度。此外，内部部分406相对于中间部分404的较大宽度形成剩余物捕获区域418，其可在入口端口400被开封之后保持密封装置408的剩余物。
在一些实施方式中，入口端口400的外部部分402可以直接或间接连接到可摄入装置的壳体中的开口。在一些实施方式中，没有任何东西限制样品进入开口，并且在任何给定时间，入口端口400的外部部分402可以由从可摄入装置所在的胃肠道的任何部分收集的流体样品414填充。
密封装置408防止包含在入口端口400的外部部分402内的流体样品414进入入口端口400的内部部分406。为简单起见，图4和图5将密封装置408描绘为塞子，其形成可通过使用加热元件410可破坏的密封件。然而，在一些实施方式中，密封装置408可以是在中间部分404内使用以将入口端口400的外部部分402和入口端口400的内部部分406隔开的任何其他类型的可破坏密封件或阀门。
在一些实施方式中，加热元件410可以由微控制器操作。例如，微控制器可以被配置成在可摄入装置处于胃肠道的某一部分中时操作加热元件410并开封入口端口400。入口端口412A和412B的侧面可以由绝缘材料形成，其可以保护可摄入装置和流体样品414免受加热元件410产生的热量的影响。这也可以有助于沿密封装置408的方向聚集由加热元件410产生的热量，并且可以减少驱动加热元件410以熔化、变形或破坏密封装置408的总功率量。
在一些实施方式中，选择入口端口400的尺寸，使得流体样品414通过毛细管作用自然地被吸入外部部分402，并最终通过中间部分404进入内部部分406。通常，外部部分402、中间部分404和内部部分406的横截面将是正方形、圆形或矩形，但是可以使用任何类型的横截面。考虑到可摄入装置的尺寸限制(通常为0.2至2平方毫米)，入口端口400的外部部分402、中间部分404和内部部分406的总横截面积通常小于50平方毫米。然而，上面列出的横截面区域仅是示例，并且可以选择任何横截面积以更好地从胃肠道的不同部分汲取样品。本领域技术人员将理解，确切的形状和尺寸将取决于待采集的样品的物理性质，并且一些实施方式可以使用与所述那些不同的横截面。
图5示出了入口端口500的详细视图，该入口端口500在其开封后可以整合到渗透阀机构300中。
在加热元件510已充分加热密封装置508之后，密封装置508可以变形、熔化或以其他方式被破坏，有效地开封入口端口500。一旦入口端口500被开封，流体样品514就能够从入口端口500的外部部分502通过中间部分504自然地流到入口端口500的内部部分506。类似于关于图4描述的实施方式，入口端口的侧面512A和512B可以由适当的绝缘材料制成，并且形成入口端口500的形状，具有倾斜壁516的外部部分502、中间部分504和内部部分506连同剩余物捕获区域518。当流体样品514进入入口端口500的内部部分506时，流体样品514的自然流动可将密封装置508的任何剩余物携带到位于内部部分506中的剩余物捕获区域518中。在一些实施方式中，一旦密封装置508的熔化或变形的剩余物不再与加热元件510接触，而是与构成剩余物捕获区域518的壁的绝缘材料接触，则密封装置508的剩余物沿着剩余物捕获区域518的壁重新凝固或重新形成。因此，剩余物捕获区域518可以提供储存密封装置508的重新凝固的残留物的位置，并且可以防止密封装置508的剩余物阻碍样品514的流动。
在一些实施方式中，电磁力用于将密封装置508的剩余物吸引到剩余物捕获区域518。例如，密封装置(例如，密封装置408)可以由磁性材料制成，并且可以使用诱导型或永久磁场将密封装置508的剩余物吸引到剩余物捕获区域518。可以在加热元件510被激活之后施加该磁场，并且直到密封装置508的剩余物在剩余物捕获区域518内重新凝固或重新固化。
应该理解，图3、图4和图5描述的实施方式仅仅是说明性的，并且它们可以被修改并与用于吸入或泵送流体样品的其他技术组合而不脱离本公开的精神和范围。例如，为了促使样品被吸入采样腔室304，采样腔室304可以包含低压真空，并且当开封入口端口302时，样品可以被迫使吸入采样腔室304中。通过将采样腔室304连接到包含低压真空的子腔室，或者通过使用机械致动器来泵送流体样品或增加采样腔室304的体积，也可以产生类似的效果。在一些实施方式中，外部部分402和502、中间部分404和504以及内部部分406和506的几何形状和相对尺寸可以与图4和图5中所示的不同。例如，不同部分402、404、406、502、504和506可以具有均匀的宽度，并且不包括倾斜壁416和516和/或剩余物捕获区域418和518。作为另一示例，可以使用倾斜壁来形成剩余物捕获区域418和518。
图6示出了可摄入装置600的另一示例，具有包括出口端口的采样腔室。类似于可摄入装置100和200，可摄入装置600被设计成具有外壳，该外壳具有第一端602A、第二端602B和从第一端602A纵向延伸到第二端602B的壁604。可摄入装置600在壳体中具有开口606，其允许样品从周围环境进入可摄入装置600。可摄入装置600具有连接到开口606的入口区域608。入口区域608连接到采样腔室612的进入端口610。入口区域608被分成三个部分。入口区域608的第一部分608A连接到开口606和第二部分608B，并且第三部分608C连接到采样腔室612的进入端口610。第二部分608B将第一部分608A连接到第三部分608C，并且可以包含可移动阀614，其用于防止样品流过入口区域608，并且将入口区域608的第一部分608A与入口区域608的第三部分608C隔开。
可摄入装置600具有与可移动阀614联接的机械致动器624。在一些实施方式中，微处理器或微控制器被配置成控制机械致动器624并使可移动阀614在打开和关闭位置之间移动。例如，微控制器可以被配置成在可摄入装置到达胃肠道内的特定位置之后将可移动阀614移动到打开位置。在一些实施方式中，机械致动器可由位于可摄入装置600内的一组电池或其他电源驱动。当可移动阀614被移动到打开位置时，可允许样品流过入口区域608，并且通过入口端口610进入采样腔室612。当可移动阀614处于关闭位置时，防止样品流过入口区域608并从开口606到达采样腔室612。
出于说明性目的，图6描绘了作为隔膜阀的可移动阀614，其使用机械致动器624来移动柔性隔膜，以密封或开封入口区域608的第二部分608B中的孔，这可有效地阻塞或疏通入口区域。然而，应该理解，在一些实施方式中，可移动阀614可以是不同类型的阀。例如，在一些实施方式中，可移动阀614可以由泵送机构代替，例如关于图9描述的泵送机构。作为另一个示例，在一些实施方式中，可移动阀614由渗透阀代替，类似于关于图3、图4和图5描述的实施方式。关于图7描述了其他不同阀类型的多个示例。
可摄入装置600的采样腔室612具有离开端口616，其位于采样腔室612的与进入端口610相对的一端。通常，离开端口616可位于采样腔室612内的任何位置。离开端口616被配置为允许空气或气体618离开采样腔室612，同时防止由可摄入装置600获得的样品的至少一部分离开采样腔室612。例如，离开端口616可以包括透气膜，其允许气体618离开采样腔室612，但是将阻止液体或固体样品通过离开端口616离开采样腔室612。允许气体618离开采样腔室612可以防止来自当样品通过入口端口610进入时，在采样腔室612内积聚压力。这可能导致样品更容易被吸入采样腔室612中，并导致增加能够被可摄入装置600收集的样品的总体积，并且增加样品进入采样腔室612的容易程度。
可摄入装置600包括作为离开端口616的一部分的单向阀620。该阀可以防止气体618重新进入采样腔室612。然而，在一些实施方式中，单向阀620可以不包括在可摄入装置600中。在一些实施方式中，离开端口616包括透气膜。当该透气膜与样品接触时，其可能会失去其渗透性。例如，透气膜可以包括海绵材料，其允许气体618通过离开端口616离开采样腔室612。一旦海绵材料通过与样品接触而变湿，它可能变得不再透气，或者渗透性可能大大降低，从而防止气体618重新进入采样腔室612。在一些实施方式中，透气膜可以包括多孔型聚四氟乙烯、聚丙烯等。在一些实施方式中，与海绵状材料相反，用于制造透气膜的材料可以是过滤器型的。通常，透气膜可以由允许气体渗透的任何材料制成，但是由于足够的阻力或表面张力作用而阻止液体流过膜。
在可摄入装置600中，离开端口616连接到采样腔室外部的可摄入装置600的壳体内的容积。取决于用于生产可摄入装置600的制造过程，可摄入装置600的壳体内的容积可包含空气或一些其他类型的气体。
可摄入装置600包括出口端口622，其连接到可摄入装置600的壳体内的容积。出口端口622可为气体618提供离开可摄入装置600并释放到可摄入装置600的周围环境中的路径。当气体618的体积相对较大时，这可以是有利的，因为它可以防止压力在可摄入装置600的壳体内积聚。在一些实施方式中，可摄入装置600不包括出口端口622，并且气体618停留在可摄入装置600的容积内。在一些实施方式中，出口端口622例如通过管或通道直接或间接地连接到离开端口616。在一些实施方式中，离开端口616直接从采样腔室612通向可摄入装置600中的开口，并且离开端口616可以有效地代替出口端口622。在一些实施方式中，出口端口622可以包含透气膜、单向阀、疏水通道或一些其他机制以避免不需要的材料(例如，来自胃肠道内的流体和固体颗粒)通过出口端口622进入可摄入装置600。
在一些实施方式中，可摄入装置600可以包括在采样腔室612内或附近的传感器。例如，该传感器可用于检测包含在采样腔室612内的样品的各种性质，或者该传感器可用于检测应用于包含在采样腔室612内的样品的测定技术的结果。
在一些实施方式中，亲水性海绵位于采样腔室612内，并且亲水性海绵可被配置成在样品进入采样腔室612时吸收样品。在一些实施方式中，亲水性海绵填充采样腔室612的大部分，并且保持样品维持延长的时间段。如果在可摄入装置600离开身体后从可摄入装置600收集样品，这可以是特别有利的。在一些实施方式中，亲水性海绵仅放置在采样腔室612的某些表面上或仅填充采样腔室612的某些部分。例如，可以将采样腔室612的某些壁(或所有壁)用亲水性海绵进行衬里化以有助于吸取样品，同时使采样腔室612的一些(或没有)壁不被覆盖。使壁不被覆盖可允许使用涉及相对不模糊的光学路径的诊断或测定技术。结合图8详细描述这种实施方式的示例。在一些实施方式中，海绵材料可以放置在采样腔室612的所有壁上。这可以防止不需要的环境光进入采样腔室612，这可以用于某些类型的低光检测测定。在一些实施方式中，不透明材料用于覆盖采样腔室612的一些或所有侧面。这还可以防止不需要的环境光进入采样腔室612。
在一些实施方式中，可摄入装置600可以包括连接到离开端口616或直接或间接连接到采样腔室612的密封真空室。密封真空室可具有基本上低于采样腔室612和/或入口区域608的环境压力的内部压力。在这些实施方式中，可摄入装置600开封真空室以降低采样腔室内的压力。这种压力变化可以迫使样品被吸入采样腔室，或者允许样品快速地被吸入采样腔室。
为简单起见，图6仅描绘了单个采样腔室612，但是应当理解，入口区域608可以连接到布置在整个装置中的多个采样腔室，每个采样腔室可以通过使用一个或多个阀被独立地控制。例如，在一些实施方式中，可以存在连接到入口区域608的一个或多个子腔室。每个子腔室可以被配置成保持从胃肠道内收集的样品，并保持这些样品被隔离。通常，可以使用任何类型的阀或其他合适的机构来隔离子腔室中包含的样品，包括关于图1-5描述的任何阀或机构。在一些实施方式中，可摄入装置600在不同时间或从胃肠道内的不同位置将不同样品分配到各个不同子腔室中。例如，可摄入装置600可以通过打开阀门以将入口区域608的内部连接到适当的子腔室来实现这一点，然后打开入口区域608以从壳体中的开口606吸入样品。
图7描绘了可以整合到可摄入装置例如可摄入装置100、200或600中的不同类型的可移动阀。可摄入装置702示出了针阀如何可以用作可移动阀(例如，作为可摄入装置600(图6)的可移动阀614)，其中图702A示出了处于关闭位置的针阀，并且图702B示出了处于打开位置的针阀。在可摄入装置702中，机械致动器可以被配置为成直线地移动针阀，从而在打开位置和关闭位置之间切换。例如，在图702A中，可摄入装置702使针插入入口端口中，从而防止样品从可摄入装置702中的开口流入采样腔室。在图表702B中，可摄入装置702已经使针从入口端口移除，允许样品从可摄入装置702中的开口自由地流入采样腔室。为了产生直线运动，机械致动器可以是线性致动器，例如螺线管。或者，机械致动器可以是旋转致动器，并且旋转可以转换成线性运动。本领域技术人员将理解，这可以以许多方式进行，例如，通过将机械致动器联接到滚珠螺杆机构、螺纹型导螺母和导螺杆机构、齿条与齿轮机构等。
可摄入装置704示出了旋转阀如何可用作可移动阀(例如，作为可摄入装置600(图6)的可移动阀614)，其中图704A示出旋转阀处于关闭位置，并且图704B示出旋转阀处于打开位置。在图704A中，可摄入装置704使旋转针定向成，使得防止样品从可摄入装置704中的开口进入采样腔室。在图704B中，可摄入装置704具有旋转针，其已被旋转成定向在样品可从可摄入装置704中的开口自由流入采样腔室之处。为了操作旋转阀，可摄入装置704中的机械致动器可以是旋转致动器，其能够旋转旋转针以在打开位置和关闭位置之间切换。
可摄入装置706示出了柔性隔膜或隔膜阀如何可用作可移动阀(例如，作为可摄入装置600(图6)的可移动阀614)，其中图706A示出隔膜阀处于关闭位置，并且图706B示出隔膜阀处于打开位置。在图706A中，可摄入装置706使隔膜阀处于关闭位置，其中由于机械致动器对柔性隔膜产生的压力，柔性隔膜压靠在入口区域中的孔。这可以有效地阻止样品流过入口区域，从而防止样品从可摄入装置706中的开口进入采样腔室。在图706B中，可摄入装置706使隔膜阀处于打开位置，其中压力被从柔性隔膜上去除。隔膜返回到远离入口区域中的孔的位置，允许样品从可摄入装置706的开口自由地流入采样腔室。
在一些实施方式中，可摄入装置706具有靠近隔膜或与隔膜直接接触的弹簧机构。弹簧机构可以向隔膜施加压力以抵抗由机械致动器施加的压力，这可以在机械致动器不向柔性隔膜施加压力时使柔性隔膜移动到打开位置。另外，这可以确保当机械致动器没有在柔性隔膜上施加压力时使隔膜阀保持打开。
在一些实施方式中，将机械致动器从关闭位置移动到打开位置引起可摄入装置内的入口区域的体积增加。这可以导致入口区域内的压力降低，从而产生抽吸以将样品吸入入口区域中。类似地，将机械致动器从打开位置移动到关闭位置可以使入口区域的体积减小。这可以导致入口区域内的压力增加，从而将样品推出入口区域。取决于入口区域、机械致动器和可移动阀的设计，这可以通过可摄入装置中的开口将样品推入采样腔室中而不是将样品推回。关于图9更详细地描述了这种设计的示例。
图8示出了可以整合到例如可摄入装置100、200、600和702-706的可摄入装置中的采样机构的示例。采样机构800部分地衬里化有亲水性海绵802A和802B。在亲水性海绵802A和802B之间是采样机构800内的测试区域804。亲水性海绵802A和802B吸收液体或流体样品806，并且可以将样品806吸取到采样机构800中。当亲水性海绵802A和802B被样品806饱和时，并且在样品806的末端，在亲水性海绵802A和802B之间形成弯月面808。该系统可用于采集能难以自然地流入取样机构800中的特别粘稠的样品。
采样机构800包括连接到通道812的离开端口810。当样品806被吸入采样机构800中时，包含在采样机构800中的空气或气体可以通过离开端口810被推出采样机构800并进入通道812。这可以避免气体被限制在采样机构800内，这进而可以避免在采样机构800内部积聚压力并且防止样品806被吸入测试区域804。
在一些实施方式中，采样机构800可以不包括离开端口810或通道812，并且可以允许采样机构800中的任何空气或气体保留在采样机构800内。在一些实施方式中，采样机构800可以填充有低压真空、附接到泵或其他机构以产生真空、或附接到可以不密封的包含低压真空的密封室。使用真空可以允许采样机构800受迫吸入样品。
在一些实施方式中，可摄入装置可以包括传感器或诊断装置以研究包含在采样机构800内的样品806。由于测试区域804的前壁和后壁上没有海绵材料，因此关于包含在测试区域804的样品806的信息，可以通过使用涉及清晰光学路径的传感器和/或测定技术来收集，其原本被海绵(例如，亲水性海绵802A和802B)遮挡。例如，光源和/或光学传感器可以放置在前壁和/或后壁附近，以测试样品的光学性质或检测某些测定技术的结果。
本领域技术人员将理解，图8中描绘的采样机构800仅仅是说明性的，并且是关于图8描述的总体技术可以应用于各种不同的腔室、通道和流体路径，并且可以整合到各种不同的可摄入装置中。此外，在一些实施方式中，可以改变图8的整体几何形状以及海绵和测试区域的定位。例如，海绵可以形成为中空管的形状，其中测试区域位于各个管的中间。在这种情况下，从管的一端到另一端会有清晰的光路。
图9示出了可以整合到可摄入装置(包括可摄入装置100、200、600和702-706的某些实施方式)中的泵送机构900。出于说明的目的，泵送机构900可以在类似于可摄入装置600(图6)的可摄入装置的背景下描述。当将其整合到类似于可摄入装置600的可摄入装置中时，泵送机构900可起到可移动阀(例如，可摄入装置600的可移动阀614)的作用，并控制样品在壳体中的开口606和取样装置612的出口端口610之间流动的能力。另外，泵送机构900的泵送腔室904可以形成入口区域608的第二部分608B的一部分。然而，泵送机构900的一般结构和原理不限于本公开中描述的可摄入装置，并且它们可以应用于多种可摄入装置。
泵送机构900被设计成通过第一开口902将样品吸入泵送腔室904，并通过第二开口906将一部分样品推出泵送腔室904。在一些实施方式中，第一开口902可以与可摄入装置的壳体中的开口直接或间接连接。例如，入口区域(例如，可摄入装置600(图6)的入口区域608的第一部分608A)可以将可摄入装置的壳体中的开口(例如，可摄入装置600(图6)的壳体中的开口606)连接至第一开口902。在一些实施方式中，第二开口906与可摄入装置的采样腔室直接或间接连接。例如，第二开口906可以与采样腔室的进入端口连接(例如，经由入口区域608的第三部分608C与可摄入装置600的采样腔室612的进入端口610连接)。
泵送机构900的特征在于包含在泵送腔室904内的可移动泵头908。可移动泵头908的突起部908A成形为配合在第一开口902内，或以其他方式阻挡第一开口902。可移动泵头908的基部908B能够覆盖第二开口906或以其他方式阻挡第二开口906。此外，可移动泵头908的突起部908A和基部908B彼此被尺寸设定为且定向为，使得当突起部908A阻挡第一开口902时，基部908B可以同时阻挡第二开口906或使第二开口906不受阻挡。此外，当基部908B阻挡第二开口906时，突起部908A可总是被配置成也阻挡第一开口902。
当可移动泵头908上下移动时，开口902和906可以被密封或不密封，从而将泵送机构900切换到打开位置、部分关闭位置和关闭位置。在打开位置(如图912所示)，第一开口902和第二开口906都是未密封的或打开的。在部分关闭位置(如图914所示)，可移动泵头908被定位成仅密封第一开口902，同时使第二开口906打开。最后，在关闭位置(如图910和图918所示)，第一开口902和第二开口906都是密封的。
在一些实施方式中，可移动泵头908可以连接到机械致动器(例如，可摄入装置600(图6)的机械致动器624)，其可以被配置为使可移动泵头908成直线地上下移动。例如，可移动泵头908可以位于附接到机械致动器的轴的端部上。在一些实施方式中，机械致动器和可移动泵头908的定位可由位于可摄入装置内的微控制器或微处理器控制。例如，微控制器可以被配置成仅在可摄入装置到达胃肠道内的特定位置之后移动泵头908并通过泵送腔室904开始泵送样品。
图910描绘了处于完全关闭位置的泵送机构900。当泵送机构900处于完全关闭位置时，可移动泵头908的突起部908A可定位在第一开口902内，并且可移动泵头908的基部908B可定位在第二开口906附近。在完全关闭位置，可移动泵头908的定位可以有效地防止样品从开口902或906进入或离开泵送腔室904。
图912描绘了处于打开位置的泵送机构900。当泵送机构900处于打开位置时，可移动泵头908远离第一开口902移动，将可移动泵头908的突起部908A移出第一开口902，并将可移动泵的基部908B移动远离第二开口906。在该位置，泵送机构900可允许一个或多个样品通过第一开口902进入泵送腔室904，并通过第二开口906离开泵送腔室904。因为当可移动泵头908远离第一开口902移动时泵送泵室904的有效容积增大，所以当从图910中所示的关闭位置转换到图912中所示的打开位置时泵送机构900可以通过第一开口902将样品吸取到采样腔室中。在一些实施方式中，单向阀可以整合到可摄入装置中以防止当泵送机构900在关闭位置和打开位置之间转换时样品通过第二开口906被吸入泵送腔室中。这可以确保进入泵送腔室904的样品仅通过第一开口902被吸入。
图914描绘了处于部分关闭位置的泵送机构900。当泵送机构900处于部分关闭位置时，可移动泵头908的突起部908A定位在第一开口902附近，或者恰好位于第一开口902内。在该位置，可移动泵头908的突起部908A有效地密封第一开口902，防止留在泵送腔室904中的任何样品经由第一开口902离开泵送腔室904。在该位置，可移动泵头908的基部908B定位成远离第二开口902。这可以允许留在泵送腔室904中的任何样品通过第二开口906离开泵送腔室904。例如，如果第二开口906连接到采样腔室的进入端口(例如，通过入口区域608的第三部分608C与可摄入装置600(图6)的采样腔室612的进入端口610连接)，这可以允许样品从泵送机构900通过进入端口自由流入采样腔室900。
图916描绘了当泵送机构900从部分关闭位置向完全关闭位置转换时的泵送机构900。当泵送机构900移动到完全关闭位置时，可移动泵头908迫使包含在泵送腔室904内的任何剩余样品通过第二开口906离开泵送腔室904。当发生这种情况时，可移动泵头908的突起部908A保持在第一开口902内，阻挡它并防止样品通过第一开口902离开泵送腔室904。相比之下，可移动泵头908的基部908B不完全覆盖第二开口906，并且样品可以通过第二开口906自由地离开泵送腔室904。结合起来，当泵送机构900从图914所示的部分关闭位置移向图918所示的完全关闭位置时，这可以导致留在采样腔室中的大部分样品被迫通过第二开口906。
图918描绘了处于完全关闭位置的泵送机构900，类似于图910。如前所述，在完全关闭位置，可移动泵头908被定位成密封开口902和906，这可以防止样品从开口902或906进入或者离开泵送腔室904。通常，泵送机构900可以在图910和图918中所示的关闭位置和图912所示的打开位置之间循环任何次数，从而通过第一开口902将额外的样品吸入泵送腔室904，并通过第二开口906迫使样品离开泵送腔室904。
虽然图9描绘了位于可移动泵头908的中心的可移动泵头908的突起部908A，但突起部908A的位置可以在可移动泵头908上的任何之处。例如，可移动泵头908的突起部908A和第一开口902可以位于泵送腔室904的侧面。在一些实施方式中，可移动泵头908被分成两部分，其可以由一个或多个致动器控制。例如，突起部908A和基部908B可以是两个单独的部件，其各自使用不同的致动器被移动。这可以允许第一开口902被密封和开封，而与泵送机构900的体积增大或减小无关。
为了说明的目的，图910-918描绘了可移动泵头908的基部908B用于覆盖或以其他方式阻挡第二开口906。然而，在一些实施方式中，可移动泵头908可以不覆盖第二开口906，装配在第二开口906中或以其他方式阻挡第二开口906，并且本领域技术人员将理解，第二开口906不需要被部分或完全阻挡，从而通过第二开口906推动样品。例如，可移动泵头部908可以根本不包括基部908B。相反，可移动泵头908可以由柔性材料制成，其与泵送腔室904的下侧形成密封。在这种情况下，可移动泵头908可以以类似于柱塞的方式上下移动，从而改变泵送腔室904的有效容积。当容积减小时，样品至少部分地通过第二开口906被迫使离开泵送腔室904。
通常，将泵送机构900整合到可摄入装置中可以不损害可摄入装置的开口、端口、阀门、膜、采样腔室或其他结构的功能，并且结合可摄入装置100、200、600或702-706所述的任何教导或实施方式可以结合到具有泵送机构900的可摄入装置的不同实施方式中。例如，泵送机构900可以代替可摄入装置200中的第一阀门214(图2)，并且可以用于迫使样品进入采样腔室212。作为可替选示例，泵送机构900可用于迫使样品进入渗透阀机构300(图3)的采样腔室304。作为另一个示例，泵送机构900可以整合到其中不包括离开端口616的可摄入装置600(图6)的实施方式中，并且泵送机构900可以用于迫使样品进入采样腔室612，尽管可能由于空气或气体618被捕集在采样腔室612内而导致压力。
出于说明性目的，本公开提供的示例主要集中于可摄入装置的许多不同示例实施方式，例如可摄入装置100、200、600和702-706。然而，应当理解，可以在不显著改变装置的功能和操作的情况下对关于图1-9描述的可摄入装置的一个或多个实施方式的总体形状和设计进行改变。此外，应当注意，任何一个实施方式中描述的特征和限制可以应用于本文的任何其他实施方式，并且与一个实施方式有关的描述和示例可以以合适的方式与任何其他实施方式组合。例如，关于图7描述的任何阀门可以用作关于图2描述的阀门214和216。作为可替选示例，关于图3描述的吸收性材料310和柔性膜314可以整合到可摄入装置100、200、600和702-706的各种实施方式中描述的任何各种采样腔室中，从而自动密封采样腔室。此外，本公开中提供的附图和示例旨在仅是示例性的而非限制性的。仅所附权利要求旨在设定关于本发明包括的内容的界限。还应注意，上述系统和/或方法可以应用于其他系统和/或方法、或者根据其他系统和/或方法使用，其他系统和/或方法包括可以与或可以不与可摄入装置直接相关的系统和/或方法。
图10以高度示意性的方式示出了具有壳体1010的可摄入装置1000，壳体1010包括第一端1012和与第一端1012相对的第二端1014。壳体1010还包括连接第一端1012和第二端1014的壁1016。壁1016具有开口1018，其允许流体来自可摄入装置1000的外部(例如，来自胃肠道)并进入可摄入装置1000的内部。
图11描绘了可摄入装置1000的内部的一部分的横截面视图。如图11所示，可摄入装置1000的内部包括阀门系统1100和采样系统1200。阀门系统1100被描绘为具有与开口1018齐平的部分，使得阀门系统1100防止可摄入装置1000外部的流体进入采样系统1200。然而，如下面参考图12-16更详细地描述的那样，阀门系统1100可以改变位置，使得阀门系统1100允许可摄入装置1000外部的流体进入采样系统1200。
图12和图16更详细地示出了阀门系统1100。如图12所示，阀门系统1100包括致动机构1110、触发器1120和门1130。在图12和图16中，门1130的腿状部1132抵靠壳体壁1016齐平并与其平行，使得门腿状部1132覆盖开口1018，以防止可摄入装置1000外部的流体(例如，胃肠道中的流体)进入可摄入装置1000的内部。门1130的突起1134与触发器1120的唇部1122接合。触发器1120的栓钉1124与致动机构1110的蜡罐1112接合。参考图16，偏置机构1140包括压缩弹簧1142，其在门1130上施加向上的力。偏置机构1140还包括扭转弹簧1144，其沿逆时针方向在触发器1120上施加力。在图12和图16中，由扭转弹簧1144施加的力由罐1112中的固体蜡反作用，并且由压缩弹簧1142施加的力由唇部1122反作用。
图13A和图13B示出了致动机构1110致动触发器1120的运动的方式的实施方式。类似于图12和图16，图13A示出了如下配置：其中栓钉1124由于扭转弹簧1144而对固体蜡罐1112施加力，并且其中蜡罐1112的固体本能抵抗由栓钉1124施加的力。控制单元1150与阀门系统110信号连通。在可摄入装置1000的使用期间，控制单元1150接收信号，指示阀门系统1100的位置应该改变，例如，使得可摄入装置1000可以采集胃肠道中的流体样品。控制单元1150发送信号，该信号使致动系统1100的加热系统1114加热罐1112中的蜡，使得蜡熔化。如图13B所示，熔化的蜡不能抵抗由栓钉1124施加的力，使得在扭转弹簧1144的力作用下，触发器1120以逆时针方式移动。
图14A和图14B示出了在致动之前和之后触发器1120和门1130的相互作用。如图14A所示，当蜡罐1112是固体(对应于图13A中所示的配置)时，突起1134接合唇部1122，这防止压缩弹簧1142的力向上移动门1130。如图14B所示，当罐1112中的蜡熔化(图13B)时，触发器1120逆时针移动，并且唇部1122与突起1134脱离接合。这允许压缩弹簧1142的力向上移动门1130。如通过比较图14A至图14B所见，门1130的向上移动导致门腿状部1132中的开口1136向上移动。
图15A和15B示出了开口1136的向上移动对可摄入装置1000获得样品的能力的影响。如图15A所示，当罐1112中的蜡是固体时(图13A和图14A)，开口1136不与可摄入装置1000的壁1016中的开口1018对准。相反，门腿状部1132覆盖开口1018并阻止流体进入可摄入装置1000内部。如图15B所示，当罐1112中的蜡熔化并且触发器1120和门1130已经移动时(图13B和图14B)，门1130中的开口1136与壁1016中的开口1018对准。在这种配置下，在可摄入装置1000的外部(例如，在胃肠道中)的流体可以经由开口1018和1036进入可摄入装置1000的内部。
尽管前面的描述是关于具有一个打开位置和一个关闭位置的阀门系统(例如，两级阀门系统)进行的，但本发明不限于此意义。而是，以上关于两级阀门系统描述的概念可以用具有多于两级(例如，三级、四级、五级等)的阀门系统来实现。例如，图17A-图19C示出了三级阀门系统1700的横截面视图。图17A、图18A和图19A示出了处于相同位置的阀门系统1700的部件的不同视图。图17B、图18B和图19B示出了处于相同位置的阀门系统1700的部件的不同视图。图17C、图18C和图19C示出了处于相同位置的阀门系统1700的部件的不同视图。
如图17A-图19C所示，阀门系统1700包括致动系统1710、触发器1720、门1730和偏置系统1740。致动系统1710包括第一蜡罐1712、第二蜡罐1714、第一加热系统1716和第二加热系统1718。触发器1720包括第一唇部1722、第二唇部1724、第一栓钉1726和第二栓钉1728。门1730包括门腿状部1732和突起1734。门腿状部1732具有开口1736。偏置系统1740包括压缩弹簧1742和扭转弹簧1744。此外，可摄入装置包括控制单元1750。
如图17A、图18A和图19A所示，在第一阶段中，突起1734接合第一唇部1722，并且第一栓钉1726接合第一蜡罐1712。压缩弹簧1742在门1730上施加向上的力，并且扭转弹簧1744沿逆时针方向在触发器1720上施加力。由扭转弹簧1744施加的力由第一罐1712中的固体蜡反作用，并且由压缩弹簧1742施加的力由第一唇部1722反作用。开口1736不与开口1018对准。
图17B、图18B和图19B示出了在控制单元1750向第一加热系统1716发送信号以熔化第一罐1712中的蜡之后的第二阶段中的配置。在第二阶段中，触发器1720相对于其在第一阶段种的位置逆时针移动。第一栓钉1726定位在第一罐1712中，因为熔化的蜡不能阻止该移动。通过第二栓钉1728与第二罐1714中的固体蜡的接合防止了触发器1720的进一步逆时针运动。随着触发器1720的逆时针运动，第一唇部1722从突起1734脱离，并且门1730向上移动，使得腿状部1732中的开口1736与开口1018对准。通过突起1734与第二唇部1724的接合防止了门1730的进一步向上移动。
图17C、图18C和图19C示出了在控制单元1750向第二加热系统1718发送信号以熔化第二罐1714中的蜡之后的第三阶段中的配置。在第三阶段中，触发器1720相对于其在第二阶段中的位置逆时针移动。第二栓钉1728位于第二个罐1714中，因为熔化的蜡不能阻止该移动。通过第一栓钉1726和第二栓钉1728分别与第一罐1712和第二罐1714的接合防止了进一步的逆时针旋转。突起1734从第二唇部1724脱离，允许压缩弹簧1742的力向上移动门1730，使得开口1736不再与开口1018对准。
图20示出了可用于可摄入装置中的三级阀门系统2000的另一实施方式。阀门系统2000类似于阀门系统1700，不同之处在于致动系统2010包括分别限定三角形的三个蜡罐2012、2014和2016，并且触发器2020包括分别限定相应的三角形的三个栓钉2022、2024和2026。使用控制单元2050控制致动系统2010。致动系统2010还包括第一加热系统2018，其加热罐2012和2014中的蜡并且使得栓钉2022和2024进入其相应的罐，使得阀门系统2000从其第一阶段向其第二阶段移动。致动系统2010还包括第二加热系统2028，其加热罐2016中的蜡，使得钉2026进入罐2016，使阀门系统2000从其第二阶段向其第三阶段移动。
在前面的讨论中，描述了包括一个或多个蜡罐和相应的加热系统的致动系统实施方式。但是本公开不限于这种致动系统。通常，可以使用如下任何致动系统：其将在需要时提供适当的力以抵抗触发器的逆时针运动并且在需要时移除该力。这种致动系统的示例包括具有硅或蜡密封的罐。控制单元可用于打破密封并允许触发器的逆时针移动。此外或可替选地，致动机构可以使用可溶解的涂层，其随时间或在物质存在下溶解。当涂层溶解时，触发器可以沿逆时针方向进一步移动。其他致动机构也可施加吸引力而不是移除阻力。例如，致动机构可以包括磁栓钉和可滑动磁体。当阀门系统应改变阶段时，磁体可位于罐后面或可滑动到罐后面的位置。当罐后面的磁体滑入磁性触发器栓钉的范围内时，由于磁性栓钉和磁体之间的吸引力，触发器沿逆时针方向移动。用于移动可滑动磁体的滑动机构可以由渗透泵、加压腔室或先前在其他实施方式中描述的任何其他可应用的移动方法提供动力。
在上面的讨论中，公开了触发器的实施方式，其包括一个或多个唇部和一个或多个栓钉。然而，本公开不限于这种触发器。通常，例如，可以使用能够提供触发器的逐步移动的任何触发器设计。这种触发器设计包括例如可释放的闩锁联接器或锯齿状的接合壁。不同的实施方式可以利用插座接头中的球状部来接合触发器和门，其中“插座”位于触发器上。应注意，这种设计不需要基于逆时针运动，并且可以例如设计用于使触发器以一个或多个不同自由度受控运动。例如，触发器可以被配置为横向滑动(而不是旋转)以将触发器的栓钉推入熔化的蜡罐中。
上面的讨论描述了包括突起和具有开口的腿状部的门的实施方式。本公开不限于这种设计。通常，可以使用任何适当的布置，只要它提供到可摄入装置内部的所需的开口的逐步控制运动即可。示例性设计包括能够响应于触发器上的磁力或在触发器上施加磁力的门。锯齿形模式还可以提供逐步的门移动。另外，实施方式包括设计成将门可释放地联接到触发器的闩锁。不同的实施方式可以利用插座接头中的球状部，其中“球状部”位于门上。可选地，门可以包括一个或多个区域，所述一个或多个区域包括一种或多种适当的密封材料，一种或多种适当的密封材料被定位成当所述门被定位成防止可摄入装置的外部的流体经由可摄入装置的壳体中的开口进入装置的内部时覆盖可摄入装置的壳体中的开口。
在前面的讨论中，描述了偏置系统的实施方式，其包括压缩弹簧和偏置弹簧。然而，本公开不限于此意义。通常，任何偏置元件可用于向触发器提供逆时针力和/或向门提供向上的力。示例性的偏置元件包括弹性带，其中拉伸的弹性带的作用类似于所描述的拉伸的压缩弹簧。另外的偏置机构可以包括磁体和/或磁力以引发触发器或门移动。例如，磁体可以位于门上方，其中，与拉伸的压缩弹簧的恒定力一样，磁体也在门上施加恒定的吸引力。
如上所述，除了阀门系统之外，可摄入装置还包括采样系统。图21A和图21B示出了具有采样系统1200和阀门系统1100的某些部件的可摄入装置1000的局部横截面图。采样系统1200包括一系列海绵，其被配置成从开口吸收流体、将流体移动到壳体内的位置，并准备液体以进行测试。用于测试的准备可以包括过滤流体并将流体与化学测定结合。该测定可以被配置为对经过滤的样品中的细胞染色。该系列海绵包括芯吸海绵1210、转移海绵1220、容积海绵1230和测定海绵1240。
芯吸海绵1210由吸收性材料制成，当阀打开时，即当入口和壳体对准时，吸收性材料从壳体中的开口吸收流体。芯吸海绵将流体从开口转移到过滤器。芯吸海绵1210包括朝向壳体1016延伸的芯吸舌状部1212。如图21A所示，在致动系统致动之前(图13A、图14A、图15A)，芯吸舌状部1212不与可摄入装置1000的壁1016中的开口1018相邻，使得芯吸舌状部1212不吸收可摄入装置1000外部的流体。然而，如图21B所示，在致动系统致动之后(图13B、图14B、图15B)，芯吸舌状部1212与开口1018相邻，使得吸收性材料制成的芯吸海绵1212吸收通过开口1018的流体，例如来自胃肠道的流体。由芯吸舌状部1212吸收的流体可以通过芯吸海绵1210行进到芯吸海绵1210的远端1214。芯吸海绵1210和芯吸舌状部1212可以由VF2海绵、Ahlstrom M13海绵、MF/F材料、Carwild Ivalon聚乙烯醇材料或其他合适的吸收性材料制成。可选地，可以选择海绵材料的尺寸以实现其所有所需的功能，同时保持精确地包装在胶囊内。在一些实施方式中，将Carwild Ivalon聚乙烯醇材料切割成1.4毫米(高)×6毫米(宽)×8.5毫米(长)的尺寸。在某些实施方式中，当选择合适的材料和/或其尺寸时，可以考虑以下参数中的一个或多个：装载一种或多种防腐材料的能力；所需的待装载防腐材料；容纳一种或多种干燥防腐剂的能力；在与一种或多种GI流体接触时促进一种或多种干燥的防腐材料水合的能力；捕获流体(例如GI流体)的能力；流体吸取时的溶胀性(通常，希望在吸取液体时具有很少或没有溶胀)。通常，基于所关注分析物选择防腐剂。
核酸防腐剂可用于防止或降低核酸降解或变性的速率，和/或增加核酸的稳定性，例如，以维持核酸结构。在一些实施方式中，核酸防腐剂是核酸酶抑制剂(脱氧核糖核酸酶抑制剂)。在一些实施方式中，核酸防腐剂是核糖核酸酶抑制剂。核酸酶抑制剂和核糖核酸酶抑制剂是本领域已知的，并且已在例如U.S.6,224,379中描述，其通过引用整体并入本文。在一些实施方式中，核酸防腐剂混合物可以包括EDTA、柠檬酸钠、硫酸铵。在一些实施方式中，RNA防腐剂混合物包含2mL的0.5M EDTA、1.25ml的1M柠檬酸钠、35g的硫酸铵和46.8mL的dH20。在一些实施方式中，RNA防腐剂是RNAlaterTM稳定化溶液(ThermoFisherScientific)，如美国专利No.7,056,673中所述，其通过引用整体并入本文。在一些实施方式中，RNA防腐剂可以包括一种或多种三苯甲烷染料(例如甲基绿、结晶紫、副品红或三-(4-氨基苯基)甲烷)、甲酚紫、多胺和钴离子。在一些实施方式中，RNA防腐剂可以包括精胺、亚精胺、1,10-二氨基-4,7-二氮杂癸烷、1,11-二氨基-4,8-二氮杂十一烷、1,13-二氨基-4,10-二氮杂十三烷、1,14-二氨基-4,11-二氮杂十四烷、1,15-二氨基-4,12-二氮杂十五烷、1,16-二氨基-4,13-二氮杂十六烷、1,17-二氨基-4,14-二氮杂十七烷1,18-二氨基-4,15-二氮杂十九烷、1,19-二氨基-4,16-二氮杂二十烷和1,20-二氨基-4,17-二氮杂二十一烷中的一种或多种。
蛋白防腐剂可用于预防或降低蛋白降解或变性的速率，和/或增加蛋白的稳定性，例如，以维持蛋白结构。举例来说，防腐剂可以包括蛋白酶抑制剂、表面活性剂(例如非离子表面活性剂)、乳化剂、酸、对羟基苯甲酸酯、酯和蛋白稳定剂。
在一些实施方式中，防腐剂可以通过一种或多种蛋白酶来防止或减少蛋白的消化或降解。在一些实施方式中，防腐剂可以是蛋白酶抑制剂。在一些实施方式中，蛋白酶抑制剂是丝氨酸蛋白酶抑制剂、金属蛋白酶抑制剂、氨肽酶抑制剂、半胱氨酸肽酶抑制剂或天冬氨酰蛋白酶抑制剂。在一些实施方式中，蛋白酶抑制剂可以通过蛋白酶防止或减少消化，所述蛋白酶例如但不限于胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、纤溶酶激肽释放酶、凝血酶、木瓜蛋白酶、组织蛋白酶B、组织蛋白酶L、钙蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶(staphopain)、内切蛋白酶Lys-C、激肽释放酶和凝血酶。在一些实施方式中，蛋白酶抑制剂可以是4-(2-氨基乙基)苯磺酰基氟盐酸盐(AEBSF，CAS 30827-99-7)、抑肽酶(CAS 9087-70-1)、苯丁抑制素(CAS 58970-76-6)、E-64(CAS 66701-25-5)、亮抑酶肽(CAS 103476-89-7)、抑肽素A(CAS 26305-03-3)或N-对甲苯磺酰基-L-苯基丙氨酸氯甲基酮(TPCK)。在一些实施方式中，蛋白生物标志物防腐剂包括4-(2-氨基乙基)苯磺酰基氟盐酸盐(AEBSF、CAS 30827-99-7)、抑肽酶(CAS 9087-70-1)、苯丁抑制素(CAS 58970-76-6)、E-64(CAS 66701-25-5)、亮肽素(CAS 103476-89-7)、抑肽素A(CAS 26305-03-3)、DMSA和牛血清白蛋白和可选的N-对甲苯磺酰基-L-苯基丙氨酸氯甲基酮(TPCK)。
在一些实施方式中，防腐剂可以是蛋白稳定剂，例如海藻糖或右旋糖酐。
如本文所公开的防腐剂可以是酸。在一些实施方式中，防腐剂可以是pKa在3和7之间的酸。在一些实施方式中，防腐剂可以是柠檬酸或山梨酸。
在一些实施方式中，防腐剂可以是表面活性剂，例如聚山梨醇酯。示例性聚山梨醇酯包括，例如，聚山梨醇酯20(聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单月桂酸酯)、聚山梨醇酯40(聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单棕榈酸酯)、聚山梨醇酯60(聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单硬脂酸酯)、聚山梨醇酯80(聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单油酸酯)、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯和脱水山梨糖醇单油酸酯。
在一些实施方式中，防腐剂是尼泊金、对羟基苯甲酸酯或对羟基苯甲酸(4-羟基苯甲酸)的酯。在一些实施方式中，防腐剂可以是对羟基苯甲酸丙酯。
在一些实施方式中，防腐剂可以包括二甲基亚砜(DMSA)。在一些实施方式中，防腐剂可以包括牛血清白蛋白。
防腐剂可以是蛋白酶抑制剂、表面活性剂、乳化剂、酸、对羟基苯甲酸酯和酯中的两种或更多种的混合物。例如，如本文所述的防腐剂可以包括两种或更多种蛋白酶抑制剂的混合物。在一些实施方式中，如本文所述的防腐剂可以包括一种或多种蛋白酶抑制剂和一种或多种酸的混合物。在一些实施方式中，如本文所述的防腐剂可以包括一种或多种蛋白酶抑制剂、一种或多种酸和酯(例如对羟基苯甲酸酯)的混合物。在一些实施方式中，如本文所述的防腐剂可以包括一种或多种蛋白酶抑制剂、一种或多种酸、一种或多种酯和一种或多种表面活性剂的混合物。在一些实施方式中，防腐剂可以包括HALTTM蛋白酶抑制剂混合物(Thermo Fisher)。在一些实施方式中，防腐剂可以包括HALTTM蛋白酶抑制剂混合物(Thermo Fisher)和TPCK。在一些实施方式中，防腐剂可以是用于保存蛋白例如蛋白生物标志物的杀菌剂。在一些实施方式中，作为杀菌剂的防腐剂混合物包括柠檬酸(CAS 77-92-9)、山梨酸(CAS 110-44-1)、对羟基苯甲酸丙酯(CAS 94-13-3)、Tween80(CAS 9005-65-6)、乙醇、牛血清白蛋白和TPCK(CAS 402-71-1)。
在一些实施方式中，含有一种或多种蛋白酶抑制剂的防腐剂混合物可以与胃肠道中的蛋白接触以稳定蛋白。在一些实施方式中，蛋白是免疫球蛋白。在一些实施方式中，蛋白是IgA或IgM。在一些实施方式中，蛋白是分泌型IgA。在示例性实施方式中，含有AEBSF、抑肽酶、苯丁抑制素、E-64、亮抑酶肽和抑肽素A蛋白酶抑制剂(HALTTM、Thermo Fisher)和N对甲苯磺酰基-L-苯基丙氨酸氯甲基酮(TPCK、Sigma Aldrich)的防腐剂混合物可以是用于稳定胃肠道中的一种或多种免疫球蛋白，例如分泌型IgA。
在一些实施方式中，含有一种或多种蛋白酶抑制剂、酸、对羟基苯甲酸酯和表面活性剂的防腐剂混合物可以与胃肠道中的蛋白接触以稳定蛋白。在一些实施方式中，蛋白不是免疫球蛋白。在示例性实施方式中，含有AEBSF、抑肽酶、苯丁抑制素、E-64、亮抑酶肽和抑肽素A蛋白酶抑制剂(HALTTM，Thermo Fisher)，N对甲苯磺酰基-L-苯基丙氨酸氯甲基酮(TPCK，Sigma Aldrich)、柠檬酸、山梨酸、对羟基苯甲酸丙酯、聚山梨醇酯80(Tween80)、BSA的防腐剂混合物可用于稳定胃肠道中的一种或多种非免疫球蛋白，例如细胞因子、钙卫蛋白、S100A12、乳铁蛋白、M2-丙酮酸激酶、新蝶呤、金属蛋白酶、髓过氧化物酶、多形核弹性蛋白酶和/或α1抗胰蛋白酶嗜酸性蛋白(eosinophilic protein)X.
