CN110114145B - 用于检测样品的分析系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于检测生物样品的分析系统及方法,其中复数个在共用传感器阵列中借助传感器装置顺序实行选自用于检测目标蛋白质的蛋白质分析、用于检测目标核酸序列的核酸分析和/或用于检测另一目标分析物的核酸适配体分析的至少两个分析的复数个分析。

Description

用于检测样品的分析系统及方法
本发明涉及一种根据权利要求1的前序的分析系统,且涉及一种根据权利要求14的前序的方法。
优选地,本发明涉及特别是来自人或动物的分析和测试样品,特别优选用于分析和诊断,例如关于疾病和/或病原体的存在,和/或用于确定血细胞计数、抗体、激素、甾族化合物等。因此,本发明特别是在生物分析领域。食物样品、环境样品或其他样品可以任选地被测试,特别是用于环境分析或食物安全性和/或用于检测其他物质。
优选地,通过本发明,可以识别、确定或检测样品的至少一个分析物(目标分析物)。特别地,可以测试样品以定性或定量确定至少一个分析物,例如,为了使其能够检测或识别疾病和/或病原体。
在本发明的含义内,分析物特别为核酸序列(特定而言DNA序列和/或RNA序列)或蛋白质(特定而言抗原和/或抗体),或其他分析物,特别是激素、小分子物质、甾族化合物、有机磷酸盐等。特定而言,凭借本发明,核酸序列可经确定或检测为样品的分析物,蛋白质可经确定或检测为样品的分析物,或其他样品的分析物可经确定或检测。更特别优选地,本发明涉及用于实行用于检测核酸序列的核酸分析、用于检测蛋白质的蛋白质分析或用于检测蛋白质、小分子物质、甾族化合物或有机磷酸盐的核酸适配体分析的系统、器件及其他装置。
本发明特别地涉及称为定点照护(point-of-care)系统的系统,即,特别是涉及移动系统、器件及其他装置,且涉及用于在取样位点处和/或分开和/或远离中心实验室或类似者对样品实行测试的方法。优选地,定点照护系统可以自发地操作或独立于供应电源的主要网络来操作。
US 5,096,669揭示一种用于检测生物样品(特别是血液样品、)之定点照护(point-of-care)系统。系统包括一次性储物筒及分析器件。一旦已接纳样品,便将储物筒插入至分析器件中以便实行检测。储物筒包括微流体系统及包括电极之传感器装置,该装置凭借校准液体进行校准且接着用于检测样品。
此外,WO 2006/125767 A1揭示一种用于整合及自动化DNA或蛋白质分析之定点照护系统,其包括一次性储物筒及用于使用该一次性储物筒完全自动地处理并评估分子诊断分析的分析器件。储物筒经设计以接纳样品(特别是血液),且特别是允许细胞破碎、PCR及PCR扩增产物之侦测,PCR扩增产物键结至捕获分子且提供有标签酶,以便可在称为氧化还原循环程序之程序中侦测键结PCR扩增产物或核酸序列作为目标分析物。
US 2014/0377852 A1揭示一种用于执行蛋白质分析和/或核酸分析之微流体器件,其中藉由功能化微长度导管形成之玻璃纳米反应器用于光学侦测。玻璃纳米反应器可制成有与所关注序列互补的捕获股。可使用特定于不同DNA目标群体的多个不同群体玻璃纳米反应器。
本发明所解决的问题为提供一种用于测试样品的改进的分析系统和改进的方法,分析系统的简单和/或紧凑的结构或设计,和/或对样品的综合的、有效的、快速的、可靠的和/或精确的测试,特别是在高的样品吞吐量下,优选可实现或由此促进。
上述问题通过根据权利要求1的分析系统或根据权利要求14的方法得以解决。有利的发展是从属权利要求的主题。
所提出的用于检测特别是生物样品的分析系统优选包括传感器装置和特别是储物筒,所述储物筒更包括用于识别或检测样品的——优选多个不同的——分析物的传感器装置,储物筒和/或传感器装置优选提供有用于捕获和/或键结分析物的捕获分子。