在一些实施方式中，一种或多种内部对照物包括在如本文所述的用于收集一种或多种分析物的可摄入装置中。内部对照物可用于监测装置中小分子、核酸和/或蛋白随时间的稳定性和降解。在一些实施方式中，内部对照物可以是小分子、核酸和/或蛋白。在一些实施方式中，小分子内部对照物可以是2,4二硝基苯酚(2,4，DNP)、二茂铁(femocene)和/或氘标记的胆固醇。在一些实施方式中，核酸内部对照物可以是DNA内部对照物。在一些实施方式中，核酸内部对照物可以是RNA内部对照物。在一些实施方式中，RNA内部对照物可以是基于修饰的δ病毒基因组富含G+C(60％)的RNA分子(其具有广泛的二级结构)，如Dingle等人，J.Clin.Microbiol.42(3):1003-1011,2004所述，通过引用整体并入本文。在一些实施方式中，蛋白内部对照物可以是人血清白蛋白(HSA)、异硫氰酸荧光素和/或生物素。
在一些实施方式中，防腐剂是微生物防腐剂。在示例性实施方式中，防腐剂防止、抑制或减少微生物的生长和/或增殖。在一些实施方式中，防腐剂永久地防止、抑制或减少微生物的生长和/或增殖。在示例性实施方式中，防腐剂防止、抑制或减少细菌的生长和/或增殖。在一些实施方式中，防腐剂永久地防止、抑制或减少细菌的生长和/或增殖。在一些实施方式中，防腐剂是抑菌化合物、杀菌化合物和/或固定化合物中的一种或多种。
抑菌防腐剂停止细菌的生长或繁殖。在一些实施方式中，防腐剂杀死细菌，从而防止生长和繁殖。杀菌防腐剂杀死细菌。细菌进入受试者的胃肠道中的如本文所述的装置，并与停止细菌生长和增殖的抑菌防腐剂或杀死细菌的杀菌防腐剂接触。因此，装置中的细菌数量代表细菌首次进入装置时存在于胃肠道中的微生物群落。
在一些实施方式中，防腐剂可以是抑菌食品防腐剂，例如但不限于山梨酸、柠檬酸、对羟基苯甲酸丙酯、乳链菌肽、二碳酸二甲酯和乙二胺四乙酸(EDTA)。在一些实施方式中，防腐剂可以是叠氮化钠、羟基脲、梭链孢酸、重氮烷基脲、咪唑烷基脲、水杨酸、氯化镍和钡、金属铜、硫汞撒、2-苯氧基乙醇或ProClinTM。在一些实施方式中，防腐剂可以是山梨酸、柠檬酸、对羟基苯甲酸丙酯、乳链菌肽、二碳酸二甲酯、乙二胺四乙酸(EDTA)、叠氮化钠、羟基脲、梭链孢酸、重氮烷基脲、咪唑烷基脲、水杨酸、氯化镍和钡、金属铜、硫汞撒、2-苯氧基乙醇和ProClinTM中的一种或多种。
在一些实施方式中，除了防止或抑制细菌的生长和/或增殖之外，防腐剂还防止或减少核酸降解。核酸完整性的保持允许使用基于PCR的DNA或RNA分析方法(例如16S核糖体RNA PCR和测序)定量细菌。在一些实施方式中，防腐剂包括EDTA。
在一些实施方式中，杀菌防腐剂可以包括柠檬酸(CAS 77-92-9)、山梨酸(CAS110-44-1)、对羟基苯甲酸丙酯(CAS 94-13-3)、Tween80(CAS 9005-65-6)、乙醇、牛血清白蛋白和TPCK(CAS 402-71-1)中的一种或多种。在一些实施方式中，杀菌防腐剂是柠檬酸、山梨酸、对羟基苯甲酸丙酯和Tween80的混合物，例如，杀菌防腐剂可以包括2.5％(m/v)柠檬酸、2.5％(m/v)山梨酸、2.5％(m/v)对羟基苯甲酸丙酯和3.13％(m/v)Tween80。在一些实施方式中，杀菌防腐剂是山梨酸、Tris(三羟甲基氨基甲烷)、EDTA、Tween80和NaCl的混合物，例如杀菌防腐剂可以包括2.0％(m/v)山梨酸、tris、EDTA、1.0％(m/v)Tween80和1.0％(m/v)NaCl。在一些实施方式中，杀菌防腐剂是重金属杀菌混合物。在一些实施方式中，杀菌防腐剂是包含氯化钡和氯化镍的混合物。在一些实施方式中，杀菌防腐剂是硫汞撒，例如包含0.1％硫汞撒的稳定剂。
细胞过滤器1250位于芯吸海绵1210的远端1214和转移海绵1220的第一端1222之间。细胞过滤器1250被配置成防止不需要的细胞，例如Hela细胞，进入取样系统1200中的一个或多个下游海绵，特别是用于测试的海绵中。在一些实施方式中，过滤器可用于过滤和/或选择性杀死真核细胞。排除这些不需要的细胞提高了各种分析结果的准确性。
从芯吸海绵1210穿过并通过细胞过滤器1250的流体可以通过其第一端1222进入转移海绵1220。转移海绵1220被配置成将过滤后的流体从细胞过滤器1250移动到容积海绵1230和/或测定海绵1240。
为了允许转移海绵1220(由吸收性材料制成)吸收相对大量的流体，转移海绵1220被成形为(例如，弧形)以在转移海绵1220的第一端1222与转移海绵1220的第二端1224之间提供较长的距离。第二端1224接触容积海绵1230和测定海绵1240，同时防止容积海绵1230和测定海绵1240彼此直接接触。屏障1260位于第一端1222和容积海绵1230之间，以确保在第一端1222处在转移海绵1220中吸收的流体在被容积海绵1230吸收之前行进到第二端1224。尽管描绘为弧形，但转移海绵1220可以具有一种或多种不同的构型，诸如例如，延伸的直线或多重曲线，这取决于例如所需的样品体积和/或所需的转移速度。通常，转移海绵1220的路径越短和/或越薄，从第一端1222到第二端1224的转移速度越快。转移海绵1220可以由VF2海绵、Ahlstrom M13海绵、MF/F材料或其他合适的吸收性材料制成。
容积海绵1230由吸收性材料制成，其吸收额外的流体用于测试并且通过转移海绵1220的第二端1224与测定海绵1240流体连通。当使用荧光或光学测试时，容积海绵1230可以是特别有用的。在一些实施方式中，测定海绵1240和转移海绵1224可以不单独含有足够体积的样品以获得可靠的测试结果。容积海绵1230、测定海绵1240和转移海绵1220的第二端1224的体积总和为用于光学测试和其他测试的足够测试体积。测定海绵1240含有测定化学物质，其用于测试样品或制备样品用于测试。一旦测定海绵1240饱和，测定化学物质就可以从测定海绵1240自由流动并与由转移海绵1220和容积海绵1230吸收的样品相互作用。容积海绵1230和测定海绵1240可以由VF2海绵、Ahlstrom M13海绵、MF/F材料或其他合适的吸收性材料制成。优选地，芯吸海绵、芯吸舌状部、转移海绵和测定海绵是Ahlstrom M13海绵，并且容积海绵是VF2海绵。
细胞过滤器1250可以由任何适当的材料制成并具有任何适当的尺寸。示例性材料包括聚碳酸酯(PCTE)、聚醚砜(PES)、聚酯(PETE)和聚四氟乙烯(PTFE)。在一些实施方式中，细胞过滤器1250的尺寸可为约9.5毫米×约6.5毫米×约0.05毫米。
采样系统1200还包括位于测定海绵1240和通风口1280之间的膜1270，用于使气体离开采样系统1200。膜1270被配置成允许一种或多种气体通过开口1280离开采样系统1200，同时保持采样系统1200中的液体。
图22示出了可摄入装置1000的实施方式，其具有阀门系统1100和采样系统1200两者的相对详细的视图。图22示出了阀门系统1100在致动系统1110的致动之前的定位(例如，当如图13A、图14A、图15A和图20A所示配置时)。
图23示出了包括采样系统1200和位于其第三级的三级阀门系统1700的可摄入装置的实施方式。
图24示出了包括采样系统1200和位于其第三级的阀门系统2000的可摄入装置1000的实施方式。
图25是可摄入装置3000的高度示意图，其包含多个不同的系统，这些系统协作以例如在受试者的胃肠道内获得样品并分析样品。可摄入装置3000包括电源系统3100(例如，一个或多个电池)，其被配置为向电子系统3200(例如，包括控制系统，可选地与外部基站进行信号通信)供电；以及分析系统3500。
示例性分析系统包括测定系统，诸如例如包含一个或多个辐射源和/或一个或多个检测器的光学系统。这种系统可以使用：例如照射的光源；和样品；以及被配置成检测由样品发射的光(例如，荧光光谱)、光密度(例如，穿过样品的光的部分)和/或由样品衍射的光(例如，衍射光学)的检测器。分析系统可以使用例如ELISA(酶联免疫吸附测定)。分析系统可以使用例如LOCI(发光氧通道)或LOCI(荧光氧通道)。分析技术可涉及在分析/测定样品之前或期间温育和/或稀释样品。分析技术可涉及使用活细胞着色/染色。
可摄入装置3000还包括用于从可摄入装置3000外部的环境中取样的取样系统3400，以及调节流体进入取样系统3400的能力的阀门系统3300。
图26提供了可摄入装置3000的分解图。图26包括可摄入装置3000的分解图，示出了图25中系统的总体配置。图26包括电源系统3100(例如，电池堆)、电子系统3200(例如，PCB和相关布线)、阀门系统3300、采样系统3400和分析系统3500。
图27示出了可摄入装置4000的一部分，其中端口4154b处于对可摄入装置4000外部的打开位置。可摄入装置4000可以包括圆柱形可旋转元件4150，其包括可旋转元件4150的壁上的采样端口。采样腔室4150由具有分隔器的壳元件4140环绕，以在壳元件4140和可旋转元件4150之间形成一系列稀释腔室4151a-n。在操作中，当可摄入装置4000确定装置本身到达在胃肠道内的目标位置时，可旋转元件4150可以旋转到打开位置，使得壳元件4140的孔与可旋转元件4150的壁上的端口4154b对准，并且使得端口4154b通过孔暴露于可摄入装置4000的外部。以这种方式，来自胃肠道的流体可以进入端口4154b并占据由端口4154b限定的体积。在图24所示的实施方式中，端口4154b可以是可旋转元件4150的表面上的凹部，并且多个稀释腔室4151a-n围绕可旋转元件4150的旋转轴线周向定位。如前所述，各个稀释腔室4151a-n可以储存稀释流体。在一些实施方式中，凹部是圆柱形凹部。可选地，凹部可以是矩形凹部，或形成规则或不规则形状的任何凹形。在另一个实施方式中，端口4154b可以连接到可旋转元件4150内的腔室(未示出)，以产生扩大的空间，以储存来自可摄入装置的外部环境的GI流体样品。
在一些实施方式中，可摄入装置4000还可以包括控制器和致动器。控制器可以确定可摄入装置4000位于胃肠道的目标位置处，然后致动器可以触发可旋转元件4150的旋转以使端口4154b在打开位置对准以启动采样。例如，可摄入装置4000的壳体可具有pH敏感性肠溶包衣，以检测可摄入装置4000外部环境的pH水平或以其他方式对可摄入装置4000外部环境的pH水平敏感，控制器可以基于此确定可摄入装置是否已到达目标位置。又例如，可摄入装置4000可以包括光学感测单元，其向环境发射照度并收集反射率，基于该反射率，可基于反射率的光学特征识别可摄入装置4000的区域特定位置。
图28示出了可摄入装置的一部分的一个实施方式，其中端口4154b位于与第一稀释腔室4151a对齐的第一位置。在操作中，可旋转元件4150可以旋转以将采样端口4154b和第一稀释腔室4151a对准，使得储存在采样端口4154b的容积内的来自GI道的流体样品可以与第一稀释腔室中的稀释流体组合以形成第一稀释液。然后，第一稀释液可以占据端口4154b和第一稀释腔室4151a的组合体积。可选地，可旋转元件4150可随后旋转到第二位置，使得包含第一稀释液的一部分的端口4154b然后移动以与另一稀释腔室(例如沿旋转方向紧挨第一稀释腔室的第二稀释腔室)对准并流体连通。以这种方式，然后可以用储存在第二稀释腔室内的稀释流体再次稀释储存在端口4154b内的第一稀释液。类似地，如果可旋转元件4150保持旋转并且允许端口4154b与各个稀释腔室串联对准，则原始GI流体样品可以被连续稀释，并且各个稀释腔室4151a-n可以留存以不同稀释比例稀释的GI流体样品。
图29示出了在如本文所述的可摄入装置中形成围绕可旋转元件(例如，图21-图22中的4150)的一组五个稀释腔室(例如，包括4151a-b)的一部分的元件4140的实施方式。在一些实施方式中，该装置可包含单个稀释腔室。或者，该装置可包含2、3、4、5、6、7、8或多于8个稀释腔室。
在一些实施方式中，在施用可摄入装置4000之前，各个稀释腔室4151a-n可以填充有稀释流体。在另一个实施方式中，稀释流体可以储存在可摄入装置4000内的单独的储器(未示出)中。在确定可摄入装置4000位于胃肠道内的目标位置时，泵送机构可以通过储器的一个或多个出口(未示出)将稀释流体泵送入一个或多个稀释腔室4151a-b中。
在一些实施方式中，壳元件4140可在稀释腔室4151a-n之间具有阀门或泵(未示出)。例如，来自第一稀释腔室的经稀释流体可以通过两个腔室之间的阀门被泵送到第二稀释腔室中。
图27-图29中所示类型的装置可选地可以包括如本文所公开的采样系统。
在某些实施方式中，可摄入装置包括微观评价系统。在一些实施方式中，可以首先用荧光染料(例如本文所述的那些)标记样品中的细菌细胞，并且可以使用如本文所述的可摄入装置通过显微镜评价对荧光标记的细胞进行成像和计数。例如，在一些实施方式中，样品中的细菌细胞可以用多种分析物结合试剂标记(例如，各自特异于不同类型的分析物(例如，不同属、种和/或菌株的细菌)的多种抗体)，使其各自都与不同的染料缀合，从而允许对样品中存在的不同类型的分析物(例如，细菌)进行成像、检测和计数。在其他实施方式中，荧光标记的细胞在它们通过机载流动系统(例如，微流体单细胞通道)时被计数。流式细胞术系统的示例包括流体动力学聚焦、小直径毛细管流动和矩形毛细管流动。如本文所述，标记活细菌细胞，并且使用流式细胞术的原理来定量标记的细胞。一般而言，来自入射激光束的光子被荧光团吸收并升高到更高的不稳定的能级。在不到一纳秒的时间内，荧光团以更长的代表性波长重新发射光，在那里使它通过一系列二向色滤光片。可以收集该再发射的光并将其解释为与标记的细菌细胞的数量成比例。在一些实施方式中，鞘流体不用作流动系统的一部分以帮助适应装置的体积限制。在一些实施方式中，矩形毛细管用于实现足够大的横截面积和相对薄的检查区域。流式细胞术光学系统与应用流体学系统平行操作，并用于观察穿过细胞的光的重定向并递送关于细菌细胞的信息。在一些实施方式中，不是使用传统的激光和球面透镜将光聚焦到一点，而是使用LED和柱面透镜将光聚焦到穿过矩形毛细管的线上。在其他实施方式中，准直透镜用于使光源平行，而柱面透镜用于细化检查区域。在图30中可以看到用于这种布置的示例性光学配置。在一些实施方式中，可以添加滤光器以允许使用荧光团。可以使用二向色滤波器，带通滤波器和短或长波通滤波器分离和检测来自荧光团的再发射光的特征波长。通常，使用多个二向色透镜和光电倍增器，然而，由于空间限制，在某些实施方式中可以仅使用单个侧向散射检测器和前向散射检测器。
将流式细胞术整合到装置中的设计挑战之一是提供泵送机制。在没有流动流体的情况下，在固定体积的流体内不能通过流式细胞术识别和计数单独细菌细胞。在一些实施方式中，齿轮马达用于使流体移动通过该装置。例如，包括行星齿轮箱(例如，具有25：1的减速)的微型电动机可以提供所需的扭矩量以产生流体流动。在另一个实施方式中，嵌入微制造板表面的一系列压电电阻器用于产生流动。在又一个实施方式中，包括一对单向阀并使用由外部磁场致动的磁性泵膜的微型泵用于产生流动。
在一些实施方式中，系统架构包括与旋转擦拭器结合的打开和密封机构，其通过齿轮马达产生压力驱动流。齿轮马达可用于设备中的其他功能。如图31所示，光学器件和流动腔室系统的部件装配在装置内。在一些实施方式中，样品流体通过胶囊顶部的柔性膜吸收。在一些实施方式中，齿轮马达具有270°的允许行程，其用于打开和填充流体腔室。在关闭期间，马达关闭进入端口，同时将流体推动通过光学系统所在的矩形毛细管。螺纹部件允许柔性膜在不改变擦拭器高度的情况下关闭和密封入口通道。在一些实施方式中，样品腔室的体积为25μL、50μL、75μL或更大。在一些实施方式中，从胃肠道取出两个或更多个样品以获得足够的样品尺寸。参考图31，示出了毛细管左侧的LED和右侧的用于捕获前向和侧向散射的低光光电检测器。一旦流体通过毛细管，它就通过单向阀离开胶囊。在某些实施方式中，除了细胞定量之外，流动系统还允许检测细胞大小和内部细胞复杂度。
无论关于取样部件还是吸收剂(海绵)设计，前述讨论对于各种可摄入装置设计并非穷举。
作为示例，虽然已经描述了包括整合到可摄入装置中的一个或多个光学系统的可摄入装置，但在一些实施方式中，可摄入装置不包括光学系统。可选地，这种可摄入装置也可以不包括任何其他分析部件。在不包括光学系统和/或其他分析部件的可摄入装置的实施方式中，可摄入装置内部可存在更多空间来储存一个或多个样品。
图32示出了可摄入装置5010的示例性实施方式的局部视图，其中可摄入装置5010的外壳的一部分已被移除。可摄入装置5010可用于收集物质。可摄入装置5010通常可以是胶囊的形状，如传统的药丸。因此，可摄入装置5010的形状提供了更容易的摄入，并且对于保健医生和患者也是熟悉的。
可摄入装置5010的结构包括第一部分5012和第二部分5014。第一部分5012包括控制电子设备、电源和通信系统。第二部分5014通常被配置成与胃肠道相互作用，例如但不限于，样品收集、物质递送和环境监测。第二部分5014包括具有一个或多个腔室5018的储存子单元5016和封闭或覆盖储存子单元5016的腔室外壳5020。每个腔室5018具有相应的腔室开口5022。腔室外壳5020具有进入端口5024。在该示例性实施方式中，可摄入装置5010包括三个腔室5018，但是可以存在具有一个、两个或多于三个腔室的其他实施方式。
图33A-图33C示出了可摄入装置5010的操作。通常，腔室外壳5020作为“闭合回路”旋转机构操作。腔室外壳5020以受控方式旋转，以使进入端口5024与各个腔室开口5022对准，用于在目标位置处将GI中的内容物的样品收集到相应的腔室5018中(如图32所示)，和/或用于将储存在腔室5018中的物质(如图32所示)递送到体内的目标位置。
通常，在样品收集期间，腔室外壳5020的旋转可被描述为“闭合回路”旋转机构，因为每个腔室开口5022在可摄入装置5010在体内通过期间仅暴露一次，以避免收集的样品的交叉污染。换句话说，在一些实施方式中，腔室外壳5020在每次使用可摄入装置5010期间在收集样品时理想地仅旋转一次，使得进入端口5024与每个腔室开口5022串联地且仅一次对准。也就是说，在样品收集期间，进入端口2224不绕过任何腔室开口5022并且在其旋转期间也不会返回到先前的腔室开口5022。
在一些实施方式中，腔室外壳5020可在完成一次旋转之前以双向运动旋转和/或在可摄入装置5010的一次使用期间执行多次旋转，使得至少一个腔室开口5022多次暴露。如果腔室开口5022的相应腔室储存固体或半固体试剂、传感器或用于清洁胃肠道的清洁剂，则腔室开口5022可能需要多次暴露。
如图33A所示，在此总体示出处于打开位置5010a的可摄入装置5010，其中腔室外壳5020上的进入端口5024与腔室开口5022对准。在这种配置中，可摄入装置5010可通过腔室开口5022收集物质。换句话说，可以通过肌肉收缩(例如，蠕动)迫使胃肠道的内容物进入暴露的腔室5018(图32中所示)。
此后，腔室外壳5020可以旋转以密封腔室开口5022。图33B示出了处于部分打开/部分关闭位置5010b的可摄入装置5010，其中进入端口5024已经旋转成，使得腔室外壳5020部分地密封腔室开口5022。
图33C示出了处于关闭位置5010c的可摄入装置5010，其中腔室外壳5020已旋转一定距离，使得进入端口5024完全密封腔室开口5022。如果腔室外壳5020未旋转一圈，则腔室外壳5020可继续沿相同方向旋转，以使进入端口5024与另一个腔室开口5022对准，这取决于可摄入装置5010是否已被配置为执行另一操作(即采样或分配)。
在另一个示例性实施方式中，腔室外壳5020可以是固定的，并且储存子单元5016(图32中示出)可以替代地旋转以使其一个或多个腔室开口5022与进入端口5024对准。旋转储存子单元5016而不是腔室外壳5020可以提供对旋转运动的更大控制和更恒定的运动，因为储存子单元5016将不会受到由胃肠道中的内容物引起的变化的粘度。然而，这种布置可能限制腔室5018中的至少一个的容积。
在一些实施方式中，腔室外壳5020或储存子单元5016可以以预定的双向旋转运动序列旋转。如上所述，当储存子单元5016(而不是腔室外壳5020)被配置为旋转时，可能限制腔室5018中的至少一个的容积。为了避免必须限制腔室5018的体积，可以对可以用于分离储存子单元5016中的不同腔室5018的非凹部区域进行体积最小化或移除。可摄入装置5010可沿第一方向旋转，以使进入端口5024与两个相邻腔室中的一个对准。可摄入装置5010可以被配置成沿与第一方向相反的第二方向旋转，以避免收集到这两个相邻腔室中的样品或从这两个相邻腔室释放的物质之间的交叉污染。
可摄入装置5010可用于从胃肠道的内容物中收集可用的样品(例如，100μL大小的样品)并保持各个样品彼此隔离，直到提取样品。
在一些实施方式中，可摄入装置5010还可被配置成进行体内测量。将可摄入装置5010引入体内，其中一些腔室5018是空的，并且一些腔室5018载装有至少一种试剂。在身体中的预定位置处，可摄入装置5010被配置成从胃肠道收集样品并将样品储存到载装有至少一种试剂的腔室中。收集后，可以基于收集的样品如何与腔室5018内的试剂相互作用进行体内分析。例如，可摄入装置5010可以使用生物化学测定，例如酶联免疫吸附测定(ELISA)来对收集的样品进行原位实验。或者，外围设备可以包括在腔室5018中，用于改变多种体内分析和测量的动力学。外围设备可以包括光源、接收器、换能器、加热器等。通常，体内实验根据所寻求的信息类型而变化。
图34示出了在一个示例性实施方式中的可摄入装置5010的部件的分解图。可摄入装置5010的第一部分5012包括端盖5030；以及嵌入在主印刷电路板(PCB)5032上的电子元件，包括具有通信外围设备5034和收发器5036的通信子系统、主微控制器(即处理器)5038、电源5040和其他外围组件，包括磁开关5039，下面将进一步详细描述。可摄入装置5010的第二部分5014通常包括马达5042，其具有从马达5042突出的轴5042s、储存子单元5016、次级PCB 5044、编码磁体装置5046m和腔室外壳5020。通常，通过在可摄入装置5010内的不同区域中放置主PCB 5032和次级PCB 5044，可以防止它们经历相同的电气或物理危险。马达5042插入位于储存子单元5016中心的马达室5054中。PCB 5044是环形的并且包括一个或多个外围电子部件(例如，电容器和电阻器，其可以用作上拉电阻)和传感器5064。储存子单元5016还包括腔室5018，腔室5018具有腔室开口5022，用于储存一个或多个收集的样品和/或用于储存一种或多种可分配的物质。进入孔5056也位于储存子单元5016上，其朝向第一部分5030定向。
端盖5030提供由内壁限定的中空空间，该内壁是圆柱形的，具有圆顶端部。端盖5030还包括接合构件，其用于与储存子单元5016对准且可释放地接合，以在操作期间将端盖5030可释放地锁定在适当位置。特别地，接合构件可释放地接合储存子单元5016中的互补结构5052。当端盖5030与储存子单元5016锁定时，端盖5030与储存子单元5016的后部交叠并形成密封。在一些实施方式中，端盖5030和储存子单元5016之间的交叠可以跨越3毫米的宽度。
上述取样系统的一些或所有海绵可含有一种或多种防腐剂(参见上面的讨论)。通常，测定海绵和/或容积海绵和/或转移海绵含有一种或多种防腐剂。通常，基于所关注分析物，例如用于GI病症的分析物(例如核酸或蛋白生物标志物)选择防腐剂。
在一些实施方式中，可摄入装置被配置成递送一种或多种物质(例如，一种或多种治疗物质)。图35-图55提供了这种可摄入装置的说明性和非限制性示例。应当理解，来自这种可摄入装置的一个或多个特征可以与被配置成采集一个或多个样品的可摄入装置(例如，上文关于图1-图34所述的)的一个或多个特征组合。
图35提供了示出根据本文描述的一些实施方式的用于递送可配发物质的可摄入装置1600的结构的各方面的示例性模型图。在一些实施方式中，可摄入装置1600总体可以是胶囊形状、药丸形状或可由个体口服的任何可吞咽形式。以这种方式，可摄入装置1600可以由患者摄入并且可以由保健医生和患者开处方。
可摄入装置1600包括壳体1601，壳体1601可具有类似于胶囊、药丸和/或类似物的形状，其可以包括两个端部1602a-b。壳体1601可以被设计成承受胃肠道的化学和机械环境(例如，肌肉收缩力和胃中浓盐酸的影响)。各种材料可用于壳体1601。这些材料的示例包括但不限于，符合ISO 10993和USP VI级生物相容性规格的热塑性塑料、含氟聚合物、弹性体、不锈钢、玻璃，和任何其他合适的材料及其组合。
在一些实施方式中，壳体1601的壁可以具有0.5mm-1mm的厚度，这足以承受内部爆炸(例如，由壳体内的氢点火或过压引起)。
壳体1601可具有或不具有pH敏感性肠溶包衣，以检测可摄入装置外部环境的pH水平或以其他方式对可摄入装置外部环境的pH水平敏感。如在本申请中其他地方更详细地讨论的，可摄入装置1600可以此外或可替选地包括一个或多个传感器，例如温度传感器、pH传感器、阻抗传感器、光学传感器。
壳体1601可以通过将两个封闭部分联接在一起而形成。可摄入装置1600可以在壳体1600内包括电子部件。电子部件可以靠近壳体的端部1602b放置，并且包括印刷电路板(PCB)、电池、光学感测单元等。
可摄入装置1600还包括气体发生单元1603，该气体发生单元1603被配置为产生气体并因此在壳体1601内产生内部压力。在一些实施方式中，气体发生单元可以包括可摄入装置的单独的通道或阀门或连接到可摄入位置的单独的通道或阀门，使得气体可以通过通道或阀门释放以产生运动以改变胃肠道内可摄入装置的位置。这种气体释放也可用于相对于肠衬里定位可摄入装置。在另一个实施方式中，可以通过单独的通道或阀门释放气体，以在递送可配发物质之前改变肠组织的表面定向。
行进柱塞1604可以放置在壳体1601内的气体发生单元1603的顶部。行进柱塞1604是将气体发生单元1603和储存可配发物质1605的储存容器隔开的膜。在一些实施方式中，行进柱塞1604可以是可动活塞。在一些实施方式中，行进柱塞1604可以替代地是柔性膜，例如但不限于隔膜。在一些实施方式中，可以具有柔性隔膜形式的行进柱塞1604可以沿着壳体1601的轴向放置，而不是放置在气体发生单元1603的顶部。当气体发生单元1603产生气体以产生推动膜1604的内部压力时，行进柱塞或膜1604可以朝向壳体的端部1602a的方向移动(当膜1604是活塞时)或变形(当膜1604是隔膜时)。以这种方式，膜或行进柱塞1604可以通过配发出口1607将可配发物质1605推出壳体外。
壳体1601可以包括储存容器，其储存与行进柱塞1604相邻的一种或多种可配发物质1605。可配发物质1605可具有粉末、压缩粉末、流体、半液体凝胶或任何其他可配发或可递送形式。可配发物质1605的递送可采取诸如但不限于，推注、半推注、连续、全身、急速递送等形式。
在一些实施方式中，储存容器可以包括多个腔室，并且各个腔室储存不同的可配发物质。例如，可以通过配发出口1607同时释放不同的可配发物质。或者，多个腔室可以采用储存容器内的不同层的形式，使得来自各个腔室的不同的可配发物质按顺序依次递送。在一个示例中，多个腔室中的每个腔室由分立的行进柱塞控制，该柱塞可以通过气体产生来推进。电子部件可以控制气体发生单元1603以产生气体以例如，通过单独的气体发生腔室等推进特定的行进柱塞，以递送相应的物质。在一些实施方式中，多个腔室的内容物可在释放之前混合或组合。
可摄入装置1600可以包括位于壳体1601的一个端部1602a处的配发出口1607，以将可配发物质1605引导出壳体。配发出口1607可以包括出口阀、狭缝或孔、具有注射器的喷射喷嘴和/或类似物。当行进柱塞1604朝向壳体1601的端部1602a移动时，储存容器内的内部压力可以增加并且推动配发出口打开以使可配发物质1605从壳体1601释放出来。
在一个实施方式中，压力释放装置1606可以放置在壳体1601内，例如，放置在壳体1601的端部1602a处。
在一些实施方式中，壳体1601可以，例如，在壳体1601的侧面或在端部1602a处包括小孔(例如，直径小于2mm)，以便于将可配发物质装载到储存容器中。
在一些实施方式中，可以添加反馈控制电路(例如，反馈电阻器等)以将来自气体生成单元1603的反馈发送到电子部件，使得当内部压力达到阈值水平时，电子部件可以控制气体发生单元1603以关闭气体产生，或激活其他安全机构(例如，反馈控制释放阀等)。例如，内部压力传感器可用于测量可摄入装置内的内部压力并向反馈控制电路产生反馈。
图36提供了示出根据本文描述的一些实施方式的用于气体生成单元1603的机构的各方面的示例图，该气体生成单元1603被配置为生成用于配发物质的气体。如图36所示，气体发生单元1603产生气体1611，其可以将可配发物质1605推出配发出口1607。可变电阻器1608可以与具有气体发生单元1603的电路连接，使得可以使用可变电阻器1608控制由单元1603产生的气体1611(例如，氢气)的强度和/或量。具体地，气体发生单元1603可以是在应用电阻器时能够产生氢气的电池形状因数单元。以这种方式，由于气体发生单元1603仅需要使用电阻器而没有任何有源动力要求，所以气体发生单元1603可以集成到具有有限能量/动力可用的可摄入装置(例如胶囊)中。例如，气体发生单元1603可以与尺寸为26mm×13mm或更小的胶囊兼容。
在一些实施方式中，基于来自单元的气体的洗脱率和可摄入装置的内部体积，产生用于递送物质1605的足够的气体1611可能花费时间，并且所需的时间可以是30秒或更长。例如，产生相当于500μL流体的氢气体积的时间约为5分钟。基于可摄入装置内的非理想条件(例如摩擦等)，可能需要更长的时间段。因此，考虑到气体(例如，氢气)的产生可能花费时间，可能需要在可摄入装置到达递送位点之前开始产生气体以在装置内积聚压力。然后，可摄入装置可能需要知道它何时接近递送位点。例如，该装置可以在“进入转移”时开始产生气体，这由温度确定，从而产生足够的气体以接近用于递送可配发物质的足够高的压力。然后，可摄入装置可以仅在其到达输送位点时再次开始产生气体，这将使可摄入装置内的内部压力达到配发出口用于释放可配发物质所需的水平。而且，对于区域特异性递送，可摄入装置可估计在可摄入装置到达特定位置之前积聚用于递送可配发物质的足够压力所需的时间，以启动气体生成。
图37-图39示出了用于定位递送可配发物质的可摄入装置的示例。根据本文所述的特定实施方式，可摄入装置1600包括活塞或驱动元件1634以用于推动物质递送。可摄入装置1600可具有放置在壳体1601的一个端部1602a处的一个或多个电池1639，以为可摄入装置1600提供电力。印刷电路板(PCB)1632可邻近电池或其他电源1639放置，并且气体发生单元1603可以安装在PCB 1632上或上方。气体发生单元1603可以与可摄入装置1600的底部腔室(例如，包括1639和1632的空间)隔绝。可动活塞1634可以邻近气体发生单元1603放置。以这种方式，从气体发生单元1603产生气体可以驱使活塞1634朝向壳体1601的另一个端部1602b移动，使得储存室1635中的可配发物质可以通过配发出口1607被从壳体推出，例如，在1636处示出运动，其中活塞1634处于配发物质之后的位置。配发出口1607可以包括塞子。储存室1635可以储存可配发物质，或者可替选地，储存室可以容纳包括可配发物质的储存容器1661。储存室1635或储存容器1661可以具有容纳约600μL或甚至更多的可配发物质(其可以单次推注配发，或者在一段时间内逐渐配发)的体积。
图40-图42提供了示出用于将可摄入装置锚定到肠道以用于可配发物质递送的可摄入装置的锚定机构的各方面示例性结构图。如图40所示，可摄入装置101100可以在其进入所关注区域之后通过来自可摄入装置101100延伸钩101203a-d而被锚定在肠内。在101201，当可摄入装置101100沿胃肠道行进时，钩101203a-d包含在可摄入装置内。在101202，当可摄入装置101100确定其已到达胃肠道内的位置时，可以致动钩101203a-d以延伸到可摄入装置101100的外部以勾住肠壁并将可摄入装置101100保持在相应的位置。无论可摄入装置101100的即时定向如何，钩101203a-d都可以被定向成勾住肠壁。钩101203a-d也可以在可配发物质被递送到锚定的位置之后从肠壁缩回、溶解或脱离。
如图41所示，钩101203a-d也可以从可摄入装置径向延伸，并刺入肠壁以将可摄入装置101100保持在适当位置。如图42所示，如果延伸钩(例如，101203a-b)是中空的，则钩可用于锚定可摄入装置并将可配发物质注入肠壁。
图43示出了根据本文描述的一些实施方式的可摄入装置4500，其包括预加压致动器腔室4503和滑动活塞4504。
可摄入装置4500包括装置壳体4501。在所示实施方式中，装置壳体4501由帽部分4502a和基部4502b组成。可摄入装置4500还包括预加压致动器腔室4503，其例如在制造期间或在摄取前通过空气填充端口4506被加压至目标压力。胶囊包含主动释放机构，当胶囊到达目标位置时，该释放机构激活。当释放机构启动时，滑动活塞4504将快速向左移动，推动可配发物质的高压射流通过喷嘴。
取决于用于形成装置壳体4501的壁的材料，材料可以随时间在预加压致动器腔室4503中扩散压缩气体，从而降低内部压力。为了确保在制造和患者使用之间的时间段内在可摄入装置4500中保持压力，在某些实施方式中，可以将包装物加压至等于药丸的内部压力；因此，防止了压缩气体从可摄入装置4500中渗漏。假设胶囊内的气体膨胀进行非常快并且发生绝热多变过程，则使用气体定律将气体的初始压力和最终压力与其体积变化率相关联。
图44A示出了具有直列式喷嘴4509的爆裂片4608。图44B示出了根据本文描述的一些实施方式的爆裂片保持器4610的局部横截面图。爆裂片4608可以使得能够通过在目标压力下有意破裂来(例如从储器4505)释放可配发物质，从而允许可配发物质离开喷嘴4509到达胃肠道内的目标位置。在某些实施方式中，爆裂片4608可以用作唯一的封堵部件，并且在包括另一个封堵部件的实施方式中可以用于在上游污染物和可配发物质有效载荷之间提供隔离。爆裂片4608可以通过片保持器4610的夹紧外环4611保持就位，如图44B所示。
图45示出了根据本文描述的一些实施方式的可摄入装置4900，其包括磁性封堵部件4908b、爆裂片4608和预加压致动器腔室4903。图46示出了根据本文描述的一些实施方式的可摄入装置5000，其包括磁性封堵部件、预加压致动器腔室4903和生物可吸收塞子5008。磁性叠层，其在蠕动压力或渗透压力施加时释放气动压力，允许通过导管4509递送可配发物质的射流。渗透压可用于重新构造包括磁体4908a和4908b的封堵部件。当暴露于管腔流体时，肠溶衣4908c溶解，暴露膜4908d和酶原4908e。膜4908d和酶原4908e促进液体的移动以对磁体4908a产生渗透压。随着渗透压的增加，磁体4908a将被上推接近于磁体4908b。磁体4908b将被下拉，为来自加压腔室4905的气体提供流通路径，以通过连接导管4911与储器4905相互作用。该系统的优点是该机构可以完全与胶囊外部隔绝，从而允许压力仅投入腔室4905中。注意，肠溶衣/膜叠层4908c，4908d可被替换为通过利用蠕动以推动磁体4908a的方法。一旦腔室4905暴露于加压腔室4903，则图45用爆裂片4608作为密封/释放机构来实施。图46用生物可吸收塞子5008(例如肠溶衣)实施，一旦储器4905暴露于加压致动器室4903，则生物可吸收塞子5008(例如肠溶衣)溶解并被排出。
图47示出了根据本文描述的一些实施方式的包括肠道滑动封堵部件5102、预加压致动器腔室4903和滑动部件5108的可摄入装置5100。包括肠溶衣5102和半透膜5104的渗透驱动器4908被配置成移动滑动部件5108。滑动部件5108一旦被渗透驱动器4908推动，将允许流通端口4911将加压致动器腔室4903连接到达储器4905，通过喷嘴5108提供可配发物质的递送。
图48示出了根据本文描述的一些实施方式的包括可溶解销封堵部件、腔室5202、预加压腔室5204和滑动活塞5206的可摄入装置5200。在另一个实施方式中，肠溶衣5208b溶解，暴露结构销5208a(例如葡萄糖钉或水凝胶)，结构销5208a在肠管腔流体存在下溶解。采用这种设计，只要销5208a就位，施加在活塞5206和腔室5202上的力就不足以使爆裂片4608破裂。当胶囊5200被摄取时，肠溶衣5208b和销5208a将溶解，结果，活塞5206上的压力将增加。经由活塞5206平移到腔室5202上的预加压腔室5204的全部力足够大以使爆裂片4608破裂。爆裂片4608的破裂导致从腔室5202通过喷嘴4509递送加压的液体射流。
图49示出了根据本文描述的一些实施方式的包括具有导引线启动器5308b的蜡塞5308a的可摄入装置5300。在该方法中，基于收集的反射光识别配发位点。测量绿光和红光光谱中的光的反射率(对此方法进行迭代，并主动寻求算法)，并且使用算法将测量的反射率与胃肠(GI)道中的位置相关联。该方法提供了基于非pH的系统，以在禁食转移期间确定胶囊的解剖学位置。当胶囊5300到达目标位置时，产生信号，该信号将用于启动可替选的释放机构。
图50根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5500，其包括弹簧致动器5503和滑动活塞5504。可摄入装置5500使用被压缩时储存在弹簧5503中的势能作为驱动或致动机构，以用于喷流递送可配发物质。封堵部件或释放机构包括：生物可吸收塞子5508a，其通过保护层5508b与储器5505分离。在此实施例中，胶囊5500的内容积被分为通过滑动活塞5504分离的两个区部。左区部(例如储器5505)填充以可配发物质，并且弹簧5503安装到右区部中。活塞5504可以向右或向左自由移动，取决于施加于活塞5504上的净力。O形环5511用于提供在两个区部之间所需的密封，可替代密封方式也是可能的。压缩弹簧5503将力施加于活塞5504上，并且活塞5504将这种力以压力形式传递到液体可配发物质。相同的压力将传递到密封喷嘴5513的塞子5508a。然而，此压力作用到小区域(塞子5508a的区域)上。因此，由弹簧5503施加的大的力转变为密封塞子5508a上的小的力。当胶囊5500被摄入时，其移动通过胃肠道，并且生物可吸收密封塞子5508a将开始溶解。在特定时间量之后，塞将削弱或者完全溶解在胃肠流体中。只要塞子5508a削弱到设计阈值，则储器5503内的压力降低，弹簧5503将伸展，通过开口递送可配发物质(例如采用高压力流体喷流的形式)。
图51根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5600，其包括弹簧致动的可滑动壳体部分5602b。可摄入装置5600包括：加压致动器腔室5603；储器5605，其通过可变形体5604(例如波纹管)与压力致动器腔室5603分离；和弹簧/肠溶衣释放机构。弹簧5608a从一端安装到聚碳酸酯帽5602a上，并在另一端上安装到滑动帽5602b。不锈钢顶部滑块5602b可向左和向右滑动，以开启和关闭喷嘴5611。肠环5608b用于保持顶部滑块关闭。O形环和生物可吸收塞5609用于提供所需的密封。粘接密封体5612位于壳体上，在胶囊5600的与弹簧5608a相反的端上。压缩气体将力施加于波纹管5604上，并且波纹管5604将此力以压力形式传递到液体可配发物质。相同的压力将以径向力形式传递到滑块5602b。然而，此压力作用到小区域(离开孔5607的区域)上。因此，滑块5602b上的横向载荷相对较小。当胶囊5600被组装时，弹簧5608a被压缩(滑块5602b处于关闭模式)，且肠溶衣5608b使滑块5602b保持就位。当胶囊5600被摄入时，其移动通过胃肠道。当胶囊5600经过肠流体时，肠溶衣5608b将溶解。通过肠溶衣5608b的溶解，弹簧5608a将向回推动滑块5602b远离胶囊5600(开启模式)。结果，出口孔5607变为与喷嘴5611同心，并且流体喷流将被释放。
图52根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5700，其具有另一种弹簧致动的可滑动壳体部分5712。可摄入装置5700使用压缩弹簧(弹簧5703)作为驱动机构，并且使用压缩弹簧5708a(具有滑动顶帽5712的弹簧)作为释放机构。活塞5704使储器5705与弹簧腔室分离，并且肠溶衣5708b用于启动释放机构。O形环5710用于提供在活塞5704与缸之间的密封。压缩弹簧5703将力施加于活塞5704上，并且活塞5704将这种力以压力形式传递到液体可配发物质。相同的压力将以径向力形式传递到顶帽滑块5712。然而，此压力作用到小区域(出口孔5714的区域)上，导致顶滑块5712上的小的横向力。当胶囊5700被组装时，弹簧5703保持在压缩模式(滑块5712处于关闭位置)。当胶囊5700被摄入时，其移动通过胃肠道。当胶囊5700经过肠流体时，肠溶衣5708b将溶解。通过肠溶衣5708b的溶解，弹簧5708a将向回推动滑块5712远离胶囊5700(开启模式)。结果，离开孔5714变为与喷嘴5716同心，并且流体喷流将被释放。
图53根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5800，其包括熔离的封堵部件5808a和加压腔室5803。可摄入装置5800包括两个腔室，一个腔室填充可配发物质，并且另一个腔室填充加压气体。通过定位板5822致动的蜡阀5808a用作封堵部件。压力腔室5803的大部分被释放机构和电池5821占据。蜡阀导线5808b连接到蜡阀5808a，并将使用电流熔化蜡。此操作的时间受控于定位板5822。在此实施例中，使用完全受控的释放机构。当胶囊5800到达目标区域时，定位试剂盒将启动并将预定电流朝向蜡阀5808a导引。加热元件将接收此电流并将熔化或削弱蜡阀5808a。通过将蜡削弱或从喷嘴5810移除，加压腔室5803的气体压力将推动波纹管5804，使得液体可配发物质的加压喷流离开喷嘴5810，从而递送可配发物质。
图54根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置5900，其包括可溶销封堵部件5908和弹簧致动的滑动活塞5914。设计有效胶囊的主要挑战之一在于：胶囊内两个腔室之间的密封，因为这两个腔室之间存在显著的压力差，可配发物质易于从可配发物质腔室移动到压力或弹簧腔室中。特定实施例通过在保存限期中且在喷流递送之前减小两个腔室之间的压力差而解决这一问题。例如，可摄入装置5900包括压缩弹簧5903，其使用可溶销5908保持。此外，O形环5912用于在活塞5914与壳体之间提供密封。通过这种设计，只要销5908就位，则没有力施加于活塞5904以及腔室5906中的液体上。通过弹簧5903施加的力将在销5908上导致剪切应力。销5908将在胶囊5900被摄入时溶解，结果，弹簧力将转变为加压液体喷流。在销5908的端部上的肠溶衣可以进一步增强触发位置的特定性。在胶囊5900的保存限期中且在胶囊5900的摄入之前，没有显著量的压力作用到可配发物质上，并且因此，更易于解决密封问题。以200psi设计压力，销将预计保持约20lbf，并且将涉及对可溶销剪切强度的设计考虑。随着胶囊5900经过胃肠道，销5908将开始溶解。随着销5908溶解，对活塞5904不存在支撑以将活塞5904保持就位。弹簧5903的力将导致流体中的显著压力。在特定部位，销5908将失效，并且活塞5904将向左移动而通过喷嘴5910释放高压力流体喷流。
图55根据在此所述的一些实施例例示出可摄入装置6000，其包括往返滑块封堵部件6012和加压腔室6010。可摄入装置6000包括通过聚碳酸酯制成的壁6002分离的两个腔室。右腔室是粘接密封体6028和气体加压的加压腔室6010，并且波纹管6006安装到左腔室中。没有连接两个腔室6006、6010的开口。渗透释放机构用于通过滑阀6012连接两个腔室6006、6010。酶原6014被包含在滑阀6012下方的小容器内。酶原6014通过以肠溶衣6018覆盖的透水膜6016而与胃肠流体分离。在酶原6014顶部上，安装往返滑块6012。滑块6012在中间具有开口6020。往返滑块6012利用通过端口6022的压力被夹在两个聚碳酸酯厚板之间。当往返滑块6012处于关闭形式时，聚碳酸酯厚板上的孔不与往返滑块6012上的孔同心。当往返滑块6012处于开启模式时，滑块和包围其的聚碳酸酯厚板的孔均将同心，以允许在两个腔室6006、6010之间进行气体和压力交换。
在某些实施方式中，可摄入装置被配置成确定其位置(例如，在受试者的胃肠道内)。图56-70提供了这种可摄入装置和相关方法的说明性和非限制性示例。应当理解，来自这些实施方式的一个或多个特征可以与例如，如上文关于图1-图34所述的被配置为采集一个或多个样品可摄入装置的一个或多个特征组合，和/或可以与例如，如上文关于图35-图55所述的被配置成递送一种或多种物质(例如，一种或多种治疗物质)的可摄入装置的一个或多个特征组合。
在一些实施方式中，可摄入装置在受试者胃肠道内的位置的确定准确度可至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、100％。在这样的实施方式中，受试者胃肠道的所述部分可例如包括：食道、胃、十二指肠、空肠和/或末端回肠、盲肠和结肠。
在特定实施方式中，可摄入装置在受试者食道内的位置的确定准确度可为至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、100％。
在一些实施方式中，可摄入装置在受试者的胃内的位置的确定准确度可为至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、100％。
在特定实施方式中，可摄入装置在受试者十二指肠内的位置的确定准确度可为至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、100％。
在一些实施方式中，可摄入装置在受试者空肠内的位置的确定准确度可为至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、100％。
在特定实施方式中，可摄入装置在受试者的末端回肠、盲肠和结肠内的位置的确定准确度可至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、100％。
在一些实施方式中，可摄入装置在受试者盲肠内的位置的确定准确度可为至少85％、例如至少90％、至少95％、至少97％、至少98％、至少99％、100％。
如在此所述，术语“反射率”是指从由所述装置发出、反射回所述装置、并由所述装置中或所述装置上的检测器接收的光所得到的值。例如，在一些实施方式中，这是指由所述装置发出的光，其中光的一部分被装置外部表面反射，并且所述光由位于装置中或装置上的检测器接收。
如在此所用，术语“照射”是指任何电磁发射。在一些实施方式中，照射可在红外光(IR)、可见光谱和紫外光(UV)的范围内，并且照射可使其大部分的功率集中在100nm至1000nm范围内的特定波长。在一些实施方式中，有利地可使用这样的照射，其大部分功率限制到红外(750nm－1000nm)光谱、红(600nm－750nm)光谱、绿(495nm－600nm)光谱、蓝(400nm－495nm)光谱或紫外(100nm－400nm)光谱中的一种。在一些实施方式中，可使用具有不同波长的多种照射。为了例示目的，在此所述的实施方式可提到使用绿或蓝光谱的光。然而，应理解，这些实施方式可使用任何适合的光，其具有的波长大致或近似处于如上限定的绿或蓝光谱内，且在此所述的定位系统和方法可使用任何适合光谱的光。
现在参见图56，其中显示出可摄入装置65100的示例性实施方式的图，其可用于识别胃肠(GI)道内的位置。应理解的是，关于可摄入装置65100的设计的特定细节在图56和后续图中未示出，并且通常，本文中其它部分中所述的可摄入装置的各种方案可在可摄入装置65100和后续图中所示的可摄入装置中实现。
在一些实施方式中，可摄入装置65100可被构造为利用以不同波长光操作的传感器自主确定其是否位于胃、小肠的特定部分(例如十二指肠、空肠或回肠)或者大肠中。此外，可摄入装置65100可被构造为自主确定其是否位于小肠或大肠的特定部分(例如十二指肠、空肠、盲肠或结肠)内。
可摄入装置65100可具有形状类似于药丸或胶囊的壳体65102。可摄入装置65100的壳体65102可具有第一端部分65104和第二端部分65106。第一端部分65104可包括第一壁部分65108，并且第二端部分65106可包括第二壁部分65110。在一些实施方式中，可摄入装置65100的第一端部分65104和第二端部分65106可分别制造，并可通过连接部分65112固定到一起。
在一些实施方式中，可摄入装置65100可包括光学透明窗65114。光学透明窗65114可对可见光谱、红外光谱或紫外光谱中的各种类型的照射是可透光的，并且可摄入装置65100可具有位于壳体65102内且在透明窗65114之后的各种传感器和照射器。这可允许可摄入装置65100被构造为以不同波长将照射通过透明窗65114传输到可摄入装置65100的壳体65102外的环境，并检测从壳体65102外的环境通过透明窗65114反射回的部分照射的反射率。可摄入装置65100然后可使用检测到的反射率水平，以为了确定可摄入装置65100在胃肠道中的位置。在一些实施方式中，光学透明窗65114可为任意形状和尺寸，并可围绕可摄入装置65100的周边卷绕。在此情况下，可摄入装置65100可具有位于窗65114之后不同方位位置的多组传感器和照射器。
在一些实施方式中，可摄入装置65100可以可选地包括在第二壁部分65110中的开口65116。在一些实施方式中，第二壁部分65110可被构造为围绕可摄入装置65100的纵向轴线旋转(例如经由装容在可摄入装置65100内的适合马达或其它致动器)。这可允许可摄入装置65100通过开口65116获取来自于胃肠道的流体样品、或者将物质释放到胃肠道中。
图57显示出可摄入装置65100的分解图。在一些实施方式中，可摄入装置65100可以可选地包括旋转组件65118。可选的旋转组件65118可包括：马达65118-1，其通过微控制器(例如联接到印刷电路板65120的微控制器)驱动；旋转位置传感环65118-2；和存储子单元65118-3，其被构造为紧密装配到第二端部分65104内。在一些实施方式中，旋转组件65118可以使第二端部分65104和开口65116相对于存储子单元65118-3旋转。在一些实施方式中，存储子单元65118-3的侧面上可存在腔，其用作储存室。当开口65116对准存储子单元65118-3的侧面上的腔时，存储子单元65118-3的侧面上的腔可暴露于可摄入装置65100的壳体65102外部的环境。在一些实施方式中，在可摄入装置65100被送给到受试者之前，存储子单元65118-3可被加载以药剂或其它物质。在此情况下，通过使开口65116对准存储子单元65118-3内的腔，药剂或其它物质可从可摄入装置65100释放。在一些实施方式中，存储子单元65118-3可被构造为保持从胃肠道获取的流体样品。例如，可摄入装置65100可被构造为使开口65116对准存储子单元65118-3内的腔，从而允许来自胃肠道的流体样品进入存储子单元65118-3内的腔。此后，可摄入装置65100可被构造为：通过使第二端部分65106相对于存储子单元65118-3进一步旋转而将流体样品密封到存储子单元65118-3内。在一些实施方式中，存储子单元118-3还可包括亲水海绵，其可使可摄入装置65100能够更好地将特定类型流体样品抽入可摄入装置65100中。在一些实施方式中，响应于确定可摄入装置65100已到达胃肠道内的预定位置，可摄入装置6510可被构造为从胃肠道内获取样品或者将物质释放到胃肠道中。例如，可摄入装置65100可被构造为：响应于确定可摄入装置已进入小肠的空肠部分中(例如，如参照本文其他地方所讨论的过程65900所确定)，从胃肠道获取流体样品。应理解，获取样品或释放物质的任何适合方法可并入在此公开的可摄入装置的一些实施方式中，并且用于确定可摄入装置的位置的系统和方法可并入任何适合类型的可摄入装置中。
可摄入装置65100可包括印刷电路板(PCB)65120、和被构造为给PCB 65120提供电力的电池65128。PCB 65120可包括：可编程的微控制器；和控制和记忆电路，用于保持和执行用于协调可摄入装置65100以及可摄入装置65100各个部件的操作的固件或软件。例如，PCB 65120可包括记忆电路，其用于存储数据，例如通过传感子单元65126收集的测量值数据组、或由控制电路执行的用于实现定位过程(诸如例如，在此所述的一个或多个过程，包括以下结合一个或多个相关联的流程图所述的过程)的指令。PCB 65120可包括检测器65122和照射器65124，它们一起形成传感子单元65126。在一些实施方式中，PCB 65120内的控制电路可包括处理单元、通信电路、或用于操作可摄入装置65100的任何其它适合类型的电路。为了例示目的，仅显示出形成单个传感子单元65126的单个检测器65122和单个照射器65124。然而，应理解，在一些实施方式中，可摄入装置65100内可存在多个传感子单元，每个传感子单元具有分立的照射器和检测器。例如，可以存在围绕PCB 65120的周边沿方位角分开的多个传感子单元，多个传感子单元可以使可摄入装置65100能够发送照射并且沿所述装置的周边各方向检测反射率或环境光。在一些实施方式中，传感子单元65126可被构造为使用照射器65124产生照射，照射被导引通过窗65114，沿径向方向远离可摄入装置65100。这种照射可反映出可摄入装置65100外的环境，并且通过窗65114回到可摄入装置65100中的反射光可由检测器65122检测反射率。
在一些实施方式中，窗65114可为任何适合的形状和尺寸。例如，窗65114可围绕可摄入装置65100的全周边延伸。在一些实施方式中，可存在多个传感子单元(例如类似于传感子单元65126)，它们位于窗后的不同位置。例如，三个传感子单元可位于窗后，处于相同的纵向位置，但沿方位角分开120度。这可使可摄入装置65100能够围绕可摄入装置65100沿径向各方向传输照射并测量每个对应的反射率。
在一些实施方式中，照射器65124可以能够产生在紫外、红外或可见光谱中的各种不同波长的照射。例如，照射器65124可使用红-绿-蓝发光二极管包封件(RGB-LED)实现。这些类型的RGB-LED包封件能够传输红光、蓝光或绿光照射、或者红光、蓝光或绿光照射的组合。类似地，检测器65122可被构造为传感与照射器65124所产生照射波长相同的反射光。例如，如果照射器65124被构造为产生红光、蓝光或绿光照射，则检测器65122可被构造为检测由红光、蓝光或绿光照射产生的不同反射率(例如通过使用适合构造的光电二极管)。这些检测到的反射率可由可摄入装置存储(例如存储到PCB 65120(图57)的记忆电路内)，并且然后可以由可摄入装置65100使用以确定可摄入装置65100在胃肠道内的位置(例如通过使用本文描述的一个或多个过程)。
应理解，可摄入装置65100意在为例示性的，而非限制性的。应理解，对关于图56和图57所述的各种装置和机构的整体形状和结构的修改可在不显著改变所述装置和机构的功能和操作的情况下进行。例如，可摄入装置65100的壳体可以通过单一件模制塑料形成，而不是分为第一端部分65104和第二端部分65106。作为可替代示例，窗65114在可摄入装置65100内的位置可以移动到一些其它位置，例如可摄入装置65100的中心，或者移动到可摄入装置65100的一个端部。另外，关于图56-70述的系统和方法可实现在任何适合类型的可摄入装置上，只要可摄入装置能够检测一定量照射的反射率或水平。例如，在一些实施方式中，可摄入装置65100可修改为将检测器65122替换为图像传感器，并且可摄入装置可被构造为通过将记录的图像分解为其各个光谱分量而测量红、蓝或绿光的相对水平。应注意，在任一实施方式中所述的特征和限定可应用于本文中的任何其它实施方式，并且关于一个实施方式的描述和示例可与任何其它实施方式以适合方式组合。
图58是根据本公开一些实施方式的可摄入装置在示例性转移通过胃肠(GI)道的过程中的示意图。可摄入装置可包括本公开中所述任意其它可摄入装置的任意部分，并且可为具有定位能力的任意适合类型的可摄入装置。例如，可摄入装置可以没有用于取样的可选的开口或者用于取样的可选的旋转组件。在一些实施方式中，可摄入装置可被受试者摄入，并且当可摄入装置穿过胃肠道时，可摄入装置确定其在胃肠道内的位置。例如，可摄入装置的运动和可摄入装置检测(例如如本文其他地方所述的检测器)的光的量可显著不同，取决于可摄入装置在胃肠道内的位置，并且可摄入装置可被构造为使用此信息确定可摄入装置在胃肠道内的位置。例如，可摄入装置可检测来自周围环境的环境光或基于由可摄入装置产生(例如由如本文其他地方所述的照射器产生)的照射的反射率，并使用此信息确定可摄入装置在整个过程中的位置，例如在本文中所述。可摄入装置的当前位置以及可摄入装置检测在胃肠道各个部分之间每次转移的时间然后可以通过可摄入装置存储(例如存储在如本文其他地方所述的PCB的记忆电路中)，并可用于任何适合目的。
当可摄入装置被摄入之后不久，可摄入装置将穿过食道65302，其可将受试者的嘴连接到胃65306。在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为：通过测量可摄入装置周围环境中的光的量和类型(例如通过如本文其他地方所述的检测器)而确定其已进入食道部分胃肠道。例如，与在胃肠道内时检测到的光水平相比，当在受试者体外时，可摄入装置可在可见光谱中检测到更高的光水平(例如通过如本文其他地方所述的检测器)。在一些实施方式中，可摄入装置可预先存储数据(例如存储在如本文其他地方所述的PCB的记忆电路上)而指示当处于体外时典型的光水平，并且可摄入装置可被构造为当(例如通过如本文其他地方所述的检测器检测)的已检测光水平已减至超出阈值水平(例如减少至少20－30％)持续足够时段(例如5秒)时确定进入体内已发生。
在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为通过经过括约肌65304而检测从食道65302到胃65306的转移。在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为至少部分地基于多个参数而确定其是否已进入胃，所述参数例如但不限于：使用光或温度测量值(例如经由如本文其他地方所述的检测器或经由可摄入装置内的温度计)、pH测量值(例如经由可摄入装置内的pH计)、时间测量值(例如通过使用如本文其他地方所述的PCB内包括的时钟电路检测)或者任何其它适合信息。例如，可摄入装置可被构造为：当检测到可摄入装置的测量温度超过31摄氏度之后，确定可摄入装置已进入胃65306。另外地或可替代地，可摄入装置可被构造为：从可摄入装置被摄入起经过一分钟(或另一预设持续时间参数，80秒、90秒等)或者从可摄入装置检测到其已进入胃肠道起一分钟(或另一预设持续时间参数，80秒、90秒等)之后，自动确定其已进入胃。
胃是相对较大的、开放的并且空腔状的器官，并且因而可摄入装置65300可具有相对较大的运动范围。通过比较，可摄入装置的运动相对被限制在十二指肠65310、空肠65314和回肠(未示出)(它们共同形成小肠)的管状结构内。此外，胃65306的内部具有与十二指肠65310和空肠65314不同的光学性能，这可使可摄入装置能够通过适当使用测量到的反射率(例如通过使用由如本文其他地方所述的检测器测量到的反射率)而检测从胃65306到十二指肠65310的转移，如结合过程65600(图70)所用。
在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为检测从胃65306经幽门65308到十二指肠65310的幽门转移。例如，在一些实施方式中，可摄入装置可以被构造为定期地产生绿和蓝光波长的照射(例如经由如本文其他地方所述的照射器)，并测量形成的反射率(例如经由如本文其他地方所述的检测器)。可摄入装置可被构造为然后使用检测到的绿光反射率与检测到的蓝光反射率的比率确定可摄入装置是否位于胃65306或十二指肠65310内(例如经由过程65600)。进而，这可使可摄入装置能够检测从胃65306到十二指肠65310的幽门转移，其示例关于图61论述。
类似地，在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为检测从十二指肠65310到胃65306的逆向幽门转移。可摄入装置将典型地自然从胃65306转移到十二指肠65310，并向前到空肠65314和胃肠道其余部分。然而，类似于其它被摄入物质，可摄入装置由于受试者的运动或由于器官胃肠道的自然行为而可能偶然从十二指肠65310转移回到胃65306。为调解这种可能性，可摄入装置可被构造为继续定期地产生绿和蓝光波长的照射(例如经由如本文其他地方所述的照射器)，并测量形成的反射率(例如经由检测如本文其他地方所述的检测器)以检测是否可摄入装置已返回到胃65306。示例性检测过程参照图61更详细描述。
在进入十二指肠65310之后，可摄入装置可被构造为检测通过十二指肠空肠曲65312向空肠65314的转移。例如，可摄入装置可被构造为使用反射率检测空肠65314内的蠕动波，其由于使空肠65314的壁起皱的平滑肌组织收缩所致。特别地，可摄入装置可被构造为以足够高频率开始定期发出照射(并测量形成的反射率(例如经由检测器和如本文其他地方所述的传感子单元的照射器)，以检测空肠65314内的肌肉收缩。可摄入装置然后可响应于已检测到首次肌肉收缩或者预定数量的肌肉收缩(例如在已依次检测到三次肌肉收缩之后)而确定其已进入空肠65314。可摄入装置与空肠65314的壁的相互作用还参照图59论述，并且这种检测过程的示例参照图64更详细描述。
图59是根据本公开一些实施方式的可摄入装置在示例性转移通过空肠的过程中的示意图。示意图65410、65420、65430和65440图示出在可摄入装置65400穿过空肠(例如空肠65314)时的可摄入装置65400和可摄入装置65400如何与由空肠壁65406A和65406B(共同为壁65406)形成的蠕动波相互作用。在一些实施方式中，可摄入装置65400可包括在此公开内容中所述的任何其它可摄入装置的任何其它部分，并可以为具有定位能力的任意适合类型的可摄入装置。示意图65410图示出空肠内的可摄入装置65400，此时空肠的壁65406放松。在一些实施方式中，空肠的狭窄的管状结构自然使可摄入装置65400沿空肠长度沿纵向取向，其中窗65404面对壁65406。在此取向下，可摄入装置65400可使用传感子单元65402以产生朝向壁65406取向的照射(例如经由如本文其他地方所述的照射器)，并(例如经由检测如本文其他地方所述的检测器)检测从壁65406反射并且向回通过窗65404的照射部分的形成的反射率。在一些实施方式中，可摄入装置65400可被构造为使用传感子单元65402产生照射并以足够频率测量形成的反射率，以检测空肠内的蠕动波。例如，在健康人类受试者中，蠕动波可以约0.05Hz至0.33Hz的速率发生。因此，可摄入装置65400可被构造为产生照射并每2.5秒至少一次测量形成的反射率(即，可能的最小速率以检测0.2Hz的信号)，并且优选地以更高速率(例如每0.5秒一次)，这由于更多可用数据点而可以改善总体检测过程的可靠性。应理解，可摄入装置65400不需以精确时间间隔搜集测量值，并且在一些实施方式中，可摄入装置65400可被适配为分析以更不规则的时间间隔搜集的数据，只要仍有足够数量的适当分开的数据点来检测0.05Hz至0.33Hz的信号。
示意图65420图示出空肠内的可摄入装置65400，此时空肠的壁65406开始收缩并形成蠕动波。示意图65420图示出壁65406A的收缩部分65408A和壁65406B的收缩部分65408B(共同为壁65406的收缩部分65408)，其在空肠内形成蠕动波。蠕动波随壁65406的不同部分收缩和松开而沿空肠长度行进，使其显现如同壁65406的收缩部分65408沿空肠长度行进(即，图示收缩部分65408在示意图65410－65430中从左向右行进)。在此位置时，可摄入装置65400可以检测(例如通过使用照射器和如本文其他地方所述的传感子单元的检测器)的反射率水平可与未发生蠕动波时检测(例如当可摄入装置65400处于示意图65410中所示位置时检测)的反射率类似。
示意图65430图示出空肠内的可摄入装置65400，此时空肠的壁65406继续收缩，围绕可摄入装置65400挤压。随着蠕动波沿空肠长度行进，壁65406的收缩部分65408可围绕可摄入装置65400紧密挤压，使壁65406的内表面接触窗65404。在此位置时，可摄入装置65400可以检测由于传感子单元65402所产生照射的检测的反射率的变化。测量的反射率的变化的绝对值可取决于多个因素，例如，窗65404的光学性能、照射的光谱分量和壁65406的光学性能。然而，可摄入装置65400可以被构造为随时间推移而存储具有反射率值的数据组，并在数据组中搜索与蠕动波频率一致的周期性变化(例如通过分析频率域中的数据组并搜索0.05Hz至0.33Hz之间的峰值)。这可使可摄入装置65400能够检测由于蠕动波所致的肌肉收缩，无需预先知晓由于检测蠕动波的肌肉收缩可能发生的反射率信号幅度的确切变化。用于检测肌肉收缩的示例性进程参照图64进一步论述，并且当可摄入装置65400位于空肠内时搜集的反射率数据组的示例参照图65论述。
示意图65440图示出空肠内的可摄入装置65400，此时蠕动波已移动经过可摄入装置65400。示意图65440图示出形成空肠内的已移动经过可摄入装置65400的端的蠕动波的收缩部分65408。蠕动波随壁65406的不同部分收缩和松开而沿空肠长度行进，使其显现如同壁65406的收缩部分65408沿空肠长度行进(即，如通过收缩部分65408在示意图65410－65430中从左向右行进所示)。在此位置时，可摄入装置65400可以检测(例如通过使用照射器-和如本文其他地方所述的传感子单元的检测器)的反射率水平与未发生蠕动波时检测(例如当可摄入装置65400处于示意图65410或示意图65420中所示位置时检测)的反射率水平类似。
根据受试者的种类，蠕动波可以相对可预计的规律发生。在蠕动波已经过可摄入装置65400之后(例如如示意图65440中所示)，空肠的壁65406可再次放松(例如如示意图65410中所示)，直到下一蠕动波开始形成。在一些实施方式中，可摄入装置65400可被构造为当其处于胃肠道内时继续搜集反射率值数据，并可随时间推移而存储具有反射率值的数据组。这可以允许可摄入装置65400随着蠕动波经过可摄入装置65400(例如如示意图65430中所示)而检测每次肌肉收缩，并可使可摄入装置65400能够对发生的肌肉收缩数量计数并确定可摄入装置65400在空肠内的当前位置。例如，可摄入装置65400可被构造为当处于胃或十二指肠内时监测可能的肌肉收缩，并响应于检测与蠕动波一致的肌肉收缩而可以确定可摄入装置65400已移动到空肠。
图60是例示出可摄入装置所用的定位过程的一些方面的流程图。通常，图60中所述过程可以与本文公开的任何可摄入装置一起使用。另外，图60的特征可与本申请中所述的任何其它系统、方法或过程组合。例如，图60中的过程的一部分可集成于图61所述的幽门转移检测进程或者按图64所述的空肠检测过程或与所述检测进程或过程组合。
在65502处，可摄入装置搜集环境光的测量值(例如通过检测如本文其他地方所述的检测器)。例如，可摄入装置可被构造为定期地测量可摄入装置周围的环境中的环境光的水平(例如通过检测如本文其他地方所述的检测器)。在一些实施方式中，被测量的环境光的类型可取决于可摄入装置内的检测器的构造。例如，如果检测器被构造为检测红、绿和蓝波长的光，则可摄入装置可被构造为测量来自周围环境的环境红、绿、蓝光的量。在一些实施方式中，与可摄入装置当处于食道、胃或胃肠道其它部分(例如食道、胃、十二指肠或空肠)内时测量到的环境光水平相比，由可摄入装置在体外区域中(例如在将可摄入装置给送给到受试者的照明良好的房间)和在受试者口腔中测量到的环境光的量将会更大。
在65504处，可摄入装置确定(例如经由如本文其他地方所述的PCB内的控制电路)是否已检测到可摄入装置进入胃肠道中。例如，可摄入装置可被构造确定何时环境光的最近测量值(例如在65502处搜集的测量值)指示可摄入装置已进入胃肠道。例如，在首次可摄入装置在65502处搜集环境光测量值时，可摄入装置可将测量值存储(例如经由PCB内的存储电路实现)为体外环境光的典型水平。可摄入装置可被构造为然后将环境光的最近测量值与体外环境光的典型水平比较(例如经由如本文其他地方所述的PCB内的控制电路)，并当环境光最近测量值显著小于体外环境光的典型水平时确定可摄入装置已进入胃肠道。例如，可摄入装置可被构造为响应于确定环境光的最近测量值小于或等于体外环境光的典型水平的20％，检测到其已进入胃肠道。如果可摄入装置确定已检测到进入到胃肠道中(例如可摄入装置已至少进入食道)，则过程65500行进到65506。可替代地，如果可摄入装置确定没有检测到进入胃肠道中(例如由于最近测量值类似于体外环境光的典型水平)，则过程65500行进回到65502，其中可摄入装置搜集进一步的测量值。例如，可摄入装置可被构造为等待预定的时间量(例如5秒、10秒，等等)，并且然后从可摄入装置的周围环境搜集环境光水平的另一测量值。
在65506处，可摄入装置等待从食道转移到胃(例如从食道到胃)。例如，可摄入装置可被构造为在已进入胃肠道之后等待预定时段之后，确定其已进入胃。例如，人类患者中典型的食道转移时间可在15－30秒的量级。在此情况下，在已检测到在65504处可摄入装置已进入胃肠道之后(即，在检测到可摄入装置已至少到达食道之后)，可摄入装置可被构造为在自动确定可摄入装置至少已进入胃之前等待一分钟、或者长于典型食道转移时间的类似时间量(例如90秒)。
在一些实施方式中，可摄入装置也可确定其是否基于pH或温度的测量值已进入胃。例如，可摄入装置可被构造为当可摄入装置的温度已增大到至少31摄氏度(即，与胃内的温度一致)时或者当可摄入装置周围环境的测量的pH足够酸(即，与可在胃内出现的胃液的酸性一致)时确定其已进入胃。
在65508处，可摄入装置存储指示出可摄入装置已进入胃(例如胃)的数据。例如，当在65506处已等待足够时间量之后，可摄入装置可存储指示可摄入装置至少已进入胃的数据(例如存储到如本文其他地方所述的PCB的存储电路内)。一旦可摄入装置至少到达胃，则过程65500行进到65510，在此，可摄入装置可被构造为搜集数据以检测进入十二指肠(例如十二指肠)。
在一些实施方式中，过程65500也可以从65508到65520同时进行，其中，可摄入装置可被构造为搜集数据，以检测肌肉收缩和检测进入空肠(例如空肠)中。在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为在65516－65518同时监测进入十二指肠中以及在65520－65524检测进入空肠中。这可以允许可摄入装置确定何时其已进入空肠(例如由于检测肌肉收缩而确定)、甚至何时其未能首先检测到进入十二指肠(例如由于可摄入装置通过十二指肠的极快转移时间所致)。
在65510处，当在胃中时，可摄入装置搜集绿和蓝光反射率水平的测量值(例如通过使用照射器65124和如本文其他地方所述的传感子单元的检测器)。例如，可摄入装置可被构造为当在胃中时定期地搜集绿和蓝光反射率水平的测量值。例如，可摄入装置可被构造为每5－15秒发出绿光照射和蓝光照射(例如经由如本文其他地方所述的照射器)，并测量形成的反射率(例如经由检测如本文其他地方所述的检测器)。每次可摄入装置搜集新的测量值组，测量值可被添加到存储的数据组(例如存储到如本文其他地方所述的PCB的记忆电路内)。可摄入装置然后可使用此数据组确定是否可摄入装置仍在胃或十二指肠内。
在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为基于产生约为绿色光谱(在495－600nm)的第一波长的照射检测第一反射率，和基于产生约为蓝色光谱(在400－495nm)的第二波长的照射检测第二反射率。在一些实施方式中，可摄入装置可确保绿色光谱的照射和蓝色光谱的照射具有分离至少50nm的波长。这可使可摄入装置能够当检测反射率(例如经由检测如本文其他地方所述的检测器)时在两个波长之间充分区别。应理解，分离50nm意在例示性的，而非限制性的，而且根据可摄入装置内的检测器的准确性，也可使用较小的分离。
在65512处，可摄入装置确定(例如使用如本文其他地方所述的PCB内的控制电路)是否可摄入装置基于绿和蓝(G/B)反射率水平的比率已检测到从胃转移到十二指肠。例如，可摄入装置可以(例如从如本文其他地方所述的PCB的记忆电路)获取数据组，其中包含在相应时间测量的绿光反射率与蓝光反射率的相应比率的历史数据。通常而言，与由胃反射的绿光与蓝光的比率相比，人类受试者的十二指肠反射的绿光与蓝光的比率会更高。基于此，可摄入装置可被构造为：提取体现最近测量结果的数据组中的第一组比率，并将其与体现过去测量结果的数据组中的第二组比率比较。当可摄入装置确定第一组比率的平均值显著大于第二组比率的平均值(即，反射绿光与反射蓝光的比率增大)时，可摄入装置可确定其已从胃进入十二指肠。如果可摄入装置检测到从胃转移到十二指肠，则过程65500行进到65514，其中可摄入装置存储指示可摄入装置已进入十二指肠的数据。可替代地，如果可摄入装置确定可摄入装置尚未从胃转移到十二指肠，则过程65500行进回到65510以当仍处于胃中时搜集更多的绿和蓝光反射率水平的测量值。用于使用绿和蓝光反射率测量值监测胃和十二指肠之间转移的示例性进程参照图61更详细描述。
在一些实施方式中，在第一次检测到从胃转移到十二指肠时，可摄入装置可被构造为提取第二组数据(例如在胃中时先前记录的数据组)的平均值，并将其存储为胃内检测到的绿光与蓝光的典型比率(例如存储到如本文其他地方所述的PCB 65120(图57)的记忆电路内)。此存储的信息可在此后由可摄入装置使用以确定何时可摄入装置由于逆向幽门转移而从十二指肠再次进入胃。
在65514处，可摄入装置存储指示出可摄入装置已进入十二指肠中的数据。例如，可摄入装置可将标志存储到本地记忆体(例如，如本文其他地方所述的PCB的记忆电路)内，指示出可摄入装置当前处于十二指肠中。在一些实施方式中，可摄入装置也可存储时间戳，指示出可摄入装置进入十二指肠时的时间。一旦可摄入装置到达十二指肠，则过程65500行进到65520，其中，可摄入装置可被构造为搜集数据以检测肌肉收缩和检测进入空肠中。过程65500也从65514行进到65516，其中，可摄入装置可被构造为搜集额外数据以检测从十二指肠再次进入胃中。
在65516处，可摄入装置当在十二指肠中时搜集绿和蓝光反射率水平的测量值(例如经由如本文其他地方所述的传感子单元)。例如，可摄入装置可被构造为当在十二指肠中时定期地搜集绿和蓝光反射率水平的测量值(例如经由如本文其他地方所述的传感子单元)，类似于当在胃中时在65510处实现的测量值。例如，可摄入装置可被构造为每5至15秒发出绿光照射和蓝色照射(例如经由如本文其他地方所述的照射器)，并测量形成的反射率(例如经由检测如本文其他地方所述的检测器)。每次可摄入装置搜集新的测量值组时，测量值可被添加到存储的数据组(例如存储到PCB的记忆电路内)。可摄入装置然后可使用此数据组确定是否可摄入装置仍处于十二指肠内或者是否可摄入装置已转移回到胃中。
在65518处，可摄入装置基于测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率确定从十二指肠到胃的转移。在一些实施方式中，可摄入装置可比较由可摄入装置最近搜集的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率(例如在65516搜集的测量值)，并确定是否测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率类似于胃中所见测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率。例如，可摄入装置可以(例如从PCB(图57)的记忆电路)取回指示出胃中所见测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率的数据，并当测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的最近测量比率充分类似于胃中的平均水平(例如处于胃中所见的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率的20％范围内，或处于任何其它适合阈值水平内)时，确定可摄入装置已转移回到胃。如果可摄入装置检测到从十二指肠转移到胃，则过程65500行进到65508以存储指示出可摄入装置已进入胃的数据，并且继续监测进一步的转移。可替代地，如果可摄入装置没有检测到从十二指肠转移到胃，则过程65500行进到65516以当在十二指肠中时搜集额外的绿和蓝光反射率水平测量值，其可用于连续监测可能的回到胃中的转移。用于使用绿和蓝光反射率测量值监测在胃与十二指肠之间的转移的示例性进程参照图61更详细论述。
在65520处，可摄入装置当在十二指肠中时搜集反射率水平的周期性测量值(例如经由如本文其他地方所述的传感子单元)。在一些实施方式中，可摄入装置也可以当在胃中时搜集类似的周期性测量值。在一些实施方式中，这些周期性测量值可以使可摄入装置能够检测肌肉收缩(例如由于参照图59所述的蠕动波的肌肉收缩)，其可指示出进入到空肠中。可摄入装置可被构造为使用任何适合波长的照射(例如通过使用照射器产生照射并使用如本文其他地方所述的检测器检测形成的反射率)或波长组合的照射搜集周期性测量值。例如，在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为产生红光、绿光和蓝光照射，存储指示红光、绿光和蓝光照射的分离数据组，并分别分析每个数据组以在记录数据中搜寻指示出检测到肌肉收缩的频率分量。在一些实施方式中，由可摄入装置在65520搜集的测量值可以足够快以检测受试者中的蠕动波。例如，在健康的人类受试者中，蠕动波可按约0.05Hz至0.33Hz的速率发生。因此，可摄入装置可以被构造为产生照射并每2.5秒至少一次(即，检测0.2Hz的信号的可能的最小速率)，并且优选地以更高速率(例如每0.5秒一次或更快)测量形成的反射率，并将指示形成的反射率的值存储到数据组中(例如在PCB的记忆电路内)。当搜集额外数据之后(例如当搜集一个新的数据点或预定数量的新数据点之后)，过程65500行进到65522，其中可摄入装置确定是否已检测到肌肉收缩。
在65522处，可摄入装置基于反射率水平的测量值(例如由传感子单元所搜集)确定是否可摄入装置检测到肌肉收缩(例如经由PCB内的控制电路)。例如，可摄入装置可以获取存储为在65520进行的测量值结果的固定量的数据(例如从PCB内的记忆电路中取回上一分钟的数据)。可摄入装置然后可将获取的数据转变为频率域，并在将与蠕动波一致的频率范围内搜寻峰值。例如，在健康的人类受试者中，蠕动波可以约0.05Hz至0.33Hz的速率发生，并且可摄入装置可被构造为高于阈值的在0.05Hz至0.33Hz之间的数据的频率域表现中搜寻峰值。如果可摄入装置基于反射率水平检测到收缩(例如基于检测到在0.05Hz至0.33Hz之间的数据的频率域表现中检测到峰值)，则过程65500行进到65524以存储指示出所述装置已进入空肠的数据。可替代地，如果可摄入装置没有检测到肌肉收缩，则过程65500行进到65520以当在十二指肠中时搜集反射率水平的周期性测量值。在一些实施方式中，可摄入装置可存储指示检测到肌肉收缩的数据(例如存储到PCB的记忆电路内)，并且直到已检测到足够数量的肌肉收缩，过程65500才从65522进行到65524。
在65524处，可摄入装置存储指示出所述装置已进入空肠的数据(例如到PCB的记忆电路内)。例如，响应于在65522处检测到肌肉收缩已发生，可摄入装置可确定其已进入空肠65314，而不再处于十二指肠或者胃内。在一些实施方式中，可摄入装置可当在空肠中时继续测量肌肉收缩，并且可存储指示出肌肉收缩随时间推移的频率、数量或者强度的数据(例如到PCB的记忆电路内)。在一些实施方式中，可摄入装置也可被构造为监测一次获多次转移。这样的转移可包括从空肠到回肠的转移，从回肠到盲肠的回盲肠转移，从盲肠到结肠的转移，或者检测从身体的离开(例如通过测量反射率、温度或环境光水平)。
在一些实施方式中，可摄入装置也可在已检测到进入十二指肠之后已经过预定时间量之后确定其已进入空肠。例如，除非发生从十二指肠回到胃的逆向幽门转移，否则可摄入装置从健康人类受试者中的十二指肠达到空肠的典型转移时间少于三分钟。在一些实施方式中，可摄入装置可因而被构造为当在十二指肠内经过至少三分钟之后自动确定其已进入空肠。这种确定可独立于基于测量的肌肉收缩所进行的确定(例如在65522进行的确定)而进行，并且在一些实施方式中，可摄入装置可响应于检测到肌肉收缩或者从已进入十二指肠(例如，如通过在65514处存储指示出可摄入装置进入十二指肠的时间的数据而确定)起经过三分钟之后而确定其已进入空肠。
为例示目的，过程65500的65512－65518描述可摄入装置测量绿光反射率和蓝光反射率，计算两种反射率的比率，并使用此信息确定何时可摄入装置在十二指肠与胃之间转移。然而，在一些实施方式中，可使用其它波长的光，而非绿光和蓝光，只要所选光的波长在胃和十二指肠内具有不同的反射性能(例如由于胃组织和十二指肠组织的不同的反射系数)。
应理解，本公开的流程图(包括图60)的步骤和描述仅为例示性的。流程图(包括图60)的任何步骤和描述可修改、省略、重新布置和以可替代顺序或并行地执行，两个或更多个步骤可组合，或者可增加任意额外的步骤，而不背离本公开的范围。例如，可摄入装置可并行地计算多个数据组的平均值和标准偏差以加速总计算时间。作为另一示例，可摄入装置可搜集数据周期性测量值和检测可能的肌肉收缩(例如在65520－65522处)，而同时搜集绿和蓝光反射率水平以确定往来于胃和十二指肠的转移(例如在65510－65518)。另外，应注意，图60的步骤和描述可与本申请中所述任何其它系统、装置或方法(包括过程65600和65900)组合，并且在本申请中所述的任何可摄入装置或系统可用于执行图60中的一个或多个步骤。
图61是根据本公开一些实施方式的流程图，例示出用于检测从胃到十二指肠以及从十二指肠回到胃的转移的过程的一些方面，可在确定可摄入装置当其转移通过胃肠(GI)道时的位置时使用。在一些实施方式中，过程65600可以在可摄入装置首先检测到其已进入胃时开始，并且只要可摄入装置确定其处于胃或十二指肠内将继续。在一些实施方式中，过程65600可以仅当可摄入装置确定其已进入空肠时被终止，或者以其它方式进行通过十二指肠和胃。图61中所述的十二指肠检测过程65600可应用于本申请中所述的任意装置，并且任意可摄入装置可用于执行图61中所述过程的一个或多个部分。另外，图61的特征可与本申请中所述的任何其它系统、方法或过程组合。例如，通过图61中的过程所述的过程的一部分可集成于参照图60所述的过程65500中。
在65602处，可摄入装置取回数据组(例如从PCB内的记忆电路取回)，其中具有随时间推移的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率。例如，可摄入装置可从PCB取回数据组，该数据组包含最近记录的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率(例如，如在过程65500的65510或65516处记录的)。在一些实施方式中，已取回的数据组可包括随时间推移的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率。测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率的数据组的示例性线图参照图62和图63进一步论述。
在65604处，可摄入装置包括在数据组中的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率的新测量值(例如通过传感子单元进行)。例如，可摄入装置可被构造为：通过发出绿光和蓝光照射(例如经由照射器)而偶尔记录新数据，(例如通过检测器)检测由于绿光和蓝光照射而接收的反射率的量，并(例如在PCB的记忆电路中)存储指示出所接收反射率的量的数据。可摄入装置可以被构造为每5－15秒、或以任意其它方便的时间间隔记录新数据。为了例示目的，可摄入装置被描述为存储和取回测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率(例如，如果在给定时间检测的绿光反射率的量等于检测的蓝光反射率的量，则在所述给定时间绿和蓝光反射率的比率将为“1.0”)；然而应理解，绿光反射率数据和蓝光反射率数据可以分别存储到可摄入装置的记忆体内(例如，在PCB的记忆电路中存储为两个分立的数据组)。
在65606处，可摄入装置通过将第一滑动窗过滤器施加于数据组而取回第一子组的最近数据。例如，可摄入装置可使用滑动窗过滤器在数据组内获取预定量的最近数据，其可包括在65604处获取的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率的任何新值。例如，可摄入装置可被构造为在来自数据组的10至40个数据点之间选择，或者，可摄入装置可被构造为在15秒数据至5分钟数据之间选择预定的数据值范围。在一些实施方式中，根据记录测量值的频繁程度和迫近的具体应用可选择其它数据范围。例如，可在滑动窗中选择任意适合量的数据，条件是足以检测到第二滑动窗中所选择数据(例如在65614处选择的第二子组数据)之间的统计学上的显著差别。
在一些实施方式中，可摄入装置也可被构造为从数据组中去除异常点或者消除数组中的不需要的噪点。例如，可摄入装置可通过将窗过滤器施加于数据组首先获取原始组的值而选择第一子组数据或任何其它子组数据(例如选择特定数据范围包括其中)。可摄入装置然后可以被构造为识别原始组的值中的异常点；例如，通过识别大于偏离原始组值平均值或任意其它适合阈值的3个标准偏差的数据点。可摄入装置然后可以通过从原始组值中去除异常点而确定子组数据。这可使可摄入装置能够在确定是否其位于胃或十二指肠内时避免非真信息。
在65608处，可摄入装置确定是否最近检测的位置是十二指肠。在一些实施方式中，可摄入装置可存储数据标志(例如存储到PCB65120(图57)的记忆电路内)，其指示出可摄入装置检测到其自身处于胃肠道内的最近部分。例如，每次可摄入装置检测到进入到胃(例如由于在65610处进行的决定而检测到进入胃65306中)，标志被存储到记忆体中(例如作为在65612处的存储数据的一部分)而指示出可摄入装置处于胃中。如果可摄入装置随后检测到进入十二指肠中(例如由于在65624处进行的决定而检测到进入十二指肠65310中)，则另一不同的标志存储到记忆体中(例如作为在65624处的存储数据的一部分)而指示出可摄入装置处于十二指肠中。在此情况下，可摄入装置可在65608处取回最近存储的标志，并确定是否所述标志指示出可摄入装置最近处于十二指肠内。如果可摄入装置检测到其最近处于十二指肠中，则过程65600行进到65610，其中，可摄入装置将测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率的最近测量值(例如包括在65606处进行的最近测量值的测量值)与在胃内测量到的典型比率比较，并使用此信息确定是否已经发生从十二指肠回到胃的逆向幽门转移。可替代地，如果可摄入装置检测到其最近未处于十二指肠中(例如而是由于其处于胃中)，则过程65600行进到65614，其中可摄入装置将测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率的最近测量值(例如包括在65606处进行的最近测量值的测量值)与过去测量值比较，并使用此信息确定是否已经发生从胃到十二指肠的幽门转移。
当可摄入装置确定其最近处于十二指肠中时，过程65600从65608行进到65610。在65610处，可摄入装置(例如经由PCB内的控制电路)确定是否当前G/B信号类似于记录的胃中的平均G/B信号。例如，可摄入装置可以被构造为(例如在PCB 65120(图57)的记忆电路内)具有先前存储的数据，其指示在胃中测量到的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率。可摄入装置然后可以取回此指示在胃中的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率的存储数据，并将其与最近测量值比较，以确定是否可摄入装置已从十二指肠返回到胃。例如，可摄入装置可以确定最近第一子组数据的平均值(即，测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的最近测量的比率的平均值)是否小于在胃内的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率，或者小于胃内测量的平均比率加上胃内测量的比率的标准偏差的预定倍。例如，如果在胃中的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率是“1”且标准偏差是“0.2”，则可摄入装置可确定是否第一子组数据的平均值小于“1.0+k*0.2”，其中k是0至5之间的数。应理解，在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为使用不同阈值水平确定是否最近第一子组数据的平均值充分相似于在胃内的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率。响应于确定测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的最近比率相似于胃中所见的测量的绿光和蓝光反射率水平的平均比率，过程65600行进到65612，其中，可摄入装置存储数据，其指示其已从十二指肠再次进入胃。可替代地，响应于确定测量的绿光和蓝光反射率水平的最近比率充分不同于胃中所见的测量的绿光和蓝光反射率水平的平均比率，可摄入装置直接行进到65604，并且在正在进行的基础上继续获取新数据。
在65612处，可摄入装置存储数据，其指示出检测到从十二指肠到胃的逆向幽门转移。例如，可摄入装置可以(例如在PCB的记忆电路内)存储数据标志，其指示出可摄入装置最近检测到自身处于胃肠道的胃部分内。在一些实施方式中，可摄入装置也可(例如在PCB的记忆电路内)存储数据，其指示出可摄入装置检测到从十二指肠到胃的逆向幽门转移的时间。此信息可由可摄入装置在65608处使用，并且结果过程65600可从65608行进到65614，而非从65618行进到65610。在可摄入装置存储指示检测到从十二指肠到胃的逆向幽门转移的数据之后，过程65600行进到65604，其中，可摄入装置继续搜集额外测量值，并继续监测胃与十二指肠之间的进一步转移。
当可摄入装置确定其最近未在十二指肠中时(例如而是由于最近在胃中)，过程65600从65608行进到65614。在65614处，可摄入装置通过将第二滑动窗过滤器施加于数据组而取回先前的第二子组数据。例如，可摄入装置可使用滑动窗过滤器获取来自过去时间范围的预定量的较旧数据，其可以通过预定时段与用于选择在65606处搜集的第一子组数据的最近时间范围分离。在一些实施方式中，任意适量的数据可通过第一和第二窗过滤器选择，并且第一和第二窗过滤器可通过任意适合的预定时间量分离。例如，在一些实施方式中，第一窗过滤器和第二窗过滤器可以各自被构造为从数据组选择预定范围的数据值，所述预定范围在15秒数据至5分钟数据之间。在一些实施方式中，最近测量值和过去测量值然后可以通过预定时段分离，该预定时段在预定范围数据值的1至5倍之间。例如，可摄入装置可将第一子组数据和第二子组数据选择为各自为从数据组中选择的1分钟数据(即，选择为具有1分钟的预定范围)，并且第一子组数据和第二子组数据从分隔至少2分钟的记录测量值选择(即，预定时段为2分钟，其是用于使用窗过滤器选择子组数据的范围的两倍)。作为另一示例，可摄入装置可选择第一子组数据和第二子组数据为各自从数据组中选择的5分钟数据(即，选择为具有5分钟的预定范围)，并且第一子组数据和第二子组数据从分隔至少10分钟的记录测量值中选择(即，预定时段为2分钟，其是用于使用窗过滤器选择子组数据的范围的两倍)。
在一些实施方式中，如果可摄入装置最近从十二指肠转移到胃(例如通过检查在65612处存储到可摄入装置内的最近数据而确定)，当可摄入装置已知处于胃内时，可摄入装置可以在65614处从时间帧中选择第二子组数据。在一些实施方式中，可摄入装置可以可替代地对于胃内的绿光反射率和蓝光反射率的比率选择先前记录的平均值和标准偏差(例如，如先前在65620处存储在PCB的记忆电路内的在胃内记录的数据的典型平均值和标准偏差)替代第二子组数据。在此情况下，当在65616处进行确定时，可摄入装置可简单地使用先前记录的平均值和先前记录的标准偏差，而非耗费资源计算第二子组的平均值和标准偏差。
在65616处，可摄入装置确定是否第二子组的平均值与第一子组的平均值之差大于第一子组标准偏差的预定倍数。例如，可摄入装置可以计算第一子组最近数据的平均值与第二子组过去数据的平均值之差，并确定是否该差大于第二子组过去数据的标准偏差的3倍。在一些实施方式中，应理解，可以使用任何方便的阈值水平，而非标准偏差的3倍，例如为标准偏差的1至5倍之间的任意值。而且，在一些实施方式中，可摄入装置可以可替代地基于第二子组而非第一子组的标准偏差而设定阈值水平。响应于确定第一子组的平均值与第二子组的平均值之差大于第二子组的标准偏差的预定倍数，过程65600行进到65618。否则，过程65600行进回到65604，其中，可摄入装置65604继续搜集新数据，用于监测在胃与十二指肠之间的转移。
在65618处，可摄入装置(例如经由如PCB内的控制电路)确定在65616处所进行的确定是否是第一子组最近数据的平均值与第二子组过去数据的平均值之差首次被计算为大于第二子组的标准偏差。如果可摄入装置确定这是第一子组的平均值与第二子组的平均值之差首次被计算为大于第二子组的标准偏差，则过程65600行进到65620以存储过去的第二子组数据的平均值存储作为胃中的平均G/B信号。可替代地，如果可摄入装置确定在65616处做出的立刻进行的确定不是第一子组最近数据的平均值与第二子组过去数据的平均值之差首次被计算为大于第二子组的标准偏差，则过程65600直接行进到65622。
在65620处，可摄入装置存储第二子组的平均值作为胃中的平均G/B信号。例如，可摄入装置可以被构造为存储过去的第二子组数据的平均值(例如存储到PCB65120的记忆电路内)作为胃中测量到的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的平均比率。在一些实施方式中，可摄入装置也可存储过去的第二子组数据的标准偏差作为在胃内检测到的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率的典型标准偏差。这种存储信息可由可摄入装置在此后使用(例如在65610处)以与未来数据比较，这可使可摄入装置能够检测从从十二指肠回到胃的逆向幽门转移，并可通常用于替代从胃中搜集的其它实验数据(例如替代在65616处的第二子组数据)。在存储第二子组的平均值作为胃中的平均G/B信号之后，过程65600行进到65622。
在65622处，可摄入装置确定第一子组最近数据的平均值与第二子组过去数据的平均值之差，是否大于预定阈值M。在一些实施方式中，预定阈值M将足够大以确保第一子组的平均值显著大于第二子组的平均值，并且可以使可摄入装置能够确保其检测到实际转移到十二指肠。当由于过去的第二子组数据的标准偏差异常小而使得在65616处进行的确定可能不可靠时，这可以特别有利。例如，预定阈值M的典型值可以在0.1至0.5的量级。如果可摄入装置确定第一子组最近数据与的第二子组过去数据的平均值之差大于预定阈值，则过程65600行进到65624以存储数据，其指示检测到从胃到十二指肠的幽门转移。可替代地，如果可摄入装置确定第一子组与第二子组的平均值的比率小于或等于预定阈值M(即，确定未发生到十二指肠的转移)，则过程65600直接行进到65604，其中可摄入装置继续进行新的测量并监测胃与十二指肠之间的可能转移。
在一些实施方式中，不使用第一子组最近数据的平均值与第二子组过去数据的平均值之差，而是可摄入装置确定是否第一子组最近数据的平均值与第二子组过去数据的平均值的比率大于预定阈值“M”。在一些实施方式中，预定阈值“M”将足够大，以确保第一子组的平均值显著大于第二子组的平均值，并且可以使可摄入装置能够确保其检测到实际转移到十二指肠。当由于过去的第二子组数据的标准偏差异常小而使得在65616处进行的确定可能不可靠时，这可特别有利。例如，预定阈值“M”的典型值可在1.2至2.0的量级。应理解，任何方便类型的阈值或者计算可用于确定是否第一子组数据和第二子组数据均在统计学上彼此区别，而且根据总体平均值也彼此显著不同。
在65624处，可摄入装置存储数据，其指示检测到从胃到十二指肠的幽门转移。例如，可摄入装置可存储数据标志(例如在PCB的记忆电路内)，其指示可摄入装置最近检测到自身处于胃肠道的十二指肠部分内。在一些实施方式中，可摄入装置也可存储数据(例如在PCB的记忆电路内)，其指示可摄入装置检测到从胃到十二指肠的幽门转移的时间。此信息可由可摄入装置在65608处使用，并且结果，过程65600可以从65608行进到65610，而非从65618行进到65614。在可摄入装置存储指示出检测到从胃到十二指肠的幽门转移的数据之后，过程65600行进到65604，其中，可摄入装置继续搜集额外测量值，并继续监测胃与十二指肠之间的进一步转移。
应理解，本公开的流程图(包括图61)的步骤和描述仅为例示性的。流程图(包括图61)的任何步骤和描述可修改、省略、重新布置和以可替代顺序或并行地执行，两个或更多个步骤可组合，或者可增加任意额外的步骤，而不背离本公开的范围。例如，可摄入装置可并行地计算多个数据组的平均值和标准偏差以加速总计算时间。另外，应注意，图61的步骤和描述可与本申请中所述任何其它系统、装置或方法组合，并且在本申请中所述的任何可摄入装置或系统可用于执行图61中的一个或多个步骤。例如，过程65600的一部分可被包含到过程65500的65508－65516中，并且可以为用于确定可摄入装置的位置的更通常过程的一部分。作为另一示例，检测到的蓝和绿光的比率(例如，在65604处测量到并添加到数据组)可以甚至在胃或十二指肠外继续，并且相似信息可由可摄入装置通过其在胃肠道中的转移被记录。测量的绿光和蓝光反射率水平的比率的数据组的示例性线图可通过胃肠道搜集，在下文中参照图62和图62进一步论述。
图62是根据本公开一些实施方式的线图，例示出在可摄入装置的示例性操作过程中收集的数据，其可在确定可摄入装置当其转移通过胃肠(GI)道时的位置时使用。
虽然图62出于例示目的可结合可摄入装置描述，但是这并非意在限制性的，并且线图65700和数据组65702可为本申请中所述任意装置搜集的典型数据。线图65700图示出随时间的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率。例如，可摄入装置通过以下方式计算数据组65702中的每个点的值：在给定时间发出绿光和蓝光照射(例如经由照射器)，测量形成的绿色和蓝色反射率(例如经由检测器)，计算形成的反射率的比率，以及将所述比率与指示反射率被搜集时间的时间戳一起存储到数据组中。
在65704处，在可摄入装置开始操作后不久，可摄入装置确定其至少已到达胃(例如，由于作出与结合过程65500中的65506所述确定相似的确定)。可摄入装置继续搜集绿光和蓝光反射率水平的额外的测量值，并且在65706处，可摄入装置确定已发生从胃到十二指肠的幽门转移(例如，由于作出与结合过程65600的65616－65624所述确定相似的确定)。显而易见的，数据组65702中的值在65706附近突然上跳，这指示出十二指肠中典型的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的更高比率。
数据组65702的其余部分图示出穿过胃肠道其余部分测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率。在65708处，可摄入装置已到达空肠(例如，如通过肌肉收缩的测量所确定，如参照图64所述)，并且通过65710，可摄入装置已到达盲肠。应理解，在一些实施方式中，数据组65702的整体特性和外观，在小肠(即，十二指肠、空肠和回肠)相比于盲肠内发生变化。在空肠和回肠内，在测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率中典型地可以存在宽的变化，导致具有高标准偏差的相对较多噪声数据。比较而言，在盲肠内，可摄入装置可测量测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的相对稳定的比率。在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为基于这些不同而确定从小肠到盲肠的转移。例如，可摄入装置可将最近的数据窗与过去的数据窗比较，并响应于确定最近数据窗中的比率的标准偏差显著小于过去数据窗中的比率的标准偏差而检测出转移到盲肠。
图63是根据本公开一些实施方式的另一线图，例示出在可摄入装置的示例性操作过程中收集的数据，其可在确定可摄入装置当其转移通过胃肠(GI)道时的位置时使用。与图62相似，图63出于例示目的可结合可摄入装置描述。然而，这并非意在限制性的，并且图线65800和数据组65802可为本申请中所述任意装置搜集的典型数据。
在65804处，在可摄入装置开始操作后不久，可摄入装置确定其至少已到达胃(例如，由于作出与结合过程65500中65506所述确定相似的确定)。可摄入装置继续搜集绿光和蓝光反射率水平的额外的测量值(例如经由传感子单元)，并且在65806处，可摄入装置确定已发生从胃到十二指肠的幽门转移(例如，由于作出与结合过程65600的65616－65624所述确定相似的确定)。显而易见的，数据组65802中的值在65806附近突然上跳，这指示在在此后不久的下落之前，十二指肠中典型的测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的更高比率。由于数据组65802中的值减小，因而可摄入装置确定在65808处已发生从十二指肠返回到胃的逆向幽门转移(例如，由于作出与结合过程65600的65610－65612所述确定类似的确定)。在65810处，由于数据组65802中的值再次增大，因而可摄入装置确定已发生从胃到十二指肠的另一幽门转移，且此后不久，可摄入装置向上行进到空肠、回肠和盲肠。
数据组65802的其余部分图示出穿过胃肠道的其余部分测量的绿光反射率水平与测量的蓝光反射率水平的比率。显而易见的，在65812处，可摄入装置到达回肠与盲肠之间的转移部位。如在上文中结合图62所述，转移到盲肠以随时间推移的测量的绿光反射率与测量的蓝光反射率的比率中的减小的标准偏差被标记，并且可摄入装置可被构造为：基于确定从空肠或回肠取得的最近测量值组的标准偏差显著小于过去测量值的标准偏差而检测出转移到盲肠。
图64是根据本公开一些实施方式的用于检测从十二指肠到空肠的转移的例示性步骤的流程图，其可在确定可摄入装置当其转移通过胃肠(GI)道时的位置时使用。虽然图64出于例示目的可结合可摄入装置描述，但是这不意在限制性的，并且图73中所述过程65900的部分或全部可应用于本申请中所述的任意装置，并且这些可摄入装置中的任意装置可用于执行图64中所述过程的一个或多个部分。另外，图64的特征可以与本申请中所述任意其它系统、方法或过程组合。例如，图64中的过程所述的部分过程可集成于图69中所述定位过程65500中(例如作为部分65520－65524)。在一些实施方式中，可摄入装置当在十二指肠中时或响应于检测到进入十二指肠而执行过程65900。在其它实施方式中，可摄入装置可在胃中时或响应于检测到进入胃肠道中而执行过程65900。还可理解的是，过程65900可与本公开中所述任意其它过程(例如过程65600)并行执行，这可使可摄入装置能够检测到进入胃肠道各个部分中，而不必检测进入胃肠道的在前部分中。
为了例示目的，图64可按照可摄入装置论述，其基于由单个传感子单元(例如传感子单元)以单波长产生的单组反射率水平生成并且进行确定。然而，应理解，可摄入装置可通过沿可摄入装置的周边定位多个不同传感子单元(例如位于可摄入装置的窗65114之后不同位置的多个传感子单元)产生多个波长的照射，并且形成的反射率的每个均可存储为分立的数据组。另外，这些组反射率水平组中的每组可用于通过运行多版本的过程65900而检测肌肉收缩，其中每一组处理于从不同波长测量值或者由不同传感子单元进行的测量值获取的数据组对应的不同组反射率的数据。
在65902处，可摄入装置取回反射率水平组。例如，可摄入装置可从记忆体(例如从PCB的记忆电路)取回先前记录的反射率水平的数据组。每个反射率水平可对应于从通过可摄入装置(例如经由照射器)产生的照射由可摄入装置先前检测(例如经由检测器)的反射率，并可体现指示以给定反射率检测到的光量的值。然而，应理解，可使用任意适合频率的光，例如红外、可见、或紫外光谱的光。在一些实施方式中，反射率水平可对应于先前由可摄入装置以周期性时间间隔检测到的反射率。
在65904处，可摄入装置包括在数据组中的新的反射率水平测量值。例如，可摄入装置可被构造为：以规律时间间隔或者通过足以检测蠕动波的速度检测新的反射率(例如使用传感子单元发出照射并检测结果反射率)。例如，可摄入装置可被构造为每3秒一次(即，检测0.17Hz信号的可能最小速率)产生照射并测量形成的反射率，并且优选地采用更高速率，快至0.1秒或甚至更快。应理解，各次测量之间的周期性时间间隔可基于受试者物种、和待测量蠕动波的预计频率而根据需要适配。每次可摄入装置在65904处进行新的反射率水平测量时，新的数据被包括到数据组(例如存储到PCB的记忆电路内的数据组)。
在65906处，可摄入装置通过将滑动窗过滤器施加于数据组而获取第一子组最近数据。例如，可摄入装置可从数据组取回1分钟价值的数据。如果数据组包括每秒测量到的反射率值，则这将约为60数据点价值的数据。可使用任何适合类型的窗尺寸，只要窗尺寸足够大以检测到蠕动波(例如对于健康人类受试者的0.05Hz至0.33Hz量级的波动)即可。在一些实施方式中，可摄入装置也可清除数据，例如通过从利用滑动窗过滤器获取的第一子组数据去除异常点。
在65908处，可摄入装置通过对第一子组最近数据进行插值获取第二子组最近数据。例如，可摄入装置可对第一子组数据插值以产生具有足够数量的数据点(例如，每0.5秒或更大间隔分开的数据点)的第二子组数据。在一些实施方式中，这可使可摄入装置还能够替换作为在65906处施加窗过滤器的一部分可能已被去除的任何异常数据点。
在65910处，可摄入装置从第二子组数据计算归一化频谱。例如，可摄入装置可被构造为执行快速傅里叶变换，以将第二子组数据从时间域表现转变为频率域表现。应理解，根据所使用的应用和子组数据的性质，可使用任意数量的适合进程(例如傅里叶变换进程)确定第二子组数据的频谱。例如，第二子组数据的采样频率和尺寸可事先已知，并且可摄入装置可被构造为在记忆体(例如PCB的记忆电路)内具有归一化离散傅里叶变换(DFT)矩阵的预先存储值、或对应于所关注的0.05Hz至0.33Hz频率分量的DFT矩阵行。在此情况下，可摄入装置可使用DFT矩阵与数据组之间的矩阵乘法产生适合的频谱。可通过可摄入装置获取的示例性的数据组和对应的频谱参照图65更详细论述。
在65912处，可摄入装置确定是否归一化频谱的至少一部分在00.05Hz至0.33Hz之间高于0.5Hz的阈值。健康人类受试者中的蠕动波以0.05Hz至0.33Hz之间的速率发生，并且经历蠕动波的可摄入装置(例如检测空肠的壁中的收缩的可摄入装置)可在遵照相似的0.05Hz至0.33Hz频率的被检测反射率水平的幅度中检测到正弦变化。如果可摄入装置确定归一化频谱在0.05Hz至0.33Hz之间的部分高于0.5Hz阈值，则此测量值可与健康人类受试者中的蠕动波一致，并且过程65900行进到65914，其中，可摄入装置存储指示检测到肌肉收缩的数据。可替代地，如果可摄入装置确定归一化频谱在0.05Hz至0.33Hz之间没有高于0.5的阈值的部分，则过程65900直接行进到65904以进行新的测量并继续监测新的肌肉收缩。应理解，可使用不同于0.5的阈值，并且准确的阈值可取决于可摄入装置使用的采样频率和所用频谱类型。
在65914处，可摄入装置存储指示检测到肌肉收缩的数据。例如，可摄入装置可将数据存储到记忆体(例如PCB的记忆电路)中，指示检测到肌肉收缩，并指示检测到肌肉收缩的时间。在一些实施方式中，可摄入装置也可监测检测到的肌肉收缩的总数量、或者在给定时间帧中检测到的肌肉收缩数量。在一些实施方式中，检测到特定数量的肌肉收缩可与在健康人类受试者的空肠内的可摄入装置一致。在检测到肌肉收缩之后，过程65900行进到65916。
在65916处，可摄入装置确定是否肌肉收缩的总数量超过预定阈值数量。例如，可摄入装置可取回从记忆体(例如从PCB的记忆电路)检测到的肌肉收缩的总数量，并将总数量与阈值比较。在一些实施方式中，阈值可为1、或者大于1的任何数。阈值越大，则在可摄入装置存储指示其已进入空肠的数据之前需要检测到的肌肉收缩越多。在实践中，将阈值设定为3或更高可防止可摄入装置检测到假阳性(例如由于胃肠道器官的自然运动或者由于受试者的运动)。如果收缩总数量超过预定阈值数量，则过程65900行进到65918以存储指示检测到从十二指肠转移到空肠的数据。可替代地，如果收缩总数量未超过预定阈值数量，则过程65900行进到65904以在数据组中包括新的反射率水平测量值。随时间推移检测到的肌肉收缩的示例性线图参照图66更详细论述。
在65918处，可摄入装置存储指示检测到从十二指肠转移到空肠的数据。例如，可摄入装置可将数据存储到记忆体(例如PCB的记忆电路)中，该数据指示已到达空肠。在一些实施方式中，如果可摄入装置被构造为当在胃中时执行过程65900的所有或部分，则可摄入装置可在65918处存储指示检测到从胃直接转移到空肠(例如由于进行使用过程65600检测幽门转移时过快转移通过十二指肠)的数据。
在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为响应于识别出可摄入装置位置改变而从可摄入装置壳体外的环境中获取流体样品。例如，可摄入装置可被构造为：响应于确定可摄入装置位于空肠内而从可摄入装置壳体外的环境中获取流体样品(例如通过使用可选的开口65116和可选的旋转组件65118)。在一些实施方式中，可摄入装置还可装备有适合的诊断机构以基于取回的流体样品(例如小肠细菌过度生长(SIBO))而检测特定医疗状况。
在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为响应于识别出可摄入装置的位置变化而将预先储存在可摄入装置内的可配发物质从可摄入装置递送到胃肠道中。例如，可摄入装置可具有预先储存在可摄入装置内(例如在可选的储存子单元GI上的储存室或腔内)的可配发物质，并且可摄入装置可被构造为：当可摄入装置检测到可摄入装置位于空肠内时，将物质配发到胃肠道中(例如通过使用可选的开口和可选的旋转组件)。在一些实施方式中，这可使可摄入装置能够将物质(例如治疗剂或药剂)递送到胃肠道内的目标位置处。
在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为基于检测到的肌肉收缩总数量执行动作。例如，可摄入装置可被构造为(例如从PCB的记忆电路)取回指示肌肉收缩总数量的数据，并将其与健康个体中的肌肉收缩预计数量比较。作为响应，可摄入装置可以(例如通过使用可选的开口和可选的旋转组件)将物质配发到胃肠道中，或者可以(例如通过使用可选的开口和可选的旋转组件)从可摄入装置的壳体外的环境中获取流体样品。例如，可摄入装置可被构造为响应于确定检测到的肌肉收缩数量反常且显著不同于预计数量而获取样品。作为另一示例，可摄入装置可被构造为响应于确定检测到的肌肉收缩与健康个体中的活动的胃肠道一致而将物质(例如药剂)递送到胃肠道中。
应理解，本公开的流程图的步骤和描述仅为例示性的。流程图的任何步骤和描述可修改、省略、重新布置、和/或以可替代顺序或并行地执行，两个或更多个步骤可组合，或者可增加任意额外的步骤，而不背离本公开的范围。例如，可摄入装置可并行地计算多个数据组(例如多个数据组，每一个对应于不同波长的反射率或者用于检测反射率的不同传感子单元)的平均值和标准偏差以加速总计算时间。另外，应注意，图64的步骤和描述可与本申请中所述任何其它系统、装置或方法组合，并且在本申请中所述的任何可摄入装置或系统可用于执行图64中的一个或多个步骤。
图65是根据本公开一些实施方式的线图，例示出在可摄入装置的示例性操作过程中收集的数据，其可在检测从十二指肠转移到空肠时使用。示意图0图示出由可摄入装置测量的反射率水平的数据组(例如参照65908论述的第二子组数据)的时间域线图651002。在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为以约分开0.5秒的半正则时间间隔搜集数据点。通过比较，示意图651050图示出由可摄入装置测量的相同的反射率水平的数据组的频率域线图651004(例如由于在65910处计算频谱的可摄入装置)。在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为通过任意方便手段计算频谱。
在示意图651050中，在0.05Hz至0.33Hz之间的频率范围651006可以为可摄入装置搜寻以检测肌肉收缩的频率范围。如示意图651050中所示，频率域线图651004在0.14Hz附近存在强峰，这与健康人类个体中蠕动运动的频率一致。在此情况下，分析频率域线图651004的可摄入装置可构造为确定数据与检测到的肌肉收缩一致(例如使用与过程65900的65912相似的过程)，并可存储数据(例如在PCB的记忆电路中)，其指示已检测到肌肉收缩。由于从终止于118分钟处的1分钟窗的数据中检测到肌肉收缩，因而可摄入装置也可存储数据，其指示出在118分钟标记处检测到肌肉收缩(即，其可指示出可摄入装置在118分钟前起动并由受试者摄入)。
图66是根据本公开一些实施方式的线图，例示出由可摄入装置随时间推移检测的肌肉收缩，其可在确定可摄入装置当其转移通过胃肠(GI)道时的位置时使用。在一些实施方式中，可摄入装置可被构造为：检测肌肉收缩，并存储指示检测到每次肌肉收缩的时间(例如作为过程65900的部分65914)的数据。线图651100图示出随时间推移检测到的肌肉收缩651106，其中每次肌肉收缩通过在y轴上从0到1延伸的竖直线表现。
在651102处，在10分钟标记附近，可摄入装置首次进入十二指肠中(例如通过可摄入装置执行过程65600所确定)。此后不久，在651108处，可摄入装置开始检测到快速连续的多次肌肉收缩651106，这可指示在空肠中形成的强蠕动波。此后，在651110附近，可摄入装置继续检测到间歇的肌肉收缩，这可与可摄入装置处于回肠内一致。最后，在651104处，可摄入装置转移出小肠并进入盲肠中。显然，与小肠的回肠部分相比，可摄入装置在小肠的空肠部件中检测到更频繁的肌肉收缩，并且可摄入装置在已离开小肠之后未测量到任何肌肉收缩。在一些实施方式中，可摄入装置可将这种信息包含到定位过程中。例如，可摄入装置可被构造为响应于确定检测的肌肉收缩的频率(例如在给定10分钟的窗中测量到的肌肉收缩的数量)处于阈值数量以下而检测到从空肠转移到回肠。作为另一示例，可摄入装置可被构造为响应于确定在阈值时段中未检测到肌肉收缩而检测到从回肠转移到盲肠。应理解，这些示例意在为例示性的，而非限制性的，并且肌肉收缩的测量可与本公开中所述的任何其它过程、系统、或方法组合。
图66是用于特定实施方式的流程图651200，用于确定所述装置从空肠转移到回肠。应注意，通常，空肠比回肠更红且具有更多血管。另外，通常，与回肠相比，空肠具有带有更多肠系膜脂肪的更厚的肠壁。在空肠与回肠之间的这些差异预计引起在空肠中相对于回肠的光学响应差异。可选地，一个或多个光学信号可用于研究光学响应的不同。例如，所述过程可包括监测被反射的红光、蓝光、绿光的光学响应的变化、红光与绿光的比率、红光与蓝光的比率、和/或绿光与蓝光的比率。在一些实施方式中，在所述过程中检测到反射的红光。
流程图651200表现出单个滑动窗处理。在步骤651210中，空肠基准信号基于光学反射确定。典型地，从确定所述装置进入空肠起的时段中，此信号作为平均信号(例如反射红光)。所述时段可例如从5分钟到40分钟(例如从10分钟到30分钟、从15分钟到25分钟)。在步骤0中，恰在步骤651210中所用时段之后检测到的信号(例如反射红光)被归一化为步骤651210中确定的基准信号。在步骤651230中，检测到信号(例如反射红光)。在步骤651240中，基于单个滑动窗检测到的平均信号与信号阈值比较。步骤651240中的信号阈值基本是步骤651210中确定的空肠基准信号的基准信号的分数。例如，信号阈值可以是空肠基准信号的60％至90％(例如70％至80％)。如果平均信号超过信号阈值，则所述过程在步骤651250处确定所述装置已进入回肠。如果平均信号未超过信号阈值，则所述过程返回到步骤651230。
图68是用于特定实施方式的流程图651200，用于使用两个滑动窗处理确定所述装置从空肠转移到回肠。在步骤651310中，空肠基准信号基于光学反射确定。典型地，经过从确定所述装置进入空肠起的一定时段，此信号作为平均信号(例如反射红光)。所述时段可以例如为从5分钟到40分钟(例如从10分钟到30分钟、从15分钟到25分钟)。在步骤651320中，恰在步骤651310中所用时段之后检测到的信号(例如反射红光)被归一化为步骤651310中确定的基准信号。在步骤651330中，检测到信号(例如反射红光)。在步骤651340中，基于两个滑动窗检测到的信号平均差与信号阈值比较。在步骤651340中的信号阈值基于是否检测到的信号的平均差超过第一窗的检测到的信号的倍数(例如从1.5倍至5倍、从2倍到4倍)。如果超过信号阈值，则所述过程在步骤651350处确定所述装置已进入回肠。如果未超过信号阈值，则所述过程返回到步骤651330。
图69是用于特定实施方式的过程的流程图651400，用于确定所述装置从回肠转移到盲肠。通常，所述过程涉及检测被反射光学信号(例如，红光、蓝光、绿光、红光与绿光的比率、红光与蓝光的比率和/或绿光与蓝光的比率)的变化。在一些实施方式中，所述过程包括检测反射的红光与反射的绿光的比率的变化，并且还包括检测反射的绿光与反射的蓝光的比率的变化。通常，在过程651400中，继续进行关于过程65600所述滑动窗分析(第一和第二窗)。
步骤651410包括：在检测的信号中设定第一阈值，例如，检测的红光与检测的绿光的比率)；对于检测的信号设定关于变化系数的第二阈值，例如用于检测的绿光与检测的蓝光的比率的变化系数。第一阈值可被设定为第一窗中平均信号(例如检测的红光与检测的绿光的比率)的分数(例如从0.5至0.9，从0.6至0.8)，或者为两个窗中的检测信号(例如检测的红光与检测的绿光的比率)之间的平均差的分数(例如从0.4至0.8，从0.5至0.7)。第二阈值可被设定到0.1(例如0.05,0.02)。
步骤651420包括：检测第一和第二窗中的信号，信号待用于将第一阈值和第二阈值比较。
步骤651430包括：将检测的信号与第一和第二阈值比较。如果对应值不低于第一阈值或者对应值不低于第二阈值，则确定所述装置尚未离开回肠并进入盲肠，并且所述过程返回到步骤651420。如果对应值低于第一阈值而且对应值低于第二阈值，则确定所述装置已离开回肠并进入盲肠，并且所述过程行进到步骤651440。
步骤651450包括：确定是否首次确定所述装置离开回肠并进入盲肠。如果是首次确定所述装置离开回肠并进入盲肠，则所述过程行进到步骤651460。如果不是首次所述装置已离开回肠并进入盲肠，则所述过程行进到步骤651470。
步骤651460包括设定基准信号。在此步骤中，光学信号(例如检测的红光与检测的绿光的比率)作为基准信号。
步骤651470包括：确定是否所述装置可能已离开盲肠并返回回肠。如果对应的检测的信号(例如检测的红光与检测的绿光的比率)与基准信号(在步骤651460中确定)在统计学上相当而且对应的检测的信号(例如检测的绿光与检测的蓝光的比率)的变化系数超过第二阈值，则确定所述装置已离开盲肠并返回回肠。如果确定所述装置可能已离开盲肠并返回回肠，则所述过程行进到步骤651480。
步骤651480包括：继续检测相关光学信号一定时段(例如，至少1分钟、从5分钟到15分钟)。
步骤651490包括：确定是否在步骤651480中所确定信号(使用在步骤651470中所述方法)指示所述装置再次进入回肠。如果所述信号指示所述装置再次进入回肠，则所述过程行进到步骤651420。如果所述信号指示所述装置处于盲肠中，则所述过程行进到步骤651492。
步骤651492包括：继续监测相关光学信号持续一定时段(例如，至少30分钟、至少1小时、至少2小时)。
步骤651494包括：确定是否在步骤651492中所确定信号(使用在步骤651470中所述方法)指示所述装置再次进入回肠。如果所述信号指示出所述装置再次进入回肠，则所述过程行进到步骤651420。如果所述信号指示所述装置处于盲肠中，则所述过程行进到步骤651496。
在步骤651496处，所述过程确定所述装置处于盲肠中。
图70是用于特定实施方式的流程图651500，其用于确定所述装置从盲肠转移到结肠的过程。通常，所述过程涉及：检测反射的光学信号(例如，红光、蓝光、绿光、红光与绿光的比率、红光与蓝光的比率和/或绿光与蓝光的比率)中的变化。在一些实施方式中，所述过程包括检测反射的红光与反射的绿光的比率中的变化，并且还包括检测反射的蓝光的比率中的变化。通常，在过程651500中，继续进行关于过程651400所述的滑动窗分析(第一和第二窗)。
在步骤651510中，当所述装置处于盲肠中时(例如在步骤651480的过程中)，收集光学信号(例如，反射的红光信号与反射的绿光信号以及反射的蓝光信号的比率)持续一定时段(例如，至少1分钟、至少5分钟、至少10分钟)。用于所记录光学信号(例如反射的红光信号与反射的绿光信号以及反射的蓝光信号的比率)的平均值建立盲肠基准信号。
在步骤651520中，在已经确定所述装置进入盲肠(例如在步骤651440处)之后，检测光学信号。光学信号被归一化为盲肠基准信号。
步骤651530涉及确定是否所述装置已进入结肠。这包括确定是否满足三个不同准则中的任意准则。如果检测的光学信号的比率(例如检测的红光信号与检测的绿光的比率)中的平均差是第二窗中的对应信号(例如检测的红光信号与检测的绿光的比率)的标准偏差的大于1的倍数(例如2X,3X,4X)，则满足第一准则。如果检测的光学信号(例如检测的红光信号与检测的绿光的比率)的平均值超过给定值(例如超过1)，则满足第二准则。如果在第一窗中的光学信号(例如检测的蓝光)的变化系数超过给定值(例如超过0.2)，则满足第三准则。如果满足三个准则中的任意准则，则所述过程行进到步骤651540。否则，三个准则均不满足，则所述过程返回到步骤651520。
为了例示目的，本公开主要着重于可摄入装置的多个不同示例性实施方式和用于确定可摄入装置在胃肠道内位置的方法的示例性实施方式。然而，可被构造的可能的可摄入装置不限于这些实施方式，并且在不显著改变所述装置的功能和操作的情况下，可进行形状和设计上的变化。相似地，用于确定可摄入装置在胃肠道内位置的可能的进程不限于所述的具体进程和实施方式(例如过程65500，过程65600，过程65900，过程651200，过程651300，过程651400和过程651500)。而且，在此所述的可摄入装置的应用不仅限于搜集数据、采样和检测胃肠道部分、或递送药剂。例如，在一些实施方式中，可摄入装置可以被适配为包括多个化学、电或光学的诊断机构以诊断多种疾病。相似地，用于测量身体现象或其它生理量的多个不同传感器可包括在可摄入装置上。例如，可摄入装置可以被适配为测量胃肠道中的特定化学化合物或杂质的升高水平，或者，采样室中包含的定位、采样、和适合的诊断和试验技术的组合可以特别良好适用于确定小肠细菌生长(SIBO)的存在。
在此所述可摄入装置的各个实施方式的至少一些经由软件实现的元件(例如通过PCB内的控制电路执行的软件)可通过高级的过程语言，例如面向对象编程、脚本语言或两者编写。相应地，程序代码可通过C、C++、或任何其它适合的编程语言编写，并可包括模块或类，如面向对象编程领域中普通技术人员公知的那样。可替代地或另外地，在此所述可摄入装置的实施方式的至少一些经由软件实现的元件可根据需要通过汇编语言、机器语言或者固件编写。在任一情况下，所述语言可为编译或解释语言。
用于实现可摄入装置的至少一些程序代码可存储到存储介质上或者能够由通用或专用目的的可编程计算装置(其具有处理器、操作系统和相关联的硬件和软件以实现在此所述的至少一个实施方式的功能)读取的计算机可读介质上。程序代码当由计算装置读取时配置计算装置以新型特别的预定的方式操作，以执行在此所述的至少一种方法。
另外，与在此所述的示例性实施方式的系统、装置和方法相关联的至少一些程序能够分布在计算机程序产品中，该计算机程序产品包括承载用于一个或多个处理器的计算机可用指令的计算机可读介质。所述介质可通过各种形式设置，包括非暂时形式，例如但不限于：一个或多个磁盘、光盘、磁带、芯片和磁和电子存储存器。在一些实施方式中，所述介质可本质为暂时性的，例如但不限于：有线传送、卫星传送、互联网传送(例如下载)、介质、数字和模拟信号、以及类似物。计算机可用指令也可为不同形式，包括编译和非编译代码。
上述技术可使用软件实现以在计算机上执行。例如，软件形成了在一个或多个计算机程序中的进程，其在一个或多个编程或可编程的计算机系统(其可为各种构架，例如分布式、客户机/服务器、或网格)上执行，每个计算机系统包括至少一个处理器、至少一个数据存储系统(包括易失性或非易失性的记忆体和/或存储元件)、至少一个输入装置或端口、和至少一个输出装置或端口。
软件可设置在存储介质(例如CD-ROM)上，能够由通用或专用目的的可编程计算机读取，或者通过网络通信介质传输(以传播信号编码)到其被执行的计算机。所有功能可在专用目的计算机上执行或者使用专用目的硬件(例如协处理器)执行。软件可通过分布方式实现，其中由软件规定的不同计算部分通过不同计算机执行。每个这样的计算机程序优选地存储在或下载到能够通过通用或专用目的可编程计算机读取的存储介质或装置(例如固态记忆体或介质、或者磁或光学介质)，用于当存储介质或装置通过计算机系统读取时配置和操作计算机以执行在此所述的进程。本发明的系统也可被认为实现为计算机可读存储介质，其配置有计算机程序，其中如此配置的存储介质使得计算机系统以特定和预定方式操作以执行在此所述的功能。
为了例示目的，在此给出的示例主要着重于可摄入装置的多个不同的示例性实施方式。然而，可被构建的可能的可摄入装置不限于这些实施方式，并且在不显著改变所述装置的功能和操作的情况下，可进行整体形状和设计上的变化。例如，可摄入装置的一些实施方式可具有以下特征：采样室大致朝向所述装置的中间，以及两组轴向传感子单元，每组各自位于所述装置的大致相反端。此外，可摄入装置的应用不仅限于搜集数据、采样和检测胃肠道部分、或者递送药剂。例如，在一些实施方式中，可摄入装置可被适配为包括多个化学、电、或光学的诊断机构以诊断多种疾病。类似地，用于测量身体现象或其它生理量的多个不同传感器可被包括在可摄入装置上。例如，可摄入装置可被适配为测量胃肠道中的特定分析物、化学化合物或杂质的升高水平，或者，采样室中包含的定位、采样、和适合的诊断和试验技术的组合可以特别良好适用于确定小肠细菌生长(SIBO)的存在。还应注意，虽然在此所述的实施方式着重于在胃肠道中的可摄入装置，但是图1－34中所述的这种可摄入装置可用于在身体其它部分(例如但不限于雌性生殖道和/或类似物)中递送包括药剂和治疗剂的物质。
各种实施方式的系统、过程和设备已在此仅示例性地描述。可以设想，任一实施方式中所述的特征和限定可应用于本文中的任意其它实施方式，并且涉及一个实施方式的流程图或示例可通过适合方式与任意其它实施方式组合、以不同顺序进行、或并行地进行。应注意，上述的系统和/或方法可应用于其它系统和/或方法或结合于其它系统和/或方法使用。在不背离仅通过所附实施方式限定的实施方式的精神和范围的情况下，对于这些示例性实施方式可进行各种修改和变化。所附实施方式应被给予与整体描述一致的最宽范围的解读。
本专利文件中所述的主题和操作的实施方式可通过数字电子电路或者经由计算机软件、固件、或硬件(包括本专利文件中公开的结构和它们的等同结构)、或它们中的一个或多个的组合实现。本专利文件中所述主题的实施方式可实现为一个或多个计算机程序，即，一个或多个计算机程序指令模块，其在计算机存储介质上编码，以由数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作。
计算机存储介质可以是或被包括于计算机可读存储装置、计算机可读存储基体、随机或串行存取记忆体阵列或装置、或者它们中的一个或多个的组合。另外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但是计算机存储介质可以是以人工生成的传播信号编码的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质也可以是或者被包括于一个或多个分立的物理部件或介质(例如，多个CD、磁盘、或其它存储装置)。
本专利文件中所述的操作可实现为由数据处理设备对数据(存储在一个或多个计算机可读存储装置上或者从其它源接收)执行的操作。
术语“数据处理设备”涵盖用于处理数据的所有类型的设备、装置和机器，例如包括：可编程处理器、计算机、芯片上的系统、或者前述中的多个或组合。所述设备可包括专用目的逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件以外，所述设备还可包括形成考虑中的计算机程序的执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时间环境、虚拟机器、或它们中的一个或多个的组合的代码。所述设备和执行环境可实现各种不同的计算模型基础结构，例如网络服务、分布式计算和网格计算基础结构。
计算机程序(也已知为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可通过任意形式的编程语言编写，编程语言包括编译或解读语言、说明或过程语言，并且其可通过任何形式使用，包括为：独立程序或者为模块、元件、子例程、对象、或其它适用于计算环境中的单元。计算机程序可以但不必对应于文件系统中的文件。程序可存储到文件的一部分中，该部分将其它程序或数据(例如存储于标记语言文件中的一个或多个脚本)保持在专用于考虑中的程序的单个文件中或多个协同文件(例如存储一个或多个模块、子程序、或部分代码的文件)中。计算机程序可用于在一个计算机上执行，或者在位于一个地点或在多个地点分布且通过通信网络相互连接的多个计算机上执行。
本专利文件中所述的过程和逻辑流程可由一个或多个可编程处理器执行，可编程处理器通过对输入数据操作和生成输出而执行一个或多个计算机程序以执行动作。过程和逻辑流程也可由专用目的逻辑电路执行而且所述设备也可被实现为专用目的逻辑电路，所述专用目的逻辑电路例如为FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
适于执行计算机程序的处理器例如包括：通用和专用目的的微处理器、和任意类型数字计算机的任意一个或多个处理器。通常，处理器将从只读记忆体或随机存取记忆体或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于根据指令执行动作的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个记忆装置。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大存储装置，例如磁盘、磁光盘、或光盘，或操作性地联接为从该一个或多个大存储装置接收数据或将数据发送到该一个或多个大存储装置。然而，计算机不需要具有这样的装置。另外，计算机可嵌入另一装置，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动式音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(GPS)接收器、或便携式存储装置(例如通用串行总线(USB)闪存驱动器)，在此仅举几例。适于存储计算机程序指令和数据的装置包括所有形式的非易失性记忆体、介质和记忆装置，例如包括：半导体或记忆装置，例如EPROM、EEPROM和闪存存储装置；磁盘，例如内部硬盘或可移除盘；磁光盘；和CD-ROM和DVD-ROM盘。所述处理器和记忆体可由专用目的逻辑电路补充或包含到专用目的逻辑电路。
为了提供与用户的交互作用，本专利文件中所述主题的实施方式可在具有用于向用户显示信息的显示装置(例如为CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器)和使用户可由其向计算机提供输入的键盘和点击装置(例如鼠标或跟踪球)的计算机上实现。也可使用其它类型的装置以提供与用户的交互作用；例如，向用户提供的反馈可为任意形式的传感式反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且来自用户的输入可通过任意形式接收，包括声学、语音、或触觉输入。此外，计算机可通过将文件发送到由用户所用装置和从该装置接收文件而与用户交互作用；例如，通过响应于从网络浏览器接收到的请求而将网页发送到用户的用户装置上的网络浏览器。
在此专利文件中所述的主题的实施方式可在包括后端元件(例如数据服务器)或包括中间件部件(例如应用服务器)或包括前端部件(例如用户计算机，其具有图像显示器或网络浏览器，通过其使用户可以与本专利文件中所述主题的实施方式进行交互作用)或一个或多个这样的后端、中间件或前端部件的任意组合的计算系统中实现。所述系统的各部件可通过任意形式或介质的数字数据通信(例如通信网络)而相互连接。通信网络的示例包括局域网(LAN)和广域网(WAN)、互联网(例如因特网)和点对点网络(例如临时点对点网络)。
计算系统可包括用户和服务器。用户和服务器通常彼此远离且典型地通过通信网络交互作用。用户和服务器的关系利用在相应计算机上运行且具有用户－服务器相互关系的计算机程序形成。在一些实施方式中，服务器将数据(例如HTML页)发送到用户装置(例如，目的在于向与用户装置交互作用的用户显示数据和从用户接收用户输入)。在用户装置处产生的数据(例如由于用户交互作用的结果)可在服务器处从用户装置被接收。
虽然本专利文件包含多种具体实施细节，但是这些细节不应被认为会限制任何发明或可要求保护的方案的范围，而是作为对特定发明的特定实施方式的具体特征的描述。在本专利文件中描述的在独立实施方式的应用环境中的特定特征也可在单个实施方式中组合实施。相反地，在单个实施方式的应用环境中描述的各种特征也可在多个实施方式中分别地或以任意适合子组合方式实施。另外，虽然各特征在上文中可被描述为以特定组合起作用，并且甚至最初被要求保护其本身，但是来自要求保护的组合的一个或多个特征可在一些情况下从组合中去除，并且要求保护的组合可转向子组合或子组合的变体。
为实现本公开的目的，术语“联接”是指将两个构件直接或间接相互接合。这样的接合本质上可为静止的或可动的。这样的接合可以通过相互集成形成为单个单一体的两个构件或两个构件和任意额外中间构件实现，或者通过相互附接的两个构件或两个构件和任意额外中间构件实现。这样的接合可以本质上为持久的或者可本质上为可移除的或可释放的。
应注意，各个元件的取向可以根据其它示例性实施方式而不同，并且这样的变例意在被本公开涵盖。应认识到，所公开的实施方式的特征可被包含到其它所公开实施方式中。
图71示出了使用如本文所公开的可摄入装置收集、传送和/或分析关于受试者的数据的系统的非限制性示例。例如，可摄入装置可以被配置为与外部基站通信。作为示例，可摄入装置可以具有与外部基站通信的通信单元，外部基站本身具有通信单元。图71示出了这种可摄入装置的示例性实施方式。如图71所示，受试者摄入如本文所公开的可摄入装置。对关于受试者(例如，基于收集的样品)和/或可摄入装置在受试者的胃肠道中的位置的某些数据进行收集或以其他方式可得并提供给移动设备，然后移动设备通过互联网和服务器/数据存储部将数据转发到医生的办公用计算机。将由可摄入装置收集的信息传送到接收器，例如受试者佩戴的手表或其他对象。然后将信息从接收器传送到移动设备，然后移动设备经由因特网和服务器/数据储器将数据转发到医生的办公室计算机。然后，医生能够分析关于受试者的一些或所有数据以提供建议，例如一般健康建议、饮食健康建议和/或生活方式建议。虽然图71示出了收集和传递关于受试者的数据的特定方法，但本公开不限于此。作为示例，可以从数据通信信道中排除接收器、移动设备、因特网和/或服务器/数据存储部中的一个或多个。例如，移动设备可以用作设备数据的接收器，例如，通过使用电子狗。在这种实施方式中，受试者佩戴的物品不需要是通信链的一部分。作为另一示例，数据通信信道中的一个或多个项目可以用可替选项目替换。例如，不是提供给医生的办公用计算机，而是可以将数据提供给服务提供商网络，例如医院网络、HMO网络等。在一些实施方式中，可以在一个位置(例如，服务器/数据存储部)中收集和/或存储受试者数据，同时可以在不同的位置(例如，不同的服务器/数据存储部)收集和/或存储装置数据。
可摄入装置可以包括一个或多个环境传感器。环境传感器可用于生成受试者胃肠道中的装置外部环境的环境数据。环境数据可以用于进一步单独地或与光谱数据组合地表征受试者的胃肠道。在一些实施方式中，环境数据在获得样品的受试者的胃肠道内的相同位置处产生。环境传感器的示例包括但不限于电容传感器、温度传感器、阻抗传感器、pH水平传感器、心率传感器、声传感器、图像传感器和/或运动传感器。在一些实施方式中，可摄入装置包括多个不同的环境传感器，用于产生不同种类的环境数据。在一些实施方式中，图像传感器是适合于获得形成受试者胃肠道的组织的体内图像的摄像机。在一些实施方式中，环境数据用于帮助确定受试者胃肠道的一个或多个特征，例如用于诊断医学病况。在一些实施方式中，可摄入装置可以包括用于产生胃肠道的视频成像数据的摄像机，其可用于确定装置的位置等。视频成像胶囊的示例包括Medtronic的PillCamTM、Olympus的和IntroMedic的MicroCamTM(参见Basar等人，“Ingestible Wireless CapsuleTechnology:A Review of Development and Future Indication”InternationalJournal of Antennas and Propagation(2012)；1-14)。其他成像技术包括热成像相机、以及采用超声或多普勒原理来产生不同图像的成像技术(参见中国专利公开CN104473611：“Capsule endoscope system having ultrasonic positioning function”)。在另一个实施方式中，本文所述的可摄入装置可通过如下进行定位：使用Phaeton Research的EnterionTM胶囊所采用的γ闪烁扫描技术或其他无线电跟踪技术(参见Teng，Renli和JuanMaya，"Absolute bioavailability and regional absorption of ticagrelor inhealthy volunteers."Journal of Drug Assessment 3.1(2014):43-50)，或监测可摄入装置中永磁体的磁场强度(参见TD Than等人，“A review of localization systems forrobotic endoscopic capsules,”IEEE Trans.Biomed.Eng.,vol.59,no.9,pp.2387–2399,Sep.2012)。在一些实施方式中，一个或多个环境传感器测量pH、温度、转移时间或其组合。用于检测pH变化的装置的示例包括Medimetrics的技术(参见Becker，Dieter等人，"Novel orally swallowabledevice to quantify regional drugabsorption in human GI tract using diltiazem as model drug."AAPS PharmSciTech15.6(2014):1490-1497)和Rani Therapeutics的Auto-PillTM技术(参见美国专利9,149,617)，其全部内容通过引用并入本文。