本发明的一个方面为传感器装置——优选其传感器阵列——包括复数个类型的捕获分子,该捕获分子选自由捕获分子、捕获适配体和/或捕获核酸序列组成的选择群组,特别地以便键结目标分析物,特别是目标蛋白质和/或目标激素,其对应于捕获蛋白质,以键结目标分析物,特别是目标核酸序列,其对应于捕获核酸序列,和/或以键结目标分析物,特别是目标蛋白质、小分子物质、甾族化合物、有机磷酸盐或其他目标分析物,其对应于捕获适配体。
根据第一实施方式,传感器装置包括捕获蛋白质和捕获核酸序列这两者作为捕获分子,特别是以便键结目标分析物,特别是目标蛋白质和/或目标激素,其对应于捕获蛋白质,且以键结目标分析物,特别是目标核酸序列,其对应于捕获核酸序列。
根据另一实施方案,传感器装置包括捕获适配体和捕获核酸序列这两者为捕获分子,特别是以便键结目标分析物,特别是目标蛋白质、小分子物质、甾族化合物、有机磷酸盐或其他目标分析物,其对应于捕获适配体,且以便键结目标分析物,特别是目标核酸序列,其对应于捕获核酸序列。
特别优选地,捕获蛋白质被用作捕获分子。捕获适配体可以优选备选地或额外地用作捕获分子,特别是以对应于捕获蛋白质的方式的一个群组的捕获分子。因此,下面的解释也特别相应地或另外地适用于作为捕获分子的捕获适配体。
根据另一实施方案,传感器装置包括捕获蛋白质和捕获适配体这两者为捕获分子,特别是以便键结目标分析物,特别是小分子物质、甾族化合物、有机磷酸盐或其他目标分析物,其对应于捕获适配体,且以便键结目标分析物,特别是目标蛋白质,其对应于捕获蛋白质。
根据另一特别优选的实施方案,传感器装置包括捕获蛋白质、捕获适配体和捕获核酸序列。
根据本发明的还可以独立实施的另一方面,分析系统和/或储物筒和/或传感器装置设计以(特别是顺序地)实行复数个(不同的)分析,该分析优选选自由以下构成的选择群组:用于(特别优选借助捕获蛋白质)检测目标分析物特别是目标蛋白质的蛋白质分析,用于(特别优选借助捕获核酸序列)检测目标分析物特别是目标核酸序列的蛋核酸分析,和/或用于(特别优选借助捕获适配体)检测目标分析物特别是目标蛋白质或另一优选不同于目标蛋白质的目标分析物的适配体分析。
传感器装置或其传感器阵列包括复数个传感器场和/或电极对,其中每一个允许独立的测量和/或检测。
优选地,该——特别是一些或全部-传感器场和/或电极对或单个的电极每个提供有不同类型的捕获分子,该捕获分子选自由捕获蛋白质、捕获适配体和/或捕获核酸序列构成的选择群组。复数个(不同的)分析和/或检测方法由此可以使用相同的传感器场和/或电极对顺序地实行。这实现了简单、紧凑和/或划算的构造,并且实现了测试和/或检测许多不同的目标分析物。
特别优选地,传感器场和/或电极对或单个的电极每个都提供有捕获蛋白质和捕获核酸序列这两者。以此方式,可以实行蛋白质分析和核酸分析,特别是顺序实行,优选地目标分析物、目标蛋白质和/或捕获蛋白质优选仅在目标分析物和/或目标蛋白质已经被检测之后和/或在蛋白质分析已经被实行后、在目标核酸序列被检测和/或核酸分析被实行之前发生变性。
备选地,传感器场和/或电极对可以每个仅设置有捕获蛋白质或捕获核酸序列。如果传感器场和/或电极对允许独立的测量,上述目标蛋白质和/或捕获蛋白质的变性,也会导致与其键结的目标蛋白质的变性或脱离,可以被忽略。特别地,总是能最小化测量错误和/或检测错误,这是由于任何可能(仍然)存在的捕获蛋白质和/或目标蛋白质不会影响目标核酸序列的测量和/或当实行核酸分析时不会有任何影响。
特别优选地,分析系统和/或分析系统的分析装置包括用于温度控制传感器装置或由其形成的传感器布置的温度控制装置、和/或储物筒和/或其中含有的液体,使得借助热的对应作用、特别是通过加热至40℃或50℃以上而使目标蛋白质和/或捕获蛋白质失活和/或变性,和/或彼此键结的捕获核酸序列和目标核酸序列借助热的对应作用、特别是通过加热至90℃或95℃以上而彼此分离,和/或借助热的对应作用、特别是通过加热至90℃或95℃以上,捕获适配体被热失活和/或折叠。