检测方法和系统
活细胞染料
本文描述的某些系统采用发现的方法、组合物和检测系统，以准确且可靠地将荧光与自主的可摄入装置或其他类似尺寸装置中的总细菌计数(TBC)相关联。在一些实施方式中，本文所述的方法和装置可用于检测来自受试者胃肠道的样品中的TBC，以确定受试者是否患有GI病症(例如SIBO)或具有发展GI病症(例如，SIBO)的风险。该组合物包括染料、缓冲剂和去污剂的新组合，其允许选择性染色样品中的活细菌细胞，所述样品包括非细菌细胞和以其他方式使得检测或定量活细菌细胞具有挑战性的其他组分。在一些实施方式中，该系统允许对细菌近乎实时地进行定量，并且在设备外对结果进行遥测共享。以上公开了可以使用本部分中描述的方法检测的各种类型的细胞(例如细菌细胞)。
在一些实施方式中，本公开提供了包含染料和可选的用于选择性裂解真核细胞的试剂的组合物。在一些实施方式中，组合物包括染料和用于选择性裂解真核细胞的试剂。在一些实施方式中，组合物还包含一种或多种独立地选自由以下组成的组中的试剂：用于选择性裂解真核细胞的第二试剂、电解质(例如，MgCl2)、抗真菌试剂(例如，两性霉素-B)和抗生素。在一些实施方式中，组合物包含水并且是水溶液的形式。在一些实施方式中，组合物是固体或半固体。在一些实施方式中，本文描述的组合物适用于用于检测或定量样品中的活细菌细胞的试剂盒或装置中。在一些实施方式中，这种装置是用于检测或定量体内(例如胃肠道中)的活细菌细胞的可摄入装置。在一些实施方式中，在一种或多种抗生素的存在下检测或定量样品中的活细菌细胞，以确定样品中细菌的抗生素抗性。在一些实施方式中，可以例如通过使用包含本文公开的染料的组合物来检测或定量样品中的异常细菌群，以确定受试者是否患有感染，例如小肠细菌过度生长(SIBO)，或用于表征胃肠道内的细菌群以用于诊断或其他目的。
在一些实施方式中，适用于本公开的组合物中的染料是能够被活细胞内化、结合活细胞的靶组分或与活细胞的靶组分反应并且当染料与活细胞的靶组分结合或反应时具有可测量地改变的荧光特性的染料。在一些实施方式中，通过与穿过细胞膜的可行扩散不同的过程渗透活细胞，本公开的染料被有效地内化。这种内化包括但不限于，通过细胞表面上的细胞受体或通过细胞膜中的通道的内化。在一些实施方式中，染料所结合或反应的活细胞的靶组分选自由核酸、肌动蛋白、微管蛋白、酶、核苷酸结合蛋白、离子转运蛋白、线粒体、细胞质成分和膜成分所组成的组。在一些实施方式中，适用于本文的染料是荧光染料，其能够被活细胞内化和代谢，并且其中染料在被活细胞代谢时发荧光。在一些实施方式中，染料是化学发光染料，其能够被活细胞内化和代谢，并且其中染料在被活细胞代谢时变得化学发光。
在一些实施方式中，组合物包括当与核酸结合时发荧光的染料。这种染料的示例包括但不限于吖啶橙(美国专利No.4,190,328)；钙黄绿素-AM(美国专利No.5,314,805)；DAPI；Hoechst 33342；Hoechst 33258；PicoGreenTM；16；Green I；Redmond RedTM；染料；Oregon GreenTM；溴化乙锭；和碘化丙锭。
在一些实施方式中，组合物包含亲脂性染料，其在被细胞代谢时发荧光。在一些实施方式中，染料在被细胞或细胞组分还原时发荧光。被还原时发荧光的染料的示例包括但不限于，刃天青；C12-刃天青；7-羟基-9H-(1,3-二氯-9,9-二甲基吖啶-2-酚)N-氧化物；6-氯-9-硝基-5-氧代-5H-苯并[a]吩恶嗪；和四唑盐。在一些实施方式中，染料在被细胞或细胞组分氧化时发荧光。这种染料的示例包括但不限于，二氢钙黄绿素AM；二氢罗丹明123；二氢乙锭；2,3,4,5,6-五氟四甲基二氢糖胺；和3'-(对氨基苯基)荧光素。
在一些实施方式中，组合物包括当被细胞或细胞组分氧化时变为化学发光的染料(例如，鲁米诺)。
在一些实施方式中，组合物包括当被细胞或细胞组分去乙酰化和/或氧化时发荧光的染料。这种染料的示例包括但不限于二氢罗丹明；二氢荧光素；2’,7’-二氯二氢荧光素二乙酸酯；5-(和6-)羧基-2’,7’-二氯二氢荧光素二乙酸酯；和氯甲基-2’,7’-二氯二氢荧光素二乙酸酯乙酰酯。
在一些实施方式中，组合物包括当与肽酶反应时发荧光的染料。这些染料的示例包括但不限于，(CBZ-Ala-Ala-Ala-Ala)2-R110弹性蛋白酶2；(CBZ-Ala-Ala-Asp)2-R110颗粒酶B；和7-氨基-4-甲基香豆素、N-CBZ-L-天冬氨酰基-L-谷氨酰基-L-缬氨酰基-L-天冬氨酸酰胺。
在一些实施方式中，本公开的组合物包括选自由刃天青、二乙酸荧光素(FDA)、钙黄绿素AM和9所组成的组中的染料。在一些实施方式中，染料是FDA或9。在一些实施方式中，本文描述的方法可以使用多于一种染料(例如，两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种、十种或更多种染料)。多种染料的使用允许检测多种分析物(例如，多路技术)，例如，当每种染料在不同波长下可检测时。更一般地，可以适当地使用以不同荧光波长操作的多种染料。
9当单独使用时，标记细菌细胞的核酸。在背景保持无荧光的情况下，9的激发/发射波长为480/500nm。参见，例如，J.Appl.Bacteriol.72,410(1992)；Lett.Appl.Microbiol.13,58(1991)；Curr.Microbiol.4,321(1980)；J.Microbiol.Methods 13,87(1991)；和Microbiol.Rev.51,365(1987)；andJ.Med.Microbiol.39,147(1993)。
FDA是一种非极性的非荧光性化合物，其可以穿过哺乳动物和细菌细胞的膜。乙酰酯酶(仅存在于活细胞内)将FDA水解成荧光化合物荧光素。荧光素是一种保留在这些细胞内的荧光性的极性化合物。当用494nm的激发波长和518nm的发射波长测定时，活细胞可以在光谱仪中可视化。参见，例如，Brunius,G.(1980).Technical aspects of the use of3’,6’–Diacetyl fluorescein for vital fluorescent staining of bacteria.CurrentMicrobiol.4:321-323；Jones,K.H.和Senft,J.A.(1985).An improved method todetermine cellviability by simultaneous staining with fluorescein diacetate-propidium iodide.J.Histochem.Cytochem.33:77-79；Ross,R.D.,Joneckis,C.C.,Ordonez,J.V.,Sisk,A.M.,Wu,R.K.,Hamburger,A.W.和Nora,R.E.(1989).Estimation ofcell survival by flow cytometric quantification of fluorescein diacetate/propidium iodide viable cell number.Cancer Research.49:3776-3782。
钙黄绿素-AM是钙黄绿素的乙酰氧基甲基酯，具有高度亲脂性和细胞渗透性。钙黄绿素-AM本身不是荧光性的，但是由活细胞中的酯酶产生的钙黄绿素在激发波长为490nm和发射波长为515nm下发出绿光荧光。因此，钙黄绿素-AM只能染色活细胞。参见，例如，Kimura,K.等人，Neurosci.Lett.,208,53(1998)；Shimokawa,I.等人,J.Geronto.,51a,b49(1998)；Yoshida,S.等人，Clin.Nephrol.,49,273(1998)；and Tominaga,H.等人,Anal.Commun.,36,47(1999)。
刃天青(也称为阿尔玛蓝)是一种蓝色化合物，可以被还原成荧光性的粉红色试卤灵。该染料主要用于哺乳动物细胞的存活测定。C12-刃天青具有比刃天青更好的细胞渗透性。当亲脂性C12-刃天青穿过细胞膜时，其随后被活细胞还原以得到红光荧光性试卤灵。C12-刃天青的吸附/发射为563/587nm。参见，例如，Appl Environ Microbiol 56,3785(1990)；J Dairy Res 57,239(1990)；J Neurosci Methods 70,195(1996)；J ImmunolMethods 210,25(1997)；J Immunol Methods 213,157(1998)；Antimicrob AgentsChemother 41,1004(1997)。
在一些实施方式中，本公开的组合物可选地还包括用于选择性裂解真核细胞的试剂。在一些实施方式中，组合物包含如本文所述的染料和用于选择性裂解真核细胞的试剂。在一些实施方式中，用于选择性裂解真核细胞的试剂是去污剂，例如非离子去污剂或离子去污剂。用于选择性裂解真核细胞的试剂的示例包括但不限于，烷基糖苷、Brij 35(C12E23聚氧乙二醇十二烷基醚)、Brij 58(C16E20聚氧乙二醇十二烷基醚)、Genapol、葡聚糖(glucanid)(例如MEGA-8、MEGA-9、MEGA-10)、辛基葡糖苷、Pluronic F127、Triton X-100TM(C14H22O(C2H4O)n)、Triton X-114(C24H42O6)、Tween 20(聚山梨醇酯20)和Tween80(聚山梨醇酯80)、Nonidet P40、脱氧胆酸盐、还原的Triton X-100TM和/或Igepal CA 630。在一些实施方式中，本公开的组合物包括如本文所述的染料和作为用于选择性裂解真核细胞的试剂的脱氧胆酸盐(例如，脱氧胆酸钠)。在一些实施方式中，本公开的组合物包含浓度选自0.0001wt％至1wt％的脱氧胆酸盐。在一些实施方式中，本公开的组合物包含浓度为0.005wt％的脱氧胆酸盐。在一些实施方式中，组合物可包含多于一种用于选择性裂解真核细胞的试剂。
在一些实施方式中，组合物可包含用于选择性裂解真核细胞的两种不同的试剂。在一些情况下，当使用多于一种选择性裂解试剂时，可以实现样品中真核细胞的更有效和/或完全的选择性裂解。例如，组合物可以包括脱氧胆酸盐(例如脱氧胆酸钠)和Triton X-100TM作为用于选择性裂解真核细胞的两种不同试剂。在一些实施方式中，组合物包含选自0.0001wt％至1wt％(例如0.005wt％)的浓度的脱氧胆酸盐(例如脱氧胆酸钠)和选自0.1wt％至0.05wt％的浓度的Triton X-100TM。
在一些实施方式中，在样品(例如，生物样品)被用如本文所述的包含染料和一种或多种用于选择性裂解真核细胞的试剂的组合物处理或与其接触后，样品中的真核细胞(例如，动物细胞)被选择性裂解，由此同一样品中的大量百分比(例如、大于20％、40％、60％、80％、90％或甚至大于95％)的细菌细胞保持完整或存活。
在一些实施方式中，所述组合物不包括用于选择性裂解真核细胞的试剂，并且这种组合物可用于检测或定量不含有任何真核细胞的样品(例如，环境样品例如水样品)中的活细菌细胞。
在一些实施方式中，本发明的组合物还包含电解质，例如二价电解质(例如MgCl2)。在一些实施方式中，组合物包含选自0.1mM至100mM的浓度(例如，选自0.5mM至50mM的浓度)的MgCl2。
在一些实施方式中，本发明的组合物还包含水并且为水溶液形式。在一些实施方式中，组合物具有选自5至8的pH(例如，选自6至7.8的pH，例如pH为6.0)。在一些实施方式中，组合物是固体或半固体。
在一些实施方式中，组合物还包含抗真菌剂。适用于本文的抗真菌剂包括但不限于，杀真菌剂和抑真菌剂，包括特比萘芬、伊曲康唑、硝酸咪康唑、噻苯咪唑(thiapendazole)、托萘酯、克霉唑和灰黄霉素。在一些实施方式中，抗真菌剂是多烯抗真菌剂，例如两性霉素-B、制霉菌素和匹马菌素。
在一些实施方式中，该组合物不含任何抗真菌剂。在一些实施方式中，组合物含有广谱抗生素但不含任何抗真菌剂。这种不含抗真菌剂但含有广谱抗生素的组合物可用于检测或定量样品中的真菌(例如酵母)。
在一些实施方式中，该组合物不含任何抗真菌剂或任何抗生素。这种不选择性裂解哺乳动物细胞的组合物可用于检测或定量样品中的哺乳动物细胞(例如来自胃肠道的细胞)，因为与细菌或真菌细胞相比，许多染料对哺乳动物具有更高的亲和性。在一些实施方式中，组合物含有广谱抗生素和一种或多种抗真菌剂。含有抗真菌剂和广谱抗生素的此类组合物可用于检测或定量样品中的哺乳动物细胞(例如来自胃肠道的细胞)。哺乳动物细胞的检测或定量可用于确定受试者的细胞更新。高细胞更新有时与GI损伤(例如，病变)、肿瘤的存在或辐射诱导的结肠炎或放射性肠病相关。
在一些实施方式中，组合物还包含如本文所述的抗生素剂。这种组合物可用于检测或定量样品中的抗生素抗性细菌菌株。
在一些实施方式中，本公开的组合物包括Triton X-100、脱氧胆酸盐、刃天青和MgCl2。在一些实施方式中，组合物包括Triton X-100TM、脱氧胆酸盐、刃天青、两性霉素-B和MgCl2。在一些实施方式中，该组合物包含0.1wt％或0.05wt％的Triton X-100TM；0.005wt％的脱氧胆酸盐；10mM刃天青；2.5mg/L两性霉素-B和50mM MgCl2。在一些实施方式中，组合物的pH为6.0。
在一些实施方式中，本发明的组合物适用于试剂盒或装置，例如用于检测或定量样品中的活细菌细胞。在一些实施方式中，这种装置是用于检测或定量体内(例如，胃肠道中)的活细菌细胞的可摄入装置。
在一个方面，本公开提供了用于检测样品中活细菌细胞存在的方法，包括：(a)使样品与本文所述的组合物接触；和(b)测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，从而检测样品中的活细菌细胞。
在一些实施方式中，在步骤(b)中持续延长的时间段在多个时间点上测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，从而检测样品中的活细菌细胞。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法还包括将作为步骤(b)中测定的总荧光或随时间变化的荧光变化率与样品中活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，该方法不需要体外平板培养或培养。在一些实施方式中，该方法不需要抽吸。在一些实施方式中，该方法在体内进行(例如，在体内的可摄入装置中)。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。
在一些实施方式中，可以在如本文所述的方法中使用对照物。这种对照物可以是阳性对照物，例如，如本文所述的还包括已知数量的活细菌细胞的组合物。在一些实施方式中，对照物可以是阴性对照物，例如，如本文所述的尚未与任何活细菌细胞接触的组合物。在一些实施方式中，本公开提供了用于检测样品中活细菌细胞的存在的方法，包括：(a)使样品与本文所述的组合物接触；(b)测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率；和(c)将步骤(b)中测量的总荧光与由如本文所述的对照物产生的总荧光进行比较，或将步骤(b)中测量的随时间变化的荧光变化率与由如本文所述的对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较，从而检测活细菌细胞。
在该方法的一些实施方式中，对照物可以是(1)与步骤(a)中使用的组合物相同但尚未与任何活细菌细胞接触的组合物；或(2)与步骤(a)中使用的组合物相同但还包括已知数量的活细菌细胞(例如，与步骤(a)中使用的组合物相同但还包括102、103、104、105、106或107CFU/mL细菌细胞)的组合物。在一些实施方式中，在步骤(b)中持续延长的时间段在多个时间点上测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，从而检测样品中的活细菌细胞。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法还包括将步骤(c)中测定的比较总荧光与样品中活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，确定在多个时间点上测量的样品的随时间变化的荧光变化率，并将其与在相同时间点上测量的对照物的随时间变化的荧光变化率进行比较，以确定样品中活细菌细胞的数量。在一些实施方式中，该方法不需要体外平板培养或培养。在一些实施方式中，该方法不需要抽吸。在一些实施方式中，该方法在体内(例如，在体内的可摄入装置中)进行。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。
在一些实施方式中，如本文所述的方法在检测或定量各种样品中的活细菌细胞方面是高度敏感的。在一些实施方式中，本方法的最低检测或定量限度是102CFU/mL。在一些实施方式中，本方法的最高检测或定量限度是107CFU/mL、108CFU/mL、109CFU/mL、1010CFU/mL或更高。在一些实施方式中，该方法允许检测或定量各种样品中102至107CFU/mL的细菌细胞。在一些实施方式中，本公开的方法可用于基于其中包含的活细菌细胞的量来区分样品。例如，该方法可用于区分包括102CFU/mL、103CFU/mL、104CFU/mL、105CFU/mL、106CFU/mL或107CFU/mL细菌细胞的样品。
在一个方面，本公开提供了试剂盒，其包括如本文所述的组合物和例如用于检测或定量样品中的活细菌细胞的说明书。在另一方面，本公开提供了一种装置(例如，可摄入装置)，其包括如本文所述的例如用于检测或定量样品中的活细菌细胞组合物。活细胞的检测是活细胞计数的金标准，并且代表了本文所述的示例性组合物和方法的优点之一。
在一个方面，本公开提供了一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法，包括：(a)从受试者的胃肠道获得样品；(b)使样品与本文所述的组合物接触；(c)测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率；和(d)将在步骤(c)中测量的总荧光或随时间变化的荧光变化率与样品中活细菌细胞的数量相关联，其中步骤(d)中测定的活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL表明，需要例如使用如本文所述的抗生素剂进行治疗。
在一些实施方式中，在步骤(c)中持续延长的时间段在多个时间点上测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法不需要体外平板培养或培养。在一些实施方式中，该方法在体内进行(例如，在体内的可摄入装置中)。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。
在一些实施方式中，对照物可用于评估患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法中。这种对照物可以是阳性对照物，例如，如本文所述的还包括已知数量的活细菌细胞的组合物。在一些实施方式中，对照物可以是阴性对照物，例如，如本文所述的尚未与任何活细菌细胞接触的组合物。在一些实施方式中，本公开提供了一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法，包括：(a)从受试者的胃肠道获得样品；(b)使样品与本文所述的组合物接触；(c)测量样品的总荧光；(d)将步骤(c)中测量的总荧光与由如本文所述的对照物产生的总荧光进行比较；和(e)将步骤(d)中确定的比较荧光与样品中活细菌细胞的数量相关联，其中步骤(e)中确定的活细菌细胞数大于约105CFU/mL表明，需要例如用本文所述的抗生素剂进行治疗。
在一些实施方式中，本公开提供了一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法，包括：(a)从受试者的胃肠道获得样品；(b)使样品与本文所述的组合物接触；(c)测量样品的随时间变化的荧光变化率；(d)将在步骤(c)中测量的随时间变化的荧光变化率与由如本文所述的对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较；和(e)将步骤(d)中确定的比较的随时间变化的荧光变化率与样品中活细菌细胞的数量相关联。在步骤(e)中确定的活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL表明，需要例如用本文所述的抗生素剂进行治疗。
在该方法的一些实施方式中，对照物可以是(1)与步骤(b)中使用的组合物相同但尚未与任何活细菌细胞接触的组合物；或(2)与步骤(b)中使用的组合物相同但还包括已知数量的活细菌细胞的组合物(例如，与步骤(b)中使用的组合物相同但还包括102、103、104、105、106或107CFU/mL细菌细胞)。在一些实施方式中，在步骤(c)中持续延长的时间段在多个时间点上测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，从而检测样品中的活细菌细胞。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，确定在多个时间点上测量的样品的随时间变化的荧光变化率，并将其与在相同时间点上测量的对照物的随时间变化的荧光变化率进行比较，以确定样品中活细菌细胞的数量。在一些实施方式中，该方法不需要体外平板培养或培养。在一些实施方式中，该方法在体内(例如，在体内的可摄入装置中)进行。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。在一些实施方式中，该方法还可用于在治疗(例如，用抗生素)后监测受试者。在一些实施方式中，该方法可用于评估治疗的功效。例如，有效治疗可以通过来自治疗后的受试者的胃肠道的样品中活细菌细胞数量的减少来指示。可以通过来自治疗后的受试者的胃肠道的样品中活细菌细胞数量的减少率来评价治疗的功效。在一些实施方式中，该方法可用于检测受试者中抗生素抗性细菌菌株的感染。例如，当来自受试者的胃肠道的样品中的活细菌细胞的数量在抗生素治疗后基本上没有降低的情况下可以指示这种感染。
在一个方面，本公开提供了一种由吸收性材料(例如，吸收性海绵)制成的构件，其中吸收有包含染料和用于选择性裂解真核细胞的试剂的组合物(例如，如本文所述的组合物)。在一些实施方式中，吸收性海绵是亲水性海绵。在一些实施方式中，吸收性海绵选自由棉、人造丝、玻璃、聚酯、聚乙烯、聚氨酯、硝化纤维素等的纤维所组成的组。在一些实施方式中，吸收性海绵是聚酯或聚乙烯。在一些实施方式中，吸收性海绵选自由Ahlstrom Grade6613H、Porex 1/16”Fine Sheet 4897、Porex 1/8”Fine Sheet 4898、Porex 4588 0.024”Conjugate release pad、Porex PSU-567和滤纸所组成的组。在一些实施方式中，吸收性海绵是Ahlstrom Grade 6613H(Lot 150191)或Porex PSU-567。
本公开还提供了一种制备如本文所述的吸收性海绵的方法，包括将包含本公开的组合物的水溶液注入吸收性海绵中的步骤。在一些实施方式中，该方法包括对已在0-100℃、0-50℃、0-40℃、0-30℃、0-20℃，0-10℃或0-4℃的范围内的温度下在其中吸收了水溶液的吸收性海绵进行干燥的步骤，干燥持续时间段足以将总水含量降至50重量％、40重量％、30重量％、20重量％、15重量％、10重量％、7重量％、5重量％、3重量％、1重量％、0.7重量％、0.5重量％、0.3重量％或0.1重量％以下。
在一些实施方式中，本公开的吸收性海绵适用于例如用于检测或定量样品中的活细菌细胞的试剂盒或装置。在一些实施方式中，这种装置是用于在体内(例如在胃肠道中)检测或定量活细菌细胞的可摄入装置。
在一个方面，本公开提供了一种用于检测样品中的活细菌细胞的方法，包括：(a)用样品完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)如本文所述的吸收性海绵，或根据如本文所述的方法制备的吸收性海绵；和(b)测量在步骤(a)中制备的完全或部分饱和(例如，50％或半饱和)海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率，从而检测样品中的活细菌细胞。
在一些实施方式中，在步骤(b)中持续延长的时间段在多个时间点上测量海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率，从而检测样品中的活细菌细胞。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟或0-330分钟。在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法还包括将步骤(b)中测定的总荧光或随时间变化的荧光变化率与样品中活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，该方法不需要体外平板培养或培养。在一些实施方式中，该方法不需要抽吸。在一些实施方式中，该方法在体内(例如，在体内的可摄入装置中)进行。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。
在一些实施方式中，可以在如本文所述的方法中使用对照物。这种对照物可以是阳性对照物，例如，还包括已知数量的活细菌细胞的如本文所述的吸收性海绵。在一些实施方式中，对照物可以是阴性对照物，例如，尚未与任何活细菌细胞接触的如本文所述的吸收性海绵。
在一些实施方式中，本公开提供了一种用于检测样品中的活细菌细胞的存在的方法，包括：(a)用样品完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)如本文所述的吸收性海绵，或根据如本文所述的方法制备的吸收性海绵；(b)测量在步骤(a)中制备的完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)的海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率；和(c)将步骤(b)中测量的总荧光与如本文所述的对照物产生的总荧光进行比较，或将步骤(b)中测量的随时间变化的荧光变化率与由如本文所述的对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较，从而检测活细菌细胞。
在该方法的一些实施方式中，对照物可以是(1)与在步骤(a)中使用的吸收性海绵相同的尚未与任何活细菌细胞接触的吸收性海绵，或(2)与在步骤(a)中使用的吸收性海绵相同的并用包含已知数量的活细菌细胞的溶液完全或部分饱和的吸收性海绵(例如，与在步骤(a)中使用的吸收性海绵相同的但还包括102CFU/mL、103CFU/mL、104CFU/mL、105CFU/mL、106CFU/mL或107CFU/mL细菌细胞的吸收性海绵)。在一些实施方式中，在步骤(b)中在延长的时间段在多个时间点上测量海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率，从而检测样品中的活细菌细胞。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法还包括将步骤(c)中确定的比较总荧光与样品中活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，确定在多个时间点上测量的完全或部分饱和海绵的随时间变化的荧光变化率，并将其与在相同的时间点上测量的对照物的随时间变化的荧光变化率，以确定样品中活细菌细胞的数量。在一些实施方式中，该方法不需要体外平板培养或培养。在一些实施方式中，该方法不需要抽吸。在一些实施方式中，该方法在体内进行(例如，在体内的可摄入装置中)。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。
在一些实施方式中，如本文所述的方法在检测或定量各种样品中的活细菌细胞方面是高度敏感的。在一些实施方式中，本方法的最低检测或定量限度是102CFU/mL。在一些实施方式中，本方法的最高检测或定量限度是107CFU/mL、108CFU/mL、109CFU/mL、1010CFU/mL或更高。在一些实施方式中，该方法允许检测或定量各种样品中102CFU/mL至107CFU/mL的细菌细胞。在一些实施方式中，本公开的方法可用于基于其中包含的活细菌细胞的量来区分样品。例如，该方法可用于区分包括102CFU/mL、103CFU/mL、104CFU/mL、105CFU/mL、106CFU/mL或107CFU/mL细菌细胞的样品。
在一个方面，本发明提供了一种试剂盒，其包括如本文所述的吸收性海绵和例如用于使用吸收性海绵检测或定量活细胞的说明书。在另一方面，本发明提供了一种装置(例如，可摄入装置)，其包括如本文所述的例如用于检测或定量样品中的活细菌细胞的吸收性海绵。
在一个方面，本公开提供评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的治疗需要的方法，包括：(a)从受试者的胃肠道获得样品；(b)用样品完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)如本文所述的吸收性海绵或根据如本文所述方法制备的吸收性海绵；(c)测量在步骤(b)中制备的完全或部分饱和的海绵(例如，以50％或半饱和度)的总荧光或随时间变化的荧光变化率；(d)将在步骤(c)中测量的总荧光或随时间变化的荧光变化率与样品中活细菌细胞的数量相关联，其中步骤(d)中测定的活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL表明，需要例如使用如本文所述的抗生素剂进行治疗。
在一些实施方式中，在步骤(c)中持续延长的时间段在多个时间点上测量完全或部分饱和海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率。例如，在一些实施方式中，连续测量完全或部分饱和海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量完全或部分饱和海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法不需要体外平板培养或培养。在一些实施方式中，该方法不需要抽吸。在一些实施方式中，该方法在体内(例如，在体内的可摄入装置中)进行。
在一些实施方式中，对照物可用于评估患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法中。这种对照物可以是阳性对照物，例如本文所述的还包括已知数量的活细菌细胞的吸收性海绵。在一些实施方式中，对照物可以是阴性对照物，例如本文所述的尚未与任何活细菌细胞接触的吸收性海绵。
在一些实施方式中，本公开提供了一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法，包括：(a)从受试者的胃肠道获得样品；(b)用样品完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)如本文所述的吸收性海绵或根据如本文所述方法制备的吸收性海绵；(c)测量步骤(b)中制备的完全或部分饱和(例如，50％或半饱和度)海绵的总荧光；(d)将步骤(c)中测量的总荧光与由本文所述的对照物产生的总荧光进行比较；和(e)将步骤(d)中测定的比较荧光与样品中活细菌细胞的数量相关联，其中步骤(e)中测定的活细菌细胞数大于约105CFU/mL表明，需要例如用本文所述的抗生素剂进行治疗。
在一些实施方式中，本公开提供了一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法，包括：(a)从受试者的胃肠道获得样品；(b)用样品完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)如本文所述的吸收性海绵或根据如本文所述方法制备的吸收性海绵；(c)测量步骤(b)中制备的完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)的海绵的随时间变化的荧光变化率；(d)将在步骤(c)中测量的随时间变化的荧光变化率与由本文所述的对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较；和(e)将步骤(d)中确定的比较的随时间变化的荧光变化率与样品中活细菌细胞的数量相关联，其中步骤(e)中确定的活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL表明，需要例如使用如本文所述的抗生素剂进行治疗。
在该方法的一些实施方式中，对照物可以是(1)与在步骤(a)中使用的吸收性海绵相同的尚未与任何活细菌细胞接触的吸收性海绵，或(2)与在步骤(a)中使用的吸收性海绵相同的并用包含已知数量的活细菌细胞的溶液完全或部分饱和的吸收性海绵(例如，与在步骤(b)中使用的吸收性海绵相同的但还包括102CFU/mL、103CFU/mL、104CFU/mL、105CFU/mL、106CFU/mL或107CFU/mL细菌细胞的吸收性海绵)。在一些实施方式中，在步骤(c)中在延长的时间段在多个时间点上测量海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率，从而检测样品中的活细菌细胞。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，确定在多个时间点上测量的完全或部分饱和海绵的随时间变化的荧光变化率，并将其与在相同的时间点上测量的对照物的随时间变化的荧光变化率进行比较，以确定样品中活细菌细胞的数量。在一些实施方式中，该方法不需要体外平板培养或培养。在一些实施方式中，该方法不需要抽吸。在一些实施方式中，该方法在体内(例如，在体内的可摄入装置中)进行。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。在一些实施方式中，该方法还可用于在治疗(例如，用抗生素)后监测受试者。在一些实施方式中，该方法可用于评估治疗的功效。例如，有效治疗可以通过来自治疗后的受试者的胃肠道的样品中活细菌细胞数量的减少来指示。可以通过来自治疗后的受试者的胃肠道的样品中活细菌细胞数量的减少率来评价治疗的功效。在一些实施方式中，该方法可用于检测受试者中抗生素抗性细菌菌株的感染。例如，当来自受试者的胃肠道的样品中的活细菌细胞的数量在抗生素治疗后基本上没有降低的情况下可以指示这种感染。
在一些实施方式中，用光学读取器测量荧光强度。如本领域技术人员容易理解的，光学读取器的实际配置和结构通常可以变化。通常，光学读取器包含能够以限定波长发光的照射源和能够记录信号(例如，透射、反射或荧光)的检测器。光学读取器通常可以采用任何已知的检测技术，包括例如发光(例如，荧光、磷光等)、吸光度(例如，荧光或非荧光的)、衍射等。示例性光学读取器、照射源和检测器公开于美国专利7,399,608中，其全部内容通过引用并入本文。
在一些实施方式中，照射源可以是本领域中已知的能够提供电磁辐射(例如可见或近可见范围内的光(例如，红外或紫外光))的任何装置。例如，可以在本公开中使用的合适的照射源包括但不限于，发光二极管(LED)、闪光灯、冷阴极荧光灯、电致发光灯等。可以对照射进行多路复用和/或准直。在一些实施方式中，可以对照射进行脉冲化以减少任何背景干扰。在一些实施方式中，滤波器可用于改善光学器件。参见，例如，Reichman,Jay,Handbook of optical filters for fluorescence microscopy,Chroma TechnologyCorporation(2000)。在一些实施方式中，激发源可以是具有带通滤波器(例如，用于500nm+/-10nm波长以选择性地用500nm光激发样品的滤波器)的LED。在一些实施方式中，为了从绿光LED删去任何杂散的较长波长，可以使用Thorlabs FESH0550短通滤波器进行激发(图72A)。在一些实施方式中，用雪崩光电二极管检测器(具有带通滤波器，例如，用于590nm+/-20nm波长的滤波器，放置在检测器的前面，以选择性地捕获以590nm发射的光)以90°角捕获来自样品的发射。在一些实施方式中，Thorlabs FB580-10带通滤波器可以用作发射滤波器(图72B)。图72C中示出了描绘准直、聚焦和过滤透镜的示例性荧光测定测试夹具的横截面视图。在一些实施方式中，可以在测量发射之前使用5-50纳秒的延迟。用于延时荧光的典型荧光团是镧系金属螯合物(铕、钐、铽等)、钌络合物和本领域已知的其它荧光团。在一些实施方式中，照射可以是连续的或者可以组合连续波(CW)和脉冲照射，其中多个照射光束被多路复用(例如，脉冲光束与CW光束多路复用)，允许在由CW源引起的信号和由脉冲源引起的信号之间的信号辨别。例如，在一些实施方式中，LED(例如，砷化铝镓红光二极管、磷化镓绿光二极管、砷化镓磷化物绿光二极管或氮化铟镓紫光/蓝光/紫外光(UV)二极管)用作脉冲照射源。在一些实施方式中，照射源可以为染料提供漫射照射。例如，可以简单地采用多个点光源(例如，LED)的阵列来提供相对漫射的照射。在一些实施方式中，能够以相对便宜的方式提供漫射照射的照射源，是电致发光(EL)器件。EL器件通常是电容器结构，其利用夹在电极之间的发光材料(例如，荧光体颗粒)，其中至少一个电极是透明的以允许光逃逸。跨电极电压的公开在发光材料内产生变化的电场，使发光材料发光。
在一些实施方式中，检测器可以是本领域中已知的能够感测信号的任何设备。在一些实施方式中，检测器可以是被配置用于空间辨别的电子成像检测器。这种电子成像传感器的一些示例包括高速线性电荷耦合器件(CCD)、电荷注入器件(CID)、互补金属氧化物半导体(CMOS)器件等。例如，这种图像检测器通常是电子光传感器的二维阵列，但是也可以使用线性成像检测器(例如，线性CCD检测器)，其包括单行检测器像素或光传感器，例如用于扫描图像的检测器像素或光传感器。每个阵列包括一组已知的、独特的位置，可以称为“地址”。图像检测器中的每个地址由覆盖区域(例如，通常成形为盒状或矩形的区域)的传感器占据。该区域通常被称为“像素”或像素区域。例如，检测器像素可以是CCD、CID或CMOS传感器，或检测或测量光的任何其他器件或传感器。检测器像素的尺寸可以广泛变化，并且在某些情况下可以具有低至0.2微米的直径或长度。
在其他实施方式中，检测器可以是缺乏空间辨别能力的光传感器。例如，这种光传感器的示例可以包括光电倍增器器件；光电二极管，例如雪崩光电二极管或硅光电二极管等。硅光电二极管有时是有利的，因为它们便宜、灵敏，能够高速操作(短上升时间/高带宽)，并且易于集成到大多数其他半导体技术和单片电路中。此外，硅光电二极管在物理上很小，这使它们能够容易地整合到各种类型的检测系统中。如果使用硅光电二极管，则发射信号的波长范围可以在其灵敏度范围内，该范围是400纳米至1100纳米。在一些实施方式中，光电倍增管可用于增加信号的强度。
在另一方面，本公开提供了包含微观评价系统的可摄入装置。在一些实施方式中，可以首先用荧光染料(例如本文所述的那些荧光染料)标记样品中的细菌细胞，并且可以使用如本文所述的可摄入装置通过显微镜评价对经荧光标记的细胞进行成像和计数。在其他实施方式中，经荧光标记的细胞在通过机载流动系统(例如，微流体单细胞通道)时被计数。流式细胞术系统的示例包括流体动力学聚焦、小直径毛细管流动和矩形毛细管流动。如本文所述，标记活细菌细胞，并且使用流式细胞术的原理来定量经标记的细胞。一般而言，来自入射激光束的光子被荧光团吸收并升高到更高、不稳定的能级。在不到1纳秒的时间内，荧光团以更长的代表性波长再发射光，其中它通过一系列二向色滤光片。可以收集该再发射的光并将其解释为与经标记的细菌细胞的数量成比例。在一些实施方式中，鞘液不用作流动系统的一部分以帮助适应装置的体积限制。在一些实施方式中，矩形毛细管用于实现足够大的横截面积和相对薄的检查区域。流式细胞术光学系统与流控系统平行操作，并用于观察穿过细胞的光的重定向并递送关于细菌细胞的信息。在一些实施方式中，不是使用传统的激光和球面透镜将光聚焦到一点，而是使用LED和柱面透镜将光聚焦到穿过矩形毛细管的线上。在其他实施方式中，准直透镜用于使光源平行，而柱面透镜用于细化检查区域。在图30中可以看到用于这种布置的示例性光学配置。在一些实施方式中，可以添加滤光器以允许使用荧光团。可以使用二向色滤波器、带通滤波器和短波通滤波器或长波通滤波器分离和检测来自荧光团的再发射光的特征波长。通常，使用多个二向色透镜和光电倍增管，然而，由于空间限制，在某些实施方式中可以仅使用单个侧向散射检测器和前向散射检测器。
将流式细胞术整合到装置中的设计挑战之一是提供泵送机制。在没有流动流体的情况下，在固定体积的流体内不能通过流式细胞术识别和解释单个细菌细胞。在一些实施方式中，齿轮马达用于使流体移动通过该装置。例如，包括行星齿轮箱的微型马达(例如，具有25：1的减速)可以提供所需量的扭矩以产生流体流动。在另一个实施方式中，嵌入微型制造板表面的一系列压电电阻器用于产生流动。在又一个实施方式中，包括一对单向阀并使用由外部磁场致动的磁性泵膜的微型泵用于产生流动。
在一些实施方式中，系统架构包括与旋转擦拭器结合的打开和密封机构，其通过齿轮马达产生压力驱动流。齿轮马达可用于装置中的其他功能。如图31所示，光学器件和流动腔室系统的部件装配在装置内。在一些实施方式中，样品流体经由胶囊顶部的柔性膜吸收。在一些实施方式中，齿轮马达具有270°的允许行程，其用于打开和填充流体室。在关闭期间，马达关闭进入端口，同时将流体推动通过光学系统所在的矩形毛细管。螺纹部件允许柔性膜在不改变擦拭器高度的情况下关闭和密封进入通道。在一些实施方式中，样品腔室的体积为25μL、50μL、75μL或更大。在一些实施方式中，从胃肠道取出两个或更多个样品以获得足够的样品尺寸。参考图31，示出了毛细管左侧的LED和右侧的用于捕获前向和侧向散射的两个低光检测器。一旦流体通过毛细管，它就通过单向阀离开胶囊。在某些实施方式中，除了细胞定量之外，流动系统还允许检测细胞尺寸和内部细胞复杂度。
在一些实施方式中，如本文所述的可摄入装置可用于分析样品(例如，来自胃肠道的样品)以检测或定量样品中的活细菌细胞。在一些实施方式中，本公开的装置可用于测量胃肠道特定区域中活细菌的浓度。这些数据可用于确定受试者是否具有需要治疗的病况，例如感染、小肠细菌过度生长(SIBO)或SIBO相关病况，或用于定量胃肠道内(或在胃肠道的特定区域内)的细菌群，以用于其他诊断目的。
用于活细胞染料方法中的可摄入装置可以被配置成使得，可以分析一个或多个样品。
作为示例，在一些实施方式中，可摄入装置仅具有一个样品腔室。在这种实施方式中，腔室可用于分析一个样品。在某些实施方式中，具有单个样品腔室的可摄入装置可用于分析多个不同的实施方式。样品腔室可以包括使用的海绵，使得在不同的时间点分析不同的样品，例如，当装置通过胃肠道时在胃肠道(例如，十二指肠、空肠、回肠)内的不同位置所采取样品。例如，给定的海绵可以被多次接触并用于分析物检测。在一些实施方式中，海绵可以与非饱和量的样品多次接触并用于分析物检测。可替选地或此外，样品腔室可以与在不同波长下可检测的多种染料(例如，在单一反应中使用)一起使用。可以例如，使用不同的抗体(例如，检测不同波长下的荧光)检测多种分析物。
作为另一个示例，在某些实施方式中，可摄入装置具有多个用于分析样品的腔室。在这种实施方式中，每个腔室可用于分析不同的样品。前一段中提到的特征可以用具有多个样品腔室的可摄入装置实施。
在一些实施方式中，可以在可摄入装置已离开受试者之后产生数据，或者可以在体内产生数据并将其存储在装置上并在体外回收。或者，当装置通过受试者的胃肠道时，可以从可摄入装置无线传输数据。
在一个方面，本公开提供了一种用于检测样品中活细菌细胞的方法，包括：(a)提供如本文所述的可摄入装置；(b)将来自受试者的胃肠道的流体样品转移到体内的可摄入装置的采样腔室中；和(c)检测流体样品中存活的细菌细胞的存在(例如，在体内)。
在一些实施方式中，用于检测样品中活细菌细胞存在的方法包括：(a)提供如本文所述的可摄入装置；(b)将来自受试者的胃肠道的流体样品转移到体内可摄入装置的采样腔室中，其中装置的采样腔室被配置成保持如本文所述的吸收性海绵，或根据如本文所述的制备吸收性海绵的方法所制备的吸收性海绵；(c)用流体样品完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)吸收性海绵；和(d)测量步骤(c)中制备的完全或部分饱和(例如，50％或半饱和)海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率，从而检测样品中存活的细菌细胞(例如，在体内)。
在一些实施方式中，本文所述的方法还包括校准可摄入装置的步骤，其中在引入样品之前确定包含在装置的采样腔室中的吸收性海绵的荧光性质。在一些实施方式中，通过测量保持在装置的采样腔室中的吸收性海绵的荧光并将测量的荧光与如本文所述的阳性或阴性对照物进行比较来校准每个可摄入装置。在一些实施方式中，通过测量保持在装置的采样腔室中的吸收性海绵的荧光来校准每个可摄入装置，以提供基线荧光。在一些实施方式中，基线荧光应在设定数量(900+/-450FU)内。在一些实施方式中，可以用十二指肠或空肠抽吸物中的0、104、105、106和107CFU细菌来处理可摄入装置的亚组以产生校准曲线。可以存储校准曲线并且该校准曲线用于定量批次中所有装置中的细菌。参见，例如，DavidWild,Standardization and Calibration,The Immunoassay Handbook,GulfProfessional Publishing,2005。在一些实施方式中，在步骤(d)中持续延长的时间段在多个时间点上测量海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率，从而检测样品中的活细菌细胞。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法还包括将步骤(d)中确定的总荧光或随时间变化的荧光变化率与样品中活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，该方法不需要体外平板培养或培养。在一些实施方式中，该方法不需要抽吸。在一些实施方式中，该方法在体内的可摄入装置中进行。
在一些实施方式中，可以在如本文所述的方法中使用对照物。这种对照物可以是内部对照物(例如，来自海绵中的试卤灵(900+/-450FU)中的试卤灵杂质的荧光可以用作光学元件的内部对照物和海绵中的染料量)。在一些实施方式中，如本文所述的每种可摄入装置被单独校准，其中在引入样品之前确定包含在装置的采样腔室中的吸收性海绵的荧光性质。
在一些实施方式中，如本文所述的方法在检测和定量各种样品中的活细菌细胞方面是高度敏感的。在一些实施方式中，本方法的最低检测或定量限度是102CFU/mL。在一些实施方式中，本方法的最高检测或定量限度是107CFU/mL、108CFU/mL、109CFU/mL、1010CFU/mL或更高。在一些实施方式中，该方法允许检测或定量各种样品中102CFU/mL至107CFU/mL的细菌细胞。在一些实施方式中，本公开的方法可用于基于其中包含的活细菌细胞的量来区分样品。例如，该方法可用于区分包括102CFU/mL、103CFU/mL、104CFU/mL、105CFU/mL、106CFU/mL或107CFU/mL细菌细胞的样品
在一个方面，本公开提供一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法，包括：(a)提供如本文所述的可摄入装置；(b)将来自受试者的胃肠道的流体样品转移到体内可摄入装置的采样腔室中；和(c)定量存在于流体样品中的活细菌细胞(例如，在体内)，其中在步骤(c)中测定的活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL表明，需要例如用本文所述的抗生素剂进行治疗。
在一些实施方式中，一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法包括：(a)提供如本文所述的可摄入装置；(b)将来自受试者的胃肠道的流体样品转移到体内装置的采样腔室中，其中如本文所述的装置的采样腔室配置成保持如本文所述的吸收性海绵，或根据如本文所述的制备吸收性海绵的方法制备的吸收性海绵；(c)用流体样品完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)采样腔室中的吸收性海绵；(d)测量步骤(c)中制备的完全或部分(例如，50％或半饱和度)饱和海绵的总荧光；和(e)将步骤(d)中测量的总荧光与样品中活细菌细胞的数量相关联，其中步骤(e)中测定的活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL表明，需要例如用本文所述的抗生素剂进行治疗。
在一些实施方式中，一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法包括：(a)提供如本文所述的可摄入装置；(b)将来自受试者的胃肠道的流体样品转移到体内装置的采样腔室中，其中如本文所述的装置的采样腔室被配置成保持如本文所述的吸收性海绵，或根据如本文所述的用于制备吸收性海绵的方法制备的吸收性海绵；(c)用流体样品完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)采样腔室中的吸收性海绵；(d)测量步骤(c)中制备的完全或部分饱和(例如，以50％或半饱和度)的海绵的随时间变化的荧光变化率；和(e)将步骤(d)中测量的随时间变化的荧光变化率与样品中活细菌细胞的数量相关联，其中步骤(e)中测定的活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL表明，需要例如用本文所述的抗生素剂进行治疗。
在一些实施方式中，在步骤(d)中持续延长的时间段在多个时间点上测量海绵的总荧光或随时间变化的荧光变化率。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟或0-220分钟。在一些实施方式中，连续测量样品的总荧光或随时间变化的荧光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法不需要体外平板培养或培养。在一些实施方式中，该方法不需要抽吸。在一些实施方式中，该方法在体内(例如，在体内的可摄入装置中)进行。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。在一些实施方式中，可摄入装置和方法还可用于在治疗(例如，用抗生素)后监测受试者。在一些实施方式中，可摄入装置和方法可用于评估治疗的功效。例如，有效治疗可以通过来自治疗后的受试者胃肠道的样品中活细菌细胞数量的减少来指示。可以通过来自治疗后的受试者的胃肠道的样品中活细菌细胞数量的减少率来评价治疗的功效。在一些实施方式中，可摄入装置和方法可用于检测受试者中的抗生素抗性细菌菌株的感染。例如，在来自受试者的胃肠道的样品中的活细菌细胞的数量在抗生素治疗后基本上没有降低的情况下，可以指示这样的感染。
在一些实施方式中，本文所述的组合物、方法和装置可以使用分析物结合剂的组合(例如，两种或更多种)来检测、表征和/或定量存在于样品中的分析物的类型(例如，微生物和蛋白、代谢物)。例如，在一些实施方式中，本文所述的组合物、方法和装置可用于确定样品中存在的微生物(例如，细菌、原生动物或病毒)的类型。在一些实施方式中，结合分析物并包含第一荧光染料的第一分析物结合剂可与第二分析物结合剂组合使用，其中第二分析物结合剂包含当与第一荧光染料在空间上接近时表现出增强的荧光性的第二荧光染料。在一些实施方式中，第一荧光染料和第二荧光染料之间的空间接近导致从第一荧光染料到第二荧光染料的能量转移。例如，可以使用由第二荧光染料发射的荧光的检测来确定两种分析物结合剂是否在样品中彼此非常接近。或者，结合分析物并包含第一荧光染料的第一分析物结合剂可以与第二分析物结合剂组合使用，其中第二分析物结合剂包含当在空间上接近第一荧光染料时表现出增强的荧光的第二荧光染料。在一些实施方式中，当第一分析物结合剂未与分析剂结合时，第一荧光染料不显示荧光或降低荧光。在一些实施方式中，第一荧光染料在第一分析物结合剂与分析物结合后表现出增强的荧光。在一些实施方式中，第一荧光染料和第二荧光染料之间的空间接近导致从第一荧光染料到第二荧光染料的能量转移。例如，可以使用由第二荧光染料发射的荧光的检测来确定两种分析物结合剂是否在样品中彼此非常接近。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂结合分析物(例如，蛋白)的相同区域(例如，表位)。例如，在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂包含相同类型的分析物结合部分或试剂(例如，相同的抗体)。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂结合分析物(例如，蛋白)的单独区域(例如，表位)。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂结合分析物(例如，蛋白)的在空间上不交叠的单独区域。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂被配置成，使得当分析物结合剂与分析物结合时，它们各自的染料非常接近(例如，允许发生能量转移)。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是抗原结合剂(例如，抗体)。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是affimer。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是抗原结合剂，是适体。
在一些实施方式中，本文所述的组合物、方法和装置利用荧光氧通道免疫测定(FOCI)组合物和方法。FOCI通常描述于美国专利No.5,807,675；5,616,719和7,635,571中；其全部内容通过引用明确地并入本文。在一些实施方式中，能够结合分析物并包含感光剂的第一分析物结合剂与包含荧光染料的第二分析物结合剂组合使用。在一些实施方式中，第一分析物结合剂的感光剂在激发态产生单线态氧，从而使第二分析物结合剂的荧光染料在与单线态氧反应时发出荧光。在一些实施方式中，可以检测发射的荧光，以例如确定样品中的分析物的存在和/或不存在和/或以定量和/或分析样品中的分析物。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂结合分析物(例如，蛋白)的相同区域(例如，表位)。例如，在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂包含相同类型的分析物结合部分或试剂(例如，相同的抗体)。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂结合分析物(例如，蛋白)的单独区域(例如，表位)。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂结合分析物(例如，蛋白)的在空间上不交叠的单独区域。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂被配置成，使得当分析物结合剂两者与分析物结合时，由第一分析物结合剂的感光剂产生的单线态氧与第二分析物结合剂的荧光染料非常接近。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是抗原结合剂(例如，抗体)。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是affimer。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是抗原结合剂，是适体。
在一些实施方式中，使用分析物结合剂的组合允许检测、分析和/或定量多种分析物。分析物结合剂的多种组合可用于检测、分析和/或定量分析物的复杂混合物。例如，具有不同染料和/或分析物特异性的多种分析物结合剂可用于分析样品。例如，为了检测样品中存在的不同种类的细菌(或例如LTA与LPS)，可以将如本文所述的活细胞染料(F1)偶联至抗体或微生物特异性(例如，细菌特异性或细菌菌种特异性)的抗生素。也可以使用与在所关注的属、种或菌株的微生物(例如，细菌)中存在的生物分子(例如，表面抗原)特异性结合并且不与其他微生物生物分子和/或真核生物分子交叉反应的抗体，包括本文所述的示例性抗体。具有结合相同的微生物并且当靠近F1时被激发(通过从F1到F2的能量转移))的荧光染料(F2)的第二抗体或抗生素可以用于检测、分析和/或定量抗体和/或抗生素所结合的微生物。两种示例性的邻近测定法描述于图73A和图73B中。
分析物稀释和培养
在一些实施方式中，本公开提供了在受试者的胃肠(GI)道或生殖道内获得、培养和/或检测体内细胞和/或分析物的方法。还公开了相关装置。所描述的方法和装置为获得和/或分析来自受试者的流体样品提供了许多优点。在一些实施方式中，稀释流体样品增加了分析物检测的动态范围和/或减少了样品内的背景信号或干扰。例如，干扰可能是由于样品中非目标分析物的存在或染料或标记的非特异性结合所引起。在一些实施方式中，培养样品增加了细胞(例如，特定类型的细胞)和/或由细胞产生的分析物(例如，所关注的特定分析物)的浓度，从而促进其检测和/或表征。以上公开了可以如本文所述进行检测和/或表征的各种类型的分析物。
在某些实施方式中，本文描述的方法和装置可用于获得关于受试者胃肠道中细菌群的信息。这具有许多优点并且比诸如用于从胃肠道获得流体样品的插管或内窥镜检查的外科手术侵入性更低。如本文所述的可摄入装置的使用还允许获得流体样品并且对来自胃肠道的特定区域的细菌群产生数据。
在一些实施方式中，本文所述的方法和装置可用于例如通过分析一种或多种细胞和/或分析物的流体样品、其稀释液或经培养样品产生数据。数据可以包括但不限于存在于流体样品中的细菌类型或胃肠道的特定区域中的细菌浓度。这种数据可用于确定受试者是否具有感染，例如小肠细菌过度生长(SIBO)；或用于表征胃肠道内的细菌群以用于诊断或其他目的。
例如，在一个方面，数据可以包括但不限于胃肠道的特定区域(其是十二指肠，空肠，回肠，升结肠，横结肠或降结肠中的一种或多种)中的细菌浓度。在一个方面，胃肠道的特定区域是十二指肠。在一个方面，胃肠道的特定区域是空肠。在一个方面，胃肠道的特定区域是回肠。在一个方面，胃肠道的特定区域是升结肠。在一个方面，胃肠道的特定区域是横结肠。在一个方面，胃肠道的特定区域是降结肠。在相关的实施方式中，可以每一天或多天产生数据以监测疾病加剧或对本文公开的治疗剂的反应。
可以在装置已离开受试者之后产生数据，或者可以在体内产生数据并将其存储在装置上并在体外回收。或者，当装置通过受试者的胃肠道或在受试者的生殖道内的适当位置时，可以从装置无线传输数据。
在一些实施方式中，一种方法包括：提供包含一个或多个稀释腔室和稀释液的装置；将从受试者的胃肠道或生殖道获得的全部或部分流体样品转移到体内的一个或多个稀释腔室中；并且将流体样品和稀释流体混合以在一个或多个稀释腔室中产生一种或多种经稀释样品。
在某些实施方式中，一种方法包括：提供包含一个或多个稀释腔室的可摄入装置；将从胃肠道获得的全部或部分流体样品转移到包含无菌培养基的一个或多个稀释腔室中；在一个或多个稀释腔室内在体内培养样品以产生一种或多种经培养样品；和检测一种或多种经培养样品中的细菌。
在一些实施方式中，一种方法包括：提供包含一个或多个稀释腔室的装置；将从胃肠道或生殖道获得的全部或部分流体样品转移到一个或多个稀释腔室中；在一个或多个稀释腔室中将全部或部分流体样品与稀释液混合；并检测一种或多种经稀释样品中的分析物。
在某些实施方式中，装置包括：一个或多个稀释腔室，用于稀释从胃肠道或生殖道获得的流体样品；和稀释流体，用于在一个或多个稀释腔室内稀释样品。
在一些实施方式中，所述装置包括：一个或多个稀释腔室，用于培养从胃肠道获得的流体样品；无菌培养基，用于在一个或多个稀释腔室内培养样品；和检测系统，用于检测细菌。
在某些实施方式中，装置包括：一个或多个稀释腔室，用于培养从胃肠道获得的流体样品；无菌培养基，用于在一个或多个稀释腔室内培养样品；和检测系统，用于检测细菌。
还提供了如本文所述的装置用于稀释从受试者的胃肠道或生殖道获得的一种或多种样品的用途。在一个实施方式中，提供了如本文所述的可摄入装置用于检测受试者的胃肠(GI)道内的体内细胞和/或分析物的用途。
还提供了一种系统，包括如本文所述的装置和基站。在一个实施方式中，装置将数据发送到基站，例如指示受试者胃肠道中细菌的浓度和/或类型的数据。在一个实施方式中，装置从基站接收操作参数。本文描述的一些实施方式提供了可摄入装置，用于从受试者的胃肠道或生殖道获得一种或多种样品，并稀释和/或培养一种或多种样品的全部或部分。可摄入装置包括圆柱形可旋转元件，该圆柱形可旋转元件在圆柱形可旋转元件的壁上具有端口。可摄入装置还包括包绕圆柱形可旋转元件的壳元件，以在圆柱形可旋转元件和壳元件之间形成第一稀释腔室。壳元件具有孔，该孔将圆柱形可旋转元件的壁的一部分暴露于可摄入装置的外部。
在一些实施方式中，可摄入装置包括一个或多个稀释腔室，用于从受试者的胃肠道或生殖道接收流体样品或其稀释液。在一些实施方式中，在一个或多个稀释腔室中培养流体样品的一种或多种稀释液。在一些实施方式中，稀释腔室各自限定已知体积，可选地为相同体积或不同体积。在一些实施方式中，稀释腔室限定的流体体积范围为约10μL至约1mL。稀释腔室可以限定小于或等于约500μL、小于或等于约250μL、小于或等于约100μL、或小于或等于约50μL的流体体积。在一些实施方式中，稀释腔室限定大于或等于约10μL、大于或等于约20μL、大于或等于约30μL、或大于或等于约50μL的流体体积。在一些实施方式中，稀释腔室限约10μL至500μL、约20μL至250μL、约30μL至100μL或约50μL的流体体积。
在一些实施方式中，装置中的稀释流体与流体样品的全部或部分或其稀释液混合以产生一种或多种稀释液。在一些实施方式中，稀释流体是适于在稀释腔室内培养一种或多种细胞的无菌培养基。
在一些实施方式中，在患者摄取可摄入装置之前，可以用稀释流体填充一个或多个稀释腔室。或者，在另一个实施方式中，可以从可摄入装置的储器中将稀释流体添加到体内的一个或多个稀释腔室中。可以在体内进行GI流体样品的取样和稀释。例如，当确定可摄入装置位于胃肠道内的预定位置时，可摄入装置的致动器可以将稀释流体从储器泵送到稀释腔室中。在一些实施方式中，稀释腔室各自含有一定体积的无菌培养基，其适于培养来自胃肠道或生殖道的流体样品。在一些实施方式中，稀释腔室充有无菌培养基至少95％、至少97％、至少98％或至少99％。在一些实施方式中，稀释腔室各自含有氧以促进需氧细菌生长。在另一个实施方式中，非稀释腔室包括氧并被添加到一个或多个稀释腔室中以促进需氧细菌生长。
在一些实施方式中，可以在已稀释GI流体样品后立即在体内进行培养。或者，培养可以在体外进行，例如，当可摄入装置已被抽空和回收，以可以提取含有稀释的GI流体样品的稀释腔室，并且可以在实验室中进行培养。可摄入装置的回收可以与于2016年12月14日提交的美国临时申请No.62/434,188中描述的实施方式类似的方式进行，该临时申请通过引用整体并入本文。
在一些实施方式中，稀释流体包括一种或多种用于抑制真菌生长的试剂。在一些实施方式中，抗真菌剂是两性霉素B。在一些实施方式中，稀释流体含有约2.5mg/L的两性霉素B。
在一些实施方式中，培养基包括一种或多种抗微生物剂，以确定流体样品内细菌的抗生素敏感性/抗性。例如，如果细菌在含有不含抗生素的培养基的稀释腔室中生长、但不在含有包含抗微生物剂的培养基的单独稀释腔室中生长，则可以将样品鉴定为含有对该抗生素敏感的细菌。或者，如果细菌在两个稀释腔室(含有和不含抗生素)中都生长，则可以将样品鉴定为含有对该抗生素具有抗性的细菌。在一些实施方式中，使用例如本文所述的任何检测和/或定量方法对保留在稀释腔室中的细菌进行定量。在一些实施方式中，使用本文描述的方法检测和/或定量稀释腔室中特定类型细菌(例如，特定属、种和/或菌株的细菌)的存在和/或不存在。
在另一个实施方式中，稀释流体包括用于测量细菌活性或反应的底物或试剂。例如，在一些实施方式中，稀释流体包括一种或多种缀合的胆汁酸和去缀合的胆汁酸，或者在经稀释样品和/或经培养样品中检测到缀合的胆汁酸的减少，作为胆汁盐水解酶活性的标志。在另一个实施方式中，底物可以是酶，例如谷氨酸脱氢酶(GDH)。在GDH的情况下，它可以用于检测由艰难梭菌、毒素和非毒素产生菌株两者产生的大量抗原。该测试表明是否存在艰难梭菌，但如果细菌产生毒素则不一定。
在另一个实施方式中，当在培养基中培养细菌时检测或测量细菌产物。例如，可以测量艰难梭菌毒素A以检测细菌是否产生毒素。
在一些实施方式中，本文所述的方法和装置可用于从受试者获得、稀释、培养和/或检测真核细胞。例如，可以在可摄入装置中稀释或培养来自胃肠道的上皮细胞或PBMC。可选地，可以在装置内分析真核细胞和/或一旦装置离开就收集真核细胞。在一些实施方式中，稀释流体还包括用于测量体内真核活性或反应的底物或试剂。例如，在一些实施方式中，可以检测、分析和/或定量样品中的生物标志物。样品中的生物标志物的检测可用于诊断或监测疾病或病症或其治疗。以上详细描述了示例性生物标志物，包括与GI病症、炎症和癌症相关的生物标志物。在一些实施方式中，生物标志物存在于样品中存在的真核细胞上。在一些实施方式中，在经稀释样品和/或经培养样品中检测到与炎症和/或癌症相关的一种或多种生物标志物。在一些实施方式中，测量产生的细胞生长蛋白或细胞-细胞粘附蛋白(例如，β-连环蛋白、ErbB1、EbrB2、ErbB3、pAkt、c-Met、p53)的量可与存在或不存在致癌细胞相关，同时测量细胞因子(例如，IL-6和TNF-α)可以与炎症相关。
在一些实施方式中，在可摄入装置在体内通过受试者的胃肠道时，将流体样品从胃肠道转移到一个或多个稀释腔室中。通过控制何时将流体样品转移到一个或多个稀释腔室中，可以从胃肠道的特定区域获得流体样品。在操作中，可摄入装置的外部将与胃肠道中的生物流体接触。当可摄入装置沿着胃肠道行进时，它通常被流体包围，该流体是胃肠道的该部分所特有的。例如，当可摄入装置在胃中时，该装置将与胃液接触，胃液可以包括胃酸、消化酶和部分消化的食物。当可摄入装置在空肠中时，该装置将与空肠液接触。
在一些实施方式中，所述装置具有一个或多个端口、阀门和/或泵，其单独或组合使用，用于控制流体从胃肠道或生殖道转移到一个或多个稀释腔室中。该装置还可以包含一个或多个端口、阀门和/或泵，其用于控制装置内稀释腔室之间的流体转移，可选地以产生对来自胃肠道或生殖道的原始流体样品的连续稀释。在一些实施方式中，本文描述的装置可用于获得、稀释、培养或检测来自身体其他部分(例如但不限于雌性生殖道等)的细胞。在于2016年8月18日提交的美国临时申请No.62/376,688中更详细地讨论了用于采样GI或生殖道的组合物和方法，其通过引用整体并入本文。
在一些实施方式中，该装置包括用于控制一个或多个端口、阀门和/或泵的微控制器。在一些实施方式中，微控制器被编程为响应于来自一个或多个环境传感器的数据来控制端口、阀门和/或泵。可替选地或此外，微控制器被编程为响应于来自基站的无线信号或响应于微控制器(例如计时器)产生的信号来控制端口、阀门和/或泵。
在一些实施方式中，该装置包括泵，该泵在装置的外部具有输入导管和进入第一稀释腔室中的输出导管。在一些实施方式中，泵可操作以将流体从胃肠道转移到第一稀释腔室中。优选地，泵是可控的，以将预定体积的液体从胃肠道转移到稀释腔室中。在一些实施方式中，该装置包括可控制的泵，以在稀释腔室之间转移预定体积的液体，该泵可选地与用于将流体样品转移到第一稀释腔室中的泵相同或不同。在一些实施方式中，泵是螺线管泵。在一些实施方式中，泵是可控的以将流体体积转移约1μL至约50μL、约2μL至约20μL、约3μL至约15μL、或约5μL。
在另一个实施方式中，该装置包括用于从胃肠道或生殖道接收流体样品的端口。在一些实施方式中，该端口暴露于装置的外部。可选地，该装置包括可移动的盖子，以将端口暴露到装置的外部。在操作中，当端口暴露时，来自胃肠道或生殖道的流体通过表面张力、受试者的运动和/或蠕动效应进入端口。可选地，该端口涂有亲水涂层以促使流体流入端口。
在一些实施方式中，端口可从打开位置移动(使得端口暴露于装置的外部)到第一位置(使得端口与第一稀释腔室流体连通)。在一些实施方式中，将端口从打开位置移动到第一位置将预定体积的流体样品从胃肠道或生殖道转移到第一稀释腔室中。例如，在一些实施方式中，端口限定约1μL至约50μL、约2μL至约20μL、约3μL至约15μL、或约5μL的流体体积。
技术人员将理解，当端口与第一稀释腔室流体连通时，端口和第一稀释腔室将限定组合体积，使得端口和稀释腔室中的任何流体将混合以形成稀释液。在一些实施方式中，通过胃肠道的蠕动作用以及受试者的运动，可以增强流体的混合。在一些实施方式中，第一温育腔室包含稀释流体，例如无菌培养基，并且将端口移动到第一位置产生第一稀释液，其包括来自胃肠道的预定体积的流体样品和预定体积的稀释流体。例如，在一些实施方式中，端口具有5μl的流体体积，并且第一稀释腔室具有45μL稀释流体，使得第一稀释液是流体样品的10倍稀释液。
在一些实施方式中，培养第一稀释液以产生单个经培养样品，并在经培养样品中检测细胞和/或分析物。或者，在一些实施方式中，将第一稀释液的一部分转移至一个或多个另外的稀释腔室，以产生来自胃肠道的流体样品的连续稀释液。在一些实施方式中，通过控制稀释腔室之间的流体转移来产生连续稀释。
例如，在一些实施方式中，可摄入装置包括可移动以与一个或多个另外的稀释腔室顺序对准的端口，从而将流体样品的第一稀释液的一部分转移到各个另外的稀释腔室。可替选地或此外，可以使用一个或多个泵和/或阀门来顺序地将一部分流体样品或其稀释液转移到各个稀释腔室。
在一些实施方式中，所述装置包括可以从第一位置(与第一稀释腔室流体连通)移动到第二位置(使得端口与第二稀释腔室流体连通)的端口。在一些实施方式中，端口可从第二位置移动到第三位置，使得端口与第三稀释腔室流体连通。在一些实施方式中，端口可从第三位置移动到第四位置，使得端口与第四稀释腔室流体连通。在一些实施方式中，端口可从第四位置移动到第五位置，使得端口与第五稀释腔室流体连通。可选地，该装置可含有多于五个稀释腔室，用于产生原始流体样品的多于五种稀释液。在一些实施方式中，稀释腔室适合于在装置内在体内培养稀释液。
在一些实施方式中，端口是可移动元件表面上的凹部。在一些实施方式中，可移动元件联接到致动器，其用于相对于一个或多个稀释腔室的位置移动端口。可选地，致动器是电马达。
在一些实施方式中，端口是可旋转元件表面上的凹部。在一些实施方式中，该装置包括连接到可旋转元件的致动器，用于旋转端口以与一个或多个稀释腔室对准。在一些实施方式中，稀释腔室围绕可旋转元件的旋转轴线周向定位。在一些实施方式中，旋转可旋转元件顺序地将端口从打开位置移动到第一位置，并且可选地到第二位置、第三位置和第四位置中的一个或多个。
图27示出了可摄入装置4000的一部分的一个实施方式，其中端口4154b处于向可摄入装置400外部的打开位置。可摄入装置400可以包括圆柱形可旋转元件4150，其包括在可旋转元件4150的壁上的取样端口4154a-b。采样腔室4150由具有分隔器的壳元件4140包绕，以在壳元件4140和可旋转元件4150之间形成一系列稀释腔室4151a-n。在操作中，当可摄入装置4000装置确定装置本身到达胃肠道内的目标位置时，可旋转元件4150可以旋转到打开位置，使得壳元件4140的孔与可旋转元件4150的壁上的端口4154b对准并且端口4154b通过孔暴露于可摄入装置4000的外部。以这种方式，来自胃肠道的流体可以进入端口4154b并占据由端口4154b限定的体积。在图27所示的实施方式中，端口4154b可以是可旋转元件4150的表面上的凹部，并且多个稀释腔室4151a-n围绕可旋转元件4150的旋转轴线周向定位。如前所述，各个稀释腔室4151a-n可以存储稀释流体。在一些实施方式中，凹部是圆柱形凹部。可选地，凹部可以是矩形凹部，或形成规则或不规则形状的任何凹进凹部。在另一个实施方式中，端口4154b可以连接到可旋转元件4150内的腔室(未示出)，以产生扩大的空间，以储存来自可摄入装置的外部环境的GI流体样品。
在一些实施方式中，可摄入装置4000还可以包括控制器和致动器。控制器可以确定可摄入装置4000位于胃肠道的目标位置，然后致动器可以触发可旋转元件4150的旋转以使端口4154b在打开位置对准以启动采样。例如，可摄入装置4000的壳体可具有pH敏感性肠溶包衣，以检测可摄入装置4000外部环境的pH水平或以其他方式对可摄入装置4000外部环境的pH水平敏感，控制器可基于其确定可摄入装置是否已到达目标位置。作为另一示例，可摄入装置4000可以包括光学传感单元，其向环境发射照射并收集反射率，基于此，可以基于反射率的光学特征识别可摄入装置4000的配向性位置。可摄入装置4000的定位的进一步实施方式可以在于2015年9月25日提交的PCT国际申请PCT/US2015/052500中找到，其在此通过引用整体明确地并入本文。
图28示出了可摄入装置的一部分的一个实施方式，其中端口4154b位于与第一稀释腔室4151a对准的第一位置。在操作中，可旋转元件4150可以旋转以将采样端口4154b与第一稀释腔室4151a对准，使得存储在采样端口4154b的容积内的来自GI道的流体样品可以与第一稀释腔室中的稀释流体混合，以形成第一稀释液。然后，第一稀释液可以占据端口4154b和第一稀释腔室4151a的组合体积。可选地，可旋转元件4150可随后旋转到第二位置，使得包含第一稀释液的一部分的端口4154b然后移动以与另一稀释腔室对准并流体连通，例如，沿着旋转方向与第一稀释腔室相邻的第二稀释腔室。以这种方式，然后可以用储存在第二稀释腔室内的稀释流体再次稀释储存在端口154b内的第一稀释液。类似地，如果可旋转元件4150保持旋转并且允许端口4154b与每个稀释腔室串联对准，则原始GI流体样品可以被连续稀释，并且每个稀释腔室4151a-n可以留下以不同的稀释比例的经稀释GI流体样品。
图29示出了在本文所述的可摄入装置中形成围绕可旋转元件(例如，图28和图29中的4150)的一组5个稀释腔室(例如，包括4151a-b)的一部分的元件4140的一个实施方式。在一些实施方式中，该装置可包含单个稀释腔室。或者，该装置可包含2、3、4、5、6、7、8或多于8个稀释腔室。
在一些实施方式中，在施用可摄入装置4000之前，可以用稀释流体填充各个稀释腔室4151a-n。在另一个实施方式中，稀释流体可以被储存在可摄入装置4000内的单独的储器(未示出)中。在确定可摄入装置4000位于胃肠道内的目标位置时，泵送机构可以通过储器的一个或多个出口(未示出)将稀释流体泵送入一个或多个稀释腔室4151a-b中。泵送机构和储存稀释流体的储器可采取与于2016年9月9日提交的美国临时申请No.62/385,553中描述的可摄入装置的机电递送机构类似的形式，该临时申请在此通过引用整体明清并入本文。
在一些实施方式中，壳元件4140可在稀释腔室4151a-n之间具有阀门或泵(未示出)。例如，来自第一稀释腔室的稀释流体可以通过两个腔室之间的阀门泵送到第二稀释腔室中。泵和阀门机构可以采用类似于2016年9月9日提交的美国临时申请No.62/385,553中描述的可摄入装置的机电递送机构的形式，该临时申请通过引用整体明确并入本文。
在一些实施方式中，本文所述的方法和装置涉及将流体样品或其稀释液与稀释流体混合以产生流体样品的一种或多种稀释液。例如，在一些实施方式中，将流体样品与在第一稀释腔室中的稀释流体混合以产生第一稀释液，将第一稀释液的一部分与在第二稀释腔室中的稀释流体混合以产生第二稀释液，将第二稀释液的一部分与在第三稀释腔室中的稀释流体混合以产生第三稀释液，并且可选地将第三稀释液的一部分与在第四稀释腔室中的稀释流体混合以产生第四稀释液，并且可选地将第四稀释液的一部分与在第五稀释腔室中的稀释流体混合以产生第五稀释液。
流体样品的相对稀释度将取决于流体样品或其稀释液的相对量、以及在各个稀释腔室中混合的稀释流体。在一些实施方式中，流体样品或其稀释液与稀释流体以约1：1至约1：1000、约1：1至1：100、约1：1至约1：20、或约1：1至约1:10的比例组合。可选地，改变流体样品或其稀释液和在各个稀释腔室中混合的稀释流体的相对量，使得不同的稀释腔室含有不同的稀释液。在一些实施方式中，本文所述的方法和装置产生流体样品的一系列10倍稀释液。在一些实施方式中，本文所述的方法和装置产生一系列流体样品的稀释液，使得对于流体样品中的给定细菌浓度，预期一些稀释液不含任何细菌，并且预期一些稀释液将含有细菌，因此培养时会出现细菌生长。
如下文示例中所述，确定一种或多种稀释液中存在或不存在细菌生长可用于估计来自胃肠道的原始流体样品中的细菌浓度。使用稀释系列和检测细菌生长存在或不存在的二元检测系统与试图直接定量样品中细菌浓度的更复杂的检测系统相比具有许多优点。例如，二元检测系统是鲁棒性的并且易于小型化，因此适用于如本文所述的可摄入装置中。而且，稀释流体样品增加了动态范围，同时减少了干扰。因此，在一些实施方式中，本文描述的方法和装置包括检测细胞生长(可选地，细菌生长)的存在或不存在。在一些实施方式中，本文描述的方法和装置包括检测来自胃肠道的流体样品的一种或多种稀释液中细菌生长的存在或不存在。
在一些实施方式中，一种或多种稀释液中细菌生长的存在或不存在用于估计流体样品中细菌的浓度。例如，在一些实施方式中，在其中一个稀释腔室中将约5μL的流体样品稀释约10000倍，并且检测该稀释腔室中细菌生长的存在指示流体样品中的细菌浓度为105或更高的菌落形成单位/mL(CFU/mL)。细菌浓度为104CFU/mL的10μL流体样品含有约100CFU。该10μL流体样品的10000倍稀释将不可能含有任何CFU或细菌(理论上为0.01个细菌)，因此预期培养时将不会表现出细菌生长。
或者，在一些实施方式中，本文描述的方法和装置包括检测一种或多种经培养样品内的细菌浓度水平。例如，在一些实施方式中，测量经培养样品的可定量性质，以提供对经培养样品中的细菌水平的估计，从而估计原始流体样品中的细菌浓度。
在一些实施方式中，本文描述的装置包括用于检测一种或多种细胞和/或分析物的检测系统。在一些实施方式中，细胞是细菌(例如，特定属、种和/或菌株的细菌)。本领域已知的用于检测细菌的不同检测系统可与本文所述的装置一起使用。在一些实施方式中，检测系统检测经稀释样品内细菌生长的存在或不存在。在一些实施方式中，检测系统检测经培养样品中细菌生长的存在或不存在。或者或此外，检测系统检测一种或多种经培养样品中的细菌水平。例如，在一些实施方式中，库尔特计数器用于检测和/或定量流体样品、其稀释液或经培养样品中的细菌。在另一个实施方式中，光学检测系统用于检测和/或定量流体样品、其稀释液或经培养样品中的细菌。
在一些实施方式中，检测系统检测一个或多个稀释腔室内的稀释液或经培养样品中的细胞和/或分析物。或者，该装置包括一个或多个单独的检测腔室，并且检测系统检测检测腔室内的流体样品或其稀释液中的细胞和/或分析物。在一些实施方式中，一个或多个稀释腔室与一个或多个检测腔室之间的流体连通由一个或多个端口、阀门和/或泵控制。
在一些实施方式中，检测系统在多个时间点检测细胞和/或分析物。例如，在一些实施方式中，检测系统在将来自胃肠道的流体样品和无菌培养基组合之前检测无菌培养基内的细菌，以确保任何细菌生长是由于从GI道引入稀释腔室的细菌引起。在一些实施方式中，检测系统在第一时间点和第二时间点检测细菌。在一些实施方式中，选择第二时间点以允许相对于第一时间点的经培养的流体样品中的细菌生长。例如，在一些实施方式中，第二时间点在第一时间点之后约1小时至6小时、约1小时至4小时、或约2小时至4小时。在一些实施方式中，在第一时间点检测细菌用作对照物。
在一些实施方式中，检测系统在三个或更多个时间点检测细菌水平，以确定一种或多种经培养样品中细菌的生长曲线。例如，在收集样品总共2-12小时后，每30或60分钟可在一个或多个经培养样品中检测细菌水平；从而生成增长曲线。然后可以将生长曲线与一个或多个标准生长曲线进行比较。在一些实施方式中，标准生长曲线代表具有已知细菌浓度的样品的生长。在一些实施方式中，标准生长曲线代表来自患有小肠细菌过度生长(SIBO)的受试者的生长曲线。
在一些实施方式中，本文描述的实施方式使用光学检测系统来检测一种或多种细胞和/或分析物。在一些实施方式中，光学检测系统包括光源和光电检测器。在一些实施方式中，光源和光电检测器可操作为限定通过稀释腔室或检测腔室的光路。在一些实施方式中，光学检测系统在一个或多个波长下测量沿光路的光的吸光度或光密度。
在一些实施方式中，光学检测系统测量在400nm和1000nm之间的一个或多个波长下的光的吸光度。在一些实施方式中，光学检测系统测量在约500和700nm之间的一个或多个波长下的光的吸光度。在一些实施方式中，光学检测系统测量约600nm的光的吸光度。
在一些实施方式中，本文描述的装置包括一个或多个环境传感器，用于测量受试者中装置外部的胃肠道或生殖道的环境数据。在一些实施方式中，环境数据用于帮助确定受试者的胃肠道或生殖道的一个或多个特征，例如以用于诊断医学病况。可替选地或此外，环境数据用于确定装置在受试者的胃肠道内的位置。在一些实施方式中，一个或多个环境传感器包括电容传感器、温度传感器、阻抗传感器、pH水平传感器和/或光传感器。在一些实施方式中，一个或多个环境传感器测量pH、温度、转移时间或其组合。检测pH变化的装置的示例包括Medimetrics的技术(参见Becker,Dieter等人，"Novel orallyswallowabledevice to quantify regional drug absorption in human GItract using diltiazem as model drug."AAPS PharmSciTech 15.6(2014):1490-1497)和Rani Therapeutics’Auto PillTM technology(参见美国专利9,149,617)。
在一些实施方式中，关于受试者胃肠道内装置位置的数据用于确定何时从胃肠道获得流体样品并将流体样品转移到一个或多个稀释腔室中。因此，在一些实施方式中，所述装置包括微控制器，所述微控制器被配置成基于所述装置在胃肠道内的位置将所述流体样品从受试者的胃肠道转移到一个或多个稀释腔室中。
在一些实施方式中，该装置包括通信子单元，该通信子单元被配置为从外部基站接收操作参数和/或将数据发送到外部基站。还提供了一种系统，包括如本文所述的装置和外部基站。在一些实施方式中，操作参数包括用于从胃肠道获得流体样品并将样品转移到一个或多个稀释腔室中的定时指令。在一些实施方式中，发送到外部基站的数据包括指示经培养样品中存在或不存在细菌生长的数据。
通常，可摄入装置可以从胃肠道的不同预定区域获得不同的样品，或者可以基于其在胃肠道中的位置来触发可摄入装置内的某些动作。例如，可摄入装置可以使用发光二极管和传感器的各种组合来确定该装置是在胃、小肠还是大肠中。这可以通过如下进行：在不同波长下发射光，测量由可摄入装置周围的环境在各个波长下反射的光的水平，并基于胃肠道的各个不同部分的不同反射性质使用该信息确定可摄入装置的大致位置。一旦可摄入装置确定其位于胃肠道的特定预定部分(例如，小肠；或小肠的特定部分，例如空肠)，则可摄入装置可被配置为从胃肠道的该部分获得样品，并将样品储存在可摄入装置内的一个或多个采样腔室或温育腔室中。
在另一个实施方式中，可摄入装置可通过如下进行定位：使用Phaeton Research的EnterionTM胶囊所使用的γ闪烁扫描技术或其他无线电跟踪技术(参见Teng,Renli和Juan Maya，"Absolute bioavailability and regional absorption of ticagrelor inhealthy volunteers."Journal of Drug Assessment 3.1(2014):43-50)，或监测可摄入装置中永磁体的磁场强度(参见TD Than等人，“A review of localization systems forrobotic endoscopic capsules,”IEEE Trans.Biomed.Eng.,vol.59,no.9,pp.2387–2399,Sep.2012)。
在其他实施方式中，可摄入装置可以包括用于生成胃肠道的视频成像数据的摄像机，其可用于确定装置的位置等。视频成像胶囊的示例包括Medtronic的PillCamTM，Olympus的和IntroMedic的MicroCamTM(参见Basar等人，“Ingestible WirelessCapsule Technology:A Review of Development and Future Indication”International Journal of Antennas and Propagation(2012)；1-14)。其他成像技术包括热成像摄像机、以及采用超声或多普勒原理产生不同图像的成像技术(参见中国专利申请CN104473611：“Capsule endoscope system having ultrasonic positioningfunction”)。
LOCI
在一些实施方式中，本申请提供了一种用于检测样品中的分析物的可摄入装置，其中所述可摄入装置包括采样腔室，所述采样腔室被配置为保持组合物，所述组合物包括：(1)多个供体颗粒，所述多个供体颗粒中的每一个包括感光剂并且已与其偶联的与分析物结合的第一分析物结合剂(例如，抗原结合剂)，其中感光剂在其激发态下能够产生单线态氧；和(2)多个受体颗粒，所述多个受体颗粒中的每一个包括化学发光化合物并且已与其偶联的与分析物结合的第二分析物结合剂(例如，抗原结合剂)，其中所述化学发光化合物能够与单线态氧反应以发光。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂是抗原结合剂(例如，抗体)。在一些实施方式中，第一抗原结合剂和第二抗原结合剂结合分析物(例如，蛋白)的相同表位。在一些实施方式中，第一抗原结合剂和第二抗原结合剂结合分析物(例如蛋白)的在空间上交叠的单独的表位。在一些实施方式中，第一抗原结合剂和第二抗原结合剂结合分析物(例如，蛋白)的在空间上不交叠的单独表位。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是抗体。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是affimer。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和/或第二分析物结合剂是抗原结合剂，是适体。
在一些实施方式中，本申请提供了一种用于检测样品中的分析物的可摄入装置，其中所述可摄入装置包括采样腔室，所述采样腔室被配置为保持由其中已吸收了组合物的吸收性材料(例如吸收性垫或吸收性海绵)制成的构件，组合物包括：(1)多个供体颗粒，所述多个供体颗粒中的每一个包括感光剂并且已与其偶联的与分析物结合的第一分析物结合剂(例如，抗原结合剂)，其中感光剂在其激发态下能够产生单线态氧；和(2)多个受体颗粒，所述多个受体颗粒中的每一个包括化学发光化合物并且已与其偶联的与分析物结合的第二分析物结合剂(例如，抗原结合剂)，其中所述化学发光化合物能够与单线态氧反应以发光。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂是抗原结合剂(例如，抗体)。在一些实施方式中，第一抗原结合剂和第二抗原结合剂结合分析物(例如，蛋白)的相同表位。在一些实施方式中，第一抗原结合剂和第二抗原结合剂结合分析物(例如蛋白)的在空间上交叠的单独的表位。在一些实施方式中，第一抗原结合剂和第二抗原结合剂结合分析物(例如，蛋白)的在空间上不交叠的单独表位。
在一些实施方式中，吸收性材料是吸收性海绵。在一些实施方式中，吸收性海绵是亲水性海绵。在一些实施方式中，吸收性海绵选自由棉、人造丝、玻璃、聚酯、聚乙烯、聚氨酯、硝化纤维素等的纤维所组成的组。在一些实施方式中，吸收性海绵是聚酯或聚乙烯。在一些实施方式中，吸收性海绵选自由Ahlstrom Grade 6613H、Porex 1/16”Fine Sheet4897、Porex 1/8”Fine Sheet 4898、Porex 4588 0.024”缀合物释放垫、Porex PSU-567和滤纸所组成的组。在一些实施方式中，吸收性海绵是Ahlstrom Grade 6613H(Lot 150191)或Porex PSU-567。本申请还提供了一种用于制备如本文所述的吸收性材料的方法，包括将包含本申请的组合物的水溶液注入吸收性材料的步骤。在一些实施方式中，该方法包括将已在0-100℃、0-50℃、0-40℃、0-30℃、0-20℃，0-10℃或0-4℃的范围内的温度下在其中吸收了水溶液的吸收性海绵进行干燥的步骤，干燥持续时间段足以将总水含量降至50重量％、40重量％、30重量％、20重量％、15重量％、10重量％、7重量％、5重量％、3重量％、1重量％、0.7重量％、0.5重量％、0.3重量％或0.1重量％以下。
在一些实施方式中，本公开提供了一种测量来自胃肠道中的一种或多种样品的一种或多种分析物的存在、不存在或量的方法。通常，在涉及LOCI的实施方式中，分析物能够同时被两种分析物结合剂结合，以允许使用本文所述的方法检测分析物。可用于涉及LOCI的实施方式中的示例性分析物包括但不限于蛋白、肽和微生物(例如细菌)。以上描述了适用于涉及LOCI的实施方式的分析物的各种示例。
在一些实施方式中，一种或多种分析物例如，在不同的时间点或在不同的位置被测量多次。在一个实施方式中，单个装置在多个时间点或位置测量一种或多种分析物；从而产生生理区域的“分子图谱”。可以在胃肠道中的任何位置进行测量。例如，在一个方面，可以测量来自十二指肠、空肠、回肠、升结肠、横结肠或降结肠中的一种或多种的样品的分析物，以产生小肠和大肠的分子图谱。在一个方面，样品来自十二指肠。在一个方面，样品来自空肠。在一个方面，样品来自回肠。在一个方面，样品来自升结肠。在一个方面，样品来自横结肠。在一个方面，样品来自降结肠。
在另一方面，可以在胃肠道的较短距离(例如，回肠)上进行一系列测量以产生更高分辨率的分子图谱。在一些实施方式中，先前的内窥镜成像可识别用于分子图谱化(mapping)(例如，生物标志物图谱化)的患病区域。例如，胃肠病学家可以使用成像(例如，配备有摄像机的内窥镜)来识别患者的回肠和盲肠中克罗恩病的存在，并且本文中的本发明的方法和技术可以用于在患者的该患病区域中测量炎症相关的分析物。在相关实施方式中，可以每隔一天或多天测量炎症相关分析物或任何分析物，以监测疾病加剧或对治疗剂的反应。示例性炎症相关分析物包括抗聚糖抗体；抗酿酒酵母抗体(ASCA)；抗薄层二糖苷抗体(ALCA)；抗壳二糖苷抗体(ACCA)；抗甘露二糖苷抗体(AMCA)；抗海带多糖(抗L)抗体；抗几丁质(抗C)抗体：抗外膜孔蛋白C(抗OmpC)抗体；抗Cbir1鞭毛蛋白抗体；抗-I2抗体(参见，例如，Mitsuyama等人，(2016)World J.Gastroenterol.22(3):1304-10)；靶向外分泌胰腺(PAB)的自身抗体；细胞核周抗中性粒细胞抗体(pANCA)；钙卫蛋白；细胞因子例如血管内皮生长因子(VEGF)、C反应蛋白(CRP)、白细胞介素-6(IL-6)或肿瘤坏死因子α(TNF-α)；粘附分子，例如细胞内粘附分子(ICAM)(例如ICAM-1)或血管粘附分子(VCAM)(例如VCAM-1)；或血清淀粉样蛋白A(SAA)。
待被光激发的感光剂将是相对光稳定的并且将不会与单线态氧有效反应。大多数有用的感光剂中存在多种结构特征。大多数感光剂具有保持在刚性的、通常为芳族的结构中的至少一个且通常三个或更多个共轭的双键或三键。它们通常含有至少一个加速系统间交联的基团，如羰基或亚胺基或选自周期表第3-6行的重原子(尤其是碘或溴)，或它们可具有延长的芳族结构。典型的感光剂包括丙酮、二苯甲酮、9-噻吨酮、曙红、9,10-二溴蒽、亚甲基蓝、金属卟啉例如血卟啉、酞菁、叶绿素、玫瑰红、巴克敏斯特富勒烯等，以及这些化合物的具有1至50个原子的取代基的衍生物，使得这些化合物更亲脂或更亲水和/或作为用于附接的附接基团。可用于本发明的其它感光剂的示例是具有上述性质并列举于N.J.Turro,“Molecular Photochemistry,”page 132,W.A.Benjamin Inc.,N.Y.1965中的那些感光剂。
在一些实施方式中，当感光剂掺入油滴、脂质体、胶乳颗粒等中时，感光剂是相对非极性的，以确保溶解到亲脂性成员中。
在一些实施方式中，适用于本文的感光剂包括能够在由外部光源激活或不激活的情况下产生单线态氧的其他物质和组合物。因此，例如，钼酸盐(MoO4 ＝)盐和氯过氧化物酶和髓过氧化物酶加溴离子或氯离子(Kanofsky,J.Biol.Chem.(1983)259 5596)已被表明可催化过氧化氢转化为单线态氧和水。这些组合物中的任何一种都可以例如包含在颗粒中并用于以下的测定方法中：其中包含过氧化氢作为辅助试剂，氯过氧化物酶与表面结合，并且钼酸盐结合在脂质体的水相中。还包括在本发明范围内的是，当感光剂是不是真正的感光剂但在通过热活化、光活化或化学活化激发时会释放单线态氧分子的化合物。这类化合物中最有名的成员包括内过氧化物，例如1,4-二羧基乙基-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。这些化合物加热或直接吸收光会释放出单线态氧。
化学发光化合物是与单线态氧进行化学反应以形成亚稳中间体的物质，该亚稳中间体可以分解在250至1200nm的波长范围内光的同时发射或随后发射。适用于本申请的示例性化学发光化合物包括美国专利No.6,251,581和7,709,273以及专利合作条约(PCT)国际申请公开No.WO1999/042838中描述的那些化学发光化合物。示例化学发光化合物包括以下：
所有上述申请在此通过引用整体明确地并入本文。通常在没有能量受体或催化剂存在的情况下发生发射以引起分解和发光。在一些实施方式中，中间体在其形成后不加热或添加辅助试剂而自发分解。然而，对于一些化学发光化合物，在形成中间体之后添加试剂或使用升高的温度以加速分解可以是期望的。化学发光化合物通常是富含电子的化合物，其与单线态氧反应，通常形成二氧杂环丁烷或二氧杂环丁酮。这些化合物的示例是烯醇醚、烯胺、9-亚烷基黄原胶、9-亚烷基-N-烷基二氢吖啶(alkylacridan)、芳基乙烯基醚、二恶烯、芳基咪唑和光泽精。其他化学发光化合物在与单线态氧反应时产生中间体，其随后与另一种具有光发射的试剂反应。示例性化合物是酰肼，例如鲁米诺和草酸酯。
所关注的化学发光化合物通常在高于300纳米且通常高于400纳米的波长下发射。单独或与荧光分子一起在超出血清成分吸收光的区域的波长下发光的化合物将在本发明中特别有用。血清的荧光在高于500nm迅速下降，并且在高于550nm变得相对不重要。因此，当分析物在血清中时，发射高于550nm，例如高于600nm的光的化学发光化合物可以适合使用。为了避免化学发光化合物的自动感光，在一些实施方式中，化学发光化合物不吸收用于激发感光剂的光。在一些实施方式中，用长于500nm的光波长激发感光剂，因此期望的是化学发光化合物的光吸收在高于500nm非常低。
在需要来自化学发光化合物的长波长发射的情况下，可以使用与化学发光化合物结合的长波长发射体例如芘。或者，荧光分子可以包含在含有化学发光化合物的培养基中。在一些实施方式中，荧光分子将被活化的化学发光化合物激发并在比化学发光化合物的发射波长更长的波长(通常大于550nm)下发射。通常还期望荧光分子不会在用于激活感光剂的光的波长下吸收。有用染料的示例包括罗丹明、乙锭、丹酰、Eu(fod)3、Eu(TTA)3,、Ru(bpy)3 ++(其中bpy＝2,2'-联吡啶基等)。通常，这些染料在能量转移过程中用作受体，并且在一些实施方式中，具有高荧光量子产率并且不与单线态氧快速反应。可以在将化学发光化合物结合到颗粒中的同时将它们掺入颗粒中。
通常，颗粒为至少约20nm且不大于约20微米，通常为至少约40nm且小于约10微米，例如直径约0.10-2.0微米，通常具有小于1微微升的体积。适用于本申请的示例性颗粒(包括供体颗粒和受体颗粒)包括美国专利No.6,251,581和7,709,273以及PCT国际公布No.WO1999/042838中描述的那些颗粒，其通过引用整体明确并入本文。在一些实施方式中，如本文所用的颗粒可以是由合适材料制成的珠粒。颗粒(例如，珠粒)可以是有机的或无机的，可溶胀的或不可溶胀的，多孔的或无孔的，具有任何密度，但在一些实施方式中，具有近似于水的密度，通常为约0.7g/ml至约1.5g/ml，可以悬浮在水中，并且由可以是透明的、部分透明的或不透明的材料组成。颗粒可以带有或不带有电荷，并且当它们带电时，在一些实施方式中，它们是负电的。颗粒可以是固体(例如，聚合物、金属、玻璃、有机物和无机物例如矿物质、盐和硅藻)、油滴(例如，碳氢化合物、碳氟化合物、硅流体)或囊泡(例如，合成物，诸如磷脂，或天然物，诸如细胞和细胞器)。颗粒可以是胶乳颗粒或包含有机聚合物或无机聚合物的其他颗粒；脂质双层，例如脂质体、磷脂囊泡；油滴；硅颗粒；金属溶胶；细胞；和染料微晶。
有机颗粒通常是聚合物，加成聚合物或缩合聚合物，它们易于分散在测定培养基中。有机颗粒也是吸附性的或可官能化的，从而在其表面直接或间接地与分析物结合剂结合并在其表面结合或在其容积内掺入感光剂或化学发光化合物。
颗粒可以衍生自天然存在的材料、经合成改性的天然存在的材料和合成材料。天然或合成的组装体如脂质双层，例如脂质体和非磷脂囊泡，适用于本发明。在所特别关注的有机聚合物中有多糖，特别是交联多糖，例如琼脂糖，其可以(PharmaciaBiotech)购得)、葡聚糖(可以(Pharmacia Biotech)和(Pharmacia Biotech)购得)、纤维素、淀粉等；加成聚合物，例如聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的衍生物的均聚物和共聚物，特别是具有游离羟基官能团的酯和酰胺，包括水凝胶等。无机聚合物包括硅氧烷、玻璃(可以Bioglas购得)等。溶胶包括金、硒和其他金属。颗粒也可以是分散的水不溶性染料，例如卟啉，酞菁等，其也可以用作感光剂。颗粒还可以包括硅藻、细胞、病毒颗粒、磁小体、细胞核等。
在颗粒可商购的情况下，可通过机械方法(例如研磨、超声处理、搅拌等)将较大的颗粒破碎成较小的颗粒来改变颗粒尺寸。
在一些实施方式中，颗粒是多官能的或能够被多官能化或能够通过特异性或非特异性共价或非共价相互作用与分析物结合剂、感光剂或化学发光化合物结合或偶联或缔合。多种功能组可用或可以整合。示例性官能团包括羧酸、醛、氨基、氰基、亚乙基、羟基、巯基等。当使用分析物结合剂、化学发光化合物或感光剂与颗粒的共价连接时，连接方式是公知的并且在文献中充分说明。参见例如Cautrecasas,J.Biol,Chem.,245:3059(1970)。取决于所连接的化合物的性质、颗粒的性质、所连接的化合物与颗粒之间的距离对分析物结合剂和分析物结合的影响等，连接基团的长度可以广泛变化。
可以选择感光剂和/或化学发光化合物以溶解在颗粒中或非共价结合到颗粒表面。在一些实施方式中，这些化合物可以是疏水性的，以降低它们从颗粒中脱离的能力，从而使两种化合物与同一颗粒结合。这可以通过利用与感光剂或化学发光化合物缔合的仅一种组合物的颗粒或通过使用组成不同的两种类型的颗粒来进一步减少，从而有利于感光剂与一种类型的颗粒的缔合以及化学发光化合物与其他类型的颗粒的缔合。
与每个颗粒相关的感光剂或化学发光分子的数量平均通常至少为1，并且可以足够高以使颗粒完全由感光剂或化学发光剂分子组成。在一些实施方式中，将凭经验选择分子数以在测定中对于背景提供最高信号。在某些情况下，通过将多种不同的感光剂分子与颗粒缔合可以最好地实现这一点。在一些实施方式中，颗粒中的感光剂或化学发光化合物与分析物-结合剂的比例应为至少1，例如至少100：1至高于1,000：1。
通常，油滴是包含亲脂性化合物的流体颗粒，所述亲脂性化合物用乳化剂涂覆和稳定，所述乳化剂是两亲性分子，例如磷脂、鞘磷脂、白蛋白等。
磷脂基于脂族多元醇的脂族羧酸酯，其中至少一个羟基被约8至36、更通常约10至20个碳原子的羧酸酯取代，其可以具有0至3个、更通常0至1个烯属不饱和位点以及至少1个、通常只有1个被磷酸酯取代的羟基以形成磷酸酯。磷酸酯基团还可以被具有二官能或更高官能度的小脂族化合物(通常具有羟基或氨基)取代。
通过如下可以按照常规方法制备油滴：将适当的亲脂性化合物与阴离子、阳离子或非离子表面活性剂组合，其中表面活性剂的含量为混合物的约0.1重量％至5重量％，更通常约0.1重量％至2重量％；并使混合物在水介质中搅拌(例如超声处理或涡旋)。示例性的亲脂性化合物包括烃油、包括碳氟化合物的卤代烃、邻苯二甲酸烷基酯、磷酸三烷基酯、甘油三酯等。
分析物结合剂通常会被吸附到油滴的表面或直接或间接地粘合到油滴的表面组分上。可以在制备液体颗粒期间或之后将分析物结合剂掺入液体颗粒中。分析物结合剂的含量通常为存在于颗粒表面上的分子的约0.5摩尔％至100摩尔％、约1摩尔％至90摩尔％、约5摩尔％至80摩尔％和约50摩尔％至100摩尔％。
以下是可用于稳定油滴的两亲性化合物的说明性而非限制性列表：磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱、卵磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰胆碱、磷脂酸、心磷脂、卵磷脂、半乳糖脑苷脂、鞘磷脂、磷酸联十六烷基酯、磷脂酰肌醇、2-三十六烷基氨盐基乙胺、1,3-双(十八烷基磷酸酯)-丙醇、硬脂酰氧乙烯磷酸酯、磷脂、二烷基磷酸酯、十二烷基硫酸钠、阳离子去污剂、阴离子去污剂、蛋白例如白蛋白、非离子去污剂等
也可以使用具有亲脂基团并且之前已描述的其他化合物。在大多数情况下，这些化合物是烷基苯(具有6-20个碳原子的烷基，通常是烷基的混合物)，其可以是直链或支链，并且具有羧基、羟基、聚氧亚烷基(2至3个碳原子的亚烷基)、羧基、磺酸基或氨基。可以使用脂族脂肪酸，其通常具有约10至36，更通常约12至20个碳原子。此外，还可以使用具有对脂肪酸的碳限制的脂肪醇、具有类似碳限制的脂肪胺和各种类固醇。
油滴可以包括氟碳油或有机硅油(硅颗粒)。Giaever在美国专利No.4,634,681和4,619,904中描述了这种液滴，上述美国专利各自通过引用整体并入本文。通过将氟碳油或硅油分散在水相中形成这些液滴。通过将少量所选择的油(通常，这种油是可商购的)置于具有较大量水相的容器中来制备液滴。对液体系统进行搅拌以引起乳化，然后离心。除去均相，并将残留的液滴重悬于水性缓冲介质中。在使用液滴之前，可重复一次或多次上述离心和倾析步骤。
分析物结合剂可以以多种方式与液滴结合。如Giaever所述，特定的分析物结合剂，特别是蛋白分析物结合剂，可以通过在乳化步骤之前或之后将过量的分析物结合剂引入水性介质中而被涂覆在液滴上。需要洗涤步骤以除去过量的分析物结合剂。油的官能化引入了上述用于连接分析物结合剂的官能性。这些官能团也可用于将液滴与感光剂或化学发光化合物连接。另一方面，感光剂或化学发光化合物经常被选择为可溶于油滴的油相中并且不会共价结合。当油是碳氟化合物时，氟化感光剂或化学发光化合物通常比相应的未氟化衍生物更易溶解。Giaever描述的其他油滴也可用于本发明。
通常，脂质体是近似球形的微囊泡，并且是用于本发明的材料之一。脂质体的直径为至少约20nm且不大于约20微米，通常至少约40nm且小于约10微米。在一些实施方式中，脂质体的直径将小于约2微米，以限制沉降或漂浮。
脂质体的外壳由两亲性双层组成，其包封有一定体积的水或水溶液。具有多于一个双层的脂质体被称为多层囊泡。仅具有一个双层的脂质体被称为单层囊泡。当使用亲脂性感光剂或化学发光化合物时，多层囊泡适用于本发明，因为它们与单层囊泡相比能够掺入更大量的这些材料。两亲性双层通常包括磷脂。用于制备本发明可用颗粒的磷脂可以是在天然膜中发现的任何磷脂或磷脂混合物，包括卵磷脂、或饱和或不饱和的12-碳或24-碳直链脂肪酸的合成甘油基磷酸二酯，其中磷酸酯可以作为单酯，或作为极性醇(如乙醇胺、胆碱、肌醇、丝氨酸、甘油等)的酯。合适的磷脂包括但不限于L-α-棕榈酰油酰-磷脂酰胆碱(POPC)、棕榈酰油酰磷脂酰甘油(POPG)、L-α-二油酰磷脂酰甘油、L-α(二油酰)-磷脂酰乙醇胺(DOPE)和L-α(二油酰)-磷脂酰β-(4-(N-马来酰亚胺基甲基)-环己烷-1-羧基胺基)乙醇(DOPE-MCC)。
双层中的磷脂可以补充有胆固醇，并且可以用具有极性头基团的通常带电的其他两亲性化合物代替，并且疏水部分通常包括两个直链烃链。这种取代基的示例包括二烷基磷酸酯、二烷氧基丙基磷酸酯(其中烷基具有12-20个碳原子的直链)、N-(2,3-二(9-(Z)-十八烷氧基(octa-decenyloxy)))-丙-1-基-N,N,N,-三甲基氯化铵(DOTMA)(如于1985年12月19日提交的美国专利申请序列No.811,146(在此通过引用并入本文)中所公开的)、鞘磷脂、心磷脂等。
在一些实施方式中，用于本发明的脂质体具有高负电荷密度以稳定悬浮液并防止自发聚集。
为了在本发明中使用，脂质体应该能够结合分析物结合剂并且能够具有与水相或非水相缔合的感光剂或化学发光化合物。用于本发明的脂质体将通常具有与脂质囊泡外表面结合的分析物结合剂。
脂质体可以通过多种方法生产，包括在水溶液中水合并机械分散干燥的磷脂或磷脂替代物。以这种方式制备的脂质体具有多种尺寸、组成和性能。减少机械分散的脂质体的异质性和性能不一致性的一种方法是通过超声处理。这种方法减小了平均脂质体尺寸。或者，挤出可用作脂质体生产过程中的最后步骤。美国专利No.4,529,561(其通过引用整体并入本文)公开了一种在压力下通过均匀孔径的膜挤出脂质体以改善尺寸均匀性的方法。
含有溶解在脂质双层中的疏水性或两亲性感光剂或化学发光化合物的脂质体的制备可以多种方法进行，包括描述于Olsen等人，Biochemica et Biophysica Acta,557(9),1979中的方法。简言之，将在有机溶剂例如氯仿中的含有适当化合物的脂质的混合物在玻璃容器壁上干燥成薄膜。通过摇动或涡旋使脂质膜在合适的缓冲液中水合。此后，将脂质悬浮液通过一系列具有连续较小孔径(例如2.0微米、1.0微米、0.8微米、0.6微米、0.4微米和0.2微米)的聚碳酸酯滤膜挤出。需要通过任何过滤器，特别是通过最小的过滤器重复过滤。脂质体可以通过例如凝胶过滤(例如通过S-1000(Pharmacia Biotech)柱)来纯化。可以用缓冲液洗脱柱并收集脂质体。冷藏延长了通过该方法产生的脂质体的贮藏寿命。或者，可以在制备脂质体后将感光剂或化学发光化合物加入到液体悬浮液中。
液滴和脂质体的标记通常涉及例如在包括脂质双层的分子上包含硫醇或马来酰亚胺或生物素基团。然后，感光剂、化学发光分子或分析物结合剂可以通过颗粒与分别与巯基反应试剂、巯基或抗生物素蛋白结合的这些物质之一反应而结合到表面。巯基反应性基团包括烷基化试剂，例如溴乙酰胺和马来酰亚胺。
分析物结合剂可以通过弱的疏水相互作用被吸引到脂质体颗粒的表面，然而这种相互作用通常不足以承受在温育和洗涤期间遇到的剪切力。通过将所述脂质体与用硫醇基团官能化的所选的分析物结合剂组合，可以将分析物结合剂共价键合到已经例如通过使用如上所示的DOPE-MCC被官能化的脂质体颗粒上。例如，如果分析物结合剂是抗体，它可以与S-乙酰基-巯基琥珀酸酐(SAMSA)反应并水解以提供经巯基修饰的抗体。
通常，胶乳表示颗粒状水可悬浮的水不溶性聚合物材料，其通常具有20nm至20μm，例如直径100nm至1000nm。胶乳通常是取代的聚乙烯，例如：聚苯乙烯-丁二烯、聚丙烯酰胺聚苯乙烯、具有氨基的聚苯乙烯、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。苯乙烯和羧化苯乙烯的非交联聚合物或用其它活性基团例如氨基、羟基、卤素等官能化的苯乙烯适用于本发明。在一些实施方式中，将使用取代的苯乙烯与二烯如丁二烯的共聚物。
感光剂或化学发光化合物与本发明中使用的胶乳颗粒的缔合可以包括在通过聚合形成颗粒期间掺入，但通常包括掺入预成形颗粒中，通常通过非共价溶解进入颗粒中。通常使用化学发光化合物或感光剂的溶液。可以使用的溶剂包括醇，包括乙醇、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；亚砜例如二甲基亚砜和环丁砜；和醚，例如卡必醇、乙基卡必醇、二甲氧基乙烷等；和水。使用具有高沸点的溶剂(其中颗粒不溶)，允许使用升高的温度以促进化合物溶解到颗粒中，并且是特别合适的。溶剂可以单独使用或组合使用。在一些实施方式中，用于掺入感光剂的溶剂是那些由于它们的固有性质或者由于它们随后能够从颗粒中去除(由于它们能溶解在溶剂(例如不溶于颗粒的水))而不会猝灭感光剂的三重激发态的溶剂。芳族溶剂也适用于本发明，例如可溶于颗粒的溶剂。为了将化学发光化合物掺入颗粒中，应选择不干扰发光的溶剂，因为它们的固有性质或能够从颗粒中除去。在一些实施方式中，可以使用芳族溶剂。典型的芳族溶剂包括邻苯二甲酸二丁酯、苄腈、萘腈、对苯二甲酸二辛酯、二氯苯、二苯醚、二甲氧基苯等。
除非感光剂或化学发光化合物要与颗粒共价结合，否则使用电子中性感光剂或化学发光化合物可以是合适的。在一些实施方式中，所选择的液体培养基不会使聚合物珠粒软化至粘性点。一种技术包括将所选择的胶乳颗粒悬浮在液体培养基中，感光剂或化学发光化合物在该培养基中具有至少有限的溶解度。在一些实施方式中，将选择液体培养基中感光剂和化学发光化合物的浓度以在培养基中提供具有最高单线态氧形成效率和来自化学发光化合物的最高发射量子产率的颗粒，但有时将使用浓度较低的溶液。通过添加颗粒不溶的可混溶助溶剂，可以防止颗粒在溶剂中的变形或溶解。
通常，将选择在该过程中使用的温度以使感光剂标记的颗粒的单线态氧形成能力和化学发光化合物颗粒的量子产率最大化，条件是颗粒在选定温度下不应熔化或聚集。通常采用升高的温度。该过程的温度通常范围为20℃至200℃，更通常为50℃至170℃。已经观察到，在升高的温度下，一些在室温下几乎不溶的化合物可溶于例如低分子量醇，例如乙醇和乙二醇等中。已显示羧化改性胶乳颗粒在这种温度下耐受低分子量醇。
分析物结合剂可以物理吸附在胶乳颗粒的表面上，或者可以共价键合到颗粒上。在分析物结合剂仅与胶乳颗粒表面弱结合的情况下，在某些情况下，结合可能不能克服在温育和洗涤期间遇到的颗粒-颗粒剪切力。因此，在使将吸附最小化的条件下将分析物结合剂共价键合到胶乳颗粒可以是合适的。这可以通过化学活化胶乳的表面来实现。例如，可以形成表面羧基的N-羟基琥珀酰亚胺酯，然后使用于降低测定组分与颗粒表面的非特异性结合的活化颗粒与具有氨基的连接子接触，所述氨基将与酯基反应或直接与具有氨基的分析物结合剂反应。连接子通常被选择用于降低测定组分与颗粒表面的非特异性结合，并且在一些实施方式中，将提供用于附接于胶乳颗粒和附接于分析物结合剂的合适官能性。合适的材料包括马来酰亚胺化的氨基葡聚糖(MAD)、聚赖氨酸、氨基糖等。MAD可以如Hubert等人，Proc.Natl.Acad.Sci.,75(7),3143,1978中所述来制备。
在一种方法中，首先使用水溶性碳二亚胺，例如1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，将MAD附接到含羧基的胶乳颗粒上。然后将涂覆的颗粒在试剂中平衡以防止非特异性结合。这些试剂包括蛋白，例如牛γ球蛋白(BGG)；和去污剂，例如20、(ICIAmericas,Inc.)TRITON X-(Rohm and Haas Company)等。然后将具有巯基或经适当修饰以引入巯基的分析物结合剂加入到颗粒的悬浮液中，于是在分析物结合剂和颗粒上的MAD之间形成共价键。然后可以通过洗涤除去任何过量的未反应的分析物结合剂。
通常，金属溶胶是包含重金属的颗粒，重金属即原子序数大于20的金属，例如IB族金属，例如金或银；或硫族元素，例如硒或碲。
金属溶胶颗粒例如由Leuvering在美国专利No.4,313,734中描述，其公开内容通过引用整体并入本文。这种溶胶包括金属、金属化合物的胶体水分散体或涂有金属或金属化合物的聚合物核。
金属溶胶可以是金属或金属化合物，例如金属氧化物、金属氢氧化物和金属盐，或者是涂有金属或金属化合物的聚合物核。这些金属的示例是铂、金、银汞、铅、钯和铜，并且这些金属化合物的示例是碘化银、溴化银、铜水合氧化物、氧化铁、氢氧化铁或水合氧化物、氢氧化铝或铝水合氧化物、氢氧化铬或铬水合氧化物、氧化钒、硫化砷、氢氧化锰、硫化铅、硫化汞、硫酸钡和二氧化钛。通常，可以通过已知技术容易地证明有用的金属或金属化合物。
在一些实施方式中，使用包含分散颗粒的溶胶可能是有利的，所述分散颗粒由涂覆有上述金属或金属化合物的聚合物核组成。这些颗粒与纯金属或金属化合物的分散相具有相似的性质，但是可以最佳地组合尺寸、密度和金属接触。
金属溶胶颗粒可以以许多本身已知的方式制备。例如，对于金溶胶的制备，利用了G.Frens在Nature Physical Science 241,20(1973)中的文章。
可以将金属溶胶颗粒改性为含有如上所述的各种官能团，以用于连接分析物结合剂或感光剂或化学发光化合物。例如，聚合物结合剂可用于涂覆颗粒，例如含有巯基的聚合物，其与许多重金属有力结合；或者甲硅烷基化试剂，其可以结合并形成聚合物涂层，例如，通过金属颗粒与三烷氧基氨基烷基硅烷的反应，如由Advanced Magnetics在EPO专利申请84400952.2中描述的用于涂覆磁性颗粒。
通常，染料微晶是纯的或混合的固体水不溶性染料的微晶，例如本文所述的那些。可用于本发明的染料微晶的尺寸范围为20nm至20μm。
制备染料微晶的一种方法描述于美国专利No.4,373,93(Gribnau等人)中，其公开内容通过引用整体并入本文。Gribnau描述了胶体染料颗粒和疏水性染料或颜料的水性分散体，其可具有直接或间接附接的免疫化学反应性组分。通常通过将染料分散在水中然后离心来制备染料颗粒。获得染料颗粒并将其重悬于水中，向其中加入玻璃珠。将该悬浮液在室温下滚动数天。将液体倾析并离心，并在抽吸液体后获得染料颗粒。
制备染料微晶的另一种方法是将染料在水混溶性溶剂中的溶液缓慢加入水中。另一种方法是通过对固体染料在水中的悬浮液进行超声处理。
分析物结合剂与染料颗粒的结合可以通过直接或间接吸附或共价化学附接来实现。后者取决于在任何涂料和染料中存在合适的官能团。例如，通过将含有重氮化芳族氨基和所需官能团的化合物偶联到染料的酚基或苯胺基上，可以将官能团引入染料微晶表面。
当染料具有羧基时，染料微晶可以通过碳二亚胺活化并与伯氨基组分偶联。脂族伯氨基和羟基可以例如，通过溴化氰或卤素取代的二-嗪或三-嗪被活化，然后可以进行与伯氨基组分或与例如含有-SH或-OH基团的组分附接。也可以使用双官能能反应性化合物。例如，戊二醛可用于染料的伯氨基组分和分析物结合剂的相互偶联，并且例如，异-双官能试剂，例如N-琥珀酰亚胺基3-(2-吡啶基二硫代)丙酸酯可以是用于将伯氨基组分偶联到含有硫醇基的组分上。
在一些实施方式中，用于本申请的可摄入装置的组合物还包括其中悬浮有所述多个供体颗粒和所述多个受体颗粒的培养基。在一些实施方式中，培养基是水性培养基。在一些实施方式中，水性培养基的pH选自5至8(例如，pH选自6至7.8，例如pH为6.0)。标准缓冲液是50mM磷酸钠/0.15M NaCl，pH7.0。将St.Av Donar珠粒在1um HABA((2-(4-羟基苯偶氮基)苯甲酸)中温育，然后将其沉积在垫上。测定缓冲液为0.1M Tris'HCl/0.3M NaCi/牛血清白蛋白(1mg/l)ml)，pH 8.2，具有50mM羟基丙基环糊精和Tween-20-0.1％。
适用于本申请的可摄入装置的受体颗粒可以是如本文所述的任何类型的颗粒。在一些实施方式中，受体颗粒选自由胶乳颗粒、脂质双层、油滴、二氧化硅颗粒和金属溶胶所组成的组。在一些实施方式中，受体颗粒是胶乳颗粒，例如但不限于每nm2表面具有约8.3个羧基的聚苯乙烯胶乳颗粒(175nm)和/或类似物。
适用于本申请的可摄入装置的化学发光化合物包括如在PCT国际公开No.WO1999042838 A1(表1)；和美国专利No.7,709,273中所述的那些化学发光化合物或物质。在一些实施方式中，化学发光化合物选自由如在PCT国际公开No.WO1999042838 A1(表1)；和美国专利No.7,709,273中所述的示例性化学发光化合物所组成的组。上述申请通过引用整体明确地并入本文。
适用于本申请的可摄入装置的供体颗粒可以是如本文所述的任何类型的颗粒。在一些实施方式中，供体颗粒选自由胶乳颗粒、脂质双层、油滴、二氧化硅颗粒和金属溶胶所组成的组。在一些实施方式中，供体颗粒是胶乳颗粒，例如但不限于每nm2表面具有约8.3个羧基的聚苯乙烯胶乳颗粒(175nm)。胶乳颗粒可在175nm至800nm之间变化。在一些实施方式中，供体颗粒是涂有链霉抗生物素蛋白的胶乳颗粒(例如，本文所述的任何类型的胶乳颗粒)。
适用于本申请的可摄入装置的感光剂包括如美国专利No.6,251,581、5,516,636、8,907,081、6,545,012、6,331,530、8,247,180、5,763,602、5,705,622、5,516,636、7,217,531和美国专利公开No.2007/0059316中描述的任何感光剂。在一些实施方式中，感光剂选自由叔丁基硅酞腈(t-Bultyl Silicon Pthalocyanine)、叶绿素和硅萘酞腈(SiliconNapthalocyanine)所组成的组。
感光剂和化学发光化合物可以分别掺入供体和受体颗粒中，因为它们可溶于颗粒的至少一相中，在这种情况下，感光剂和化学发光化合物在颗粒内的浓度比在本体测定培养基中高得多。当感光剂和化学发光化合物分别与供体颗粒和受体颗粒共价结合时，感光剂和化学发光化合物或颗粒或其组分被官能化以提供连接感光剂和化学发光化合物与颗粒的手段。将感光剂和化学发光化合物掺入胶乳颗粒中的示例方法可参见PCT国际公开No.WO1999/042838和美国专利No.7,709,273。对于作为油滴或脂质体的颗粒，感光剂和化学发光化合物可以附接到一个或多个长烃链(各自通常具有至少10至30个碳原子)上。如果颗粒是碳氟化合物的液滴，则掺入这些颗粒中的感光剂或化学发光化合物可以被氟化以增强溶解性并减少与结合有其他标记物的其他颗粒的交换，并且用于连接的烃链优选用碳氟化合物链代替。对于硅流体颗粒，感光剂和化学发光化合物可以与聚硅氧烷结合。为了使每个颗粒的感光剂或化学发光化合物分子的数量最大化，在一些实施方式中，可能期望使感光剂或化学发光化合物的电荷和极性最小化，使其驻留在颗粒的非水性部分内。当颗粒是脂质体并且期望将感光剂或化学发光化合物保留在脂质体的水相中时，在一些实施方式中，可以使用高极性或带电的感光剂或化学发光化合物。
在一些实施方式中，供体颗粒的数量与受体颗粒的数量的比率范围为10：1至1:10。在一些实施方式中，供体颗粒的数量与受体颗粒的数量的比率范围为5：1至1:10。在一些实施方式中，供体颗粒的数量与受体颗粒的数量的比率范围为5：1至10：1。
待通过本申请的可摄入装置检测、定量或测量的合适分析物包括如本文所述的任何分析物。在一些实施方式中，分析物选自由蛋白、肽、细胞表面受体、受体配体、核酸、碳水化合物、细胞、微生物及其片段所组成的组。在一些实施方式中，分析物选自由TNFα、脂磷壁酸(LTA)、脂多糖(LPS)、脂多糖结合蛋白(LBP)、钙卫蛋白、细胞因子和趋化因子、IL12/23、IL-6、IL-10、MADCAM、α4β7整合蛋白、HGF、EGF、HB-EGF、TGFb、阿达木单抗、英夫利昔单抗、赛妥珠单抗(Cimzia)、维多利珠单抗、那他珠单抗(Tysabri)、伐利木单抗(Simponi)、雷姆西马(Remsima)、阿瓦斯丁(Avastin)和爱必妥(Erbitux)所组成的组。
与供体颗粒偶联或缔合的第一分析物结合剂和与受体颗粒偶联或缔合的第二分析物结合剂能够结合相同的分析物。因此，分析物(如果存在的话)影响供体颗粒的感光剂和可以极为接近的受体颗粒的化学发光化合物的量，其中由感光剂产生的短寿命单线态氧可以在其自发衰变之前与化学发光化合物反应，并且反应时，化学发光化合物产生发光。产生的发光强度与样品中分析物的量有关。化学发光化合物能够由单线态氧激活，并且感光剂通常响应于光致激发(随后能量转移到分子氧)催化单线态氧的形成。
在一些实施方式中，分析物使得感光剂和化学发光化合物的分子与它们在测定培养基的本体溶液中的平均距离相比更接近彼此。该分隔将取决于待分析样品中存在的分析物的量。不与化学发光化合物缔合的感光剂分子产生的单线态氧在水性培养基中经历衰变之前不能到达化学发光化合物。然而，当感光剂和化学发光化合物响应于分析物的量而彼此极为靠近时，在照射感光剂时产生的单线态氧可以在经历衰变之前激活化学发光化合物。
在一些实施方式中，与供体颗粒偶联或缔合的第一分析物结合剂和与受体颗粒偶联或缔合的第二分析物结合剂独立地选自由抗体、适体、细胞表面受体、受体配体、生物素、链霉抗生物素蛋白、抗生物素蛋白、蛋白A、蛋白G和蛋白L及其衍生物所组成的组。在一些实施方式中，第一分析物结合剂与第二分析物结合剂相同。在一些实施方式中，第一分析物结合剂不同于第二分析物结合剂。在一些实施方式中，第一分析物结合剂是抗体或其衍生物(例如，生物素化的抗体)。在一些实施方式中，第二分析物结合剂是抗体或其衍生物(例如，生物素化的抗体)。在一些实施方式中，第二分析物结合剂是与受体颗粒共价缀合的抗体。在一些实施方式中，第一分析物结合剂是生物素化抗体，并且供体颗粒用链霉抗生物素蛋白包被。在一些实施方式中，第一分析物结合剂是生物素化抗体，供体颗粒用链霉抗生物素蛋白包被，并且第二分析物结合剂是与受体颗粒共价缀合的抗体。
在一些实施方式中，与供体颗粒偶联或缔合的第一分析物结合剂是选自抗细菌抗体组成的组的抗体。在一些实施方式中，抗体选自由抗革兰氏阳性细菌抗体、抗革兰氏阳性细菌LTA抗体、抗革兰氏阴性细菌抗体、抗脂磷壁酸抗体、抗大肠杆菌抗体、抗脂质A抗体、抗TNFα抗体及其衍生物所组成的组。在一些实施方式中，抗体选自由MA1-7401抗体、MA1-40134抗体、ab127996抗体、ab35654抗体、ab35654抗体、ab137967抗体、ab8467抗体及其衍生物或片段所组成的组。
在一些实施方式中，与受体颗粒偶联或缔合的第二分析物结合剂是选自由抗细菌抗体所组成的组中的抗体。在一些实施方式中，抗体选自抗革兰氏阳性细菌抗体、抗革兰氏阳性细菌LTA抗体、抗革兰氏阴性细菌抗体、抗脂磷壁酸抗体、抗大肠杆菌抗体、抗脂质A抗体、抗TNFα抗体及其衍生物所组成的组。在一些实施方式中，抗体选自由MA1-7401抗体、MA1-40134抗体、ab127996抗体、ab35654抗体、ab35654抗体、ab137967抗体、ab8467抗体及其衍生物或片段所组成的组。
在一些实施方式中，供体颗粒包括多于一种类型的分析物结合剂。在一些实施方式中，受体颗粒包括多于一种类型的分析物结合剂。例如，分析物特异性试剂可用于供体珠粒和受体珠粒。对于分析物1，参数设定为在680nm激发，在615nm发射(半衰期0.6秒)。对于分析物2，参数设定为在680nm激发，在615nm发射(半衰期30秒)。对于分析物3，参数设定为在680nm激发，在615nm发射(半衰期300秒)。在第一次激发后，分析物1的发射从0-6秒测量；分析物2的发射从6-300秒测量；并且分析物3的发射从300-600秒测量。如在PCT国际公开No.WO1999/042838中进一步详细描述的那样对信号进行解卷积。在一些实施方式中，发射波长可用于评价如本文所讨论的多种分析物。
在一些实施方式中，用于本申请的可摄入装置的组合物还包含浓度范围为25-50mM或1-500mM的环糊精。
在一个方面，本申请提供了一种试剂盒，其包括如本文所述的可摄入装置。在一些实施方式中，试剂盒还包括例如用于检测或定量样品中的分析物的说明书。在一些实施方式中，这种装置是用于在体内(例如在胃肠道中)检测或定量活细菌细胞的可摄入装置。
现在将描述某些说明性实施方式，包括用于使用可摄入装置获得样品的各种系统和方法。特别地，描述了允许可摄入装置从胃肠(GI)道内获得样品的技术。这些样品可以包括胃肠道内存在的任何流体、固体、颗粒物或其他物质。然而，本领域普通技术人员将理解，可以适配和修改本文描述的系统和方法，以适合于所寻求的应用，并且本文描述的系统和方法可以用于其他合适的应用中，并且这些其他添加和修改将不脱离本公开的范围。通常，本文描述的可摄入装置可以包括致动器、传感器、阀门、腔室、逻辑装置、遥测系统、微控制器或可以被配置成使用硬件、固件和软件的组合来配置以执行本文描述的方法中的一个或多个的其他设备和处理器。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括照射源。照射源能够用具有一波长的光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物，所述光具有的能量足以将感光剂转化到激发态，从而使其能够将分子氧激活成单线态氧。能够激发分子氧的感光剂的激发态通常是三重态，其比感光剂基态高约20Kcal/mol，例如，至少23Kcal/mol的能量。在一些实施方式中，用波长为约450nm至950nm的光照射组合物，但可以使用更短的波长，例如230nm-950nm。产生的照射可以以任何方便的方式测量，例如照相、视觉或光度学测量，以确定其量，其与培养基中分析物的量有关。
在一些实施方式中，氦-氖激光器的632.6nm发射线是用于激发的便宜光源。吸收最大值在约620nm至约650nm范围内的感光剂与氦-氖激光器的发射线兼容，因此是用于本申请的有用的照射源。二极管激光器的照射波长的示例包括680nm、780nm等。在一些实施方式中，照射源能够用具有选自由678nm、633nm和780nm组成的组中的波长的光照射组合物。
本文还考虑了其他激发感光剂的方法。在一些实施方式中，感光剂的激发可以通过从能量供体(例如第二感光剂)的激发态的能量转移实现。当使用第二感光剂时，可以使用被感光剂低效吸收、但被第二感光剂有效吸收的光的波长。第二感光剂可以和与第一感光剂缔合/偶联或变得与其结合/偶联测定组分结合，例如，结合到具有第一感光剂的颗粒表面或掺入具有第一感光剂的颗粒中。当使用第二感光剂时，它通常具有比第一感光剂的最低能量三重态更高的能量的最低能量三重态。
在一些实施方式中，可摄入装置包括用于检测由化学发光化合物发射的发光的检测器。在一些实施方式中，检测器是光电二极管，其能够检测由化学发光化合物在选自613nm和660nm的波长下发射的发光。其他合适的检测波长包括但不限于430nm、500nm、540nm、615nm、680nm等。
在一些实施方式中，用光学读取器测定量学发光强度。如本领域技术人员容易理解的，光学读取器的实际配置和结构通常可以变化。通常，光学读取器包含能够在限定波长下发光的照射源和能够记录信号(例如，透射光、反射光或荧光)的检测器。光学读取器通常可以采用任何已知的检测技术，包括例如发光(例如，荧光、磷光等)、吸光度(例如，荧光的或非荧光的)、衍射等。示例性光学读取器、照射源和检测器公开于美国专利7,399,608中，其在此通过引用并入本文。
在一些实施方式中，照射源可以是本领域中已知的能够提供电磁辐射(例如可见或近可见范围内的光(例如，红外或紫外光))的任何器件。例如，可以在本发明中使用的合适的照射源包括但不限于发光二极管(LED)、闪光灯、冷阴极荧光灯、电致发光灯等。可以对照射进行多路复用和/或准直。在一些实施方式中，启用多路复用分析。对于单个样品，可以通过检测不同波长的发射光来测量多种不同的分析物。通过使用发射光和发射光的半衰期(例如，0.6秒至300秒)，可以进一步增加多路复用。例如，本文所用的化学发光化合物可以发射250nm至1200nm波长范围内的光，其中发射寿命为0.6-300秒；因此，可以对波长范围内的不同波长的发射光进行多路复用(例如，多达11个等)。在一些实施方式中，可以对照射进行脉冲化以减少任何背景干扰。在一些实施方式中，过滤器可用于改善光学器件。参见，例如，Reichman,Jay,Handbook of optical filters for fluorescence microscopy,Chroma Technology Corporation(2000)。在一些实施方式中，激发源可以是具有带通滤波器(例如，用于680或780nm+/-20nm波长的滤波器)的LED，以选择性地激发具有680或780nm光的样品。在一些实施方式中，为了从绿光LED删去任何杂散的较长波长，可以使用Thorlabs FESH0550短通滤波器进行激发(图72A)。在一些实施方式中，来自样品的发射以与具有带通滤波器(例如，放置在检测器前面的用于430nm+/-20、450nm+/-20、510nm+/-20、6130nm+/-10、648nm+/-10nm波长的滤波器)的雪崩光电二极管检测器成90°角捕获，以选择性地捕获在特定nm下发射的光。在一些实施方式中，Thorlabs FB580-10带通滤波器可以用作发射滤波器(图72B)。描绘准直、聚焦和过滤透镜的示例性化学发光测定试验固件的横截面视图示于图72C中。在一些实施方式中，可以在测量发射之前使用5-50微秒的延迟。例如，在一些实施方式中，LED(例如，砷化铝镓红光二极管、磷化镓绿光二极管、砷化镓磷化物绿光二极管或氮化铟镓紫光/蓝光/紫外光(UV)二极管)用作脉冲照射源。在一些实施方式中，照射源可以为染料提供漫射照射。例如，可以简单地采用多个点光源(例如，LED)的阵列来提供相对漫射的照射。在一些实施方式中，能够以相对便宜的方式提供漫射照射的照射源，是电致发光(EL)器件。EL器件通常是电容器结构，其利用夹在电极之间的发光材料(例如，磷光体颗粒)，其中至少一个电极是透明的以允许光逃逸。跨电极施加电压在发光材料内产生变化的电场，使发光材料发光。
在一些实施方式中，检测器可以是本领域中已知的能够感测信号的任何设备。在一些实施方式中，检测器可以是被配置用于空间辨别的电子成像检测器。这种电子成像传感器的一些示例包括高速线性电荷耦合器件(CCD)、电荷注入器件(CID)、互补金属氧化物半导体(CMOS)器件等。例如，这种图像检测器通常是电子光传感器的二维阵列，但是也可以使用线性成像检测器(例如，线性CCD检测器)，其包括单行检测器像素或光传感器，例如用于扫描图像的检测器像素或光传感器。每个阵列包括一组已知的，独特的位置，可以称为“地址”。图像检测器中的每个地址由覆盖区域的传感器(例如，通常成形为盒状或矩形的区域)占据。该区域通常被称为“像素”或像素区域。例如，检测器像素可以是CCD、CID或CMOS传感器，或检测或测量光的任何其他器件或传感器。检测器像素的尺寸可以广泛变化，并且在某些情况下可以具有低至0.2微米的直径或长度。
在其他实施方式中，检测器可以是缺乏空间辨别能力的光传感器。例如，这种光传感器的示例可以包括光电倍增器器件；光电二极管，例如雪崩光电二极管或硅光电二极管等。硅光电二极管有时是有利的，因为它们便宜、灵敏，能够高速操作(短上升时间/高带宽)，并且易于集成到大多数其他半导体技术和单片电路中。此外，硅光电二极管在物理上很小，这使它们能够容易地整合到各种类型的检测系统中。如果使用硅光电二极管，则发射信号的波长范围可以在其灵敏度范围内，该范围是400纳米至1100纳米。在一些实施方式中，光电倍增管可用于增加信号的强度。
在另一方面，本申请提供了包含微观评价系统的可摄入装置。在一些实施方式中，可以首先用荧光染料(例如本文所述的那些荧光染料)标记样品中的细菌细胞，并且可以使用如本文所述的可摄入装置通过显微镜评价对经荧光标记的细胞进行成像和计数。在其他实施方式中，经荧光标记的细胞在通过机载流动系统(例如，微流体单细胞通道)时被计数。流式细胞术系统的示例包括流体动力学聚焦、小直径毛细管流动和矩形毛细管流动。如本文所述，标记活细菌细胞，并且使用流式细胞术的原理来定量经标记的细胞。一般而言，来自入射激光束的光子被荧光团吸收并升高到更高、不稳定的能级。在不到1纳秒的时间内，荧光团以更长的代表性波长再发射光，其中它通过一系列二向色滤光片。可以收集该再发射的光并将其解释为与经标记的细菌细胞的数量成比例。在一些实施方式中，鞘液不用作流动系统的一部分以帮助适应装置的体积限制。在一些实施方式中，矩形毛细管用于实现足够大的横截面积和相对薄的检查区域。流式细胞术光学系统与流控系统平行操作，并用于观察穿过细胞的光的重定向并递送关于细菌细胞的信息。在一些实施方式中，不是使用传统的激光和球面透镜将光聚焦到一点，而是使用LED和柱面透镜将光聚焦到穿过矩形毛细管的线上。在其他实施方式中，准直透镜用于使光源平行，而柱面透镜用于细化检查区域。在图30中可以看到用于这种布置的示例性光学配置。在一些实施方式中，可以添加滤光器以允许使用荧光团。可以使用二向色滤波器、带通滤波器和短波通滤波器或长波通滤波器分离和检测来自荧光团的再发射光的特征波长。通常，使用多个二向色透镜和光电倍增管，然而，由于空间限制，在某些实施方式中可以仅使用单个侧向散射检测器和前向散射检测器。
在分析物是细菌细胞的情况下，将流式细胞术整合到装置中的设计挑战之一是提供泵送机制。在没有流动流体的情况下，在固定体积的流体内不能通过流式细胞术识别和解释单个细菌细胞。在一些实施方式中，齿轮马达用于使流体移动通过该装置。例如，包括行星齿轮箱的微型马达(例如，具有25：1的减速)可以提供所需量的扭矩以产生流体流动。在另一个实施方式中，嵌入微型制造板表面的一系列压电电阻器用于产生流动。在又一个实施方式中，包括一对单向阀并使用由外部磁场致动的磁性泵膜的微型泵用于产生流动。
在一些实施方式中，系统架构包括与旋转擦拭器结合的打开和密封机构，其通过齿轮马达产生压力驱动流。齿轮马达可用于装置中的其他功能。如图31所示，光学器件和流动腔室系统的部件装配在装置内。在一些实施方式中，样品流体经由胶囊顶部的柔性膜吸收。在一些实施方式中，齿轮马达具有270°的允许行程，其用于打开和填充流体室。在关闭期间，马达关闭进入端口，同时将流体推动通过光学系统所在的矩形毛细管。螺纹部件允许柔性膜在不改变擦拭器高度的情况下关闭和密封进入通道。在一些实施方式中，样品腔室的体积为25μL、50μL、75μL或更大(例如，在10-500μl范围内)。在一些实施方式中，从胃肠道取出两个或更多个样品以获得足够的样品尺寸。参考图31，示出了毛细管左侧的LED和右侧的用于捕获前向和侧向散射的两个低光检测器。一旦流体通过毛细管，它就通过单向阀离开胶囊。在某些实施方式中，除了细胞定量之外，流动系统还允许检测细胞尺寸和内部细胞复杂度。采样腔室可具有100ul(总体积)的容量。采样腔室还可以具有多个隔室，每个隔室存储用于胃肠道内不同位置的不同测定混合物。采样腔室的隔室可各自具有10-20ul的容量。
在一些实施方式中，可摄入装置还包括内部校准器。该小型化装置可以包括5ug的OMNI珠粒(硅萘酞菁+二甲基噻吩+铕螯合物)，其参数设定为：激发：780nm；50毫秒延迟；在615nm记录发射6秒。OMNI珠粒可以嵌入在垫上，并且信号可以用于表征小型化器件的信号均匀性和可靠性。可在工厂制造期间和患者摄取装置之前校准可摄入装置。
内部标准可用于校准来自所关注分析物的信号。来自内部标准的信号将与所关注的分析物同时测量。可以使用具有SA和HABA(10ug)的供体珠珠粒+生物素-PEG-2,4DNP(5nmol)+具有二甲基噻吩和钐螯合物或N-苯基恶嗪和钐螯合物的抗-2,4DNP标记的受体珠粒(10ug)。添加到垫上的样品导致受体和供体珠粒与生物素-Peg-2,4DNP结合并形成二聚体，其当用680nm光激发时，在648nm处产生化学发光信号，例如，取决于所关注的分析物具有0.6秒或30秒半衰期。内部控制可以校正样品效应和仪器(可摄入装置)位移。
在一个方面，本申请提供了用于使用如本文所述的可摄入装置检测、定量或测量样品中的分析物的方法。在一些实施方式中，如本文所述的可摄入装置可用于分析样品(例如，来自胃肠道的样品)以检测或定量体内样品中的分析物，例如活细菌细胞。在一些实施方式中，本申请的装置可用于测量胃肠道的各种特定区域中的分析物(例如，活细菌细胞)的浓度。此类数据可用于确定受试者是否具有需要治疗的病况(例如感染，例如，小肠细菌过度生长(SIBO)，或SIBO相关病况)、治疗疾病的部位，或定量胃肠道内(或胃肠道特定区域内)的细菌群以用于其他诊断目的。在一些实施方式中，本文所述的可摄入装置可用于检测和/或定量体内样品中存在的微生物的特定属、种或菌株。
在一些实施方式中，可以在可摄入装置已离开受试者之后产生数据，或者可以在体内产生数据并将其存储在装置上并在体外回收。或者，当装置通过受试者时(例如，通过受试者的胃肠道)，数据可以从可摄入装置被无线传输。
在一些实施方式中，本公开提供了用于检测受试者的样品(例如流体样品)中的分析物的方法。该方法可以包括：(1)提供可摄入装置；(2)将受试者的流体样品转移到体内的可摄入装置的采样腔室中；(3)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物以激发感光剂；和(4)测量从可摄入装置的采样腔室中保持的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率，从而检测流体样品中的分析物。在一些实施方式中，样品中存在分析物用于诊断和/或监测受试者中的疾病或病症。在一些实施方式中，样品中不存在用于诊断和/或监测受试者中的疾病或病症的分析物。
在一些实施方式中，本公开提供了确定受试者的样品(例如流体样品)中的分析物水平的方法。该方法可以包括：(1)提供可摄入装置；(2)将受试者的流体样品转移到体内的所述可摄入装置的采样腔室中；(3)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物以激发感光剂；和(4)测量从可摄入装置的采样腔室中保持的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率，从而确定流体样品中分析物的水平。在一些实施方式中，该方法还包括将流体样品中分析物的水平与参考样品(例如，从健康受试者获得的参考样品)中的分析物水平进行比较。在一些实施方式中，样品中分析物的水平用于诊断和/或监测受试者中的疾病或病症或其治疗。
在一些实施方式中，在步骤(4)中持续延长的时间段在多个时间点上测量海绵的总发光或随时间变化的发光变化率。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总发光或随时间变化的发光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟、或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量样品的总发光或随时间变化的发光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法在体内进行。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器