术语″变性″优选理解为表示分子、特别是蛋白质和/或核酸序列的结构改变。在变性期间,分子的空间结构和/或3D结构优选被破坏。变性特别地导致捕获蛋白质和目标蛋白质之间的键结,或者捕获核酸序列和已经被破坏的目标核酸序列之间的键结。
变性优选通过热的作用引起。然而,变性也可以受到其他影响和/或受到化学影响。
变性可以特别地由热的直接作用引起,例如由直接加热传感器装置引起和/或,由热的间接作用引起,例如由馈送加热流体引起。
捕获蛋白质和/或目标蛋白质的变性优选在蛋白质分析已经实行、即在目标蛋白质已经被检测后发生。
冲洗或洗涤方法优选在变性后发生,以便准备储物筒和/或传感器装置用于下次检测和/或用于核酸分析。
根据本发明的还可以独立实施的另一方面,储物筒和/或传感器装置优选包括第一群组的捕获分子,该捕获分子能够被热封锁和/或变性,或热激活,特别是通过加热,特别是借助温度控制装置。
封锁和/或变性会(特别是在分析已经实行后)防止对应的分析物的键结,特别是然后以便实行另一分析。捕获蛋白质可以用作热敏捕获分子,例如该分子可以借助变性被封锁不发生分析物键结,如上文所述的。
由于热激活和/或折叠,特别地可以仅在热激活和/或折叠后实现对应捕获分子至对应分析物的键结。热激活特别地通过加热上述特别说明的阈值温度而实行。特别地,捕获适配体可以用作可热激活的捕获分子,该适配体仅在已经达到或超过阈值温度后发生折叠和/或转化进入键结构型,以便仅后续键结对应的分析物。这表示,仅仅加热就导致了捕获分子的可键结的形成和/或构型的发展。该加热优选再次借助温度控制装置而实行。
优选地,一般而言,第一群组的捕获分子因此可以要么通过热作用和/或加热被封锁,或者仅通过热作用和/或加热而被激活。特别地,分析,例如蛋白质分析或适配体分析,然后使用第一群组的捕获分子实行,且其他分析,例如核酸分析使用第二群组的(不同)捕获分子而实行。
根据本发明的还可独立实施的另一方面,特别是顺序地或相继地实行复数个(不同的)分析,优选在一个(单个)储物筒和/或传感器装置中、特别地在传感器装置的共用或相同传感器阵列和/或传感器场中。
特别优选地,实行复数个分析,其选自由用于特别优选借助捕获蛋白质检测目标分析物(特别是目标蛋白质或目标激素)的蛋白质分析,和/或用于特别优选借助捕获核酸序列检测目标分析物(特别是目标核酸序列)的核酸分析,和/或用于特别优选借助捕获适配体检测目标分析物(特别是目标蛋白质和/或另一优选不同于目标蛋白质的目标分析物)的适配体分析构成的选择群组,蛋白质分析优选在核酸分析之前实行,和/或核酸分析优选在适配体分析之前实行。这实现了全面、快速和/或精确的测试样品。
特别地,用于检测目标分析物或作为目标分析物的目标蛋白质的蛋白质分析和/或适配体分析及用于检测作为分析物的核酸分析在(单个)储物筒和/或传感器装置中相继地或顺序地实行。然而,也可以特别是借助适配体分析检测其他目标分析物,如小分子物质、甾族化合物、有机磷酸盐等。
根据本方法另一特别优选的变化方案,用于检测第一目标分析物、特别是作为分析物的目标蛋白质的蛋白质分析,以及用于检测不同于第一目标分析物的第二目标分析物(如小分子物质、甾类化合物、有机磷酸盐等)的适配体分析顺序地实行,蛋白质分析优选在适配体分析之前实行。
特别优选地,固定和/或键结至捕获蛋白质的目标蛋白质通过热的作用、特别是通过加热传感器装置和/或通过在加热流体中馈送而变性和/或脱离,然后实行核酸分析和/或以便实行所述分析,和/或彼此键结的捕获核酸序列和目标核酸序列通过热的作用、特别是通过加热传感器装置和/或通过在加热流体中馈送而彼此分离,然后实行适配体分析和/或以便实行所述分析。这带来了对应的优点。