在某些实施方式中，本公开提供了确定受试者(例如人受试者)的样品中分析物水平的方法。该方法可以包括：(1)提供可摄入装置，所述装置包括采样腔室，所述采样腔室被配置成保持由其中吸收有如本文所述的组合物的吸收性材料制成的构件(例如，吸收性垫或吸收性海绵)；(2)将受试者的流体样品转移到体内的所述可摄入装置的采样腔室中；(3)用流体样品将保持在可摄入装置的采样腔室中的吸收性材料完全或部分饱和；(4)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的吸收性材料以激发感光剂；和(5)测量从可摄入装置的采样腔室中保持的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率，从而检测流体样品中的分析物。在一些实施方式中，样品中存在分析物用于诊断和/或监测受试者中的疾病或病症。在一些实施方式中，样品中不存在用于诊断和/或监测受试者中的疾病或病症的分析物。
在某些实施方式中，本公开提供了确定受试者的样品(例如流体样品)中的分析物水平的方法。该方法可以包括：(1)提供可摄入装置，所述装置包括采样腔室，所述采样腔室被配置为保持由其中吸收有如本文所述的组合物的吸收性材料制成的构件(例如，吸收性垫或吸收性海绵)；(2)将受试者的流体样品转移到体内的所述可摄入装置的采样腔室中；(3)用流体样品将保持在可摄入装置的采样腔室中的吸收性材料完全或部分饱和；(4)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的吸收性材料以激发感光剂；和(5)测量从可摄入装置的采样腔室中保持的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率，从而确定流体样品中分析物的水平。在一些实施方式中，该方法还包括将流体样品中分析物水平与参考样品(例如，从健康受试者获得的参考样品)中的分析物水平进行比较。在一些实施方式中，样品中分析物的水平用于诊断和/或监测受试者中的疾病或病症。在一些实施方式中，该方法还包括将流体样品中分析物的水平与参考样品(例如，从健康受试者获得的参考样品)中的分析物水平进行比较。在一些实施方式中，样品中分析物的水平用于诊断和/或监测受试者中的疾病或病症。
在一些实施方式中，在步骤(5)中在延长的时间段内在多个时间点测量海绵的总发光或随时间变化的发光变化率。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总发光或随时间变化的发光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟、或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量所述样品的总发光或随时间变化的发光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法在体内进行。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。
在一些实施方式中，本公开提供了一种评估或监测患有胃肠(GI)道中细菌细胞过度生长或具有胃肠(GI)道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法，包括：(1)提供用于检测分析物的本申请的可摄入装置；(2)将来自受试者的胃肠道的流体样品转移到体内的所述可摄入装置的采样腔室中；(3)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物以激发感光剂；(4)测量从保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率；(5)将步骤(4)中测量的总发光或随时间变化的发光变化率与流体样品中的分析物的量相关联；和(6)将流体样品中分析物的量与流体样品中活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的活细菌细胞数量大于活细菌细胞的对照数量，表明需要治疗(例如，用本文所述的抗生素剂)。在一些实施方式中，活细菌细胞的对照数量是103、104、105、106、107、108、109或更多。例如，在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的活细菌细胞的量大于约103CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的活细菌细胞的量大于约104CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的活细菌细胞的量大于约105CFU/mL表明需要治疗(用本文所述的抗生素剂)例如。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的活细菌细胞的量大于约106CFU/mL或更高，表明需要治疗。
在一些实施方式中，本公开提供了一种评估或监测患有胃肠(GI)道微生物感染(例如，具有病原微生物)或具有患有胃肠(GI)道微生物感染(例如，具有病原微生物)风险的受试者的治疗需要的方法，包括：(1)提供用于检测分析物的本申请的可摄入装置；(2)将来自受试者的胃肠道的流体样品转移到体内的所述可摄入装置的采样腔室中；(3)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物以激发感光剂；(4)测量从保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率；(5)将步骤(4)中测量的总发光或随时间变化的发光变化率与流体样品中的分析物的量相关联；和(6)将流体样品中分析物的量与流体样品中微生物(例如病原微生物)的数量相关联。在一些实施方式中，分析物对微生物的特定属、种或菌株具有特异性。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于微生物的对照数量表明需要治疗(例如，用本文所述的抗生素剂)。在一些实施方式中，微生物的对照数量是0、1、102、103、104、105、106、107、108、109或更多。例如，在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约0表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约1表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约102表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约103表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约104表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约105表明需要治疗(例如用本文所述的抗生素剂)。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约106表明需要治疗。在一些实施方式中，微生物的对照数量是0、1、102、103、104、105、106、107、108或更多CFU/mL。例如，在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物细胞的数量大于约0CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约1CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约102CFU/mL或更多表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约103CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约104CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约105CFU/mL表明需要治疗(例如用本文所述的抗生素剂)。在一些实施方式中，在步骤(6)中测定的微生物的数量大于约106CFU/mL或更多表明需要治疗。
在一些实施方式中，在步骤(4)中持续延长的时间段在多个时间点上测量海绵的总发光或随时间变化的发光变化率。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总发光或随时间变化的发光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟、或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量样品的总发光或随时间变化的发光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法在体内进行。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。在一些实施方式中，可摄入装置和方法还可以用于在治疗(例如，用抗生素)后监测受试者。在一些实施方式中，可摄入装置和方法可用于评估治疗的功效。例如，有效治疗可以通过来自治疗后的受试者胃肠道的样品中活细菌细胞数量的减少来指示。可以通过来自治疗后的受试者的胃肠道的样品中活细菌细胞数量的减少率来评价治疗的功效。在一些实施方式中，可摄入装置和方法可用于检测受试者中抗生素抗性细菌菌株的感染。例如，在来自受试者的胃肠道的样品中的活细菌细胞的数量在抗生素治疗后基本上没有降低的情况下可以指示这种感染。
在一些实施方式中，可使用本文所述的可摄入装置检测特定属、种和/或菌株的细菌的存在，以确定哪种细菌对施用于受试者的抗生素具有抗性和/或敏感性。例如，在一些实施方式中，本文所述的可摄入装置和方法可用于在用抗生素治疗之前和之后监测受试者，以确定特定属、种和/或菌株的细菌的存在和/或不存在。用抗生素治疗之前和之后存在于受试者胃肠道中的细菌类型的比较可用于评估哪种类型的细菌对抗生素治疗易受影响和/或抗性。
在一些实施方式中，本文所述的可摄入装置和方法可用于检测来自受试者的胃肠道的样品中特定属、种和/或菌株的细菌的存在，以选择将使检测到的细菌易受抗生素影响或对抗生素处理具有抗性的抗生素治疗。
在某些实施方式中，本公开提供了一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需要的方法。该方法可以包括：(1)提供用于检测分析物的可摄入装置，所述装置包括采样腔室，所述采样腔室被配置成保持其中吸收有组合物的吸收性材料(例如，吸收性垫和/或吸收性海绵)；(2)将来自受试者的胃肠道的流体样品转移到体内的所述可摄入装置的采样腔室中；(3)用流体样品将保持在可摄入装置的采样腔室中的吸收性材料完全或部分饱和；(4)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的吸收性材料以激发感光剂；(5)测量从保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率；(6)将步骤(5)中测量的总发光或随时间变化的发光变化率与流体样品中的分析物的量相关联；和(7)将流体样品中分析物的量与流体样品中活细菌细胞的数量相关联。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的活细菌细胞的数量大于活细菌细胞的对照数量表明需要治疗(例如，用本文所述的抗生素剂)。在一些实施方式中，活细菌细胞的对照数量是103、104、105、106、107、108、109或更多。例如，在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的活细菌细胞的数量大于约103CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的活细菌细胞的数量大于约104CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL表明需要治疗(例如用本文所述的抗生素剂)。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的活细菌细胞的数量大于约106CFU/mL或更多表明需要治疗。
在一些实施方式中，本公开提供了一种评估或监测患有胃肠(GI)道微生物感染(例如，具有病原微生物)或具有胃肠(GI)道微生物感染(例如，具有病原微生物)风险的受试者的治疗需要的方法，包括：(1)提供用于检测分析物的可摄入的装置，所述装置包括采样腔室，所述采样腔室被配置成保持由其中已吸收有组合物的吸收性材料(例如，吸收垫和/或吸收性海绵)制成的构件；(2)将来自受试者的胃肠道的流体样品转移到体内的所述可摄入装置的采样腔室中；(3)用流体样品将保持在可摄入装置的采样腔室中的吸收性材料完全或部分饱和；(4)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的吸收性材料以激发感光剂；(5)测量从保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率；(6)将步骤(5)中测量的总发光或随时间变化的发光变化率与流体样品中的分析物的量相关联；和(7)将流体样品中分析物的量与流体样品中的微生物(例如病原微生物)的数量相关联。在一些实施方式中，分析物对微生物的特定属、种或菌株具有特异性。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于微生物的对照数量表明需要治疗(例如，用本文所述的抗生素剂)。在一些实施方式中，微生物的对照数量是0、1、102、103、104、105、106、107、108、109或更多。例如，在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约0表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约1表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约102表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约103表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约104表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约105表明需要治疗(例如用本文所述的抗生素剂)。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约106表明需要治疗。在一些实施方式中，微生物的对照数量是0、1、102、103、104、105、106、107、108或更多CFU/mL。例如，在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物细胞的数量大于约0CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约1CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约102CFU/mL或更多表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约103CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约104CFU/mL表明需要治疗。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约105CFU/mL表明需要治疗(例如用本文所述的抗生素剂)。在一些实施方式中，在步骤(7)中测定的微生物的数量大于约106CFU/mL或更多表明需要治疗。
在一些实施方式中，在步骤(4)中持续延长的时间段在多个时间点上测量海绵的总发光或随时间变化的发光变化率。例如，在一些实施方式中，连续测量样品的总发光或随时间变化的发光变化率，持续0-1800分钟、0-1600分钟、0-1500分钟、0-1440分钟、0-1320分钟、0-1000分钟、0-900分钟、0-800分钟、0-700分钟、0-600分钟、0-500分钟、0-400分钟、0-350分钟、0-330分钟、0-300分钟、0-270分钟、或0-220分钟的时段。在一些实施方式中，连续测量所述样品的总发光或随时间变化的发光变化率，持续0-330分钟的时段。在一些实施方式中，该方法在体内进行。在一些实施方式中，该方法包括将机载测定的结果传送给体外接收器。在一些实施方式中，可摄入装置和方法还可以用于在治疗(例如，用抗生素)后监测受试者。在一些实施方式中，可摄入装置和方法可用于评估治疗的功效。例如，有效治疗可以通过来自治疗后的受试者胃肠道的样品中活细菌细胞数量的减少来指示。可以通过来自治疗后的受试者的胃肠道的样品中活细菌细胞数量的减少率来评价治疗的功效。在一些实施方式中，可摄入装置和方法可用于检测受试者中抗生素抗性细菌菌株的感染。例如，在来自受试者的胃肠道的样品中的活细菌细胞的数量或病原体的数量在抗生素治疗或其他治疗后基本上没有降低的情况下可以指示这种感染。
在一些实施方式中，本公开提供了一种测量来自胃肠道中的一种或多种样品的一种或多种分析物的存在、不存在或量的方法。在一些实施方式中，一种或多种分析物例如在不同的时间点或在不同的位置被测量多次。在一个实施方式中，单个装置在多个时间点或位置测量一种或多种分析物；从而产生生理区域的“分子图谱”。可以在胃肠道中的任何位置进行测量。例如，在一个方面，可以测量来自十二指肠、空肠、回肠、升结肠、横结肠或降结肠中的一种或多种的样品的分析物，以产生小肠和大肠的分子图谱。在一个方面，样品来自十二指肠。在一个方面，样品来自空肠。在一个方面，样品来自回肠。在一个方面，样品来自升结肠。在一个方面，样品来自横结肠。在一个方面，样品来自降结肠。
在另一方面，可以在胃肠道(例如，回肠)的较短距离上进行一系列测量以产生更高分辨率的分子图谱。在一些实施方式中，先前的内窥镜成像可以识别用于分子图谱化的患病区域。例如，胃肠病学家可以使用成像(例如，配备有摄像机的内窥镜)来识别患者的回肠和盲肠中克罗恩病的存在，并且本文中的本发明的方法和技术可以用于在患者的这个患病区域中测量炎症相关的分析物。在相关实施方式中，可以每隔一天或多天测量炎症相关的分析物或任何分析物，以监测疾病加剧或对治疗剂的反应。
在某些实施方式中，本公开提供了产生胃肠(GI)道的分子图谱的方法。该方法可以包括：(1)提供用于检测分析物的本申请的可摄入装置；(2)将来自受试者的胃肠道的流体样品转移到体内的所述可摄入装置的采样腔室中；(3)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物以激发感光剂；(4)测量从保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率；(5)将步骤(4)中测量的总发光或随时间变化的发光变化率与流体样品中的分析物的量相关联；和(6)将流体样品中分析物的量与流体样品中的疾病标志物相关联。
一种或多种疾病标志物的存在或量表明需要治疗(例如用本文所述的抗炎剂)。本文描述了疾病标志物，其包括但不限于炎性标志物例如细胞因子和趋化因子。在一个示例中，在结肠的多个位置(升结肠、横结肠、降结肠)测量TNFα、钙卫蛋白和C-反应蛋白(CRP)，以鉴定怀疑患有溃疡性结肠炎的受试者中的“热点”。在一些实施方式中，同一可摄入装置或随后施用的可摄入装置也能够在如上述实施方式中所述的疾病部位递送治疗剂。用于递送治疗剂的方法分别描述于分别于2016年9月9日和2017年3月30日提交的美国临时申请62/385,553和62/478,955中，其通过引用整体明确地并入本文。
在一些实施方式中，本文所述的方法还包括例如通过使用如本文所述的OMNI珠粒校准可摄入装置的步骤。
在一些实施方式中，如本文所述的方法在检测和定量各种样品中的分析物(例如，活细菌细胞)方面是高度灵敏的。在分析物是活细菌细胞的情况下，在一些实施方式中，本方法的最低检测或定量限度是102CFU/mL。在一些实施方式中，本方法的最高检测或定量限度是107CFU/mL、108CFU/mL、109CFU/mL、1010CFU/mL或更高。在一些实施方式中，该方法允许检测或定量各种样品中102CFU/mL至107CFU/mL的细菌细胞。在一些实施方式中，本申请的方法可用于基于其中包含的活细菌细胞的量来区分样品。例如，该方法可用于区分含有102CFU/mL、103CFU/mL、104CFU/mL、105CFU/mL、106CFU/mL或107CFU/mL细菌细胞的样品。该测定的灵敏度类似于活细胞测定的灵敏度。
在一些实施方式中，本文所述的组合物、方法和装置可用于确定样品中存在的微生物(例如细菌)的类型(例如，用于诊断目的)。可使用本文所述的组合物、方法和装置检测的微生物(例如病原微生物或共生微生物)包括细菌、原生动物、病毒和真菌。
在一些方面，本公开提供了用于检测样品中分析物的存在的方法，其中分析物是所关注的微生物(例如，特定属、种和/或菌株的微生物)。在一些实施方式中，所关注的微生物是病原微生物。在一些实施方式中，所关注的微生物是共生微生物。可以使用本文所述的特异性结合所关注的微生物(或其分子(例如蛋白或核酸))的分析物结合剂特异性地检测所关注的微生物。普通技术人员将理解，可以使用本文所述的方法通过例如利用与将被检测的微生物的抗原(例如，表面抗原)特异性结合的分析物结合剂(例如，抗体)来检测一种以上的微生物的属、种和/或菌株。示例性抗体如上所述。
在一些实施方式中，所述方法可以包括：(a)向受试者提供第一组合物，其包含与所关注的微生物结合的分析物结合剂(例如抗体)，其中所述分析物结合剂包含感光剂；(b)向受试者提供用于检测样品中的分析物结合剂的可摄入装置；(c)将受试者的样品转移到体内的所述可摄入装置的采样腔室中；(d)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物，以激发分析物结合剂的感光剂；(e)测量从可摄入装置的采样腔室中保持的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率，从而检测样品中的所关注的微生物。可以在可摄入装置之前、之后或同时向受试者提供第一组合物。
在一些实施方式中，所述方法可以包括：(a)提供用于检测样品中的所关注的微生物的可摄入装置；(b)将受试者的样品转移到体内的所述可摄入装置的采样腔室中，其中采样腔室包含与所关注的微生物结合的分析物结合剂(例如抗体)，其中分析物结合剂包括感光剂；(c)用光照射保持在可摄入装置的采样腔室中的组合物，以激发分析物结合剂的感光剂；和(d)测量从可摄入装置的采样腔室中保持的组合物发出的总发光或随时间变化的发光变化率，从而检测样品中所关注的微生物。可以在可摄入装置之前、之后或同时向受试者提供第一组合物。
在一些实施方式中，所述方法可以包括向受试者提供用于检测样品中的所关注的微生物的可摄入装置，其中所述可摄入装置包括采样腔室，所述采样腔室配置成保持组合物，所述组合物包括：(1)多个供体颗粒，所述多个供体颗粒中的每一个包括感光剂并且已结合有与所关注的微生物结合的第一分析物结合剂(例如，抗体)，其中所述感光剂在其激发态下能够产生单线态氧；和(2)多个受体颗粒，所述多个受体颗粒中的每一个包括化学发光化合物并且已结合有与所关注的微生物结合的第二分析物结合剂(例如，抗原结合剂)，其中所述化学发光化合物能够与单线态氧反应以发光。
在一些实施方式中，该方法可以包括向受试者提供用于检测样品中的所关注的微生物的可摄入装置，其中可摄入装置包括采样腔室，该采样腔室被配置为保持由已在其中吸收有组合物的吸收性材料(例如，吸收性垫和/或吸收性海绵)制成的构件，组合物包括：(1)多个供体颗粒，所述多个供体颗粒中的每一个包括感光剂并且已结合有与所关注的微生物结合的第一分析物结合剂(例如，抗体)，其中所述感光剂在其激发态下能够产生单线态氧；和(2)多个受体颗粒，所述多个受体颗粒中的每一个包括化学发光化合物并且已结合有与所关注的微生物结合的第二分析物结合剂(例如，抗原结合剂)，其中所述化学发光化合物能够与单线态氧反应以发光。在一些实施方式中，第一分析物结合剂和第二分析物结合剂是抗原结合剂(例如，抗体)。在一些实施方式中，第一抗原结合剂和第二抗原结合剂结合分析物(例如，蛋白)的相同表位。在一些实施方式中，第一抗原结合剂和第二抗原结合剂结合分析物(例如蛋白)的在空间上交叠的单独的表位。在一些实施方式中，第一抗原结合剂和第二抗原结合剂结合分析物(例如蛋白)的在空间上不交叠的单独的表位。
在一些实施方式中，所述方法还包括定量微生物的量(例如，通过使用存在于可摄入装置中的流式细胞术系统)。在一些实施方式中，本文所述的组合物、方法和装置用于检测和/或定量在受试者的胃肠道的第一区域中的所关注的微生物。
在一些实施方式中，本文所述的方法用于在用抗生素治疗疗程之前、之后或期间检测和/或定量受试者胃肠道中的所关注的微生物，从而允许确定是否特定的所关注的微生物易受抗生素影响或对抗生素具有抗性。例如，当用抗生素治疗受试者以减少特定属、种和/或菌株的细菌群时，该方法可用于评价和/或监测体内抗生素治疗的有效性。在一些实施方式中，可能需要将所关注的微生物(例如，共生细菌菌种(例如，本文所述的益生菌或活性生物治疗剂)施用于受试者以增大受试者的胃肠道中的所述所关注的微生物的丰度(例如，用于治疗目的)。在一些实施方式中，本文所述的方法用于在受试者施用所关注的微生物之前、之后或期间检测和/或定量受试者胃肠道中所关注的微生物，例如，以确定所关注的微生物是否已经有效地定殖于受试者的胃肠道区域。
衍射光学器件
在一些实施方式中，本公开提供了衍射光学检测技术，其可以与例如可摄入装置技术一起使用。在一些实施方式中，可摄入装置包括衍射光学器件技术(例如，衍射光学器件检测系统)。在某些实施方式中，本公开提供了在受试者体外使用的衍射光学器件技术(例如，衍射光学器件检测系统)。作为示例，可摄入装置可用于在受试者的身体(例如，胃肠道)中获得一个或多个样品，并且衍射光学器件技术可用于分析样品。这种分析可以在体内进行(例如，当可摄入装置包含衍射光学器件时)和/或在体外进行(例如，当衍射光学器件在可摄入装置外部时)。
衍射是由于光的波动性质而发生的现象。当光线照射到边缘或通过小孔时，它沿不同方向散射。但是光波可以干扰以相互增加(相长)和减少(相消)，因此如果光照射到障碍物的非随机模型，随后的相长干涉和相消干涉将产生清晰明显的衍射图样。一个具体的例子是衍射光栅，它是均匀间隔的线，通常是通过在表面上刻划直的平行凹槽来制备的。入射在这种表面上的光产生均匀间隔的高光强度点的图案。这称为布拉格散射，并且点之间的距离(或“布拉格散射峰”)是衍射图样和光源波长的独特函数。衍射光栅，如聚焦光学器件，可以在透射和反射模式下操作。
图110示出了以反射模式操作的示例性衍射光栅的光衍射，其中入射照射被衍射成具有不同衍射级m的光，其中m是整数(例如，0、1、2)。光栅具有基板，该基板具有规则重复的一系列凹槽和凹部。相邻凹槽的中点彼此之间的距离为P，其中P是衍射光栅的周期。同样，相邻凹部的中点彼此之间的距离为P。
衍射光栅的周期P决定每个衍射级的衍射角，如理想光栅方程所示：
mλ＝P(sinθm-sinθi)
其中λ是入射光的波长，θi是入射光的角度，θm是第m衍射级的衍射角。θi和θm都是从法线到光栅平面测量的。
如图110所示，高度h对应于凹部顶部和凹槽底部之间的距离。对于图110中所示的衍射光栅，改变高度导致衍射到不同衍射级m的光的相对强度的变化。因此，例如，将材料结合到凹槽的上表面(从而改变高度h)，可以改变衍射成给定衍射级(例如，第五衍射级)的光的强度。
因此，从上述内容可以看出，给定衍射光栅的衍射性质取决于许多不同的变量。
在一些实施方式中，本公开实现衍射光栅的衍射性质对高度h的依赖性，以确定样品中一种或多种所关注的分析物的存在和/或量。
例如，图111描绘了该方法的实施方式。图111中描绘的方法包括：在暴露于可能含有分析物的样品之前制备系统的两个步骤。在步骤1中，将凹槽的上表面用二级结合配偶体图案化。选择图案使得基板和二级结合配偶体一起用作衍射光栅，衍射光栅产生衍射信号强度，在所需位置标记为“基线”。接下来，在步骤2中，将系统暴露于含有一级结合配偶体的培养基一段时间，以允许发生二级结合配偶体和一级结合配偶体之间的结合。结合配偶体之间的结合事件伴随着基板上的层的局部厚度的变化(的第一变化)，导致衍射光栅的光学性质的变化以及衍射信号强度的相应的第一变化，称为Δ捕获分子。然后，一级结合配偶体能够识别并结合分析物。
在步骤3中，将系统暴露于样品。如果样品含有分析物，则在一级结合配偶体和分析物之间发生结合。如图111所示，这种结合导致层的局部厚度的另一变化(的第二变化)。这导致衍射信号强度的相应的第二变化，称为Δ分析物。两个信号Δ分析物和Δ捕获分子之间的比率用作分析物结合的量度，例如，以确定分析物是否存在于样品中和/或确定样品中存在多少分析物。
尽管上面讨论了反射衍射光栅，但更一般地，可以使用任何适当设计的衍射光栅。在一些实施方式中，使用透射衍射光栅。
在前面的讨论中，结合配偶体和分析物被描绘为结合到凹槽1002的上表面。然而，本公开不限于这些实施方式。例如，在某些实施方式中，结合配偶体和分析物结合到凹部1004的上表面。
通常，衍射光学器件中使用的光可以是任何适当的波长。示例性波长包括可见光、红外(IR)光和紫外(UV)光。可选地，光可以是单色的或多色的。光可以是相干的或不相干的。光可以是准直的或非准直的。在一些实施方式中，光是相干和准直的。通常，可以使用任何适当的光源，例如激光器(例如激光二极管)或发光二极管。在一些实施方式中，光源是在670nm波长下例如以3mWatt功率工作的激光二极管。可选地，例如，当使用较大的光栅周期时，激光二极管的工作波长可以是780nm。在某些实施方式中，光源是激光器，例如He-Ne激光器、Nd:YVO4激光器或氩离子激光器。在一些实施方式中，光源是低功率连续波动激光器。在一些实施方式中，可以使用不同的波长，并且在这种实施方式中，可以使用不同的电磁辐射源。
可以使用任何适当的光检测器检测衍射光。光检测器的示例包括光检测器，例如位置敏感型二极管、光电倍增管(PMT)、光电二极管(PD)、雪崩光电二极管(APD)、电荷耦合器件(CCD)阵列和CMOS检测器。在一些实施方式中，通过一个或多个单独的光电二极管检测衍射光。
通常，衍射光栅由在用于照射传感器的辐射波长中透明的材料制成。任何适当的材料可用于衍射光栅基板，例如玻璃或聚合物。示例性聚合物包括聚苯乙烯聚合物(PSE)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯苯乙烯共聚物。示例性的COP包括Zeonex(例如，Zeonex E48R、Zeonex F52R)。
光可以以任何适当的角度入射在衍射光栅上。在一些实施方式中，光以30°至80°(例如，40°至80°、50°至70°、55°至65°、60°)的入射角入射在衍射光栅上。可选地，系统被配置为使得衍射光栅和光源可以相对于彼此移动。
通常，光检测器可以相对于衍射光栅被定位成，使得衍射光栅可以以所需的入射角照射和/或使得可以以所需的角度检测衍射光和/或使得可以检测到期望衍射级的衍射光。
可以根据需要选择衍射光栅的周期P。在一些实施方式中，周期P为0.5微米至50微米(例如，1微米至15微米、1微米至5微米)。在一些实施方式中，光栅是周期为15微米的1.5微米和4.5微米线的重复图样。
可以根据需要选择衍射光栅的高度h。在某些实施方式中，高度h为1纳米至约1000纳米(例如，约5纳米至约250纳米，5纳米至100纳米)。
通常，衍射光学器件可以使用如下任何适当的方法制备：例如表面烧蚀、光刻(例如UV光刻)、激光蚀刻、电子束蚀刻、纳米压印成型或微接触印刷。
可选地，衍射光学器件系统可以包括一个或多个附加光学元件，例如一个或多个反射镜、滤光器和/或透镜。这种光学元件可以例如布置在光源和衍射光栅之间和/或衍射光栅和检测器之间。
通常，衍射光学器件公开涉及设计用于使用衍射光学器件确定样品(例如，取自胃肠道的样品)中分析物(例如，细菌细胞)的存在和/或量的系统。可以使用如本文所述的可摄入装置取样。通常，在本文公开的分析技术中，一级结合配偶体是能够识别和结合分析物的分子化合物(即分析物结合剂)，例如抗体；并且二级结合配偶体是能够结合到一级结合配偶体和衍射光学系统的基板，允许一级结合配偶体固定在衍射光学系统上的分子化合物。
在本文所述装置的一些实施方式中，一级结合配偶体通过非共价相互作用(例如，静电效应、范德华效应、疏水效应)特异性结合二级结合配偶体。在一些实施方式中，一级结合配偶体通过共价键(例如，极性共价键或非极性共价键)特异性结合二级结合配偶体。在本文描述的任何装置的一些实施方式中，一级结合配偶体和二级结合配偶体可以互换。例如，一级结合配偶体可以是生物素或其衍生物，并且二级结合配偶体是抗生物素蛋白或其衍生物。在其他示例中，一级结合配偶体可以是抗生物素蛋白或其衍生物，并且二级结合配偶体是生物素。
在一些实施方式中，一级结合配偶体和二级结合配偶体的结合基本上是不可逆的。在一些实施方式中，一级结合配偶体和二级结合配偶体的结合是可逆的。在一些实施方式中，一级结合配偶体是CaptAvidinTM生物素结合蛋白，并且二级结合配偶体是生物素，或反之亦然。在一些实施方式中，一级结合配偶体是DSB-XTM生物素，并且二级结合配偶体是抗生物素蛋白，或反之亦然。在一些实施方式中，一级结合配偶体是脱硫生物素，并且二级结合配偶体是抗生物素蛋白，或反之亦然(Hirsch等人，Anal Biochem.308(2):343-357,2002)。在一些实施方式中，一级结合配偶体是谷胱甘肽(GSH)或其衍生物，并且二级结合配偶体是谷胱甘肽-S-转移酶(GST)。
本文提供的一级结合配偶体和二级结合配偶体可以小于1×10-7M、小于1×10-8M、小于1×10-9M、小于1×10-10M、小于1×10-11M、小于1×10-12M、小于1×10-13M、小于1×10-14M、小于1×10-15M、小于1×10-16M或小于1×10-17M的解离平衡常数(KD)结合。在一些实施方式中，本文提供的一级结合配偶体和二级结合配偶体可以约1.1nM至约500nM，例如约2.0nM至约6.7nM(含)的KD结合。
在本文描述的任何装置的一些实施方式中，装置的表面包括多个共价连接的二级结合配偶体，其可以特异性结合一级结合配偶体。
在本文所述的任何装置和方法的一些实施方式中，一级结合配偶体可以结合二级结合配偶体和分析物。在一些实施方式中，一级结合配偶体包括抗体(例如，双特异性抗体或单链抗体)、affimer、适体、抗体片段或抗原结合分子(例如，可变轻链结构域、可变重链结构域)。
在一些实施方式中，一级结合配偶体可以结合本文公开的任何分析物。以上详细描述了示例性分析物，并且其可以被靶向以使用本文描述的方法检测。在一些实施方式中，一级结合配偶体包括本文所述的分析物结合剂(例如，抗体、适体、affimer或核酸)。例如，在一些实施方式中，一级结合配偶体是核酸(例如，DNA分子、RNA分子)。在一些实施方式中，一级结合配偶体包括与分析物的核酸序列互补的核酸的一部分。
在本文所述的任何装置的一些实施方式中，所述装置可以包括与分析物结合并且不阻止分析物与一级结合配偶体结合的标记物。在一些实施方式中，标记物可以放大分析物的衍射信号。在一些实施方式中，标记物是适体、纳米颗粒(例如，金纳米颗粒(AuNP)、磁性纳米颗粒(MNP))、量子点(QD)或碳纳米材料(例如，石墨烯和碳纳米管)。参见，例如，Zhu等人，(2014)Toxins 6(4):1325-1348。在一些实施方式中，标记物是金属纳米颗粒或半导体纳米颗粒。使用金属纳米颗粒进行信号放大的一般方法是本领域已知的，例如Ju等人，(2011)NanoBiosensing:Principles,Development and Application,Biological andMedical Physics,Biomedical Engineering,Chapter 2:pages 39-84；Dykman和Khlebtsov(2011)Acta Naturae 3(3):34-55，其通过引用并入本文。纳米颗粒可用作例如荧光生物标记物、药物递送系统或基因递送系统。在一些实施方式中，纳米颗粒用于蛋白检测、或蛋白分离和/或纯化。如本文所用，术语“纳米颗粒”是指具有1nm至约200nm(例如，10nm至约100nm，50nm至约100nm)的最大线性尺寸的对象。作为纳米颗粒的替代物，或除了纳米颗粒之外，可以使用微粒(例如，最大线性尺寸为0.2微米至100微米)。
在一些实施方式中，标记物为约1nm至200nm(例如，约50nm至约200nm)。
在一些实施方式中，标记物(例如，本文所述的任何标记物)包括一种或多种抗体(例如，本文所述的任何抗体和/或抗体片段)。例如，在其中标记物是金纳米颗粒的一些实施方式中，金纳米颗粒与一种或多种结合分析物的一部分的抗体或抗体片段偶联。在一些实施方式中，一种或多种抗体或抗体片段在分析物而不是一级结合配偶体上的不同位点处与分析物结合，使得分析物同时与一级结合配偶体和标记物的一种或多种抗体或抗体片段结合。在一些实施方式中，标记物增加捕获的分析物的尺寸。在一些实施方式中，标记物增大了光栅和检测到的材料之间的折射率差异。
在一些实施方式中，标记物是纳米颗粒(例如，金纳米颗粒)，其包括具有与分析物互补的核酸序列并且与纳米颗粒共价连接的一级结合配偶体。
如本文所用，“适体”是RNA/DNA杂合分子，其具有二级结构和/或三级结构并且可以与分析物结合。适体可以包括不干扰抗原与一级结合配偶体结合的任何核酸序列。
在一些实施方式中，确定步骤(在其期间一级结合配偶体与分析物结合)可以检测至少102CFU/mL(例如，至少102CFU/mL、至少103CFU/mL、至少104CFU/mL、至少105CFU/mL、至少106CFU/mL、至少107CFU/mL、至少108CFU/mL、至少109CFU/mL、至少1010CFU/mL、至少1011CFU/mL、至少1012CFU/mL、至少1013CFU/mL、至少1014CFU/mL、至少1015CFU/mL、至少1016CFU/mL、至少1018CFU/mL，例如102CFU/mL至1020CFU/mL)的分析物(例如，本文所述的任何细菌)。在一些实施方式中，确定步骤可以在104CFU/mL和106CFU/mL之间确定。
可以在本文描述的任何衍射光学方法中执行一个或多个附加步骤。在一些实施方式中，在一级结合配偶体与二级结合配偶体结合之前、在一级结合配偶体与二级结合配偶体结合之后、在一级结合配偶体与分析物结合之前、或在一级结合配偶体与分析物结合后执行一个或多个附加步骤。
在一些实施方式中，一个或多个附加步骤可以包括：阻挡传感器步骤、至少一个(例如，1、2、3或4)洗涤步骤、捕获步骤和/或过滤步骤。在一些实施方式中，阻挡步骤可以包括用含至少1％(例如、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少6％、至少7％、至少8％、至少9％；1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％)的牛血清白蛋白(BSA)在缓冲溶液(例如，磷酸盐缓冲盐水(PBS)、Tris缓冲盐水(TBS))中的溶液阻挡可摄入装置内的传感器。在一些实施方式中，所述至少一个洗涤步骤可以包括用缓冲溶液(例如磷酸盐缓冲盐水(PBS)、Tris缓冲盐水(TBS))洗涤。通常，在胶囊制造期间而不是在体内进行阻挡。
在一些实施方式中，捕获步骤包括富集分析物。在一些实施方式中，捕获步骤包括使用过滤器、孔或磁珠将分析物与剩余样品物理分离。在一些实施方式中，通过尺寸排阻捕获分析物。
在本文所述任何方法的一些实施方式中，确定步骤(在此期间检测到一级结合配偶体与分析物结合)可在15秒(例如，至少30秒、至少1分钟、至少2分钟、至少5分钟、至少15分钟、至少30分钟、至少1小时、至少5小时、至少10小时)内发生。在一些实施方式中，一级结合配偶体与分析物的结合可以在例如至少5秒内的时间段期间发生。
在一些实施方式中，一级结合配偶体与分析物的结合可以在例如5秒、10秒、30秒、60秒、5分钟、15分钟、60分钟、5小时或24小时内的时间段期间发生。
示例
活细胞染料检测示例
使用的细菌生物体包括下表中列出的细菌生物体。
*用于实现105CFU/mL的接种密度的先前在0.9％盐水中确定的最佳稀释
示例1：氢呼气测试的元分析
据报道，在4-78％的肠易激综合征(IBS)患者中报告有SIBO。上肠道抽吸物的定量培养虽然被认为是SIBO诊断的金标准，但却是侵入性的。葡萄糖和乳果糖氢呼气试验(GHBT、LHBT)不是侵入性的，但是关于它们在SIBO诊断中的表现存在矛盾的数据。事实上，在最近的一项早期有效性(呼气氢气在90分钟内最低增加20ppm以上)以及用于诊断SIBO关于乳果糖和葡萄糖氢呼气试验(分别为LHBT和GHBT)的双峰的研究中，证明了GHBT试验的灵敏度以及LHBT和呼气甲烷的诊断性能都非常差。参见Ghoshal,U.C.等人，Breath tests inthe diagnosis of small intestinal bacterial overgrowth in patients withirritable bowel syndrome in comparison with quantitative upper gut aspirateculture.European Journal of Gastroenterology&Hepatology 2014,26:753-760。
例如，图74示出了森林图，其示出了比较了葡萄糖呼气测试和内窥镜抽吸物培养的结果的11项研究的结果。下表示出了结合11项研究的平均阳性和阴性百分比一致性的固定效应和随机效应模型估计。通过卡方检验测试了各研究的效应的同质性，并且对于阳性百分比一致性(c2＝91.5，df＝10，p值<0.0001)和阴性百分比一致性(c2＝107.5,df＝10，p值<0.0001)来说，效应的同质性不合格。当存在显著的研究异质性时，随机效应模型更准确地建模了异质性。
结合11项研究的平均阳性和阴性百分比一致性的固定效应和随机效应模型估计
示例2：染料的动力学分析
2.1培养物/接种物制备：
使用低温储备溶液(在-70℃)，将细菌生物的第一亚培养物在TSA(或其他合适的培养基)上划线。然后将板在35±2℃温育16-24小时，并在4℃用石蜡膜(或类似材料)包裹储存。所得到的板可以使用至多120小时。从第一个亚培养物开始，将第二亚培养物在TSA(或其他适当的培养基)上划线。然后将所得板在35±2℃温育16-24小时。第二亚培养应在其首次从温育中取出后的24小时内使用。使用第二亚培养物，从琼脂板无菌移除分离的菌落，并用100mL TSB(或其他合适的液体培养基)接种该菌落。然后将培养物置于潮湿温育箱中的定轨摇床上，并以200rpm在35±2℃温育16-24小时。通过在TSA上连续稀释和滴试板培养，将经稀释生物的三(3)个样品(各自200μL)用于接种物检查。校准培养条件和温育时间，使得初始接种物密度为约1.0×108CFU/mL。通过无菌地进行适当的系列稀释(即将1mL的108CFU/mL加入9mL无菌PBS中，得到107CFU/mL的稀释液)来制备稀释范围。通过连续稀释和滴试平板计数确认最终浓度。参见，例如，Gaudy,A.F.,Abu-Niaaj,F.,Gaudy,E.T.,Statistical study of the spot plate technique for viable cell counts.AppliedMicrobiology,Vol 11,1962 pp.305-309。
2.2样品捕获和接种物调整：
使用Sterilin 96井圆底微量滴定板(P/N H511A)重复三次制备板，其中板上装载有100μL经稀释的动态范围的细菌。图75C中示出了示例性板设置。
2.3活性染色剂制备：
在实验当天新鲜制备活性染色剂。使活性染色剂稀释液避光。如下所述使用15mL无菌锥形管无菌制备活性染色剂处理剂。
处理剂1(刃天青，或“REZ”)：
根据制造商的说明制备工作染色剂。使用刃天青盐制备含有50mM MgCl2、0.003％脱氧胆酸盐的PBS中的pH 6.0的10mM储备溶液。通过涡旋混合储备溶液直至产生均匀的悬浮液。将储备溶液存储在暗处直至使用。
2.4试验固件准备：
根据制造商的SOP设置和校准分光光度计。建立数据程序以激发和读取培养物的发射强度。无菌添加适当体积的工作染色剂(对于REZ为20μL)，并在每个井中通过移液管混合将所得混合物充分混合。使板避光。
2.5样品采集、温育和检测：
在日志和设备上记录准确的接种时间。将板在37℃以200rpm温育并避光。在530nm激发下读取板并记录，检测600nm发射。盖上板并板在读数之间以200rpm返回37℃温育箱。对于测试循环，每30分钟执行该过程。测试周期跨度为6个小时。刃天青在各种浓度的细菌中的动力学分析结果示于图75A和图75B中。
示例3：HeLa细胞的选择性裂解和在哺乳动物细胞存在下细菌细胞的选择性检测
3.1模拟空肠样品制备：
·HeLa在RPMI中生长达104个细胞/100μL
·将细菌(大肠杆菌ATCC 25922)加入到“阳性测试样品”中，至在HeLa+RPMI流体中的终浓度105CFU/mL。
3.2样品采集(液体)：
·将包含刃天青的20μL各种染料制剂加入到含有“阳性测试样品”或仅HeLa的井中，重复三次。
3.3样品采集(海绵)：
·将20μL各种染料制剂添加到海绵样品中并使其饱和。通过用无菌镊子放置并用无菌移液管尖端浸没，将海绵暴露于含有“阳性测试样品”或仅HeLa的井中，重复三次。参见图76A。
3.4样品读取(液体和海绵)：
·将板置于37℃的板读数器中，并在550nm激发下读取，检测590nm发射
·每30分钟读取一次。
·在读数之间将板在37℃保持在5％CO2中。
3.5数据采集和+/-呼叫：
·动力学读出：荧光随时间的增加表示阳性信号
·从120分钟到240分钟存在的斜率
·斜率差是阳性/阴性呼叫的基础
重复和控制：
·重复三次进行测试
·各个测试与阳性(105CFU/mL细菌)和对照物(仅104HeLa细胞)进行比较
·主控制：
·阴性：仅PBS，无HeLa或细菌加基线染料(10mM刃天青，50mM MgCl2、0.005％脱氧胆酸盐)
·阳性：仅PBS，加105细菌加基线染料
在存在或不存在海绵的情况下用各种染料制剂进行的动力学荧光测量描述于图76B-G中。在存在或不存在海绵的情况下的动力学测量的平均斜率总结在图76H和图76I中。
示例4：干扰测定
4.1培养物/接种物制备：
使用低温储备溶液(在-70℃)，将细菌生物的第一亚培养物在TSA(或其他合适的培养基)上划线。然后将板在35±2℃温育16-24小时，并在4℃用石蜡膜(或类似材料)包裹储存。所得到的板可以使用至多120小时。从第一个亚培养物开始，将第二亚培养物在TSA(或其他适当的培养基)上划线。然后将所得板在35±2℃温育16-24小时。第二亚培养应在其首次从温育中取出后的24小时内使用。使用第二亚培养物，从琼脂板无菌移除分离的菌落，并用100mL TSB(或其他合适的液体培养基)接种该菌落。然后将培养物置于潮湿温育箱中的定轨摇床上，并以200rpm在35±2℃温育16-24小时。通过在TSA上连续稀释和滴试板培养，将经稀释生物的三(3)个样品(各自200μL)用于接种物检查。校准培养条件和温育时间，使得初始接种物密度为约1.0×108CFU/mL。通过无菌地进行适当的系列稀释(即将1mL的108CFU/mL加入9mL无菌PBS中，得到107CFU/mL的稀释液)来制备稀释范围。通过连续稀释和滴试平板计数确认最终浓度。参见，例如，Gaudy,A.F.,Abu-Niaaj,F.,Gaudy,E.T.,Statistical study of the spot plate technique for viable cell counts.AppliedMicrobiology,Vol 11,1962 pp.305-309。
干扰测定中使用的各种样品总结：
4.2样品捕获和接种物调整：
使用Sterilin 96井圆底微量滴定板(P/N H511A)重复三次制备板，其中板上装载有100μL经稀释的动态范围的细菌。图75C中示出了示例性板设置。
4.3活性染色剂制备：
在实验当天新鲜制备活性染色剂。使活性染色剂稀释液避光。如下所述使用15mL无菌锥形管无菌制备活性染色剂处理剂。
处理剂1(刃天青，或“REZ”)：
根据制造商的说明制备工作染色剂。使用刃天青盐制备含有0.005％脱氧胆酸盐、0.1％v/v Triton X-100、2.5mg/L两性霉素B、50mM MgCl2的PBS中的pH 6.0的10mM刃天青溶液。通过涡旋混合储备溶液直至产生均匀的悬浮液，并将储备溶液存储在暗处直至使用。
4.4试验固件准备：
根据制造商的SOP设置和校准分光光度计。建立数据程序以激发和读取培养物的发射强度。无菌添加适当体积的工作染色剂(对于REZ为20μL)，并在每个孔中通过移液管混合将所得混合物充分混合。使板避光。
4.5样品采集、温育和检测：
在日志和设备上记录准确的接种时间。将板在37℃以200rpm温育并避光。在530nm激发下读取板并记录，检测600nm发射。盖上板并在读数之间以200rpm返回37℃温育箱。对于测试循环，每30分钟执行该过程。测试周期跨度为6个小时。
各种干扰因素的影响描述于图77A-图77D中。
示例5：活性染色剂测定的失效模式
5.1培养物/接种物制备：
使用低温储备溶液(在-70℃)，将细菌生物的第一亚培养物在TSA(或其他合适的培养基)上划线。然后将板在35±2℃温育16-24小时，并在4℃用石蜡膜(或类似材料)包裹储存。所得到的板可以使用至多120小时。从第一个亚培养物开始，将第二亚培养物在TSA(或其他适当的培养基)上划线。然后将所得板在35±2℃温育16-24小时。第二亚培养应在其首次从温育中取出后的24小时内使用。使用第二亚培养物，从琼脂板无菌移除分离的菌落，并用100mL TSB(或其他合适的液体培养基)接种该菌落。然后将培养物置于潮湿温育箱中的定轨摇床上，并以200rpm在35±2℃温育16-24小时。通过在TSA上连续稀释和滴试板培养，将经稀释生物的三(3)个样品(各自200μL)用于接种物检查。校准培养条件和温育时间，使得初始接种物密度为约1.0×108CFU/mL。通过无菌地进行适当的系列稀释(即将1mL的108CFU/mL加入9mL无菌PBS或禁食状态模拟肠液(FaSSIF)中，得到107CFU/mL的稀释液)来制备稀释范围。注意通过连续稀释和滴试平板计数确认最终浓度。参见，例如，Gaudy,A.F.,Abu-Niaaj,F.,Gaudy,E.T.,Statistical study of the spot plate technique forviable cell counts.Applied Microbiology,Vol 11,1962 pp.305-309。
失效模式的模拟：
1：在胃中进行：在FaSSIF pH 2中稀释
2：在菌落方面进行。在FaSSIF中制备1012CFU/mL大肠杆菌以模拟粪便。
5.2样品捕获和接种物调整：
使用Sterilin 96井圆底微量滴定板(P/N H511A)重复三次制备板，其中板上装载有100μL经稀释的动态范围的细菌。图75C中示出了示例性板设置。
5.3活性染色剂制备：
在实验当天新鲜制备活性染色剂。使活性染色剂稀释液避光。如下所述使用15mL无菌锥形管无菌制备活性染色剂处理剂。
处理剂1(刃天青，或“REZ”)：
根据制造商的说明制备工作染色剂。使用刃天青盐制备含有0.005％脱氧胆酸盐、0.1％v/v Triton X-100、2.5mg/L两性霉素B、50mM MgCl2的PBS中的pH 6.0的10mM刃天青溶液。通过涡旋混合储备溶液直至产生均匀的悬浮液。将储备溶液存储在暗处直至使用。
5.4试验固件准备：
根据制造商的SOP设置和校准分光光度计。建立数据程序以激发和读取培养物的发射强度。无菌添加适当体积的工作染色剂(对于REZ为20μL)。在每个井中通过移液管混合充分混合。对于每个井使用新鲜尖端。使板避光。
5.5样品采集、温育和检测：
在日志和设备上记录准确的接种时间。将板在37℃以200rpm温育并避光。在530nm激发下读取板并记录，检测600nm发射。盖上板并且板在读数之间以200rpm返回37℃温育箱。对于测试循环，每30分钟执行该过程。测试周期跨度为6个小时。
模拟失效模式和SIBO的早期检测描绘于图78A-图78E中。
示例6：空肠十二指肠抽吸物(MDB)测定
6.1实验设计：
基于等分试样的数量和无菌试验选择来自临床十二指肠抽吸物的受试者“MDB”。
6.2培养物/接种物制备：
使用低温储备溶液(在-70℃)，将细菌生物的第一亚培养物在TSA(或其他合适的培养基)上划线。然后将板在35±2℃温育16-24小时，并在4℃用石蜡膜(或类似材料)包裹储存。所得到的板可以使用至多120小时。从第一个亚培养物开始，将第二亚培养物在TSA(或其他适当的培养基)上划线。然后将所得板在35±2℃温育16-24小时。第二亚培养应在其首次从温育中取出后的24小时内使用。使用第二亚培养物，从琼脂板无菌移除分离的菌落，并用100mL TSB(或其他合适的液体培养基)接种该菌落。然后将培养物置于潮湿温育箱中的定轨摇床上，并以200rpm在35±2℃温育16-24小时。通过在TSA上连续稀释和滴试板培养，将经稀释生物的三(3)个样品(各自200μL)用于接种物检查。校准培养条件和温育时间，使得初始接种物密度为约1.0×108CFU/mL。通过无菌地进行适当的系列稀释(即将1mL的108CFU/mL加入9mL无菌PBS或FaSSIF中，得到107CFU/mL的稀释液)来制备稀释范围。注意，通过连续稀释和滴试平板计数确认最终浓度。参见，例如，Gaudy,A.F.,Abu-Niaaj,F.,Gaudy,E.T.,Statistical study of the spot plate technique for viable cellcounts.Applied Microbiology,Vol 11,1962 pp.305-309。进行pH测量。
6.3样品捕获和接种物调整：
使用Sterilin 96井圆底微量滴定板(P/N H511A)重复三次制备板，其中板上装载有100μL经稀释的动态范围的细菌。图79A中示出了示例性板设置。
6.4活性染色剂制备：
在实验当天新鲜制备活性染色剂。使活性染色剂稀释液避光。如下所述使用15mL无菌锥形管无菌制备活性染色剂处理剂。
处理剂1(刃天青，或“REZ”)：
根据制造商的说明制备工作染色剂。使用刃天青盐制备含有0.005％脱氧胆酸盐、0.1％v/v Triton X-100、2.5mg/L两性霉素B、50mM MgCl2的PBS中的pH 6.0的10mM刃天青溶液。通过涡旋混合储备溶液直至产生均匀的悬浮液，并且然后将储备溶液存储在暗处直至使用。
6.5试验固件准备：
根据制造商的SOP设置和校准分光光度计。建立数据程序以激发和读取培养物的发射强度。无菌添加适当体积的工作染色剂(对于REZ为20μL)。并在每个井中通过移液管混合充分混合。对于每个井使用新鲜尖端。使板避光。
6.6样品采集、温育和检测：
在日志和设备上记录准确的接种时间。将板在37℃下以200rpm温育并避光。在530nm激发下读取板并记录，检测600nm发射。盖上板并且板在读数之间以200rpm返回37℃温育箱。对于测试循环，每30分钟执行该过程。测试周期跨度为6个小时。
图79B示出了在加标不同浓度的大肠杆菌的十二指肠抽吸物中随时间绘制的荧光检测。数据表明，加标十二指肠样品有强烈的信号响应，与模拟数据良好一致。
示例7：用空肠样品进行活细胞染色测定的模拟性能
7.1模拟方法：
·生成所有模拟条件的基质并将其分配到96井板上的位置
·模拟条件包括：
·pH 6，pH 6.5，pH 7
·胆汁1.3mM，3mM，5.5mM
·粘蛋白0.5％，1％，1.5％
·酵母102CFU/mL，103CFU/mL，104CFU/mL
·FaSSIF中75％的马血清
·产生模拟的生物加标样并将其覆盖到96井板基质上
·革兰氏阴性混合物(大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肺炎克氏杆菌)
·革兰氏阳性混合物(金黄色葡萄球菌、变异链球菌、粪肠球菌)
·总混合物：所有6种菌株
·各自的动态范围：107CFU/mL，106CFU/mL，105CFU/mL，104CFU/mL，0CFU/mL
·所有测试均在HeLa存在下进行(在50μL中的104CFU/mL)
·使用液体染料(20μL进入100μL样品)进行测试
·在330分钟内读取斜率
·使用早期呼叫(前30分钟)和后期(在330分钟内的斜率)的算法
7.2加标人样品方法：
·人十二指肠“DiBaise”样品的合并混合物
·合并样品包括：
·产生模拟的生物加标样并将其覆盖到96井板基质上
·革兰氏阴性混合物(大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肺炎克氏杆菌)
·革兰氏阳性混合物(金黄色葡萄球菌、变异链球菌、粪肠球菌)
·总混合物：所有6种菌株
·各自的动态范围：107CFU/mL，106CFU/mL，105CFU/mL，104CFU/mL，0CFU/mL
·使用液体染料(20μL进入100μL样品)进行测试
·在330分钟内读取斜率
·使用早期呼叫(前30分钟)和后期(在330分钟内的斜率)的算法
测试的失效模式：
编码 失效模式 模拟
FM1 在胃中的进行 pH2
FM2 在菌落方面的进行 10^12CFU/mL
FM3 未能进行 干井
FM4 部分填充10^5样品 25μL的10^5混合物
FM5 部分填充10^6样品 25μL的10^6混合物
FM6 PBS控制“主控制” PBS
图80A示出了空肠样品下的模拟性能，且图80B示出了人十二指肠样品下的模拟性能，其中Pe＝(PP+PN)X(PP+NP)/N^2+(PN+NN)X(NP+NN)/N^2。κ统计等于零表示一致性并不比偶然性好，κ为1.0表示完全一致，0-0.4表示一致性差，0.4-0.75表示一致性正常到良好，并且大于0.75表示优异的一致性(Fleiss 1981)。
示例8.使用厌氧细菌富集的粪便和十二指肠样品的基于刃天青的活细菌细胞定 量测定的模拟性能
为了在与人肠道中存在的条件的相似的条件下评价基于刃天青的活细菌细胞定量的检测下限，使用富含厌氧细菌的合并的粪便和十二指肠临床样品进行以下实验。
使用由粪便浆液的合并分离物或十二指肠抽吸物的合并分离物组成的临床样品在严格的厌氧条件下接种厌氧富集培养基(增强的梭菌培养基(RCM))。将样品在37℃富集24小时，并以液体形式制备靶向107CFU/mL至102CFU/mL的动态稀释范围(稀释粪便浆液以形成模拟粪便液类似物(SFFA；1:7.5粪便物质：PBS)；并且以模拟的空肠液类似物(SJFA；1:1:1cRPMI：胰蛋白酶大豆液体培养基；FASSIF-V2(禁食状态模拟肠液2；BIORELVANT)，pH 6.5)或测定垫(海绵)形式(1×105CFU/mL用于垫测试)稀释十二指肠吸出物稀释空肠抽吸物。作为对照，在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中制备相同的稀释范围。使用上文示例2-6中描述的刃天青测定法使用96井平板格式测定总细菌计数(TBC)。使用板读数器光谱仪检测荧光，其中在550nm激发和590nm发射下获得动力学读数。由于临床样品的未知生长特征，当通过随后的可行平板计数确认时，目标CFU范围丢失了1Log的量级，产生108CFU/m至104CFU/mL的动态范围。在动力学上进行测定直至330分钟并收集数据。该测定也进行22小时(1,320分钟)并比较数据集。作为终点对照，将测定板在厌氧条件下放置过夜以确认终点。
如图130所示，该测定能够在所测试的整个动态范围内(即，1×09至1×104)检测液体形式的所有混合临床分离物。而且，也如图130所示，该测定法成功地以测定垫形式检测了合并的临床分离物。所有含细菌样品的得分均高于最高平均基线对照(4.86+(3x 0.16))＝5.34的3倍标准差的斜率。该实验证明，基于刃天青的测定可用于在动态CFU范围内有效定量复合细菌组合物中的总细菌计数。
示例9.使用厌氧细菌样品的基于刃天青的活细菌细胞定量测定的模拟性能
为了评价基于刃天青的活细菌细胞定量测定用于检测和定量生长至指数中期阶段的厌氧细菌菌株群落，使用由严格厌氧菌(未分型)以及存放的分析菌株(ATCC)组成的临床上得到的粪便样品进行以下实验。
样品由生长至指数中期的细菌菌株(其中它们具有最大的代谢活性)组成。不希望受任何特定理论的束缚，在指数中期生长的细菌应该具有导致检测的下限(例如，1×103CFU/mL)的更高的NADH活性，因为当刃天青减少时产生更强的荧光信号。使用普通拟杆菌(ATCC 29327)、普通拟杆菌(ATCC 8482)、丁酸梭菌(ATCC 19398)、产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens(ATCC 13124))、生孢梭菌(ATCC 7955)和临床分离物在37℃在24小时内在严格厌氧条件下接种RCM培养基。在2小时、4小时、6小时和24小时获得生长样品，在SJFA中稀释，并且使用上文在示例2-6中描述的使用96井平板形式的刃天青测定使用液体形式测定总细菌计数(TBC)。使用板读数器光谱仪检测荧光，其中在550nm激发和590nm发射下进行动力学读数。PBS对照用于评价培养基减少效应并用作信号对照。在动力学上进行测定直至330分钟并收集数据。
如图131A和131B所示，在指数中期生长阶段生长和收集的细菌在用于测定时表现出增强的信号检测。例如，用菌株丁酸梭菌(ATCC 19398)(其可以在1×103CFU/mL检测)，产气荚膜梭菌(ATCC 13124)和临床分离物检测到增强的信号。
示例10.在微需氧和厌氧条件下使用厌氧细菌样品的基于刃天青的活细菌细胞定 量测定的模拟性能
为了评价在微需氧或严格厌氧条件下进行的基于刃天青的活细菌细胞定量测定的检测下限，进行以下实验。
使用细菌菌株普通拟杆菌(ATCC 8482)、丁酸梭菌(ATCC 19398)、生孢梭菌(ATCC7955)和包含严格厌氧细菌的两种非类型化的临床分离物制备六个测试板，并且使用其在37℃在24小时的时段内在严格厌氧条件下接种RCM培养基。以液体形式通过以107CFU/mL至102CFU/mL的动态范围稀释SJFA中的细菌来制备每个板，并且使用上述刃天青测定来确定总细菌计数(TBC)。PBS对照用于评价培养基减少效应并用作信号对照。在严格的厌氧条件下制备板，并将5个板在37℃温育并在以下时间点测定：90分钟、150分钟、270分钟、330分钟和24小时。使用板密封剂在油下动力学地运行复制板以确保还测定微需氧条件。通过随后的可行板计数确认板计数。还运行需氧筛选板以排除由兼性厌氧条件引起的假阳性。使用上文示例2-6中描述的刃天青测定来测定总细菌计数(TBC)。使用板读数器光谱仪检测荧光，其中在550nm激发和590nm发射下进行动力学读数。在动力学上进行测定直至330分钟并收集数据。该测定也进行22小时(1,320分钟)并比较数据集。作为终点对照，将测定板在厌氧条件下放置过夜以确认终点。
如图132A、图132B和图132C所示，使用严格的厌氧和微需氧条件检测到，丁酸梭菌(ATCC 19398)以及一种临床样品(RNA 6)低于1×105CFU/mL。此外，严格的厌氧条件改善了丁酸梭菌的检测。在延长的动力学读数期间(即24小时)，该测定还能够检测浓度至多为1×102CFU/mL混合的临床分离物。在需氧条件下进行的对照测定证实存在厌氧条件，然而，在使用临床分离物的测定中检测到低水平的兼性厌氧菌。
示例11.使用延长的动力学读取周期使用厌氧细菌菌株的基于刃天青的活细菌细 胞定量测定的模拟性能
为了评价是否延长读取动力学测定的时间段可以改善基于刃天青的活细菌细胞定量测定的检测的下限(参见，例如，Van den Driessche等人，(2014)98:31-4，通过引用并入本文)，进行以下实验。
使用由需氧细菌菌株大肠杆菌(ATCC 25922)、金黄色葡萄球菌(ATCC 29213)、肺炎克氏杆菌(ATCC 4352)、铜绿假单胞菌(ATCC 15442)、产气肠杆菌(ATCC 13048)、变异链球菌(ATCC 700610)、粪肠球菌(ATCC 49533)和奇异变形杆菌(ATCC 7002)组成的样品在有氧条件下在37℃下在24小时内接种RCM培养基。以液体形式通过以108CFU/mL至102CFU/mL的动态范围稀释SJFA中的细菌来制备每个板，并且使用上文在示例2-6中描述的使用96井平板形式的刃天青测定使用液体形式测定总细菌计数(TBC)。使用板读数器光谱仪检测荧光，其中在550nm激发和590nm发射下进行动力学读数。PBS对照用于评价培养基减少效应并用作信号对照。在三个不同的日期在三个单独的板上进行测定以适应细菌菌株的不同的生长概况和条件。在动力学上进行测定直至330分钟并收集数据。该测定也进行20小时(1,200分钟)并比较数据集。
如图133A-图133H、图134A、图134B、图135A-图135D和图136A-图136D所示，该测定能够在整个动态范围内检测所有细菌菌株，除了最低检测水平(LLOD)为1×104CFU/mL的金黄色葡萄球菌(ATCC 29213)和LLOD为1×104CFU/mL的变异链球菌(ATCC 700610)。此外，产气肠杆菌(ATCC 13048)显示出双峰(图136A-图136D)，其似乎是由细菌菌株的体外生长条件引起的假阴性结果。因此，该实验证明，延长读取动力学测定的时间段改善了测定检测的下限。
分析物稀释和培养示例
示例1：动态范围为102CFU/mL至108CFU/mL的样品中的细菌计数的直接光学检测
可以通过测量通过样品的光的吸光度来检测样品中细菌的浓度。透射率(T)和光密度(OD)是表达光的吸光度的两种常用方式。透射率(T)通常表示为单位(即没有吸光和光的完全透射)的百分比或分数。OD表示为透射的负对数。
典型的光学检测系统包括用于容纳样品的容器、以及光源和光电检测器。当测量细胞群随时间的生长时，OD600(在600nm波长下测量的样品的吸光度或光密度)优于UV光谱法，因为在该波长下，细胞不会如在紫外光下发生的那样被杀死。紫外光也已被证明会导致细菌中的小型到中型突变，可能会改变或破坏所关注的基因或改变细菌群的生长行为。
进行实验以评价标准实验台式光谱仪在102CFU/mL至108CFU/mL的动态范围内准确预测总细菌计数的能力。另一个目的是评价使用OD定量革兰氏阴性生物和革兰氏阳性生物之间的差异(如果有的话)。
方法和材料
两台台式光谱仪(Spec(规格)1：使用Softmax Pro5软件s/n SMP500-14128-ATVW的SpectraMax M5，S/N MV 02773，在吸光度600nm下操作。Spec 2：Fisher Scientific，Cell Density Meter Model 40，序列号247，在标准设置(A＝600nm)下操作)用于在108CFU/mL至102CFU/mL动态范围上测定经磷酸盐缓冲盐水稀释的革兰氏阴性(大肠杆菌ATCC 25922和DH5-α)和革兰氏阳性(表皮葡萄球菌ATCC 12228)细菌的CFU/mL。实验重复三次进行。
结果
使用两个不同的分光光度计(OD Spec 1和OD Spec 2)对两种菌株大肠杆菌菌株(DH5-α和ATCC 25922)和表皮葡萄球菌菌株(ATCC 12228)的稀释系列进行的测试结果显示在以下六个表和图81-图83中。
编码 CFU/mL Log10 ±SD OD Spec 1 ±SD OD Sepc 2 ±SD ％透射率 ±SD
EC 0 4.67E+09 9.67 0.03 0.961 0.020 1.00 0.092 11.33 0.162
EC 1 3.33E+08 8.52 0.13 0.186 0.008 0.13 0.012 65.15 1.166
EC 2 6.33E+07 7.80 0.30 0.080 0.001 -0.01 0.006 83.25 0.126
EC 3 4.33E+05 5.64 0.63 0.068 0.001 -0.01 0.017 85.44 0.048
EC 4 4.47E+04 4.65 0.70 0.067 0.001 -0.01 0.006 85.78 0.063
EC 5 5.50E+03 3.74 0.04 0.066 0.000 -0.01 0.006 85.84 0.024
EC 6 4.17E+02 2.62 0.08 0.066 0.001 -0.02 0.006 85.81 0.052
EC 7 8.33E+01 1.92 1.79 0.022 0.038 -0.02 0.015 95.26 8.194
大肠杆菌DH5-α平均结果(n＝3)。
测试 p S/NS
10^8 VS 10^7 0.0000 S
10^7 Vs 10^6 0.0000 S
10^6 Vs 10^5 0.0000 S
10^5 Vs 10^4 0.0241 S
10^4 Vs 10^3 0.1161 NS
10^3 Vs 10^2 0.1142 NS
使用来自OD Spec1的数据区分在使用非成对双尾学生T测试(对于统计显著性，p≤0.05)测试的稀释液之间的显著性。
编码 CFU/mL Log10 ±SD OD Spec 1 ±SD OD Spec 2 ±SD ％透射率 ±SD