根据本发明的还可独立实施的另一方面,目标蛋白质和目标核酸序列这两者作为样品的分析物,键结至在单个储物筒中和/或在共用传感器装置中、特别优选地在共用的传感器阵列上的对应的捕获分子,且被检测或识别。这实现了对样品的全面、快速和/或精确的测试。
根据本发明的还可独立实施的另一方面,将样品分开成若干个部分,特别是在储物筒中,选自由蛋白质分析、适配体分析和/或核酸分析构成的选择群组的至少两个分析的复数个(不同的)分析在相同的储物筒和/或传感器装置中实行。这实现了对样品的全面、快速和/或精确的测试。
分析器件和/或储物筒和/或传感器装置优选设计用来实行蛋白质分析、适配体分析和/或核酸分析。特别地,传感器装置包括捕获蛋白质作为捕获分子、捕获核酸序列作为捕获分子、和/或捕获适配体作为捕获分子,特别地以便键结目标分析物(特别是对应于捕获蛋白质的目标蛋白质),以便键结键结目标分析物(特别是对应于捕获核酸序列的目标核酸序列),和/或以便键结键结目标分析物(特别是对应于捕获适配体的目标蛋白质或其他目标分析物)。
传感器布置或传感器装置优选设计为用于电化学检测键结至捕获分子的分析物。
传感器装置优选包括具有复数个传感器场和/或电极(电极对)的(刚好)一个传感器整列,传感器场和/或电极(电极对)特别地每个提供有捕获分子。
在本发明的含义内,捕获分子特别为核酸序列、特别为DNA序列、RNA序列和/或适配体,和/或蛋白质、特别为抗原和/或抗体。特别地,捕获分子设计为键结和/或固定样品的对应分析物。
在本发明的含义内,捕获核酸序列特别为基于(特别优选具有大于70或80个碱基和/或小于5000或1000个碱基)的长(单链)核酸序列(特别是DNA序列和/或RNA序列)的捕获分子。特别地,捕获核酸序列设计为键结对应的目标核酸序列,特别是目标DNA序列和/或目标RNA序列,其特别优选为至少基本上相同的长度。
在本发明的含义内,捕获适配体特别为基于(特别优选具有至少10或20个碱基和/或至多70或80个碱基的)短(单链)核酸序列的捕获分子。特别优选地,捕获适配体短于捕获核酸序列和/或捕获适配体具有比捕获核酸序列更少的碱基。捕获适配体优选设计为键结目标蛋白质、小分子物质、甾族化合物、有机磷酸盐和/或其他目标分析物。特别地,在本发明的含义内,捕获适配体为DNA寡聚核苷酸和/或RNA寡聚核苷酸和/或肽。
捕获适配体优选以合成方式制备,且一般在(紧接着)制备后不会(已经)具有三维结构。相对此背景,可能必要的是捕获适配体在使用前首先热激活和/或以便键结目标分析物,和/或可能必要的是氢桥键通过热的作用打开或通过后续冷却(折叠)而形成。捕获适配体由此加热能够实现目标分析物键结的三维结构。用于激活和/或折叠捕获适配体的温度(阈值温度)优选大于70℃或80℃,特别地大于90℃或95℃。在已知为点板(spotting)的方法中,捕获分子特别地被施加于且固定在和/或键结至传感器阵列,特别是传感器场和/或电极。
特别地,传感器场和/或电极每个包括至少两种类型的选自由捕获蛋白质(特别是抗体形式)、捕获核酸序列(特别是优选单链DNA探针形式)和/或捕获适配体组成的选择群组的捕获分子。为此目的,以优选的方式,捕获蛋白质、捕获核酸序列和/或捕获适配体作为混合物固定在传感器装置上、特别是在传感器阵列和/或传感器场上。捕获蛋白质、捕获核酸序列和/或捕获适配体可以基于目标蛋白质、目标核酸序列和/或其他目标分析物键结和/或固定分析物。固定的分析物可以借助后续的电化学测量和/或氧化还原循环和/或荧光测量而被识别或检测。
根据所提出的发明,分析系统和/或储物筒和/或传感器装置使得特别是全面的检测样品成为可能,特别是检测目标蛋白质、目标核酸序列和/或其他目标分析物。由此,特别大数量的和/或特别不同的和/或全面的测试可以在样品上有利地实行,和/或可以在样品中检测或识别复数个疾病和/或病原体。
分析系统优选是携带型、行动型和/或定点照护系统和/或可特别是在取样位点处和/或远离中心实验室使用和/或可以自发地操作和/或独立于主体、特别是独立于主要电源例如通过蓄电池、电池和/或其他储能手段操作。
分析系统优选包括用于检测样品的分析器件和/或至少一个储物筒。
术语“分析器件”优选地理解为意谓仪器,其特别是系行动型和/或可在原位使用,和/或其经设计以优选地在储物筒中和/或凭借储物筒化学、生物和/或物理检测和/或分析样品或其组分。特别是,分析器件控制储物筒中的样品的预处理和/或检测。
特别优选地,分析器件经设计以接纳储物筒或经设计以电连接、热连接、机械连接和/或气动连接该储物筒。
术语“储物筒”优选地理解为意谓结构装置或单元,其经设计以接纳、储存、物理、化学和/或生物处理和/或制备和/或测量样品,优选地以便可侦测、识别或测定样品的至少一个分析物,特别是蛋白质、核酸序列和/或另一分析物。
本发明的含义内的储物筒优选包括流体系统,其具有复数个通道、腔体和/或用于控制通过所述通道和/或腔体的流量的阀。
特别是,在本发明的含义内,储物筒经设计为至少大致平坦和/或卡状,特别是经设计为(微)流体卡和/或经设计为优选可闭合的主体或容器和/或该储物筒可在其装纳样品时插入和/或插塞至所提出分析器件中。
术语″分析″优选理解为表示用于检测或识别样品中至少一个分析物的分子生物学测试。特别地,样品中至少一个分析物可以借助分析或通过实行该分析而被定性地和/或定量地检测或识别。复数个方法步骤优选要求(完全)实行分析。优选地,在本发明的含义内,当实行分析时,样品以一个或多个试剂预处理,且测试该预处理的样品,特别地检测或识别样品中的至少一个分析物。
分析在本发明的含义内特别地为用于(特别优选地通过键结至对应的捕获蛋白质)检测激素和/或目标蛋白质、特别是目标抗原和/或目标抗体的免疫分析和/或蛋白质分析,用于(特别优选地通过键结至对应的捕获核酸序列)检测目标核酸序列、特别是目标DNA序列和/或目标RNA序列的核酸分析,和/或用于(特别优选地通过键结至对应的捕获适配体)检测目标蛋白质和/或其他目标分析物的适配体分析。
因此,各分析特别就所用的捕获分子而言是不同的。
在蛋白质分析中,优选地,捕获蛋白质用作捕获分子,特别地以便能够键结和/或检测或识别对应于该捕获蛋白质的目标分析物。在核酸分析中,优选地捕获核酸序列用作捕获分子,特别地以便能够键结和/或检测或识别对应于该捕获核酸序列的目标分析物。在适配体分析中,优选捕获适配体用作捕获分子,特别地以便能够键结和/或检测或识别对应于该捕获适配体的目标分析物。
本发明的上述方面及特征及本发明的将从权利要求及以下描述明白的方面及特征原则上可彼此独立地实施,但亦以任何组合或顺序实施。
将参考图式从权利要求及优选实施例的以下描述明白本发明的其他方面、优势、特征及性质,其中:
图1为包括所提出的分析装置和所提出的接纳在分析器件中的储物筒的所提出分析系统的示意图;
图2为储物筒的示意图;
图3为分析系统和/或储物筒的传感器装置的示意性前视图;
图4为图解说明传感器装置的传感器场的来自图3的放大细节;
图5为传感器装置的示意性后视图;
图6为分析系统和/或包括传感器装置和传感器罩盖(已经被除去)的储物筒的传感器布置的示意性截面图;
图7为根据图6的具有降低额传感器罩盖的传感器布置的示意性截面图;
图8为在蛋白质分析已经实行之后的传感器布置的示意性截面图;
图9为当核酸分析被实行时传感器布置的示意性截面图;
图10A为传感器装置的传感器阵列的传感器场的空位的示意性代表;
图10B为传感器场的荧光测量的、对应于图10A的示意性代表;
图10C为传感器场的另一荧光测量的、对应于图10A的示意性代表;
图11A为传感器阵列的第一电化学测量的的代表图;
图11B为传感器阵列的第二电化学测量的的代表图;