EC 0 8.83E+09 9.95 0.06 1.179 0.006 1.31 0.010 6.65 0.122
EC 1 1.13E+09 9.05 0.12 0.237 0.003 0.21 0.030 57.98 0.376
EC 2 4.17E+08 8.62 0.48 0.085 0.001 0.03 0.012 82.32 0.103
EC 3 9.83E+05 5.99 0.10 0.069 0.000 0.01 0.012 85.39 0.022
EC 4 9.83E+04 4.99 0.08 0.067 0.000 0.01 0.012 85.76 0.003
EC 5 1.03E+04 4.01 0.68 0.067 0.000 0.01 0.012 85.72 0.064
EC 6 1.00E+03 3.00 0.24 0.067 0.001 0.02 0.000 85.75 0.061
EC 7 1.00E+02 2.00 1.83 0.067 0.000 0.01 0.012 85.73 0.049
大肠杆菌ATCC 25922平均结果(n＝3)。
测试 p S/NS
10^8 Vs 10^7 0.0000 S
10^7 Vs 10^6 0.0000 S
10^6 Vs 10^5 0.0000 S
10^5 Vs 10^4 0.0132 S
10^4 Vs 10^3 0.3739 NS
10^3 Vs 10^2 0.3739 NS
使用来自OD Spec 1的数据，区分使用非成对双尾学生T检验(统计学显著性，p≤0.05)测试的稀释液的显著性。
萄球菌ATCC 12228平均结果(n＝3)。
测试 p S/NS
10^8 Vs 10^7 0.0000 S
10^7 Vs 10^6 0.0000 S
10^6 Vs 10^S 0.0000 S
10^5 Vs 10^4 0.0550 NS
10^4 Vs 10^3 0.6779 NS
10^3 Vs 10^2 0.1161 NS
使用来自OD Spec 1的数据，区分使用非成对双尾学生T检验(统计学显著性，p≤0.05)测试的稀释液的显著性。
使用OD在稀释载体中检测大肠杆菌的下限被确定为约105CFU/mL。使用OD在稀释载体中检测表皮葡萄球菌的下限被确定为约106CFU/mL。在评价的两个光谱仪中，由于设计操作灵敏度，只有一个(OD Spec 1)能够确定低于106CFU/mL的CFU/mL水平。如图81-图83所示，稀释载体中细菌的检测是非线性的。此外，标准实验室台式光谱仪似乎无法准确预测稀释载体中的低于106CFU/mL的总细菌计数。因此，用于直接评价来自胃肠道的样品的光学检测测定似乎限于检测106CFU/mL及以上的细菌计数，并且可能不用于检测与GI疾病例如SIBO相关的细菌水平。
示例2：经培养样品中的细菌计数的光学检测
进行实验以研充在检测步骤之前经温育的样品中的细菌的光学检测。实验模拟了一种可摄入的装置，该装置含有无菌培养基，该培养基被来自胃肠道的样品接种并在转移过程中进行培养。随着时间的细菌生长被追溯到初始接种物，从而提供对初始接种物密度的估计。
实验还评价了OD方法用于在反映了胃肠道中细菌计数的水平的动态范围内准确预测总细菌计数的能力，并评价了革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌检测之间的差异(如果有的话)。
材料和方法
使用标准台式光谱仪(Spec 1：SpectraMax M5，S/N MV 02773，使用Sofimax Pro5软件s/n SMP500-14128-ATVW的SpectraMax M5，S/N MV 02773，在吸光度600nm下操作)在再生长和温育期在104 CFU/mL至106 CFU/mL的动态范围内测定经在标准生长培养基(胰蛋白酶大豆液体培养基；TSB)中进行了稀释的革兰氏阴性(大肠杆菌ATCC 25922)和革兰氏阳性(Staphylococcus epidermidis ATCC 12228)细菌的CFU/mL。在37℃在温育t＝0、t＝1.5小时、t＝2.25小时、t＝3小时和t＝4小时后测试样品。实验重复三次进行。
结果
如下表和图84所示，将无菌培养基用细菌样品接种和温育并测试样品的光密度，允许准确预测初始接种密度(p≤0.005)。
使用温育期随后进行OD能够预测大肠杆菌ATCC 25922(图84A)和表皮葡萄球菌ATCC 12228(图84B)的初始接种物密度。使用约4小时的温育时间来合理地预测表皮葡萄球菌ATCC 12228的接种物密度。对于大肠杆菌ATCC 25922，可以在2.25小时和3小时获得初始接种物密度的区分。
在该测试系统下，标准实验室台式光谱仪在温育4小时后准确区分革兰氏阴性生物和革兰氏阳性生物的104CFU/mL、105CFU/mL和106CFU/mL的初始接种密度。
与预先形成GI流体样品(例如空肠液)的直接OD分析以确定细菌计数相比，使用包含的培养基/温育系统具有多个优点。这些包括使用时间＝0时的基线读数作为内部对照并考虑来自GI流体的可能干扰。在接种的培养基中使用抗真菌剂(即两性霉素B)也可用于防止真菌从系统中生长计数。
时间＝0
SE T＝0 表皮葡萄球菌ATCC 12228
*超出尺度数据点
EC T＝0 大肠杆菌ATCC 25922
时间＝1.5小时
SE T＝1.5小时 表皮葡萄球菌ATCC 12228
EC T＝1.5小时 大肠杆菌ATCC 25922
时间＝2.25小时
SE T＝2.25小时 表皮葡萄球菌ATCC 12228
EC T＝2.25小时 大肠杆菌ATCC 25922
时间＝3小时
SE T＝3小时 表皮葡萄球菌ATCC 12228
EC T＝3小时 大肠杆菌ATCC 25922
时间＝4小时
SE T＝4小时 表皮葡萄球菌ATCC 12228
EC T＝4小时 大肠杆菌ATCC 25922
使用具有104CFU/mL、105CFU/mL或106CFU/mL的初始细菌密度的OD 600测试经温育的大肠杆菌和表皮葡萄球菌样品的结果。
示例3：小样品体积和模拟空肠液中细菌样品的OD测试
进行另外的实验，类似于示例2中描述的那些实验，以使用两种不同的样品体积(200μL和50μL)评估该方法的稳健性。对于这些实验，使用板读数器代替台式光谱仪。还进行了实验以通过测试在可购自BioRelevant,London UK(目录：V2FA501批次：02-1408-07，pH 6.5)的禁食状态模拟肠液版本2(FaSSIF-V2)中稀释的接种物来评价由于空肠液引起的可能的干扰效应。
材料和方法
使用板读数器光谱仪进行实验以估计接种到具有106CFU/mL至104CFU/mL的初始细菌浓度的标准生长培养基(TSB)接着温育0小时至5小时或0小时至5小时之间的革兰氏阴性(大肠杆菌ATCC 25922)和革兰氏阳性(表皮葡萄球菌ATCC 12228)细菌样品的CFU/mL。FaSSF-V2干扰试验利用FaSSF-V2中的高达105CFU/mL的初始细菌浓度并添加到含有营养缓冲液(FLUKA胰蛋白酶大豆液体培养基；L/N BCBL6035V)的井中。将细菌样品以1：1的比例(体积/体积)与营养缓冲液组合(例如将25μL样品加入25μLTSB，或将100μL样品加入100μLTSB)。进行两组独立的实验，并且每组中的实验重复五次进行(n＝5)。
结果
下表示出了代表性数据并且图85-图88示出了使用50或200μL的测试体积在104CFU/mL、105CFU/mL和106CFU/mL的动态范围内测试的每种菌株的光密度(A 600nm)和％透射率的原始数据。在时间＝0时，在将样品与培养基组合后不久(少于1分钟)的初始读数被记录并且可以用于设定基线。
2小时约为6个细菌世代，并且约是检测初始样品浓度之间的离散差异的最小温育时间。在3小时的温育时间之后，初始样品浓度之间存在良好的离散分辨。在4.5小时的温育时间之后，OD测量仍然提供不同初始样品浓度之间的离散分辨。然而，随着温育时间的延长，预计随着细菌浓度和OD测量值增加超过测定的动态范围，可能发生分辨降低。
在温育约2至4小时后，测量经温育样品的OD能够准确地分辨革兰氏阴性和革兰氏阳性生物的104CFU/mL、105CFU/mL和106CFU/mL的初始接种物密度。使用50μL样品尺寸对分辨或测定功能没有负面影响。因此，预期较小的样品体积，例如在可摄入装置内使用的样品体积，至少在104和106之间准确地分辨接种物密度。此外，模拟空肠液成分的存在对分辨或测定功能没有显著影响。
时间＝0光密度(A600nm)
时间＝0％透射率
时间＝2小时光密度(A600nm)
时间＝2小时％透射率
时间＝3小时光密度(A600nm)
时间＝3小时％透射率
时间＝4.5小时光密度(A600nm)
时间＝4.5小时％透射率
使用50μL和200μL样品测试不同初始浓度的大肠杆菌(EC)和表皮葡萄球菌(SE)的结果。
示例4：在模拟胃肠道中的可摄入装置的条件下测试细菌样品
进行实验以模拟包含无菌培养基的可摄入装置，所述无菌培养基用来自胃肠道的流体样品接种并在转移中温育。设计实验以评价在一系列不同的pH、胆汁酸、真菌菌株、粘蛋白浓度条件下，该测定是否可以预测在103CFU/mL至107CFU/mL的动态范围内的总细菌计数。还在模拟可摄入装置在胃肠道内转移的条件的剪切力和温度条件下温育样品。
材料和方法
将革兰氏阴性(大肠杆菌ATCC 25922)和革兰氏阳性(表皮葡萄球菌ATCC 12228)细菌培养物在标准生长培养基(TSB)中在107CFU/mL至103CFU/mL的动态范围内进行稀释。该测定使用在剪切(110rpm)和体温(37℃)下在4小时温育时段内的50μL样品体积，以模拟可摄入装置在胃肠道内的转移。在包括如下的所示的各种条件下进行实验：不同的pH水平(6.5、7.0和7.8)；不同浓度的胆汁酸(1.4mM、3mM和5.5mM；Oxgall Sigma Aldrich，SKUB3883)；存在有或没有经改性的抗真菌恢复培养基(TSB含有2.5mg/L两性霉素B(Sigma-Aldrich，P/N A9528))的真菌细胞(0、1×103CFU/mL的白色念珠菌)；以及不同浓度的粘蛋白(0.5％、1％和1.5％)。实验重复五次进行。所有测试均在模拟空肠液(FaSSIF-V2；可购自BioRelevant(London,UK)目录:V2FA501批次:02-1408-07，pH 6.5)中使用50μL样品体积和4小时温育时段完成。
结果
在不同条件下测试细菌样品的结果显示在以下两个表(大肠杆菌，表皮葡萄球菌)以及图89-图96中。
胆汁
如图89(大肠杆菌)和图93(表皮葡萄球菌)所示，相对于生长对照物，胆汁的存在降低了样品的光密度。所观察到的OD降低随着胆汁浓度的增加而增加。这并未限制该测定用于分辨初始接种物密度的离散差异的能力。检测下限为104CFU/mL。
粘蛋白
1.5％的粘蛋白限制了该测定用于预测表皮葡萄球菌的至106CFU/mL的初始接种物浓度的能力，然而该测定能够在1％和0.5％粘蛋白浓度下在大于105CFU/mL时准确地分辨初始接种物密度的差异(图94)。
在测试条件下，相对于生长对照物，粘蛋白对大肠杆菌样品的光密度没有任何显著影响。添加浓度至多为1.5％的粘蛋白不会限制该测定用于分辨初始接种密度的离散差异的能力。检测下限为104CFU/mL。
如图91和图95所示，与生长对照物相比，增加pH降低了测试样品的光密度。这并未限制该测定用于分辨初始接种物密度的离散差异的能力。检测下限为104CFU/mL。
真菌污染
如图92和图96所示，真菌污染不限制该测定用于分辨初始接种物密度的离散差异的能力。检测下限为104CFU/mL。添加两性霉素B降低了背景真菌生长(如通过平板计数和降低的光密度所确定)并且不影响该测定用于分辨初始接种密度的离散差异的能力。
大肠杆菌ATCC 25922生长控制
大肠杆菌ATCC 25922胆汁3.3mM
大肠杆菌ATCC 25922胆汁4mM
大肠杆菌ATCC 25922胆汁5.5mM
大肠杆菌ATCC 25922粘蛋白0.5％
大肠杆菌ATCC 25922粘蛋白1.0％
大肠杆菌ATCC 25922胆汁1.5％
大肠杆菌ATCC 25922 pH 6.5
样品 EC 10^7 EC 10^6 EC 10^5 EC 10^4 EC 10^3
平均值 0.1383 0.1036 0.0525 0.0416 0.0402
SD 0.0271 0.0174 0.0095 0.0026 0.0006
CV 19.62％ 16.79％ 18.04％ 6.28％ 1.48％
大肠杆菌ATCC 25922 pH 7.0
样品 EC 10^7 EC 10^6 EC 10^5 EC 10^4 EC 10^3
平均值 0.1432 0.1026 0.0566 0.0422 0.0399
SD 0.0175 0.0207 0.0139 0.0020 0.0016
CV 12.24％ 20.22％ 24.55％ 4.76％ 3.98％
大肠杆菌ATCC 25922 pH 8.0
样品 EC 10^7 EC 10^6 EC 10^5 EC 10^4 EC 10^3
平均值 0.1530 0.0868 0.0507 0.0424 0.0389
SD 0.0481 0.0135 0.0098 0.0043 0.0004
CV 31.43％ 15.55％ 19.34％ 10.09％ 0.95％
大肠杆菌ATCC 25922酵母
样品 EC 10^7 EC 10^6 EC 10^5 EC 10^4 EC 10^3
平均值 0.1468 0.1267 0.0782 0.0531 0.0495
SD 0.0256 0.0175 0.0059 0.0032 0.0049
CV 17.47％ 13.85％ 7.52％ 6.06％ 9.81％
大肠杆菌ATCC 25922酵母+两性霉素B
在温育4小时后，在粘蛋白、胆汁、pH和酵母的各种条件下测试不同初始浓度的大肠杆菌ATCC 25922的OD(600nm)的结果。
生长控制-表皮葡萄球菌ATCC 12228
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE 10^3
平均值 0.1443 0.1061 0.0576 0.0516 0.0510
SD 0.0074 0.0087 0.0015 0.0009 0.0013
CV 5.10％ 8.18％ 2.58％ 1.81％ 2.59％
表皮葡萄球菌ATCC 12228胆汁3.3 mM
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.1373 0.0602 0.0413 0.0396 0.0398
SD 0.0086 0.0080 0.0003 0.0002 0.0005
CV 6.23％ 13.22％ 0.63％ 0.55％ 1.14％
表皮葡萄球菌ATCC 12228胆汁4 mM
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.1179 0.0493 0.0400 0.0392 0.0400
SD 0.0068 0.0026 0.0003 0.0003 0.0004
CV 5.76％ 5.29％ 0.85％ 0.83％ 1.08％
表皮葡萄球菌ATCC 12228胆汁5.5 mM
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.0907 0.0449 0.0422 0.0400 0.0397
SD 0.0073 0.0010 0.0032 0.0004 0.0003
CV 8.07％ 2.26％ 7.49％ 0.98％ 0.70％
表皮葡萄球菌ATCC 12228粘蛋白0.5％
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.1550 0.0616 0.0503 0.0495 0.0489
SD 0.0090 0.0007 0.0016 0.0005 0.0008
CV 5.78％ 1.06％ 3.26％ 1.05％ 1.65％
表皮葡萄球菌ATCC 12228粘蛋白1.0％
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.1340 0.0650 0.0562 0.0587 0.0689
SD 0.0162 0.0105 0.0025 0.0008 0.0007
CV 12.11％ 16.14％ 4.44％ 1.32％ 1.00％
表皮葡萄球菌ATCC 12228粘蛋白1.5％
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.1177 0.0841 0.0851 0.0916 0.0857
SD 0.0112 0.0094 0.0067 0.0063 0.0094
CV 9.50％ 11.20％ 7.93％ 6.83％ 10.98％
表皮葡萄球菌ATCC 12228 pH 6.5
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.1104 0.0587 0.0420 0.0401 0.0398
SD 0.0167 0.0047 0.0008 0.0004 0.0005
CV 15.12％ 7.98％ 2.01％ 1.08％ 1.18％
表皮葡萄球菌ATCC 12228 pH 7.0
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.1373 0.0624 0.0411 0.0394 0.0394
SD 0.0304 0.0128 0.0006 0.0004 0.0006
CV 22.17％ 20.56％ 1.38％ 1.10％ 1.41％
表皮葡萄球菌ATCC 12228 pH 8.0
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.1570 0.0591 0.0410 0.0389 0.0390
SD 0.0149 0.0062 0.0011 0.0009 0.0006
CV 9.49％ 10.52％ 2.69％ 2.32％ 1.47％
表皮葡萄球菌ATCC 12228酵母
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.1216 0.0640 0.0544 0.0518 0.0501
SD 0.0117 0.0078 0.0065 0.0051 0.0044
CV 9.59％ 12.11％ 12.02％ 9.83％ 8.70％
表皮葡萄球菌ATCC酵母+两性霉素B
样品 SE 10^7 SE 10^6 SE 10^5 SE10^4 SE10^3
平均值 0.0971 0.0611 0.0454 0.0437 0.0425
SD 0.0237 0.0097 0.0026 0.0015 0.0015
CV 24.37％ 15.91％ 5.75％ 3.53％ 3.48％
在温育4小时后，在粘蛋白、胆汁pH和酵母的各种条件下测试不同初始浓度的表皮葡萄球菌ATCC 12228的样品的OD(600nm)的结果。
示例5：开发用于可摄入装置的微型OD读数器
进行实验以评估适用于可摄入装置的低成本微型光学检测系统。
材料和方法
使用以640纳米为中心的Kingbright 1608SURCK LED组装示例性微型光学检测系统，其中最大发光强度约为80毫坎德拉。LED由双极结型晶体管恒流源驱动。运算放大器提供伺服装置，以通过晶体管设置与运算放大器的输入电压成比例的电流。这精确地线性调制与施加的电压成比例的LED的光输出。检测器是OSRAM SFH 2430光电二极管。该光电二极管具有较大的有效面积(7mm2)，并且具有与LED相当好地匹配的光谱响应。光电二极管用于低速光伏模式，因为它提供比高速光电导模式更好的线性度和更低的暗电流。MAX9617零漂移斩波运算放大器用作跨导放大器以用于将小的光电流转换为可读电压。
LED和光电二极管安装在单独的突片上并插入头插座中，使得LED和光电二极管大致竖直对齐，并在它们之间留有间隙。3D打印护罩将LED和光电二极管与环境光隔离，并提供一个插槽来保持50μL比色皿。数据采集通过标准BNC插孔供应。通过使用通过标准QMS万用表的电压检测获得BSL-2实验室中的当前数据采集。
通过使DC偏移信号发生器源通过系统来执行测试测量。正方形波形、正弦波形和斜坡波形都如实再现。(未显示数据)。
在用活细菌培养物测试之前，使用稀释范围的光学适当染料(0.25％w/v考马斯R-250)测试微型OD读数器。在无菌0.9％盐水中制备100％至1.562％的稀释范围。制备连续稀释液X2，重复五次。使用微型装置并行读取50μL样品，并将50μL样品与标准高性能台式光谱仪S/N 01164(Spec 1：SpectraMax M5，使用Softmax Pro5软件s/n SMP500-14128-ATVW的S/N MV 02773，在吸光度600nm下操作)比较。
为了用活细菌培养物测试微型OD读数器，在胰蛋白酶大豆液体培养基中制备大肠杆菌ATCC 25922的过夜培养物。然后在无菌0.9％盐水中制备具有107CFU/mL、106CFU/mL和105CFU/mL的校准动态浓度范围的样品。进行平板计数以确认细胞密度。使用微型OD读数器并行读取50μL样品，并将50μL样品与标准高性能台式分光光度计(Spec 2：FisherScientific，Cell Density Meter Model 40，序列号247，在标准设置(A＝600nm)下操作)进行比较。测试重复三次进行。
结果
使用考马斯R-250进行的定量前染料测试(重复五次)的结果显示在图97中。在测试基质的情况和测试条件下，微型OD读数器在与标准台式分光光度计类似的规格内进行。当染料浓度接近100％时，微型OD读数器和实验室级分光光度计均具有较低的分辨率(和增加的CV)。与实验室级分光光度计相比，微型OD读数器的0％染料(基线数据)具有增加的CV(3.48％相对于0.25％)。这可能是由于减少的光路和对准问题，因为3D打印护罩内置了更高的公差，以允许大样品比色皿。
在大肠杆菌(重复三次)的情况下，微型OD读数器的生物学测试结果示于图98中。在测试基质和测试条件的背景内，微型OD读数器在与其比较的标准台式分光光度计的类似规格内进行。微型OD读数器和实验室级分光光度计都在测试的动态范围内具有良好的分辨率。
在浓度为0CFU/mL(基线数据)时，与实验室级分光光度计相比，微型OD读数器具有增加的CV(0.39％相对于0.01％)。在106CFU/mL也是如此。同样，这可能是由于减少的光路和对准问题，因为3D打印护罩内置了更高的公差，以允许大样品比色皿。微型OD读数器的另外的修改和对准将进一步提高用于可摄入装置的装置的分辨率。
虽然微型OD读数器相对于实验室级分光光度计显示出增加的CV，但它仍然能够定量细胞培养物样品中的细菌浓度。此外，微型OD读数器可以很容易地用于检测样品中细菌生长的存在或不存在，因为随着时间的推移，样品的OD相对增加。
示例6：使用小样品体积检测连续稀释液中的细菌计数
进行另外的实验以研究使用小样品体积在连续稀释液中检测细菌计数。使用连续稀释液可以允许在OD测定的动态范围内检测更宽范围的初始细菌密度。使用连续稀释液还可以允许基于每个连续稀释液内细菌生长的存在或不存在的二元检测来预测初始细菌密度。这简化了所需的性质，即微型OD读数器的响应准确地反映了样品腔室内细菌的浓度，并且仅涉及OD读数器检测细菌生长是否已经发生。进行实验以模拟在可摄入装置中的一系列稀释腔室中由小的初始样品体积(～5μL)制备的系列稀释液，每个稀释腔室含有预定量的生长培养基(～45μL)。
材料和方法
在根据制造商的说明书制备的胰蛋白酶大豆液体培养基(TSB)中产生革兰氏阴性(大肠杆菌ATCC 25922)和革兰氏阳性(金黄色葡萄球菌ATCC 29213)细菌的培养物。将细菌培养物在磷酸盐缓冲盐水(Gibco Ref 10010-023；批次1764980，pH 6.8)中在108CFU/mL至0CFU/mL的动态范围内稀释。通过在胰蛋白酶大豆琼脂(TSA)上铺板来确认细菌培养物的浓度。
然后在96井微量滴定板中以50μL总TSB体积产生初始浓度为0(阴性对照物)至108CFU/mL的5μL大肠杆菌和表皮葡萄球菌样品的10倍、100倍、1,000倍和10,000倍系列稀释液。将板在35℃±2℃以200RPM温育16小时，然后使用平板读板器在600nm下测量每个样品的OD。实验重复三次进行(3次重复)。
结果
下表提供了细菌浓度为103CFU/mL至108CFU/mL的初始样品的不同样品体积内的各个细菌生物的理论数量。对于初始细菌浓度为104CFU/mL的样品，5μl样品含有约50CFU或细菌。初始5μl样品的10倍稀释液含有约5个CFU或细菌。初始5μl样品的100倍稀释液不可能含有多于1的细菌(理论上为0.5CFU)。1,000倍稀释液不太可能含有任何细菌(理论上为0.05CFU或细菌)。统计学上不可能含有多于1的细菌的经稀释样品当在生长培养基中温育时不可能显示出细菌生长和相关的OD增加。通过产生稀释系列使得该系列中的至少一个样品含有1或更多CFU并且该系列中的至少一个样品不含任何CFU，可以通过检测初始样品中存在或不存在生长来估计初始样品中细菌的近似浓度。
体积(ml) (μl) 1.00E+03 1.00E+04 1.00E+05 1.00E+06 1.00E+07 1.00E+08
0.001 1 1 10 100 1000 10000 100000
0.005 5 5* 50* 500* 5000* 50000* 500000*
0.01 10 10 100 1000 10000 100000 1000000
0.02 20 20 200 2000 20000 200000 2000000
0.03 30 30 300 3000 30000 300000 3000000
0.05 50 50 500 5000 50000 500000 5000000
0.075 75 75 750 7500 75000 750000 7500000
0.1 100 100 1000 10000 100000 1000000 10000000
在103CFU/mL至108CFU/mL范围上的不同样品体积内细菌的理论数量。*＝在各种初始浓度下样品体积为5μl的细菌理论数。
下表示出了基于细菌浓度范围为108CFU/mL至0CFU/mL的初始5μl样品的稀释系列的生长(具有“X”的细胞)或没有生长(空细胞)的预期结果。
腔室 培养基 输入 稀释 10<sup>8</sup> 10<sup>7</sup> 10<sup>6</sup> 10<sup>5</sup> 10<sup>4</sup> 10<sup>3</sup> 10<sup>2</sup> 10<sup>1</sup> 0
1 45uL 5uL 10倍 X X X X X X X
2 45uL 5uL 100倍 X X X X X X
3 45uL 5uL 1,000倍 X X X X X
4 45uL 5uL 10,000倍 X X X X
在初始样品浓度为0CFU/mL至108CFU/mL下，稀释系列细菌的预期生长模式/无生长。空细胞代表没有预期的细菌或生长；具有“X”的细胞代表预期的生长。
下表示出了将大肠杆菌或金黄色葡萄球菌培养物的稀释系列在96井板中温育16小时，然后测量每个井的OD的实验结果。该测定显示二元响应并且明显区分显示生长和相应的OD增加的井和未显示任何细菌生长的井。在温育16小时后含有金黄色葡萄球菌连续稀释液的96井板的一部分的视觉外观示于图99中。与不含任何CFU并且没有表现出任何细菌生长的井相比，表现出细菌生长的井容易通过混浊外观区分。
预期含有超过1CFU的细胞的OD在含有较高初始细菌浓度的样品中不一定增加。因此，较短的温育时间也可提供关于确定稀释样品中细菌生长的存在或不存在的二元结果。
不同初始浓度的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的连续稀释液的温育16小时后的OD结果。带有星号(*)的值代表细菌生长，并且没有星号的值则代表没有细菌生长。Dil.＝稀释。
LOCI示例
示例1.使用各种浓度的生物素化抗体、受体珠粒和供体珠的样品中的TNFα检测和 定量
将测定组分(包括生物素化抗体、供体珠粒和受体珠粒)组合在测试基质中以优化在同质测试环境中(即在可摄入装置(例如可摄入的智能胶囊)内的样品垫上)中的利用。在测试基质中改变生物素化抗体、供体珠粒和受体珠粒的浓度，并在测试基质中比较测定灵敏度。
测试I：受体珠粒和供体珠粒的浓度变化。
实验材料：
从PerkinElmer(Boston，MA，USA)获得的AlphaLISA TNFα(猪)检测试剂盒产品号AL548 Hv/C/F用于实验工作。具体地，使用的下列试剂由以下组成：AlphaLISA抗-pTNTα受体珠粒(5mg/mL)，储存在PBS，0.05％Proclin-300，pH7.2；链霉亲和素(SA)包被的供体珠粒(5mg/mL)，储存在25mM HEPES，100mM NaCl，0.05％液体生物防腐剂(Proclin-300)，pH7.4；生物素化的抗体抗-pTNFα(500nM)存储在PBS，0.1％Tween-20，0.05％NaN3，pH 7.4，AlphaLISA免疫测定缓冲液(10X)(目录#AL000C)。用于标准曲线和分析物检测的标准分析物是冻干的pTNFα(目录#AL548S)(0.3μg)，在100μL milli-Q级水中再造，并在60分钟内使用或等分到螺旋盖帽的聚丙烯小瓶中并存储在-20℃直到需要。使用的其他化学品和试剂是分析级的并且来自Sigma Aldrich(圣路易斯，密苏里州)。白色384井微孔板(白色OptiPlate-384(目录#6007290)由PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)提供。所有数据使用GEN 5软件版本3.02.1，BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)进行分析。
仪器：
由来自BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)的Cytation 5分光光度计(S/N 1609299)读取AlphaLISA信号。使用AphaCube 384(p/n 1325001)的GEN 5软件版本3.02.1。AphaEndpoint根据以下读取：增益200、激发时间80毫秒、激发后延迟120毫秒、积分时间160毫秒和读取高度11.5mm。
标准品和样品的制备：
根据试剂盒说明书以在5μL中300,000pg/mL至在5μL中1pg/mL的范围制备pTNFα的标准曲线。仅四个缓冲液被加载样品并处理用作空白用于零分析物对照读数。将标准曲线和样品加载到白色384井微量滴定板中。
步骤1：受体珠粒
·一旦将标准稀释液和样品(5μL中为10μg/mL、3μg/mL、1μg/mL)加入板中后，则将受体珠粒加入适当的井中。使用2μL或1μL受体珠粒。
·在板的顶部放置粘合密封件，以防止在温育期间交叉污染。
·将其用锡箔包裹，并置于37℃温育箱中2小时。
步骤2：生物素化抗体
·将板从温育箱中取出，并取出板密封件并丢弃。
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中加入2.5μL生物素化抗体。
·在板的顶部放置粘合密封件。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中1小时。
步骤3：供体珠粒(在暗处进行)
·将板从温育箱中取出，并取出板密封件并丢弃。
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中添加10uL或5uL的SA-供体珠粒。
·在板的顶部放置粘合密封件。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中30分钟
30分钟后，立即将板在离心机中以9×g在脉冲下消旋30秒。使用Alpha Cube立即读取Cytation 5成像器上的板以确保适当的波长。根据校准曲线计算样品中pTNFα的浓度。该测试的结果总结在图100中。
测试II：受体珠粒和供体珠粒的不同浓度
实验材料：
从PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)获得的AlphaLISA TNFα(猪)检测试剂盒产品号AL548 Hv/C/F用于实验工作。具体地，使用的下列试剂由以下组成：AlphaLISA抗-pTNTα受体珠粒(5mg/mL)，储存在PBS，0.05％Proclin-300，pH7.2；链霉亲和素(SA)包被的供体珠粒(5mg/mL)，储存在25mM HEPES，100mM NaCl，0.05％Proclin-300，pH 7.4；生物素化的抗体抗-pTNFα(500nM)存储在PBS，0.1％Tween-20，0.05％NaN3，pH 7.4，AlphaLISA免疫测定缓冲液(10X)(目录#AL000C)。用于标准曲线和分析物检测的标准分析物是冻干的pTNFα(目录#AL548S)(0.3μg)，在100μL milli-Q级水中再造，并在60分钟内使用或等分到螺旋盖帽的聚丙烯小瓶中并存储在-20℃直到需要。使用的其他化学品和试剂是分析级的并且来自Sigma Aldrich(圣路易斯，密苏里州)。白色384孔微孔板(白色OptiPlate-384(目录#6007290)由PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)提供。所有数据使用GEN 5软件版本3.02.1，BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)进行分析。
仪器：
使用采用AphaCube 384(p/n 1325001)的GEN 5软件版本3.02.1，由来自BioTekU.S.(威努斯基，佛蒙特)的Cytation 5分光光度计(S/N 1609299)读取AlphaLISA信号。Apha Endpoint根据以下读取：增益200、激发时间80毫秒、激发后延迟120毫秒、积分时间160毫秒、读取高度11.5mm。
标准品和样品的制备：
根据试剂盒说明书以在5μL中300,000pg/mL至在5μL中1pg/mL的范围制备pTNFα的标准曲线。仅四个缓冲液样品加载并处理用作空白用于零分析物对照读数。将标准曲线和样品加载到白色384井微量滴定板中。
步骤1：受体珠粒
·一旦将标准稀释液和样品(5μL中为10μg/mL、3μg/mL、1μg/mL)加入板中后，则将受体珠粒加入适当的井中。使用2μL或1μL受体珠粒。
·在板的顶部放置粘合密封件，以防止在温育期间交叉污染。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中2小时。
步骤2：生物素化抗体
·将板从温育箱中取出，并取出板密封件并丢弃。
·使用多通道移液管向每个含有溶液的孔中加入2.5μL生物素化抗体。
·在板的顶部放置粘合密封件。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中1小时。
步骤3：供体珠粒(在暗处进行)
·将板从温育箱中取出，并取出板密封件并丢弃。
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中添加10uL的SA-供体珠粒。
·在板的顶部放置粘合密封件。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中30分钟
30分钟后，立即将板在离心机中以9×g在脉冲下消旋30秒。使用Alpha Cube立即读取Cytation 5成像器上的板以确保适当的波长。根据校准曲线计算样品中pTNFα的浓度。该测试的结果总结在图101中。
试验III：生物素化抗体的不同浓度
实验材料：
从PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)获得的AlphaLISA TNFα(猪)检测试剂盒产品号AL548 Hv/C/F用于实验工作。具体地，使用的下列试剂由以下组成：AlphaLISA抗-pTNTα受体珠粒(5mg/mL)，储存在PBS，0.05％Proclin-300，pH7.2；链霉亲和素(SA)包被的供体珠粒(5mg/mL)，储存在25mM HEPES，100mM NaCl，0.05％Proclin-300，pH 7.4；生物素化的抗体抗-pTNFα(500nM)存储在PBS，0.1％Tween-20，0.05％NaN3，pH 7.4，AlphaLISA免疫测定缓冲液(10X)(目录#AL000C)。用于标准曲线和分析物检测的标准分析物是冻干的pTNFα(目录#AL548S)(0.3μg)，在100μL milli-Q级水中再造，并在60分钟内使用或等分到螺旋盖帽的聚丙烯小瓶中并存储在-20℃直到需要。使用的其他化学品和试剂是分析级的并且来自Sigma Aldrich(圣路易斯，密苏里州)。白色384井微孔板(白色OptiPlate-384(目录#6007290)由PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)提供。所有数据使用GEN 5软件版本3.02.1，BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)进行分析。
仪器：
使用采用AphaCube 384(p/n 1325001)的GEN 5软件版本3.02.1，由来自BioTekU.S.(威努斯基，佛蒙特)的Cytation 5分光光度计(S/N 1609299)读取AlphaLISA信号。Apha Endpoint根据以下读取：增益200、激发时间80毫秒、激发后延迟120毫秒、积分时间160毫秒、读取高度11.5mm。
标准品和样品的制备：
根据试剂盒说明书以在5μL中300,000pg/mL至在5μL中1pg/mL的范围制备pTNFα的标准曲线。仅四个缓冲液被加载样品并处理用作空白用于零分析物对照读数。将标准曲线和样品加载到白色384井微量滴定板中。
步骤1：受体珠粒
·一旦将标准稀释液和样品(5μL中为10μg/mL、3μg/mL、1μg/mL)加入板中后，则将受体珠粒加入适当的井中。使用2μL或1μL受体珠粒。
步骤2：生物素化抗体
·使用多通道移液管向每个含有溶液的孔井中加入2.5μL生物素化抗体和羟基丙基环糊精。
步骤3：供体珠粒(在暗处进行)
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中添加5uL或10uL的涂覆有HABA的SA-供体珠粒。
·在板的顶部放置粘合密封件。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中30分钟
30分钟后，立即将板在离心机中以9×g在脉冲下消旋30秒。使用Alpha Cube立即读取Cytation 5成像器上的板以确保适当的波长。根据校准曲线计算样品中pTNFα的浓度。该测试的结果总结在图102中。
实施例2.使用各种浓度的环糊精的样品中的TNFα检测和定量
将测定组分(以来自同质测定开发测试的确定浓度的同质测定方式使用)与不同浓度的环糊精组合以减轻可能存在于患者样品中的胆汁酸的作用。在环糊精的动态范围上进行测定，并在测试基质上比较灵敏度。
实验材料：
从PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)获得的AlphaLISA TNFα(猪)检测试剂盒产品号AL548 Hv/C/F用于实验工作。具体地，使用的下列试剂由以下组成：AlphaLISA抗-pTNTα受体珠粒(5mg/mL)，储存在PBS，0.05％Proclin-300，pH7.2；链霉亲和素(SA)包被的供体珠粒(5mg/mL)，储存在25mM HEPES，100mM NaCl，0.05％Proclin-300，pH 7.4；生物素化的抗体抗-pTNFα(500nM)存储在PBS，0.1％Tween-20，0.05％NaN3，pH 7.4，AlphaLISA免疫测定缓冲液(10X)(目录#AL000C)。用于标准曲线和分析物检测的标准分析物是冻干的pTNFα(目录#AL548S)(0.3μg)，在100μL milli-Q级水中再造，并在60分钟内使用或等分到螺旋盖帽的聚丙烯小瓶中并存储在-20℃直到需要。使用的其他化学品和试剂是分析级的并且来自Sigma Aldrich(圣路易斯，密苏里州)。白色384井微孔板(白色OptiPlate-384(目录#6007290)由PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)提供。所有数据使用GEN 5软件版本3.02.1，BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)进行分析。
仪器：
使用采用AphaCube 384(p/n 1325001)的GEN 5软件版本3.02.1，由来自BioTekU.S.(威努斯基，佛蒙特)的Cytation 5分光光度计(S/N 1609299)读取AlphaLISA信号。Apha Endpoint根据以下读取：增益200、激发时间80毫秒、激发后延迟120毫秒、积分时间160毫秒、读取高度11.5mm。
标准品和样品的制备：
将来自Sigma Aldrich(圣路易斯，密苏里州)的2羟丙基β-环糊精(P/N C0926-5G)在AlphaLISA免疫分析测定缓冲液(10X)(目录#AL000C)中以1000mg/mL至60mg/mL的动态范围混合，用于所有整合实验。
根据试剂盒说明书以在5μL中300,000pg/mL至在5μL中1pg/mL的范围制备pTNFα的标准曲线。仅四个缓冲液被加载样品并处理用作空白用于零分析物对照读数。将标准曲线和样品加载到白色384井微量滴定板中。
步骤1：受体珠粒
·一旦将标准稀释液以各种浓度的环糊精加入板中后，则将受体珠粒加入适当的井中。使用2μL受体珠粒。
步骤2：生物素化抗体
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中加入2.5μL生物素化抗体。
步骤3：供体珠粒(在暗处进行)
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中添加10uL的SA-供体珠粒。
·在板的顶部放置粘合密封件。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中30分钟
30分钟后，立即将板在离心机中以9×g在脉冲下消旋30秒。使用Alpha Cube立即读取Cytation 5成像器上的板以确保适当的波长。根据校准曲线计算样品中pTNFα的浓度。该测试的结果总结在图103A和103B中。
实施例3.样品垫上样品中的TNFα检测和定量
为了将测定整合到可摄入装置例如可摄入的智能胶囊中，在一些实施方式中，可以将测定整合到吸收性样品垫上(例如，以允许将样品芯吸到胶囊中)。将测定组分均匀地组合到各种海绵样品上。在TNFα的动态范围上进行测定，并在测试基质上比较灵敏度。
实验材料：
从PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)获得的AlphaLISA TNFα(猪)检测试剂盒产品号AL548 Hv/C/F用于实验工作。具体地，使用的下列试剂由以下组成：AlphaLISA抗-p TNTα受体珠粒(5mg/mL)，储存在PBS，0.05％Proclin-300，pH7.2；链霉亲和素(SA)包被的供体珠粒(5mg/mL)，储存在25mM HEPES，100mM NaCl，0.05％Proclin-300，pH 7.4；生物素化的抗体抗-pTNFα(500nM)存储在PBS，0.1％Tween-20，0.05％NaN3，pH 7.4，AlphaLISA免疫测定缓冲液(10X)(目录#AL000C)。用于标准曲线和分析物检测的标准分析物是冻干的pTNFα(目录#AL548S)(0.3μg)，在100μL milli-Q级水中再造，并在60分钟内使用或等分到螺旋盖帽的聚丙烯小瓶中并存储在-20℃直到需要。使用的其他化学品和试剂是分析级的并且来自Sigma Aldrich(圣路易斯，密苏里州)。白色96井微孔板(白色OptiPlate-96)由PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)提供。所有数据使用GEN 5软件版本3.02.1，BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)进行分析。
仪器：
由来自BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)的Cytation 5分光光度计(S/N 1609299)读取AlphaLISA信号。使用AphaCube 384(p/n 1325001)的GEN 5软件版本3.02.1。AphaEndpoint根据以下读取：增益200、激发时间80毫秒、激发后延迟120毫秒、积分时间160毫秒、读取高度11.5mm。
标准品和样品的制备：
使用整个冲头切割海绵材料样品(M13：Ahlstrom(6613H))和(O3：Whatman(等级F/F)(29009411)以适合96井微量滴定板构造并用无菌剪刀修剪。参见图104。
根据试剂盒说明书以在5μL中100,000pg/mL至在5μL中1pg/mL的范围制备pTNFα的标准曲线。仅四个缓冲液被加载样品并处理用作空白用于零分析物对照读数。将标准曲线和样品加载到白色96井微量滴定板中并保持避光直到准备使用。
海绵制备：步骤1：受体珠粒
·在测试板中识别海绵样品或无海绵样品。
·将海绵类型加入到识别的井中或留空白。
·将受体珠粒加入适当的井中。使用2μL受体珠粒。
步骤2：生物素化抗体
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中加入2.5μL生物素化抗体。
步骤3：供体珠粒(在暗处进行)
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中添加10uL的SA-供体珠粒。
·注意：此时含有海绵的井或空白井具有同质的AlphaLISA试剂。
·将5μL的标准品加入到海绵孔或对照井中。
·在板的顶部放置粘合密封件。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中30分钟
30分钟后，立即将板在离心机中以9×g在脉冲下消旋30秒。使用Alpha Cube立即读取Cytation 5成像器上的板以确保适当的波长。根据校准曲线计算样品中pTNFα的浓度。该测试的结果总结在图105中。
实施例4.连续TNFα检测和定量
在一些实施方式中，可以在可摄入装置(例如，可摄入的智能胶囊)在体内转移期间将测定暴露于多个分析物样品(即，阿迪鲁米单抗(adiluminab)、TNFα等)以研究所关注的分析物的定位和靶向的药物的部署。将测定组分均匀混合。在TNFα的动态范围上进行测定，其中随着时间的推移将分析物重复添加到同一样品井中。随时间比较灵敏度以评价这种采样模式。
实验材料：
从PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)获得的AlphaLISA TNFα(猪)检测试剂盒产品号AL548 Hv/C/F用于实验工作。具体地，使用的下列试剂由以下组成：AlphaLISA抗-pTNTα受体珠粒(5mg/mL)，储存在PBS，0.05％Proclin-300，pH7.2；链霉亲和素(SA)包被的供体珠粒(5mg/mL)，储存在25mM HEPES，100mM NaCl，0.05％Proclin-300，pH 7.4；生物素化的抗体抗-pTNFα(500nM)存储在PBS，0.1％Tween-20，0.05％NaN3，pH 7.4，AlphaLISA免疫测定缓冲液(10X)(目录#AL000C)。用于标准曲线和分析物检测的标准分析物是冻干的pTNFα(目录#AL548S)(0.3μg)，在100μL milli-Q级水中再造，并在60分钟内使用或等分到螺旋盖帽的聚丙烯小瓶中并存储在-20℃直到需要。使用的其他化学品和试剂是分析级的并且来自Sigma Aldrich(圣路易斯，密苏里州)。白色384井微孔板(白色OptiPlate-384(目录#6007290)由PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)提供。所有数据使用GEN 5软件版本3.02.1，BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)进行分析。
仪器：
由来自BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)的Cytation 5分光光度计(S/N 1609299)读取AlphaLISA信号。使用AphaCube 384(p/n 1325001)的GEN 5软件版本3.02.1。AphaEndpoint根据以下读取：增益200、激发时间80毫秒、激发后延迟120毫秒、积分时间160毫秒、读取高度11.5mm。
标准品和样品的制备：
根据试剂盒说明书以在5μL中5000pg/mL的范围制备pTNFα的标准制剂。
步骤1：受体珠粒
·将板设置成具有5μL对照物(在5μL中5000pg/mL的pTNFα)或测试：随着时间的推移将有另外的在5μL中5000pg/mL的pTNFα连续加入的μL的在5μL中5000pg/mL的pTNFα。
·一旦将标准稀释液加入板中后，则将受体珠粒加入适当的井中。使用2μL受体珠粒。
步骤2：生物素化抗体
·使用多通道移液管向每个含有溶液的孔井中加入2.5μL生物素化抗体。
步骤3：供体珠粒(在暗处进行)
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中添加10uL的SA-供体珠粒。
·在板的顶部放置粘合密封件。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中15分钟
15分钟后，立即将板在离心机中以9×g在脉冲下消旋30秒。使用Alpha Cube立即读取Cytation 5成像器上的板以确保适当的波长。根据校准曲线计算样品中pTNFα的浓度。
步骤4：重复测试
·使用多通道移液管向对照物中加入5μL缓冲液，或将5μL的对照物(在5μL中5000pg/mL的pTNFα)加入测试中。
·在板的顶部放置粘合密封件。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中15分钟。
·将板重新读数。
·这在6小时内重复进行。
测试结果总结在图106A和图106B中。
实施例5.各种样品垫上的TNFα检测和定量
在一些实施方式中，可以用环糊精配制测定(以减轻样品中的胆汁酸作用)并将其整合到吸收性测定取样垫上。以下实验组评价了这种组合。在选择的测定样品垫上用不同浓度的环糊精准备测定。在TNFα的动态范围的上进行测试。随着时间的推移比较灵敏度。
实验材料：
从PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)获得的AlphaLISA TNFα(猪)检测试剂盒产品号AL548 Hv/C/F用于实验工作。具体地，使用的下列试剂由以下组成：AlphaLISA抗-pTNTα受体珠粒(5mg/mL)，储存在PBS，0.05％Proclin-300，pH7.2；链霉亲和素(SA)包被的供体珠粒(5mg/mL)，储存在25mM HEPES，100mM NaCl，0.05％Proclin-300，pH 7.4；生物素化的抗体抗-pTNFα(500nM)存储在PBS，0.1％Tween-20，0.05％NaN3，pH 7.4，AlphaLISA免疫测定缓冲液(10X)(目录#AL000C)。用于标准曲线和分析物检测的标准分析物是冻干的pTNFα(目录#AL548S)(0.3μg)，在100μL milli-Q级水中再造，并在60分钟内使用或等分到螺旋盖帽的聚丙烯小瓶中并存储在-20℃直到需要。使用的其他化学品和试剂是分析级的并且来自Sigma Aldrich(圣路易斯，密苏里州)。白色96井微孔板(白色OptiPlate-96)由PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)提供。所有数据使用GEN 5软件版本3.02.1，BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)进行分析。
仪器：
由来自BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)的Cytation 5分光光度计(S/N 1609299)读取AlphaLISA信号。使用AphaCube 384(p/n 1325001)的GEN 5软件版本3.02.1。AphaEndpoint根据以下读取：增益200、激发时间80毫秒、激发后延迟120毫秒、积分时间160毫秒、读取高度11.5mm。
标准品和样品的制备：
将来自Sigma Aldrich(圣路易斯，密苏里州)的2羟丙基β-环糊精(P/N C0926-5G)在AlphaLISA免疫分析测定缓冲液(10X)(目录#AL000C)中以50mg/mL、25mg/mL或0mg/mL混合，用于所有整合实验。
使用整个冲头切割海绵材料样品(M13：Ahlstrom(6613H))和(O3：Whatman(等级F/F)(29009411)并用无菌剪刀修剪以适合96井微量滴定板构造。参见图104。
根据试剂盒说明书以在5μL中100,000pg/mL至在5μL中1pg/mL的范围制备pTNFα的标准曲线。仅四个缓冲液被加载有样品并处理用作空白用于零分析物对照读数。将标准曲线和样品加载到白色96孔微量滴定板中并保持避光直到准备使用。
海绵制备：步骤1：受体珠粒
·在测试板中识别海绵样品或无海绵样品。
·将海绵类型加入到识别的井中或留空白。
·将受体珠粒加入适当的井中。使用2μL受体珠粒。
步骤2：生物素化抗体
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中加入2.5μL生物素化抗体。
步骤3：供体珠粒(在暗处进行)
·使用多通道移液管向每个含有溶液的井中添加10uL的SA-供体珠粒。
·注意：此时含有海绵的孔或空白孔具有同质的AlphaLISA试剂。
·将5μL的标准品加入到海绵井或对照井中。
·在板的顶部放置粘合密封件。
·将其包裹在锡箔中，并置于37℃温育箱中30分钟
30分钟后，立即将板在离心机中以9×g在脉冲下消旋30秒。使用Alpha Cube立即读取Cytation 5成像器上的板以确保适当的波长。根据校准曲线计算样品中pTNFα的浓度。该测试的结果总结在图107A和图107B中，其中结果表明以25mg的环糊精在测试条件下产生更高的灵敏度。
实施例6.溶液中Omni珠粒的动态范围测试
在一些实施方式中，如本文所述的可摄入装置利用OMNI珠粒，其已被设计为用于识别AlphaScreen测定中仪器相关变异性的工具。这些珠粒含有用于产生强信号的所有化学成分，而不需要AlphaScreen受体和供体珠粒的存在。因此，Omni珠粒适用于定期验证用于AlphaScreen测定的仪器的性能。使用商业来源的Omni珠粒进行初始OMNI珠粒实用性测试以评价本测定系统的效用。
实验材料：
来自PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)的OminBeadsTM(P/N6760626D)(100μL中5mg/mL)用于实验工作。使用的其他化学品和试剂是分析级的并且来自Sigma Aldrich(圣路易斯，密苏里州)。白色384井微孔板(白色OptiPlate-384(目录#6007290))由PerkinElmer(波士顿，马萨诸塞州，美国)提供。所有数据使用GEN 5软件版本3.02.1，BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)进行分析。
仪器：
由来自BioTek U.S.(威努斯基，佛蒙特)的Cytation 5分光光度计(S/N 1609299)读取AlphaLISA信号。使用AphaCube 384(p/n 1325001)的GEN 5软件版本3.02.1。AphaEndpoint根据以下读取：增益200、激发时间80毫秒、激发后延迟120毫秒、积分时间160毫秒、读取高度11.5mm。
标准品和样品的制备：
根据试剂盒说明书制备omni珠粒的标准曲线，其中将5μg/mL原液放入PBS缓冲液中，使得0.5μg/mL溶液从A行至行G以1:10连续稀释，并在680/615nm下在平板读书器上读数。将标准曲线和样品加载到白色384井微量滴定板中。
·将其包裹在锡箔中，并分别置于25℃温育箱中5和2小时。
在温育时段后，立即将板在离心机中以9×g在脉冲下消旋30秒。使用Alpha Cube立即读取Cytation 5成像器上的板以确保适当的波长。测试结果总结在图108中。
实施例7.细菌检测(SIBO)
在一些实施方式中，本申请的可摄入装置可用于总细菌定量。为此，化学发光颗粒可以涂覆有特异性抗体，该抗体能够分别结合在需氧和厌氧革兰氏阳性(GP)和革兰氏阴性(GN)细菌上存在的保守抗原脂磷壁酸(LTA)或脂多糖(LPS)。LTA和LPS靶标位于它们各自细菌的表面上，并且是细胞壁的主要组成部分。LTA和LPS抗原可以在快速生长的细菌和固定期细菌中存在。或者，脂多糖结合蛋白(LBP)(其以高亲和性(Kd＝1nM)与脂质A结合)是LPS的常见部分，是单独LPS的良好替代物。这种基于免疫的分析方法类似于血小板测试(Verax Biomedical)所使用的方法。还将测试用靶向存在于蛋白多糖(PG)和GN细菌中的GP的抗体标记的化学发光颗粒。虽然LOCI以前尚未用于检测活细菌，但Mechaly等人，(2013)描述了其使用夹心测定形式检测炭疽孢子的应用。参见，例如，Mechaly,A.,Cohen,N.,Weiss,S.等人，Anal Bioanal Chem(2013)405:3965。这提供了使用LOCI检测和定量细菌细胞的原理证明。
a.革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌的LOCI检测：
1.实验设计：对针对LBP、LPS或LTA的各种抗体进行生物素化，并在革兰氏阴性和革兰氏阳性生物体浓度的动态范围上测试检测限。在不同比例的SA供体珠粒、受体珠粒、抗体类型和浓度的测试基质中比较测定灵敏度，以有利于向下选择过程：
材料
LOCI珠粒：
-来自PerkinElmer#6772002的AlphaLISA非缀合铕受体珠粒
-来自PerkinElmer#6792002的AlphaPlex非缀合钐受体珠粒
-来自PerkinElmer#6760002的AlphaScreen SA-供体珠粒
在该测试中使用的抗体(配发给每个Ab的号码以促进实验和结果观察)包括表1中列出的那些抗体。
表1.在当前研究中测试的抗体
细菌菌株：
-来自ATCC#25922的大肠杆菌
-来自ATCC#29213的金黄色葡萄球菌
-来自ATCC#14990批次#63229747的表皮葡萄球菌
-来自ATCC#4352批次#61698735的肺炎克氏杆菌
-来自ATCC#15442批次#63229753的铜绿假单胞菌
-来自ATCC#7955批次#61203517的生孢梭菌
-来自ATCC#8482批次#62382072的普通拟杆菌
-来自ATCC#13048批次#61741619的产气肠杆菌
-来自ATCC#27336批次#58049252的肺炎链球菌
-来自ATCC#25175批次#62284317的变异链球菌
-来自ATCC#49533批次#62175902的粪肠球菌
-来自ATCC#25933批次#61757217的奇异变形杆菌
用于珠粒缀合和生物素化试剂：
-来自Solulink#B1001-105的Chromalink生物素
-来自Fisher#BP331-500的磷酸钠
-来自Sigma#156159的氰基硼氢化钠
-来自Corning#21-040-CV批次#21040337的PBS
-来自Supelco#48912-U批次#LC00240的Proclin-300
-来自Sigma#C13408批次#MKBV4120V的羧基甲氧基胺
-来自Thermo,#28320批次#OC183327的10％Tween-20
用于抗体纯化的试剂：
-来自Thermo Scientific#89882的Zeba脱盐柱0.5mL
-来自Thermo Scientific#89880的Zeba脱盐柱2mL
-来自Millipore,cat#UFC503024的Amicon Ultra 0.5mL Ultracell(30,000MWCO)
-来自Abcam#ab173231的BSA清除试剂盒
用于缓冲液制备的试剂：
-来自BioBasic#7365-45-9的HEPES酸
-来自MP Biochemicals#105593的HEPES钠盐
-来自EMD Millipore#70955-225mL的5％碱溶性酪蛋白
-来自Spectrum#D1004的右旋糖酐
-来自Jackson#009-000-002的人IgG
来自Alpha Diagnostic Intl#DNP35-BTN-10的二硝基苯基(DNP)-生物素-BSA蛋白缀合物
来自PerkinElmer#6007290的384-井白色不透明OptiPlate
来自PerkinElmer#6050185的顶部密封件-A
来自PerkinElmer的EnVision多模式平板读数器型号2104
来自PerkinElmer的Lambda Bio+分光光度计
温育箱设定在37℃
方法
抗体纯化(预处理)
表1中列出的抗体1-7以低浓度(0.1mg/mL)和含有与生物素化反应不相容的叠氮化钠的溶液提供。因此，首先使用AMICON离心过滤器浓缩抗体溶液，然后使用PBS作为溶剂使其通过ZEBA脱盐柱以除去叠氮化钠。抗体12在其制剂中含有BSA。使用ABCAM BSA去除试剂盒进行BSA去除，并将抗体沉淀重悬于PBS中。在该预处理过程之后，通过分光光度地测定抗体浓度并将其列于表2中。
表2.处理后的最终抗体浓度
Ab的生物素化
对于Ab的生物素化，将0.04mg Ab和3.05μL Chromalink生物素(2mg/mL)混合在一起以获得30:1比例的生物素/Ab。用PBS pH 7.4完成0.08mL反应体积，并将反应在23℃温育2小时。使用ZEBA 0.5mL脱盐柱对生物素化抗体进行纯化。在354nm下测量生物素化的比率并且在280nM下读数用于蛋白回收。最终的生物素/Ab标记比率总结在表3中。
表3.生物素/抗体比率
AlphaLISA铕和钐受体珠粒缀合
对于受体珠粒缀合，将0.02mg抗体、0.0625％Tween-20、1.0mg AlphaLISA珠粒和1.25mg/mL NaBH3CN混合在一起。用130mM磷酸钠缓冲液pH8.0的溶液完成0.045mL的反应体积，并将反应物在37℃温育18小时。通过加入2μL 65mg/mL的CMO溶液终止反应，并使反应在37℃进行1小时。然后通过离心2次洗涤珠粒15分钟(14,000rpm/4℃)并将珠粒沉淀重悬于0.2mL的100mM Tris pH 8.0中。然后，进行第三次离心步骤，并将珠粒以5mg/mL的浓度重悬于含有0.05％Proclin-300的PBS pH 7.2中。
AlphaLISA检测测定：抗体筛选
测定缓冲液(缓冲液B)由25mM HEPES pH 7.4、0.1％酪蛋白、1mg/mL葡聚糖-500组成。
该方案如下。在1.5mL测定管中，将40μL 5E105CFU/mL(1E105CFU/mL终浓度)的细菌与80μL生物素-Ab(10nM终浓度)混合。将反应物在37℃温育60分钟。温育后，将细菌以6,000g离心15分钟。小心地除去上清液，并在弱光条件下加入200μL涂有SA的供体和涂有SA的受体珠粒混合物(在测定缓冲液B中分别为10μg/mL和40μg/mL终浓度)，并将丸剂轻轻地重悬沉淀。将反应物在37℃温育60分钟，最后在OptiPlate-384中将50μL重复三次分布，然后使用EnVision读数器对板进行读数。
AlphaLISA检测测定：基质和滴定实验
除非文中和/或图中另有说明，否则一般方案如下。在OptiPlate-384中，将10μL5E105CFU/mL(1E105CFU/mL终浓度)的细菌与20μL生物素-Ab和AlphaLISA Ab珠粒(分别为10nM和40μg/mL终浓度)混合。将反应物在37℃温育60分钟。最后，在弱光条件下加入20μL涂有SA的供体珠粒(10μg/mL终浓度)，然后在暗处(37℃)下将板温育30分钟，然后使用EnVision读数器对板进行读数。所有LOCI试剂均在测定缓冲液B中稀释。
DNP内部对照测定
除非文中和/或图中另有说明，否则一般方案如下。在OptiPlate-384中，将5μL稀释的DNP探针与10μL抗-DNP Sm受体珠粒(10μg/mL或20μg/mL终浓度)混合。将反应物在37℃温育60分钟。最后，在弱光条件下加入10μL涂有SA的供体珠粒(20μg/mL终浓度)，然后在暗处(37℃)将板温育30分钟，然后使用配备AlphaPlex Samarium钐检测特征(光学模块#2102-5910和在644nm下的Sm发射滤光器)的EnVision读数器对板进行读数。所有LOCI试剂均在测定缓冲液B中稀释。
细菌培养条件
根据SOP MP-0001和MP-0004(其中进行适当修改)制备细菌培养物。
对细菌划线和分离
第1天。使用无菌环，将细菌甘油原液(来自ATCC)轻轻铺展在琼脂板的一部分上以产生划线#1。使用新灭菌的环，将来自划线#1的细菌铺展在琼脂板的第二部分上以产生划线#2。最后，使用第三无菌环，将来自划线#2的细菌铺展在琼脂板的最后部分上，以产生划线#3。将板在37℃温育24-48小时。对于厌氧培养，在液体培养基中进行接种，因为细菌不会在琼脂板上生长。
第2天。将来自琼脂板的单个菌落重新划线到新的琼脂板上(如上所述)，并在37℃温育24-48小时。将厌氧菌株培养4天。对于厌氧细菌，使用100μL液体培养物接种30mL液体培养基。
液体细菌培养物和甘油原液(注意：过夜培养物用于甘油原液)
第3天。使用单个菌落(或125μL液体培养物)接种30mL液体液体培养基，使其在37℃生长过夜(24-48小时)，其中以300rpm或对于厌氧细菌不振荡。
第4天。接下来的一天，通过向细菌培养物中加入50％甘油原液至终浓度为10％甘油来产生细菌甘油原液。将等分(至少200μL)细菌甘油原液存储在-80℃。在一些情况下，将培养物以5100rpm离心5分钟，并重悬至足够的密度。根据生长和悬浮体积，等分试样在200μL至1mL之间变化。
第5天。接下来的一天，将细菌甘油原液解冻并连续稀释：10-2、10-4、10-6、10-7、10-8和10-9。将0.1mL和0.4mL的系列稀释液重复两次铺板并温育过夜。
第6天。测定细菌计数。
所选择的测试结果总结在图109A-图109I中。
衍射光学示例
A.材料和方法
在本文所述的实施例中使用以下材料和方法。
聚苯乙烯珠粒
市售的生物素化黄绿光荧光聚苯乙烯珠(Invitrogen，Carlsbad，CA)用于粒度灵敏度实验。珠粒具有0.2μm和1.0μm的标称直径，并且分别以2.5×1012个颗粒/mL、1.4×1010个颗粒/mL作为含有2mM叠氮化钠的水中悬浮液(2％固体)提供。
市售的涂有生物素的聚苯乙烯珠粒(Spherotech，Lake Forest，IL)用于流动表征实验。珠粒的标称直径为0.7-0.9μm，并以3.1×1010个颗粒/mL悬浮在PBS缓冲液中。
细菌培养物
将金黄色葡萄球菌(Sporometrics，多伦多，加拿大)，1.1×108CFU/mL和大肠杆菌(Sporometrics，多伦多，加拿大)，9.5×107CFU/mL的活细菌制剂在4℃储存直至使用。使用前，将细菌悬浮液剧烈涡旋，并从原液小瓶中无菌取出等分试样并在PBS中稀释以达到所需浓度。将细菌稀释液储存在冰上并剧烈涡旋，然后装入dotLab mX系统。
金纳米颗粒
在蛋白检测实验中使用具有标称直径40nm的Dressed山羊抗小鼠(H+L)抗体缀合的金纳米颗粒。金纳米颗粒获自Bioassay Works(Ijamsville，MD)。
抗体
使用市售的抗脂磷壁酸单克隆抗体(US Biologicals)和抗革兰氏阴性内毒素(Abcam，Cambridge，MA)。从供应商处获得未标记抗体，并且随后通过BioAuxilium研究(Saint-Laurent，Canada)进行生物素化和纯化。
通过Progenity(Ann Arbor，MI)测试缀合的抗体活性。
用于大肠杆菌O145:H2和金黄色葡萄球菌的多克隆抗体从KPL(Milford，MA)获得，以进行单克隆和多克隆抗体之间的性能比较。使用Lightning-生物素试剂盒(Innova Biosciences，Cambridge，UK)将抗体生物素化。
生物素化的兔抗小鼠Fc抗体、生物素化的山羊抗小鼠IgG抗体和纯化的小鼠IgG获自Axela,Inc.(多伦多，加拿大)。
封闭和洗涤缓冲液
BlockingSolution封闭缓冲液购自Candor Bioscience(德国)。磷酸盐缓冲盐水(PBS)、含有0.1％Tween-20(PBST)的PBS和Tris缓冲盐水(TBS)来自Axela,Inc.(多伦多，加拿大)。
抗生物素蛋白衍射光栅传感器
抗生物素蛋白衍射光栅传感器包括含有连续测定点阵列的流动通道。每个测定点由抗生物素蛋白组成，所述抗生物素蛋白以形成衍射光栅的不同平行线图案布置。一旦与将传感器连接到仪器微流体泵系统的流体适配器配合，点上方的流动通道将具有10μL的容量。流动通道下方的集成棱镜允许入射的激光束进入系统并允许衍射的光离开系统，而没有中断。使用反射而不是通过流动通道的透射来避免来自样品的潜在干扰。使用AxeladotLab mX系统对衍射光栅传感器进行成像。以60°入射角照射衍射光栅传感器，并测量来自5阶模式的衍射强度。
流体方案
涂有抗生物素蛋白的衍射光栅传感器与提供流体泵控制的dotLab mX系统配合。首先用含有0.1％Tween-20(PBST)的磷酸盐缓冲盐水洗涤传感器1分钟，用TheBlockingSolution封闭2分钟，然后再用PBST洗涤1分钟。然后将芯片与悬浮在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中的生物素化的捕获抗体溶液(在下面的实施例中进一步描述)一起温育10-15分钟。将芯片再次用PBST洗涤1分钟，并与细菌悬浮液(在下面的实施例中进一步描述)一起温育10-25分钟。除非另有说明，否则混合流速设定为500μL/min。
无流动方案
为了在仍使用dotLab mX系统进行衍射分析的情况下实现无流动温育，使用了传感器扫描软件。该软件对传感器中的点提供一般表面扫描，并输出迹线，其中x轴表示传感器上的横向位置，并且y轴表示每个位置处的衍射强度。根据“离线”样品温育之前和之后进行的传感器扫描，估计衍射信号的相对变化。
通过如下进行洗涤：轻轻地将流体吸移到传感器腔中，在旋转混合器上短暂温育，然后从传感器抽吸出流体。首先，用PBS洗涤传感器，在旋转混合器上以150RPM用封闭溶液温育1小时，然后再次用PBS洗涤。在封闭之后，执行传感器的表面扫描。接下来，将传感器与悬浮在PBS中的生物素化的捕获抗体溶液(在下面的实施例中进一步描述)一起以150RPM在旋转混合器中温育1小时。在第二次传感器扫描之前，用PBS重新洗涤传感器以除去未结合的捕获抗体。扫描后，将传感器与细菌悬浮液(在下面的实施例中进一步描述)以150RPM温育1小时。在进行最终的传感器扫描之前，用PBS洗涤传感器以除去未结合的细菌。
B.抗生物素蛋白衍射光栅传感器对粒径和流速的灵敏度
优化衍射光栅传感器的先前实施例以检测分子，例如尺寸约10nm的抗体。相比之下，活细菌的尺寸通常范围为0.5μm至5.0μm。为了测试系统捕获大颗粒的能力，使用标称直径为0.2μm和1.0μm的荧光聚苯乙烯珠粒进行温育实验。流速设定为100μL/min。在显微镜检查中，发现用1.0μm珠粒温育的传感器具有不均匀的珠粒涂层(图112)，表明大多数珠粒在温育期间未能结合或被剪切掉，而观察到用0.2μm珠粒温育的传感器具有均匀的珠粒涂层(图113)。
为了研究剪切力是否是较大颗粒中降低结合性能的唯一因素，在无流动培养条件下重复实验。在显微镜检查下，再次发现用1.0μm珠粒温育的传感器与用0.2μm珠粒温育的传感器相比具有更不均匀的涂层(图114)，表明空间位阻也可有助于在较大粒径下降低结合。
为了确定流速对固定的影响，使用0.83μm生物素化的聚苯乙烯珠粒直接固定在抗生物素蛋白传感器上。在0-500μL/min之间的不同流量下进行固定实验。发现流速显著影响结合信号，其中较低的流速产生较高的结合信号(图115)。虽然观察到显著的珠粒结合，但是在非常高的流速下结合不均匀，因为剪切力阻止珠粒与抗生物素蛋白传感器结合(图116)。当在没有流通过传感器的情况下进行固定时，结合信号最大化(图117)。这些结果表明，对于细菌细胞的检测，与衍射光栅传感器的先前实施方式相比，应该显著降低流速。
C.生物素化的抗脂磷壁酸、抗革兰氏阴性内毒素、多克隆抗金黄色葡萄球菌和抗大肠杆菌抗体与抗生物素蛋白传感器结合
对捕获抗体生物素-抗脂磷壁酸和生物素-抗革兰氏阴性内毒素进行了表征。将抗体固定至抗生物素蛋白衍射光栅传感器，并使用dotLab mX系统进行监测。所测试的每种生物素化的捕获抗体证明可检测到与抗生物素蛋白传感器的结合，其中生物素化的抗脂磷壁酸显示出最高的结合信号(图118)。接下来，评价了市售的多克隆金黄色葡萄球菌和大肠杆菌捕获抗体在抗生物素蛋白传感器中的适用性。两种抗体都被生物素化并被固定在抗生物素蛋白传感器上，并显示出优异的结合信号。这些结果显示抗生物素蛋白传感器平台能够结合多种生物素示踪的抗体。
D.固定化的生物素化抗脂磷壁酸特异性结合金黄色葡萄球菌
为了表征由涂由单克隆抗体的衍射光栅传感器捕获的细菌的灵敏度和特异性，将传感器与金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的细菌悬浮液一起温育。预期抗脂磷壁酸抗体与金黄色葡萄球菌结合，而预期抗革兰氏阴性内毒素抗体与大肠杆菌结合。涂有生物素化的抗脂磷壁酸的传感器显示易于以1.1×108CFU/mL结合检测的金黄色葡萄球菌，但响应于大肠杆菌没有信号变化(图119)。这些发现表明，抗脂磷壁酸传感器以高度特异的方式有效地捕获靶细菌。相比之下，涂有生物素化的抗革兰氏阴性内毒素的传感器未显示出对大肠杆菌的相应敏感性(图120)。这些结果显示金黄色葡萄球菌而非大肠杆菌与它们各自的抗体有效结合。结果表明，用单克隆抗体功能化的衍射光栅传感器能够检测细菌特异性结合。
E.多克隆抗金黄色葡萄球菌特异性结合金黄色葡萄球菌，并且固定的生物素化多克隆抗大肠杆菌特异性结合大肠杆菌
为了表征涂有多克隆抗体的衍射光栅传感器的灵敏度和特异性，使用多克隆抗体(山羊抗金黄色葡萄球菌、山羊抗大肠杆菌)进行实验。涂有生物素化抗金黄色葡萄球菌的传感器产生与涂有抗脂磷壁酸的传感器类似的结果，显示出与金黄色葡萄球菌的特异性结合信号。通过随后与未标记的抗金黄色葡萄球菌一起温育观察到细菌结合信号的小增强，证明金黄色葡萄球菌结合信号的特异性(图121)。使用多克隆抗大肠杆菌抗体产生小的但可检测的结合信号(图122)。这些结果表明，用多克隆抗体功能化的衍射光栅传感器能够检测细菌特异性结合。
F.共价连接改善了抗生物素蛋白传感器的检测特性
因为剪切力可以阻碍大颗粒的结合，所以进行实验以用环氧硅烷((3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷)使抗生物素蛋白传感器的聚苯乙烯表面官能化，以在传感器基板和抗生物素蛋白捕获分子之间建立共价连接。初步实验表明，硅烷化传感器具有与控制传感器类似的衍射强度，但在封闭步骤期间表现出衍射强度的逐渐增加(图123)。通过在Tris缓冲液中预洗涤传感器以使可用的环氧基团失活消除了该信号，这表明它是由封闭缓冲液组分与传感器的共价结合引起的(图124)。
用涂有抗生物素蛋白的环氧硅烷传感器(经Tris洗涤)进行的细菌测定在结合信号和固定的抗体信号之间产生较低的强度差异，但导致结合信号和固定的抗体信号之间总体上更好的比率(图125)。改进的比例对于装置的灵敏度性能是至关重要的，并且这些结果表明硅烷化是设计细菌测定的期望修改。
G.抗生物素蛋白衍射光栅传感器中的信号产生是由于衍射光栅的变化
为了验证在抗生物素蛋白衍射光栅传感器中观察到的信号是由衍射光栅的变化而不是某些其他现象引起的，制造了一组具有相反检测几何结构的衍射光栅传感器；代替对应于衍射光栅的线的标准功能化，将抗生物素蛋白沉积到衍射光栅的槽中。在这些相反衍射光栅上，与衍射强度的增加相反，预期观察到结合信号减少。珠粒实验表明，相反几何传感器与标准传感器相同地执行，但具有相反信号(图126)。这些结果表明，传感器中观察到的信号完全来自衍射光栅的变化。
H.使用金纳米颗粒的信号放大
使用小鼠IgG进行实验以证明当使用金纳米颗粒时系统对抗体结合的敏感性。与衍射光栅传感器的先前实施例不同，将信号放大步骤添加到方案中，其中将传感器与抗小鼠IgG金纳米颗粒缀合物一起温育。金纳米颗粒以两种方式增强来自相关分析物的信号：(1)它们增加了捕获的抗体的表观大小，从而增加了衍射光栅的可测量的变化，以及(2)它们具有显著不同的折射率，这导致在衍射光栅中相同几何变化的更强衍射信号。实验表明，纳米颗粒测定具有大约100pg/mL的小鼠IgG检测限，相当于667amol/L的灵敏度(图127)。这些结果说明了使用基于金纳米颗粒的增强策略实现高分析灵敏度的能力。
I.可以调节光栅周期、照射波长和入射角以优化大粒径的检测
在模拟研究中，通过优化光学参数，即光栅周期、照射波长和入射角，实现了大颗粒检测效率的显著提高。增强了衍射光栅传感器的用于检测尺寸为120nm和350nm的颗粒的性能。通过改变照射波长和/或光栅周期，可以增强对尺寸约1.0μm的较大颗粒的灵敏度(例如，2.5倍)(图128)。通过改变照射的入射角(例如，从45°到70°)，增加了灵敏度(例如，灵敏度增加五倍)(图129)。这些结果表明，该系统的光学设计可以显著影响衍射光栅传感器对不同分析物尺寸的灵敏度。
定位示例
实验1
根据本公开的可摄入医疗装置(TLC1)对于20个受试者测试以研究其定位能力。TLC1是生物相容的聚碳酸酯胶囊，包含电源、电子器件和软件。机载软件算法使用时间、温度和反射光谱数据以确定胶囊在其行进于胃肠道时的位置。胶囊为0.51x 1.22英寸，大于0.4x 0.85英寸的维生素药丸。受试者在参与研究之前禁食一夜。计算机断层扫描(CT)用作确定TLC1收集定位数据的准确性的基础。20个受试者中的一个不遵从禁食规定。没有20个受试者中的另一个的CT数据。这样，这两个受试者被排除于进一步的分析。TLC1在进入受试者胃中之后的首个14小时每15秒采样RGB数据(沿径向发射)，并且此后每5分钟采样，直到电池耗尽。TLC1直到其到达受试者的胃，才开始记录光学数据。这样，对于任意受试者，对于嘴－食道转移，没有基于RGB的数据。
此外，SB(给定成像)装置对57个受试者进行检测。受试者在参加研究之前禁食一夜。在每个受试者内记录胶囊内镜(PillCam)视频。胶囊内镜的采样频率取决于速率。胶囊内镜行进越快，则其采样数据将越快。每个视频约7至8小时长，始于胶囊送给到受试者嘴中。RGB光学数据记录在表中。医生对于每个视频中何处发生胃－十二指肠转移和回肠－盲肠转移提供注释。计算机断层扫描(CT)用作确定由胶囊内镜收集定位数据的准确性的基础。
食道－胃转移
对于TLC1，假定此转移发生在患者摄入所述装置后1分钟。对于胶囊内镜，算法如下：
1.在胶囊启动/送给之后，开始检测嘴－食道转移；
2.检查是否绿光<102.3且蓝光<94.6，
a.如是，则标记为嘴－食道转移，
b.如否，则继续扫描数据；
3.在检测到嘴－食道转移之后，继续监测绿光和蓝光信号持续另外30秒，以防止位置逆反；
a.如果绿光>110.1或蓝光>105.5，则标记其为嘴－食道的位置逆反；
b.重置嘴－食道标志，并循环步骤2和3直到确认检测到嘴－食道的转移；
4.增加1分钟至确认的嘴－食道转移，并标记其为食道－胃转移。
对于胶囊内镜受试者中的一个，在食道和胃之间不存在明确的差别，因而此受试者被排除于未来的胃定位分析。在56个有效受试者中，54个具有正确的食道－胃转移定位。总符合率为54/56＝96％。两个失败情况均具有大于1分钟的延长的食道。因此，增加1分钟至嘴－食道转移不足以覆盖这两个受试者的食道中的转移。
胃－十二指肠
对于TLC1和胶囊内镜，使用滑动窗分析。算法使用哑铃形的两个滑动窗的方式，其中在前(第一)、后(第二)窗之间具有2分钟间隙。2分钟的间隙被设计为至少部分地跳过从胃到小肠的快速转移，并当胶囊在小肠中稳定之后捕获小肠信号。算法如下：
1.在胶囊进入胃之后，开始检查胃－十二指肠转移；
2.设立两个窗(前和后)；
a.每个窗的时间长度：对于TLC1为3分钟，对于胶囊内镜为30秒；
b.两个窗之间的时间间隙：对于两种装置均为2分钟；
c.窗滑动步骤尺寸：对于两种装置均为0.5分钟；
3.比较两个滑动窗中的信号；
a.如果平均差高于后窗中的绿/蓝光信号的标准偏差的3倍；
i.如果是第一次，则记录后窗中的信号的平均值和标准偏差作为胃基准；
ii.如果前窗中的平均信号比胃基准信号高特定阈值(对于TLC1为0.3且对胶囊内镜为0.18)，则标记此为可能的胃－十二指肠转移；
b.如果探测到可能的幽门转移，则继续扫描另外10分钟以防止假阳性标志；
i.如果在此10分钟内探测到位置逆反，则先前的幽门转移标志是假阳性标志。清除此标志并继续检查；
ii.如果在可能的幽门转移标志之后10分钟内未识别到位置逆反，则标记其为确认的幽门转移；
c.在确认幽门转移之后继续监测绿/蓝光数据持续另外2小时以防止位置逆反；
i.如果识别到位置逆反，则当逆反发生时标志时间戳，并且然后重复步骤a－c以寻找下一次幽门转移；
ii.如果在先前确认幽门转移之后2小时胶囊尚未回到胃，则停止位置逆反监测并假定胶囊将会停留在小肠区中。
对于TLC1，18个受试者中的一个由于通过先前开发的定位算法的延迟的食道－胃转移识别，因而具有从胃中取得的过少(<3分钟)的样本。因此，此受试者被从胃－十二指肠转移的算法检测排除。对于其余TLC1受试者，CT图像确认对所有受试者的探测的幽门转移位于胃与空肠之间某处。17个受试者中的两个显示出胶囊在首次胃－十二指肠转移之后回到胃。在TLC1算法探测与CT扫描之间的总符合率为17/17＝100％。
对于胶囊内镜受试者中的一个，在视频结束之前胶囊一直停留在受试者胃中。对于胶囊内镜受试者中的另外两个，过少的样本从胃中取得以运行定位算法。这三个胶囊内镜受试者被从胃－十二指肠转移定位算法性能检测排除。胶囊内镜的幽门转移定位算法的性能总结如下：
1.良好案例(48个受试者)：
a.对于25个受试者，我们的探测准确与医生注释匹配；
b.对于19个受试者，两个探测之间的差别小于5分钟；
c.对于4个受试者，两个探测之间的差别小于10分钟(完全转移在G/B信号稳定之前可花费10分钟)。
2.失败案例(6个受试者)：
a.4个受试者在胃中的绿/蓝光信号具有高标准偏差；
b.1个受试者在胃中具有胆汁，严重影响胃中的绿/蓝光信号；
c.1个受试者在幽门转移处没有绿/蓝光变化。
胶囊内镜的胃－十二指肠转移定位算法探测与医生注释的总符合率为48/54＝89％。
十二指肠－空肠转移
对于TLC1，假定所述装置离开十二指肠，并在确定所述装置进入十二指肠之后3分钟进入空肠。在前述17个受试者中，相对于胃－十二指肠转移的TLC1研究，所提及受试者中16个具有确认十二指肠－空肠转移位于胃与空肠之间某处的CT图像。17个受试者中的一个在十二指肠中具有延长的转移时间。在算法探测与CT扫描之间的总符合率为16/17＝94％。
对于胶囊内镜，十二指肠－空肠转移未确定。
空肠－回肠转移
应注意，空肠比回肠更红且具有更多血管，而且空肠具有带有更多肠系膜脂肪的更厚的肠壁。这些差别可引起在空肠与回肠之间的不同光学响应，特别是对于反射的红光信号而言。对于TLC1和胶囊内镜，采用两种不同手段追踪在空肠－回肠转移处的红光信号变化。第一种手段是单个滑动窗分析，其中窗为10分钟长，并且当窗移动时，比较平均信号与阈值。第二种手段是两个滑动窗分析，其中每个窗为10分钟长且在两个窗之间具有20分钟的间隙。用于空肠－回肠转移定位的算法如下：
1.在十二指肠－空肠转移之后获取20分钟的红光信号，将数据求平均并将其记录为空肠基准信号；
2.在所述装置进入空肠之后20分钟开始检查空肠－回肠转移；
a.通过空肠基准信号使新接收的数据归一化；
b.两种手段：
i.单个滑动窗分析：
·如果反射的红光信号的平均值小于0.8，则设定转移标志
ii.两个滑动窗分析：
·如果反射的红光的平均差高于在前窗中的反射的红光信号的标准偏差的2倍，则设定转移标志。
对于TLC1，18个受试者中的16个具有确认探测的空肠－回肠转移处于空肠与盲肠之间的CT图像。算法与CT扫描之间的总符合率为16/18＝89％。这对于单滑动窗和双滑动窗手段而言均是如此，并且相同的两个受试者在这两种手段中失败。
对于胶囊内镜的空肠－回肠转移的探测的性能总结如下列出：
1.单个滑动窗分析：
a.11个案例探测到空肠－回肠转移在空肠与盲肠之间某处
b.24个案例探测到空肠－回肠转移在盲肠之后
c.19个案例未探测到空肠－回肠转移
d.总符合率：11/54＝20％
2.两个滑动窗分析：
a.30个案例探测到空肠－回肠转移在空肠与盲肠之间某处
b.24个案例探测到空肠－回肠转移在盲肠之后
c.总符合率：30/54＝56％
回肠－盲肠转移
数据表明：对于TLC1，反射的红/绿光的平均信号提供在回肠－盲肠的转移前后的大多数统计学差别。数据还表明：对于TLC1，反射的绿/蓝光的变化系数提供回肠－盲肠的转移的大多数统计学对比。基于胶囊内镜视频的分析显示出与通过TLC1装置获取的结果非常类似的统计学趋势。这样，算法利用反射的红/绿光的平均值的变化和反射的绿/蓝光的变化系数。算法如下：
1.在胶囊进入胃之后开始监测回肠－盲肠转移
2.设立两个窗(前(第一)和后(第二))
a.对于每个窗使用5分钟时间长度
b.在两个窗之间使用10分钟间隙
c.使用1分钟窗滑动步骤尺寸
3.比较两个滑动窗中的信号
a.在以下情况下设定回肠－盲肠转移标志：
i.反射的红/绿光具有显著变化或者低于阈值
ii.反射的绿/蓝光的变化系数低于阈值
b.如果是首次探测到回肠－盲肠转移，则将小肠中的平均的反射的红/绿光信号记录为小肠基准信号
c.在以下情况下标记位置逆反(即，胶囊返回末端回肠)：
i.反射的红/绿光与小肠基准信号在统计学上相当
ii.反射的绿/蓝光的变化系数高于阈值
d.如果探测到可能的回肠－盲肠转移，则对于TLC1继续扫描另外10分钟(对于胶囊内镜为15分钟)，以避免假阳性标志
i.如果在此时间帧内(对于TLC1为10分钟，对于胶囊内镜为15分钟)探测到位置逆反，则先前的回肠－盲肠转标志是假阳性标志。清除此标志并继续检查
ii.如果在可能的回肠－盲肠转移标志之后在此时间帧内(对于TLC1为10分钟，对于胶囊内镜为15分钟)未识别到位置逆反，则标记其为确认的回肠－盲肠转移
e.在确认回肠－盲肠转移之后继续监测数据持续另外2小时，以防止位置逆反
i.如果识别到位置逆反，则当逆反发生时标志时间戳，并且然后重复步骤a－d以寻找下一次回肠－盲肠转移
ii.如果在先前确认的回肠－盲肠转移之后2小时胶囊未回到小肠，则停止位置逆反监测并假定胶囊将会停留在大肠区中
被特别设计用于TLC1装置的标志设定和位置逆反准则如下：
1.在以下情况下设定回肠－盲肠转移标志：
a.前窗中的平均的反射的红/绿光小于0.7或两个窗之间的平均差高于0.6
b.反射的绿/蓝光的变化系数小于0.02
2.在以下情况下限定为位置逆反：
a.前窗中的平均的反射的红/绿光高于小肠基准信号
b.反射的绿/蓝光的变化系数高于0.086
对于TLC1，18个受试者中的16个具有CT图像，其确认探测的回肠－盲肠转移处于末端回肠和结肠之间。在算法与CT扫描之间的总符合率为16/18＝89％。关于这两个回肠－盲肠转移定位算法失败的受试者，对于一个受试者，当TLC1仍在受试者末端回肠中时，探测到回肠－盲肠转移，并且对于另一个受试者，当所述装置在结肠中时，探测到回肠－盲肠转移。
在57个可用胶囊内镜内窥镜检查视频中，对于三个受试者，内窥镜检查视频在胶囊内镜到达盲肠之前结束，另两个受试者在大肠中仅具有非常有限的视频数据(少于5分钟)。这五个受试者被从回肠－盲肠转移定位算法性能检测排除。对于胶囊内镜的回肠－盲肠转移探测的性能总结如下列出：
1.良好案例(39个受试者):
a.对于31个受试者，胶囊内镜探测与医生标注之间的差别小于5分钟
b.对于3个受试者，胶囊内镜探测与医生标注之间的差别小于10分钟
c.对于5个受试者，胶囊内镜探测与医生标注之间的差别小于20分钟(完全转移在信号稳定之前可花费20分钟)
2.边缘/不佳案例(13个受试者)：
a.边缘案例(9个受试者)
i.胶囊内镜回肠－盲肠转移探测出现在末端回肠或结肠中，但是两种探测的差别在1小时内
b.失败案例(4个受试者)
i.失败原因：
1.信号在末端回肠中已稳定
2.信号从入口到出口高度可变
3.在回肠－盲肠转移处的反射的红/绿光没有在统计学上的显著变化
如果仅考虑良好案例，则在回盲肠转移定位算法探测与医生注释之间的总符合率为39/52＝75％。包括可能的可接受案例的总符合率是48/52＝92.3％。
盲肠－结肠转移
数据表明：对于TLC1，反射的红/绿光的平均信号提供在盲肠－结肠的转移前后的大多数统计学差别。数据还表明：对于TLC1，反射绿光的变化系数提供盲肠－结肠的转移的大多数统计学对比。相同信号用于胶囊内镜。盲肠－结肠转移定位算法如下：
1.在回肠－盲肠转移之后获取10分钟的反射的红/绿光和反射的蓝光信号，求数据平均值并将其记录为盲肠基准信号；
2.在胶囊进入盲肠之后，开始检查盲肠－结肠转移(盲肠－结肠转移算法取决于回肠－盲肠转移标志)
a.通过盲肠基准信号将新接收的数据归一化；
b.两个滑动窗分析：
i.使用两个相邻的10分钟窗
ii.如果满足任意以下准则，则设定转移标志：
·反射的红/绿光的平均差大于后窗(第二)中的反射的红/绿光的标准偏差的4倍
·前(第一)窗中的反射的红/绿光的平均值高于1.03
·前(第一)窗中的反射的蓝光信号的变化系数大于0.23
以上阈值基于TLC1取得的数据的统计学分析而选择。
对于TLC1，18个受试者中的15个被探测到盲肠－结肠转移处于盲肠与结肠之间。受试者中的一个当TLC1仍在盲肠中时被探测到盲肠－结肠转移。另两个受试者均具有错误的回肠－盲肠转移探测和错误的盲肠－结肠转移探测。在算法与CT扫描之间的总符合率为15/18＝83％。
对于胶囊内镜，3个受试者的内窥镜视频在胶囊内镜到达盲肠之前结束，并且对于另两个受试者，在大肠中具有非常有限的视频数据(少于5分钟)。这五个受试者被从盲肠－结肠转移定位算法性能检测排除。对于胶囊内镜的盲肠－结肠转移探测的性能总结如下列出：
1. 27个案例被探测到盲肠－结肠转移处于盲肠与结肠之间某处；
2. 1个案例被探测到盲肠－结肠转移在回肠中
3. 24个案例未定位到盲肠－结肠转移
总符合率：27/52＝52％。
下表总结出定位准确性结果。
转移 TLC1 PillCam
胃-十二指肠 100％(17/17) 89％(48/54)
十二指肠-空肠 94％(16/17) N/A
回肠-盲肠 89％(16/18) 75％(39/52)
回肠-末端回肠/盲肠/结肠 100％(18/18) 92％(48/52)
其他实施方式
虽然已经描述了某些实施方式，但是本公开不限于这些实施方式。
作为示例，虽然已经描述了使用二级结合配偶体的实施方式，但是本公开不限于这些实施方式。在这种实施方式中，可以从结合至底物的一级结合配偶体生成基线。
作为另一个示例，尽管使用二级结合配偶体(例如抗生物素蛋白)可以增强多功能性并允许根据需要固定一级结合配偶体(例如捕获抗体)，但也可以考虑其他实施方式。例如，可以使用不同的方法来固定一级结合配偶体，其可以产生增强的性能和/或简化的传感器制造。一个示例是使用经环氧硅烷涂覆的表面直接固定一级结合配偶体。
作为另一个示例，已经描述了其中一级结合配偶体在测定期间被固定并且其结合信号(Δ捕获分子)用于标准化分析物结合信号(Δ分析网)的实施方式。然而，本公开不限于这些实施方式。例如，在一些实施方式中，可以将一级结合配偶体预先固定在衍射光栅上。在这种实施方式中，原位测定可以是涉及分析物与一级结合配偶体结合的一步过程(例如，没有比率/标准化)。
作为另一个示例，尽管公开了使用封闭步骤的实施方式，但是本公开不限于此。例如，在一些实施方式中，可以例如在传感器制造期间预封闭传感器。
作为另一示例，虽然已经公开了基于电流的检测方法，但是本公开不限于此方式。例如，在某些实施例中，可以使用其他检测方法。这种检测方法的示例包括荧光检测(例如，使用一种或多种染料，使用量子点)、可光激活的酶和可光解的底物。
作为另外的示例，在一些实施方式中，衍射光栅材料可以包括一种或多种图案化蛋白和/或一种或多种其他图案化生物分子。图案化可以使用任何适当的技术实施，例如冲压(例如，聚二甲基硅氧烷冲压)或光刻。
可摄入装置定位
在20个受试者上测试根据本公开的可摄入装置(“TLC1”)以研究其定位能力。TLC1是一种生物相容性聚碳酸酯胶囊，包含电源、电子器件和软件。机载软件算法使用时间、温度和反射光光谱数据来确定胶囊当其在胃肠道行进时的位置。胶囊为0.51×1.22英寸，比0.4×0.85英寸的维生素丸大。在参与研究之前，受试者禁食过夜。计算机断层扫描(“CT”)用作用于确定用TLC1收集的定位数据的准确性的基础。20个受试者中的一名没有遵循禁食规则。20个受试者中的另一个受试者缺乏CT数据。因此，这两个受试者被排除在进一步分析之外。TLC1在进入受试者胃部后的前14个小时内每隔15秒进行采样RGB数据(径向传输)，之后每五分钟进行采样，直到电池耗尽。TLC1在到达受试者的胃部之前没有开始记录光学数据。因此，对于任何受试者，不存在用于口-食道转移的基于RGB的数据。
此外，对57个受试者测试了SB(给定成像)装置。在参与研究之前，受试者禁食过夜。在每个受试者中记录PillCam视频。PillCam的采样频率取决于速度。PillCam行进速度越快，采样数据的速度就越快。从胶囊被施用到受试者的嘴中开始，每个视频大七到八个小时长。RGB光学数据记录在表格中。医生提供了关于在每个视频中发生胃-十二指肠转移和回肠-盲肠转移的记录。计算机断层扫描(“CT”)用作用于确定用PillCam收集的定位数据的准确性的基础。
食道-胃转移
对于TLC1，假设在患者摄入装置后一分钟发生这种转移。对于PillCam，算法如下：
5.在胶囊被激活/施用后开始口-食道转移检测
6.检查是否绿光<102.3且蓝光<94.6
a.如是，则标记为口-食道转移
b.如否，继续扫描数据
7.在检测到口-食管转移后，如果位置逆反，则继续监测绿光和蓝光信号另外30秒
a.如果绿光>110.1或蓝光>105.5，则将其标记为口-食道位置逆反
b.重置口-食道标志并依次通过步骤2和3，直到检测到确认的口-食道转移
8.在确认的口-食道转移处加1分钟，并将其标记为食道-胃转移
对于其中一个PillCam受试者，食道和胃之间没有明确的差异，因此该受试者被排除在未来的胃定位分析之外。在56个有效受试者中，其中54个具有正确的食道-胃转移定位。总一致性为54/56＝96％。两个失败的案例中的每一个都在食道延长了超过一分钟。因此，对于这两个受试者而言，向口-食道转移增加一分钟不足以覆盖食道中的转移。
胃－十二指肠
对于TLC1和PillCam，使用滑动窗分析。算法使用哑铃形的两个滑动窗的方式，其中在前(第一)、后(第二)窗之间具有2分钟间隙。2分钟的间隙被设计为至少部分地跳过从胃到小肠的快速转移，并当胶囊在小肠中稳定之后捕获小肠信号。算法如下：
4.在胶囊进入胃之后，开始检查胃－十二指肠转移；
5.设立两个窗(前和后)；
a.每个窗的时间长度：对于TLC1为3分钟，对于胶囊内镜为30秒；
b.两个窗之间的时间间隙：对于两种装置均为2分钟；
c.窗滑动步骤尺寸：对于两种装置均为0.5分钟；
6.比较两个滑动窗中的信号；
a.如果平均差高于后窗中的绿/蓝光信号的标准偏差的3倍；
i.如果是第一次，则记录后窗中的信号的平均值和标准偏差作为胃基准；
ii.如果前窗中的平均信号比胃基准信号高特定阈值(对于TLC1为0.3且对胶囊内镜为0.18)，则标记此为可能的胃－十二指肠转移；
b.如果检测到可能的幽门转移，则继续扫描另外10分钟以防止假阳性标志；
i.如果在此10分钟内检测到位置逆反，则先前的幽门转移标志是假阳性标志。清除此标志并继续检查；
ii.如果在可能的幽门转移标志之后10分钟内未识别到位置逆反，则标记其为确认的幽门转移；
c.在确认幽门转移之后继续监测绿/蓝光数据持续另外2小时以防止位置逆反；
i.如果识别到位置逆反，则当逆反发生时标志时间戳，并且然后重复步骤a－c以寻找下一次幽门转移；
ii.如果在先前确认幽门转移之后2小时胶囊尚未回到胃，则停止位置逆反监测并假定胶囊将会停留在小肠区中。
对于TLC1，18个受试者中的一个由于通过先前开发的定位算法的延迟的食道－胃转移识别，因而具有从胃中取得的过少(<3分钟)的样品。因此，此受试者被从胃－十二指肠转移的算法检测排除。对于其余TLC1受试者，CT图像确认对所有受试者的检测的幽门转移位于胃与空肠之间某处。17个受试者中的两个显示出胶囊在首次胃－十二指肠转移之后回到胃。在TLC1算法检测与CT扫描之间的总符合率为17/17＝100％。
对于胶囊内镜受试者中的一个，在视频结束之前胶囊一直停留在受试者胃中。对于胶囊内镜受试者中的另外两个，过少的样品从胃中取得以运行定位算法。这三个胶囊内镜受试者被从胃－十二指肠转移定位算法性能检测排除。胶囊内镜的幽门转移定位算法的性能总结如下：
3.良好案例(48个受试者)：
a.对于25个受试者，我们的检测准确与医生注释匹配；
b.对于19个受试者，两个检测之间的差别小于5分钟；
c.对于4个受试者，两个检测之间的差别小于10分钟(完全转移在G/B信号稳定之前可花费10分钟)。
4.失败案例(6个受试者)：
a.4个受试者在胃中的绿/蓝光信号具有高标准偏差；
b.1个受试者在胃中具有胆汁，严重影响胃中的绿/蓝光信号；
c.1个受试者在幽门转移处没有绿/蓝光变化。
胶囊内镜的胃－十二指肠转移定位算法检测与医生注释的总符合率为48/54＝89％。
十二指肠－空肠转移
对于TLC1，假定所述装置离开十二指肠，并在确定所述装置进入十二指肠之后3分钟进入空肠。在前述17个受试者中，相对于胃－十二指肠转移的TLC1研究，所提及受试者中16个具有确认十二指肠－空肠转移位于胃与空肠之间某处的CT图像。17个受试者中的一个在十二指肠中具有延长的转移时间。在算法检测与CT扫描之间的总符合率为16/17＝94％。
对于胶囊内镜，十二指肠－空肠转移未确定。
空肠－回肠转移
应注意，空肠比回肠更红且具有更多血管，而且空肠具有带有更多肠系膜脂肪的更厚的肠壁。这些差别可引起在空肠与回肠之间的不同光学响应，特别是对于反射的红光信号而言。对于TLC1和胶囊内镜，采用两种不同手段追踪在空肠－回肠转移处的红光信号变化。第一种手段是单个滑动窗分析，其中窗为10分钟长，并且当窗移动时，比较平均信号与阈值。第二种手段是两个滑动窗分析，其中每个窗为10分钟长且在两个窗之间具有20分钟的间隙。用于空肠－回肠转移定位的算法如下：
3.在十二指肠－空肠转移之后获取20分钟的红光信号，将数据求平均并将其记录为空肠基准信号；
4.在所述装置进入空肠之后20分钟开始检查空肠－回肠转移；
a.通过空肠基准信号使新接收的数据归一化；
b.两种手段：
i.单个滑动窗分析：
·如果反射的红光信号的平均值小于0.8，则设定转移标志
ii.两个滑动窗分析：
·如果反射的红光的平均差高于在前窗中的反射的红光信号的标准偏差的2倍，则设定转移标志。
对于TLC1，18个受试者中的16个具有确认检测的空肠－回肠转移处于空肠与盲肠之间的CT图像。算法与CT扫描之间的总符合率为16/18＝89％。这对于单滑动窗和双滑动窗手段而言均是如此，并且相同的两个受试者在这两种手段中失败。
对于胶囊内镜的空肠－回肠转移的检测的性能总结如下列出：
3.单个滑动窗分析：
a.11个案例检测到空肠－回肠转移在空肠与盲肠之间某处
b.24个案例检测到空肠－回肠转移在盲肠之后
c.19个案例未检测到空肠－回肠转移
d.总符合率：11/54＝20％
4.两个滑动窗分析：
a.30个案例检测到空肠－回肠转移在空肠与盲肠之间某处
b.24个案例检测到空肠－回肠转移在盲肠之后
c.总符合率：30/54＝56％
回肠－盲肠转移
数据表明：对于TLC1，反射的红/绿光的平均信号提供在回肠－盲肠的转移前后的大多数统计学差别。数据还表明：对于TLC1，反射的绿/蓝光的变化系数提供回肠－盲肠的转移的大多数统计学对比。基于胶囊内镜视频的分析显示出与通过TLC1装置获取的结果非常类似的统计学趋势。这样，算法利用反射的红/绿光的平均值的变化和反射的绿/蓝光的变化系数。算法如下：
4.在胶囊进入胃之后开始监测回肠－盲肠转移
5.设立两个窗(前(第一)和后(第二))
a.对于每个窗使用5分钟时间长度
b.在两个窗之间使用10分钟间隙
c.使用1分钟窗滑动步骤尺寸
6.比较两个滑动窗中的信号
a.在以下情况下设定回肠－盲肠转移标志：
i.反射的红/绿光具有显著变化或者低于阈值
ii.反射的绿/蓝光的变化系数低于阈值
b.如果是首次检测到回肠－盲肠转移，则将小肠中的平均的反射的红/绿光信号记录为小肠基准信号
c.在以下情况下标记位置逆反(即，胶囊返回末端回肠)：
i.反射的红/绿光与小肠基准信号在统计学上相当
ii.反射的绿/蓝光的变化系数高于阈值
d.如果检测到可能的回肠－盲肠转移，则对于TLC1继续扫描另外10分钟(对于胶囊内镜为15分钟)，以避免假阳性标志
i.如果在此时间帧内(对于TLC1为10分钟，对于胶囊内镜为15分钟)检测到位置逆反，则先前的回肠－盲肠转标志是假阳性标志。清除此标志并继续检查
ii.如果在可能的回肠－盲肠转移标志之后在此时间帧内(对于TLC1为10分钟，对于胶囊内镜为15分钟)未识别到位置逆反，则标记其为确认的回肠－盲肠转移
e.在确认回肠－盲肠转移之后继续监测数据持续另外2小时，以防止位置逆反
i.如果识别到位置逆反，则当逆反发生时标志时间戳，并且然后重复步骤a－d以寻找下一次回肠－盲肠转移
ii.如果在先前确认的回肠－盲肠转移之后2小时胶囊未回到小肠，则停止位置逆反监测并假定胶囊将会停留在大肠区中
被特别设计用于TLC1装置的标志设定和位置逆反准则如下：
3.在以下情况下设定回肠－盲肠转移标志：
a.前窗中的平均的反射的红/绿光小于0.7或两个窗之间的平均差高于0.6
b.反射的绿/蓝光的变化系数小于0.02
4.在以下情况下限定为位置逆反：
a.前窗中的平均的反射的红/绿光高于小肠基准信号
b.反射的绿/蓝光的变化系数高于0.086
对于TLC1，18个受试者中的16个具有CT图像，其确认检测的回肠－盲肠转移处于末端回肠和结肠之间。在算法与CT扫描之间的总符合率为16/18＝89％。关于这两个回肠－盲肠转移定位算法失败的受试者，对于一个受试者，当TLC1仍在受试者末端回肠中时，检测到回肠－盲肠转移，并且对于另一个受试者，当所述装置在结肠中时，检测到回肠－盲肠转移。
在57个可用胶囊内镜内窥镜检查视频中，对于三个受试者，内窥镜检查视频在胶囊内镜到达盲肠之前结束，另两个受试者在大肠中仅具有非常有限的视频数据(少于5分钟)。这五个受试者被从回肠－盲肠转移定位算法性能检测排除。对于胶囊内镜的回肠－盲肠转移检测的性能总结如下列出：
3.良好案例(39个受试者):
a.对于31个受试者，胶囊内镜检测与医生标注之间的差别小于5分钟
b.对于3个受试者，胶囊内镜检测与医生标注之间的差别小于10分钟
c.对于5个受试者，胶囊内镜检测与医生标注之间的差别小于20分钟(完全转移在信号稳定之前可花费20分钟)
4.边缘/不佳案例(13个受试者)：
a.边缘案例(9个受试者)
i.胶囊内镜回肠－盲肠转移检测出现在末端回肠或结肠中，但是两种检测的差别在1小时内
b.失败案例(4个受试者)
i.失败原因：
1.信号在末端回肠中已稳定
2.信号从入口到出口高度可变
3.在回肠－盲肠转移处的反射的红/绿光没有在统计学上的显著变化
如果仅考虑良好案例，则在回盲肠转移定位算法检测与医生注释之间的总符合率为39/52＝75％。包括可能的可接受案例的总符合率是48/52＝92.3％。
盲肠－结肠转移
数据表明：对于TLC1，反射的红/绿光的平均信号提供在盲肠－结肠的转移前后的大多数统计学差别。数据还表明：对于TLC1，反射绿光的变化系数提供盲肠－结肠的转移的大多数统计学对比。相同信号用于胶囊内镜。盲肠－结肠转移定位算法如下：
3.在回肠－盲肠转移之后获取10分钟的反射的红/绿光和反射的蓝光信号，求数据平均值并将其记录为盲肠基准信号；
4.在胶囊进入盲肠之后，开始检查盲肠－结肠转移(盲肠－结肠转移算法取决于回肠－盲肠转移标志)
a.通过盲肠基准信号将新接收的数据归一化；
b.两个滑动窗分析：
i.使用两个相邻的10分钟窗
ii.如果满足任意以下准则，则设定转移标志：
·反射的红/绿光的平均差大于后窗(第二)中的反射的红/绿光的标准偏差的4倍
·前(第一)窗中的反射的红/绿光的平均值高于1.03
·前(第一)窗中的反射的蓝光信号的变化系数大于0.23
以上阈值基于TLC1取得的数据的统计学分析而选择。
对于TLC1，18个受试者中的15个被检测到盲肠－结肠转移处于盲肠与结肠之间。受试者中的一个当TLC1仍在盲肠中时被检测到盲肠－结肠转移。另两个受试者均具有错误的回肠－盲肠转移检测和错误的盲肠－结肠转移检测。在算法与CT扫描之间的总符合率为15/18＝83％。
对于胶囊内镜，3个受试者的内窥镜视频在胶囊内镜到达盲肠之前结束，并且对于另两个受试者，在大肠中具有非常有限的视频数据(少于5分钟)。这五个受试者被从盲肠－结肠转移定位算法性能检测排除。对于胶囊内镜的盲肠－结肠转移检测的性能总结如下列出：
4. 27个案例被检测到盲肠－结肠转移处于盲肠与结肠之间某处；
5. 1个案例被检测到盲肠－结肠转移在回肠中
6. 24个案例未定位到盲肠－结肠转移
总符合率：27/52＝52％.
下表总结出定位准确性结果。
转移 TLC1 PillCam
胃－十二指肠 100％(17/17) 89％(48/54)
十二指肠－空肠 94％(16/17) N/A
回肠－盲肠 89％(16/18) 75％(39/52)
回肠－末端回肠/盲肠/结肠 100％(18/18) 92％(48/52)

Claims (130)

1.一种组合物，包含：
染料；和
能够选择性裂解真核细胞的试剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述染料能够与活细胞的靶组分结合或反应。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中当所述染料与所述活细胞的所述靶组分结合或反应时，所述染料显示出可测量地改变的荧光。
4.根据权利要求2或3所述的组合物，其中所述染料能够被所述活细胞内化。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的组合物，其中所述活细胞的所述靶组分包括选自由核酸、肌动蛋白、微管蛋白、酶、核苷酸结合蛋白、离子-转运蛋白、线粒体、细胞质成分和膜成分所组成的组中的成员。
6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述染料在与核酸结合时显示荧光。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述染料包括选自由吖啶橙、钙黄绿素-AM、DAPI、Hoechst33342、Hoechst 33258、PicoGreen、SYTO 16、SYBR Green I、德克萨斯红、雷德蒙红、Bodipy染料、俄勒冈绿、溴化乙锭和碘化丙锭所组成的组中的成员。
8.根据权利要求2-5中任一项所述的组合物，其中所述染料是在被所述活细胞代谢时显示荧光的荧光染料。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述染料是在被细胞代谢时显示荧光的亲脂性染料。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述染料在被细胞或细胞组分还原时显示荧光。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述染料包括选自由刃天青、C12-刃天青、7-羟基-9H-(1，3-二氯-9，9-二二甲基吖啶-2-酚)N-氧化物、6-氯-9-硝基-5-氧代-5H-苯并[a]吩恶嗪和四唑盐所组成的组中的成员。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述染料在被细胞或细胞组分氧化时显示荧光。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中所述染料包括选自由二氢钙黄绿素AM、二氢罗丹明123、二氢乙锭、2，3，4，5，6-五氟四甲基二氢糖胺和3′-(对氨基苯基)荧光素所组成的组中的成员。
14.根据权利要求1-5所述的组合物，其中所述染料在被细胞或细胞组分去乙酰化和/或氧化时显示荧光。
15.根据权利要求14所述的组合物，其中所述染料包括选自由二氢罗丹明、二氢荧光素，2′，7′-二氯二氢荧光素二乙酸酯、5-(和6-)羧基-2′，7′-二氯二氢荧光素二乙酸酯和氯甲基-2′，7′-二氯二氢荧光素二乙酸酯乙酰酯所组成的组中的成员。
16.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述染料在与肽酶反应时显示荧光。
17.根据权利要求16所述的组合物，其中所述染料包括选自由(CBZ-Ala-Ala-Ala-Ala)2-R110弹性蛋白酶2；(CBZ-Ala-Ala-Asp)2-R110颗粒酶B；和7-氨基-4-甲基香豆素；以及N-CBZ-L-天冬氨酰基-L-谷氨酰基-L-缬氨酰基-L-天冬氨酸酰胺所组成的组中的成员。
18.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述染料包括在被活细胞代谢时表现出化学发光的化学发光染料。
19.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述染料包括鲁米诺。
20.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述试剂包括去污剂。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的组合物，其中所述试剂包括非离子型去污剂。
22.根据权利要求1-20中任一项所述的组合物，其中所述试剂包括选自由NonidetP40、脱氧胆酸盐、Igepal CA 630、Triton-X 100、Zwittergent、十二烷基磺酸钠和Tween20所组成的组中的成员。
23.根据权利要求1-20中任一项所述的组合物，其中所述试剂包含脱氧胆酸盐。
24.根据权利要求23所述的组合物，其中所述组合物包含浓度为0.0001wt％至1wt％的脱氧胆酸盐。
25.根据权利要求23所述的组合物，其中所述组合物包含浓度为0.005wt％的脱氧胆酸盐。
26.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，还包含能够选择性裂解真核细胞的第二试剂。
27.根据权利要求26所述的组合物，其中所述第二试剂包括去污剂。
28.根据权利要求26所述的组合物，其中所述第二试剂包括选自由Nonidet P40、脱氧胆酸盐、Igepal CA 630、Triton-X 100、Zwittergent、十二烷基硫酸钠(SDS)和Tween 20所组成的组中的成员。
29.根据权利要求26所述的组合物，其中所述第二试剂是Triton-X 100。
30.根据权利要求29所述的组合物，其中所述组合物包含浓度为0.1wt％至0.05wt％的Triton-X 100。
31.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，还包含电解质。
32.根据权利要求31所述的组合物，其中所述电解质是二价电解质。
33.根据权利要求31所述的组合物，其中所述电解质是MgCl2。
34.根据权利要求33所述的组合物，其中所述组合物包含浓度为0.1mM至100mM的MgCl2。
35.根据权利要求33所述的组合物，其中所述组合物包含浓度为0.5mm至50mM的MgCl2。
36.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，还包含水。
37.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物是水溶液。
38.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物的pH为5至8。
39.根据权利要求1-38中任一项所述的组合物，其中所述组合物的pH为6至7.8。
40.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物是固体或半固体。
41.根据权利要求2-40中任一项所述的组合物，其中所述活细胞是细菌细胞。
42.一种制品，包括：
包含吸收性材料的构件；和
根据权利要求1-41中任一项所述的组合物，
其中所述组合物被至少部分地吸收在所述吸收性材料中。
43.根据权利要求42所述的制品，其中所述吸收性材料包括海绵。
44.根据权利要求43所述的制品，其中所述海绵包括亲水性海绵。
45.根据权利要求42-44中任一项所述的制品，其中所述吸收性材料包括选自由棉、人造丝、玻璃、聚酯、聚乙烯、聚氨酯和硝化纤维素所组成的组中的材料。
46.一种装置，包括：
包含吸收性材料的构件；和
根据权利要求1-41中任一项所述的组合物，
其中所述组合物被至少部分地吸收在所述吸收性材料中，并且所述装置是可摄入装置。
47.根据权利要求46所述的装置，还包括构造有开口的壳体，其中所述吸收性材料设置在所述壳体内，使得所述吸收性材料通过所述壳体中的所述开口与所述装置的外部流体连通。
48.根据权利要求46所述的装置，其中所述可摄入装置包括：
壳体，所述壳体由第一端、与所述第一端基本相对的第二端和从所述第一端纵向延伸到所述第二端的壁限定；
在所述壳体的所述壁中的第一开口；
在所述壳体的所述第一端中的第二开口，所述第二开口基本上垂直于所述第一开口定向；和
弯曲腔室，所述弯曲腔室将所述第一开口和所述第二开口连接，其中所述弯曲腔室的至少一部分在所述可摄入装置内形成采样腔室。
49.根据权利要求46所述的装置，其中所述可摄入装置在所述可摄入装置的内部与所述可摄入装置的外部之间具有开口，并且所述可摄入装置包括：
腔室；和
多级阀门系统，所述多级阀门系统在所述可摄入装置的所述内部，
其中：
所述多级阀门系统具有第一状态、第二状态和第三状态，
所述多级阀门系统的所述第一状态与所述多级阀门系统的所述第二状态和所述第三状态不同；
所述多级阀门系统的所述第二状态与所述多级阀门系统的所述第一状态和所述第三状态不同；
当所述多级阀门系统处于其第一状态时，所述开口防止所述可摄入装置的所述内部与所述可摄入装置的所述外部之间的流体连通；
当所述多级阀门系统处于其第二状态时，所述开口允许所述可摄入装置的所述内部与所述可摄入装置的所述外部之间的流体连通；并且
当所述多级阀门系统处于其第三状态时，所述开口防止所述可摄入装置的所述内部与所述可摄入装置的所述外部之间的流体连通。
50.根据权利要求46所述的装置，其中所述可摄入装置在所述可摄入装置的内部与所述可摄入装置的外部之间具有开口，并且所述可摄入装置包括：
腔室；和
多级阀门系统，所述多级阀门系统在所述可摄入装置的所述内部，
其中：
所述多级阀门系统包括：
致动器系统，所述致动器系统包括第一构件；
触发器，所述触发器包括第一栓钉和第一唇部；
门，所述门包括突起和具有开口的门腿状部；和
偏置系统，所述偏置系统包括第一偏置构件和第二偏置构件；
当所述多级阀门系统处于第一级时：
所述第一偏置构件向所述触发器施加力，使得所述第一栓钉接触所述第一构件；
所述第一构件抵抗由所述第一偏置构件施加到所述触发器的力；
所述第二偏置构件向所述门施加力，使得所述突起接触所述第一唇部；
所述第一唇部抵抗由所述第二偏置构件施加到所述门上的力；并且
所述门腿状部中的所述开口不与所述可摄入装置中的所述开口对准。
51.根据权利要求46所述的装置，其中所述可摄入装置在所述可摄入装置的内部与所述可摄入装置的外部之间具有开口，并且所述可摄入装置包括：
腔室；和
采样系统，所述采样系统在所述可摄入装置的所述内部，
其中：
所述采样系统包括：
第一构件，所述第一构件包含吸收性材料；和
第二构件，所述第二构件包含与第一吸收性材料不同的第二吸收性材料；并且
所述采样系统被配置成使得从所述可摄入装置的所述外部流到所述可摄入装置的所述内部的流体进入所述第一吸收性材料；并且
所述采样系统被配置成允许流体从所述第一吸收性材料流到所述第二吸收性材料。
52.根据权利要求46所述的装置，其中所述可摄入装置在所述可摄入装置的内部和所述可摄入装置的外部之间具有开口，并且所述可摄入装置包括：
腔室；和
采样系统，所述采样系统在所述可摄入装置的所述内部，被配置成吸收经由所述开口进入所述可摄入装置的所述内部的流体，所述采样系统包括吸收性材料和被至少部分地吸收在所述吸收性材料中的至少一种防腐剂。
53.根据权利要求46所述的装置，其中所述可摄入装置包括：
壳体，所述壳体由第一端、与所述第一端基本相对的第二端和从所述第一端纵向延伸到所述第二端的壁限定；
在所述壳体的所述壁中的第一开口；
在所述壳体的所述第一端中的第二开口，所述第二开口基本上垂直于所述第一开口定向；和
弯曲腔室，所述弯曲腔室将所述第一开口和所述第二开口连接，其中所述弯曲腔室的至少一部分在所述可摄入装置内形成采样腔室。
54.根据权利要求46所述的装置，其中所述可摄入装置包括：
壳体，所述壳体由第一端、与所述第一端基本相对的第二端、从所述第一端纵向延伸到所述第二端的壁、以及开口限定；
在所述壳体内的采样腔室，其中所述采样腔室包含吸收性材料；
入口端口，所述入口端口将所述壳体中的所述开口连接到所述采样腔室；
一次性密封装置，所述一次性密封装置位于所述入口端口内，密封所述入口端口；和
加热元件，所述加热元件靠近所述一次性密封装置，其中：
所述加热元件被配置成将热量施加到所述一次性密封装置以将所述入口端口开封并打开所述采样腔室，并且
所述吸收性材料的靠近所述入口端口的至少一部分被配置成在与样品接触时膨胀并将所述入口端口重新密封。
55.根据权利要求46所述的装置，其中所述可摄入装置包括：
壳体，所述壳体由第一端、与所述第一端基本相对的第二端、从所述第一端纵向延伸到所述第二端的壁、以及开口限定；
在所述壳体内的采样腔室，所述采样腔室具有进入端口和在所述采样腔室的与所述进入端口相对端上的离开端口，其中所述离开端口被配置成允许气体离开所述腔室并防止样品的至少一部分离开所述腔室；
入口区域，所述入口区域将所述壳体中的所述开口与所述采样腔室的所述进入端口连接；和
可移动阀门，所述可移动阀门定位成打开和关闭所述入口区域，其中：
处于打开位置的所述可移动阀门允许所述样品进入所述采样腔室；并且
处于关闭位置的所述可移动阀门防止所述样品进入所述采样腔室。
56.根据权利要求46-55中任一项所述的装置，还包括：
一个或多个处理设备；和
存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由所述一个或多个处理设备执行从而以至少为85％的准确度来确定所述可摄入装置在受试者的胃肠(GI)道的一部分中的位置。
57.根据权利要求46-55中任一项所述的装置，还包括：
一个或多个处理设备；和
存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由所述一个或多个处理设备执行从而以至少70％的准确度来确定所述可摄入装置位于受试者的盲肠中。
58.根据权利要求46-55中任一项所述的装置，还包括：
一个或多个处理设备；和
存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由所述一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的设备，从而以至少为85％的准确度来确定所述可摄入装置在受试者的胃肠道的一部分中的位置。
59.根据权利要求46-55中任一项所述的装置，还包括：
一个或多个处理设备；和
存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由所述一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的外部设备，从而以至少为70％的准确度来确定所述可摄入装置位于所述盲肠中。
60.根据权利要求46-59中任一项所述的装置，还包括第一光源和第二光源，其中所述第一光源被配置为发射第一波长的光，并且所述第二光源被配置为发射与所述第一波长不同的第二波长的光。
61.根据权利要求60所述的装置，还包括第一检测器和第二检测器，其中所述第一检测器被配置成检测所述第一波长的光，且所述第二检测器被配置成检测所述第二波长的光。
62.一种试剂盒，包含：
包含吸收性材料的构件；和
根据权利要求1-41中任一项所述的组合物，
其中所述组合物被至少部分地吸收在所述吸收性材料中。
63.一种试剂盒，包含根据权利要求42-45中任一项所述的制品或根据权利要求46-61中任一项所述的装置。
64.一种方法，包括：
使样品与根据权利要求1-41中任一项所述的组合物、根据权利要求42-45中任一项所述的制品或根据权利要求46-61中任一项所述的装置接触，得到产物；和
测量所述产物的荧光以检测所述样品中的活细菌细胞。
65.根据权利要求64所述的方法，包括测量所述产物的总荧光以检测所述样品中的活细菌细胞。
66.根据权利要求65所述的方法，还包括将所测量的所述产物的总荧光与由对照物产生的总荧光进行比较，以检测所述样品中的活细菌细胞。
67.根据权利要求66所述的方法，还包括将比较的总荧光与所述样品中的活细菌细胞的数量相关联。
68.根据权利要求64所述的方法，包括测量随时间变化的所述产物的荧光变化，以检测所述样品中的活细菌细胞。
69.根据权利要求68所述的方法，还包括将所测量的随时间变化的所述产物的荧光变化率与由对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较，以检测所述样品中的活细菌细胞。
70.根据权利要求69所述的方法，还包括将比较的随时间变化的荧光变化率与所述样品中的活细菌细胞的数量相关联。
71.根据权利要求66-70中任一项所述的方法，其中所述对照物包含与所述样品相同的组合物，但不包含活细菌细胞。
72.根据权利要求66-71中任一项所述的方法，其中所述对照物包含与所述样品相同的组合物，但包含已知数量的活细菌细胞。
73.根据权利要求64-72中任一项所述的方法，其中所述样品包括生物样品。
74.根据权利要求64-72中任一项所述的方法，其中所述样品包括环境样品。
75.根据权利要求64-72中任一项所述的方法，其中所述样品包括人样品。
76.根据权利要求64-72中任一项所述的方法，其中所述样品包括人胃肠道样品。
77.根据权利要求64-76中任一项所述的方法，其中所述活细菌细胞包括选自由大肠杆菌、炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒杆菌、鼠疫耶尔森菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、布鲁氏杆菌、产气荚膜梭菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、葡萄球菌、分支杆菌、A族链球菌、B族链球菌、肺炎链球菌、幽门螺杆菌、土拉弗朗西斯菌、肠炎沙门氏菌、人型支原体、口腔支原体、唾液支原体、发酵支原体、肺炎支原体、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、麻风分枝杆菌、立克次氏立克次氏体、由小株立克次氏体、普氏立克次氏体、加拿大立克次氏体、枯草芽孢杆菌、尼日尔枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、贝氏柯克斯体、普氏栖粪杆菌、人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌、白色瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌所组成的组中的细菌细胞。
78.一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需求的方法，所述方法包括：
将来自所述受试者胃肠道的样品与根据权利要求1-41中任一项所述的组合物接触以提供产物；
测量选自i)所述产物的总荧光；或ii)所述产物的随时间变化的荧光变化率中的参数；和
将所述参数与所述样品中的活细菌细胞的数量相关联。
79.根据权利要求78所述的方法，还包括使用相关性来确定所述受试者是否患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长的风险。
80.根据权利要求78或权利要求79的方法，还包括当所述样品中的活细菌细胞的数量大于约105个菌落形成单位(CFU)/mL时，确定所述受试者需要治疗所述胃肠道细菌细胞过度生长。
81.根据权利要求78-80中任一项所述的方法，其中所述参数包括所述产物的总荧光。
82.根据权利要求78-80中任一项所述的方法，其中所述参数包括所述产物的随时间变化的荧光变化率。
83.根据权利要求78所述的方法，包括：
从所述受试者的胃肠道获得样品；
测量所述产物的总荧光；
将所测量的总荧光与由对照物产生的总荧光进行比较；和
将比较的荧光与所述样品中存在的活细菌细胞的数量相关联。
84.根据权利要求83所述的方法，还包括当所述样品中的活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL时，确定所述受试者需要治疗所述胃肠道细菌细胞过度生长。
85.根据权利要求78所述的方法，包括：
从所述受试者的胃肠道获得样品；
测量所述产物的总荧光；
将所述产物的随时间变化的荧光变化率与由对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较；和
将比较的随时间变化的荧光变化率与所述样品中的活细菌细胞的数量相关联。
86.根据权利要求83-85中任一项所述的方法，其中所述对照物包含与样品相同的组合物，不包含活细菌细胞。
87.根据权利要求83-85中任一项所述的方法，其中所述对照物包含与所述样品相同的组合物，但包含已知数量的活细菌细胞。
88.一种方法，包括：
将样品置于根据权利要求42-45中任一项所述的制品中，从而产生产物；和
测量选自在所述制品中的所述产物的总荧光以及在所述制品中的所述产物的随时间变化的荧光变化率中的参数。
89.根据权利要求88所述的方法，其中所述样品包括水溶液。
90.根据权利要求88或权利要求89所述的方法，还包括从所述产物中除去水。
91.根据权利要求88-90中任一项所述的方法，还包括加热所述产物。
92.根据权利要求91所述的方法，其中将所述产物加热至高于0℃的温度。
93.根据权利要求91或权利要求92所述的方法，其中将所述产物加热至最高100℃的温度。
94.根据权利要求88-93中任一项所述的方法，包括将所述产物的总含水量降低至少50％。
95.根据权利要求88-94中任一项所述的方法，其中所述参数是在所述制品中的所述产物的总荧光。
96.根据权利要求93所述的方法，还包括将所测量的在所述产物中检测到的总荧光与由对照物产生的总荧光进行比较，并将比较的荧光相关联以检测所述样品中的活细菌细胞。
97.根据权利要求96所述的方法，还包括将比较的在所述产物中检测到的总荧光与所述样品中的活细菌细胞的数量相关联。
98.根据权利要求88-94中任一项所述的方法，其中所述参数是在所述制品中的所述产物的随时间变化的荧光变化率，
并且所述方法还包括将所述随时间变化的荧光变化率与由对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较，以检测所述样品中的活细菌细胞。
99.根据权利要求98所述的方法，还包括将比较的随时间变化的荧光变化率与所述样品中活细菌细胞的数量相关联。
100.根据权利要求96-99中任一项所述的方法，其中所述对照物包含与所述产物相同的产物，但没有活细菌细胞。
101.根据权利要求96-99中任一项所述的方法，其中所述对照物包含与所述产物相同的产物，但包含已知数量的活细菌细胞。
102.根据权利要求85-101中任一项所述的方法，包括连续测量长达330分钟。
103.根据权利要求85-102中任一项所述的方法，其中所述样品包括生物样品。
104.根据权利要求85-102中任一项所述的方法，其中所述样品包括环境样品。
105.根据权利要求85-102中任一项所述的方法，其中所述样品包括人样品。
106.根据权利要求85-102中任一项所述的方法，其中所述样品包括人胃肠道样品。
107.根据权利要求85-105中任一项所述的方法，其中所述活细菌细胞包括选自由大肠杆菌、炭疽杆菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒杆菌、鼠疫耶尔森菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、土拉弗朗西斯菌、布鲁氏杆菌、产气荚膜梭菌、鼻疽伯克霍尔德菌、类鼻疽伯克霍尔德菌、葡萄球菌、分支杆菌、A族链球菌、B族链球菌、肺炎链球菌、幽门螺杆菌、肠炎沙门氏菌、人型支原体、口腔支原体、唾液支原体、发酵支原体、肺炎支原体、牛分枝杆菌、结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、麻风分枝杆菌、立克次氏立克次氏体、由小株立克次氏体、普氏立克次氏体、加拿大立克次氏体、枯草芽孢杆菌、尼日尔枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、贝氏柯克斯体、普氏栖粪杆菌、人罗斯拜瑞氏菌、直肠真细菌、戴阿利斯特杆菌、白色瘤胃球菌、伶俐瘤胃球菌和布氏瘤胃球菌所组成的组中的细菌细胞。
108.一种评估或监测患有胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长风险的受试者的治疗需求的方法，所述方法包括：
从所述受试者的胃肠道获得样品；
将所述样品置于根据权利要求42-45中任一项所述的制品中以提供产物；
测量选自所述产物的总荧光和所述产物的随时间变化的荧光变化率中的参数；
将所测量的参数与所述样品中的活细菌细胞的数量相关联；和
当所述活细菌细胞的数量大于约105CFU/mL时，确定所述受试者需要治疗胃肠道中细菌细胞过度生长或具有胃肠道中细菌细胞过度生长的风险。
109.根据权利要求108所述的方法，其中所述参数包括所述产物的总荧光，并且所述方法还包括：
将所测量的总荧光与由对照物产生的总荧光进行比较；和
将比较的总荧光与所述样品中的所述活细菌细胞的数量相关联。
110.根据权利要求108所述的方法，其中所述参数包括所述产物的随时间变化的荧光变化率，并且所述方法还包括：
将测量的所述产物的随时间变化的荧光变化率与由对照物产生的随时间变化的荧光变化率进行比较；
将比较的随时间变化的荧光变化率与所述样品中的所述活细菌细胞的数量相关联。
111.根据权利要求109或110所述的方法，其中所述对照物包含与所述样品相同的组合物，但不包含活细菌细胞。
112.根据权利要求109或110中任一项所述的方法，其中所述对照物包含与所述样品相同的组合物，但包含已知数量的活细菌细胞。
113.根据权利要求64-112中任一项所述的方法，包括从受试者的胃肠道收集所述样品。
114.根据权利要求113所述的方法，包括在可摄入装置处于所述受试者的胃肠道中时将所述样品置于所述可摄入装置中。
115.根据权利要求64-114中任一项所述的方法，其中所述方法在所述受试者体内进行。
116.根据权利要求64-114中任一项所述的方法，其中所述方法部分地在所述受试者体外进行。
117.根据权利要求114所述的方法，其中所述可摄入装置包括：
壳体，所述壳体由第一端、与所述第一端基本相对的第二端和从所述第一端纵向延伸到所述第二端的壁限定；
在所述壳体的所述壁中的第一开口；
在所述壳体的所述第一端中的第二开口，所述第二开口基本上垂直于所述第一开口定向；和
弯曲腔室，所述弯曲腔室将所述第一开口和所述第二开口连接，其中所述弯曲腔室的至少一部分在所述可摄入装置内形成采样腔室。
118.根据权利要求114所述的方法，其中所述可摄入装置在所述可摄入装置的内部与所述可摄入装置的外部之间具有开口，并且所述可摄入装置包括：
腔室；和
多级阀门系统，所述多级阀门系统在所述可摄入装置的所述内部，
其中：
所述多级阀门系统有第一状态、第二状态和第三状态，
所述多级阀门系统的所述第一状态与所述多级阀门系统的所述第二状态和所述第三状态不同；
所述多级阀门系统的所述第二状态与所述多级阀门系统的所述第一状态和所述第三状态不同；
当所述多级阀门系统处于其第一状态时，所述开口防止在所述可摄入装置的所述内部与所述可摄入装置的所述外部之间的流体连通；
当所述多级阀门系统处于其第二状态时，所述开口允许在所述可摄入装置的所述内部与所述可摄入装置的所述外部之间的流体连通；和
当所述多级阀门系统处于其第三状态时，所述开口防止在所述可摄入装置的所述内部与所述可摄入装置的所述外部之间的流体连通。
119.根据权利要求114所述的方法，其中在所述可摄入装置在所述可摄入装置的内部与所述可摄入装置的外部之间具有开口，并且所述可摄入装置包括：
腔室；和
多级阀门系统，所述多级阀门系统在所述可摄入装置的所述内部，
其中：
所述多级阀门系统包括：
致动器系统，所述致动器系统包括第一构件；
触发器，所述触发器包括第一栓钉和第一唇部；
门，所述门包括突起和具有开口的门腿状部；和
偏置系统，所述偏置系统包括第一偏置构件和第二偏置构件；
当所述多级阀门系统处于第一级时：
所述第一偏置构件向所述触发器施加力，使得所述第一栓钉接触所述第一构件；
所述第一构件抵抗由所述第一偏置构件施加到所述触发器的力；
所述第二偏置构件向所述门施加力，使得所述突起接触所述第一唇部；
所述第一唇部抵抗由所述第二偏置构件施加到所述门上的力；并且
所述门腿状部中的所述开口不与所述可摄入装置中的所述开口对齐。
120.根据权利要求112所述的方法，其中在所述可摄入装置在所述可摄入装置的内部与所述可摄入装置的外部之间具有开口，并且所述可摄入装置包括：
腔室；和
采样系统，所述采样系统在所述可摄入装置的所述内部，
其中：
所述采样系统包括：
第一构件，所述第一构件包含第一吸收性材料；和
第二构件，所述第二构件包含与第一吸收性材料不同的第二吸收性材料；并且
所述采样系统被配置成使得从所述可摄入装置的所述外部流到所述可摄入装置的所述内部的流体进入所述第一吸收性材料；并且
所述采样系统被配置成允许流体从所述第一吸收性材料流到所述第二吸收性材料。
121.根据权利要求114所述的方法，其中在所述可摄入装置在所述可摄入装置的内部和所述可摄入装置的外部之间具有开口，并且所述可摄入装置包括：
腔室；和
采样系统，所述采样系统在所述可摄入装置的所述内部，被配置成吸收经由所述开口进入所述可摄入装置的所述内部的流体，所述采样系统包括包含吸收性材料和被至少部分地吸收在所述吸收性材料中的至少一种防腐剂的构件。
122.根据权利要求114所述的方法，其中所述可摄入装置包括：
壳体，所述壳体由第一端、与所述第一端基本相对的第二端和从所述第一端纵向延伸到所述第二端的壁限定；
在所述壳体的所述壁上的第一开口；
在所述壳体的所述第一端中的第二开口，所述第二开口基本上垂直于所述第一开口定向；和
弯曲腔室，所述弯曲腔室将所述第一开口和所述第二开口连接，其中所述弯曲腔室的至少一部分在所述可摄入装置内形成采样腔室。
123.根据权利要求114所述的方法，其中所述可摄入装置包括：
壳体，所述壳体由第一端、与所述第一端基本相对的第二端、从所述第一端纵向延伸到所述第二端的壁和开口限定；
在所述壳体内的采样腔室，其中所述采样腔室包含吸收性材料；
入口端口，所述入口端口将所述壳体中的所述开口连接到所述采样腔室；
一次性密封装置，所述一次性密封装置位于所述入口端口内，密封所述入口端口；和
加热元件，所述加热元件靠近所述一次性密封装置，其中：
所述加热元件被配置成将热量施加到所述一次性密封装置以将所述入口端口开封并打开所述采样腔室，并且
所述吸收性材料的靠近所述入口端口的至少一部分被配置成在与样品接触时膨胀并将所述入口端口重新密封。
124.根据权利要求114所述的方法，其中所述可摄入装置包括：
壳体，所述壳体由第一端、与所述第一端基本相对的第二端、从所述第一端纵向延伸到所述第二端的壁以及开口限定；
在所述壳体内的采样腔室，所述采样腔室具有进入端口和在所述采样腔室的与所述进入端口相对的端的离开端口，其中所述离开端口被配置成允许气体离开所述腔室并防止样品的至少一部分离开所述腔室；
入口区域，所述入口区域将所述壳体中的所述开口与所述采样腔室的所述进入端口连接；和
可移动阀门，所述可移动阀门定位成打开和关闭所述入口区域，其中：
处于打开位置的所述可移动阀门允许所述样品进入所述采样腔室；并且
处于关闭位置的可移动阀门防止所述样品进入所述采样腔室。
125.根据权利要求114和117-124中任一项所述的方法，其中所述可摄入装置还包括：
一个或多个处理设备；和
存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由所述一个或多个处理设备执行从而以至少为85％的准确度来确定所述可摄入装置在受试者的胃肠(GI)道的一部分中的位置。
126.根据权利要求114和117-124中任一项所述的方法，其中所述可摄入装置还包括：
一个或多个处理设备；和
存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由所述一个或多个处理设备执行从而以至少70％的准确度来确定所述可摄入装置位于受试者的盲肠中。
127.根据权利要求114和117-124中任一项所述的方法，其中所述可摄入装置还包括：
一个或多个处理设备；和
存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的设备，从而以至少为85％的准确度来确定所述可摄入装置在受试者的胃肠道的一部分中的位置。
128.根据权利要求114和117-124中任一项所述的方法，其中所述可摄入装置还包括：
一个或多个处理设备；和
存储指令的一个或多个机器可读硬件存储设备，所述指令能够由所述一个或多个处理设备执行以将数据发送到能够实施所述数据的外部设备，从而以至少为70％的准确度来确定所述可摄入装置位于所述盲肠中。
129.根据权利要求114和117-128中任一项所述的方法，其中所述可摄入装置还包括第一光源和第二光源，其中所述第一光源被配置为发射第一波长的光，并且所述第二光源被配置为发射与所述第一波长不同的第二波长的光。
130.根据权利要求129所述的方法，其中所述可摄入装置还包括第一检测器和第二检测器，其中所述第一检测器被配置成检测所述第一波长的光，所述第二检测器被配置成检测所述第二波长的光。
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