图11C为传感器阵列的第三电化学测量的的代表图;和
图12为包括不同捕获分子的传感器布置、对应于图6的示意性截面图。
在仅系示意性且有时未按比例绘制的图中,相同组件符号用于相同或类似部分及组件,即使此等未重复描述,仍达成对应或可比较性质及优势。
图1为优选凭借装置或储物筒100或在装置或储物筒100中检测特别是生物样品P的所提出分析系统1及分析器件200的高度示意图。
图2为用于检测样品P的所提出装置或储物筒100之一优选实施例的示意图。装置或储物筒100特别是形成手持单元,且在下文中仅称为储物筒100。
术语“样品”优选地理解为意谓待检测样品材料,其特别是从人类或动物获取。特别是,在本发明之含义内,样品系优选地来自人类或动物之流体,诸如唾液、血液、尿液或另一液体,或其组分。在本发明之含义内,样品必要时可经预处理或制备,或可能直接来自人类或动物或类似者,举例而言。食物样品、环境样品或另一样品亦可视情况检测,特别是用于环境分析、食物安全和/或用于侦测其他物质,优选地天然物质,但亦生物或化学战剂、毒物或类似者。
在本发明的含义内的样品优选含有一个或多个分析物,该分析优选可被识别或检测,特别是定性和/或定量地被测定。特别优选地,在本发明的含义内,样品具有作为分析物的目标核酸序列,特别是目标DNA序列和/或目标RNA序列,作为分析物的目标蛋白质,特别是目标抗原和/或目标抗体,和/或其他目标分析物,如激素、小分子物质、甾族化合物、有机磷酸盐,等。特别优选地,可以通过定性和/或定量地确定分析物检测或识别样品P中的至少一个疾病、病原体和/或其他物质。
优选地,分析系统1或分析器件200控制特别是储物筒100中或上的样品P的检测和/或用于评估检测或来自检测的测量值的收集、处理和/或储存。
凭借所提出的分析系统1、分析器件200和/或储物筒100和/或使用用于检测样品P、特别是样品P分析物的所提出方法,可确定、识别或侦测特别是(一些)核酸序列或目标核酸序列,ZN(参见图9),(一些)蛋白质或目标蛋白质ZP(参见图6/7),和/或另一目标分析物。所述分析物特别是不但定性地侦测和/或测量,而且特别优选地亦定量地侦测和/或测量。特别优选地,可以确定、识别或检测,特别是在储物筒100和/或在两个检测步骤和/或分析中,样品P的复数个分析物,特别是复数个不同目标核酸序列ZN,不同的目标蛋白质ZP和/或不同的其他目标分析物。所述分析物特别地不仅定性地而且备选地或额外地、特别优选也定量地被检测、识别和/或测量。
因此,样品P可特别是经检测用于定性和/或定量地测定至少一个分析物A,举例而言以便可侦测或识别疾病和/或病原体或可测定对于诊断而言重要的其他值或物质,举例而言。
特别优选地,分子生物学检测凭借分析系统1和/或分析器件200和/或凭借储物筒100而变得可行。
特别优选地,能够实现和/或实行用于检测或识别目标核酸序列ZN、特别是目标DNA序列和/或目标RNA序列的核酸分析,用于检测或识别目标蛋白质ZP、特别是目标抗原和/或目标抗体的蛋白质分析,和/或用于检测或识别目标蛋白质ZP和/或其他目标分析物的适配体分析。
优选地,样品P或样品P的个别组分或分析物必要时可特别是凭借PCR扩增,且在分析系统1或分析器件200中或在储物筒100中可以被检测、识别和/或侦测和/或用于实施核酸分析的目的。优选地,因此产生一或若干分析物的扩增产物。
在下文中,首先关于储物筒100之一优选构造给出进一步细节,其中储物筒100之特征优选亦直接表示分析系统1之特征,特别是甚至无任何进一步明确说明。
储物筒100优选系至少大致平坦、平面、板形和/或卡状。
储物筒100优选包括特别是至少大致平坦、平面、板形和/或卡状主体101或支持件101,该主体或支持件101特别是由塑料材料(特别优选地聚丙烯)制成和/或自塑料材料(特别优选地聚丙烯)射出成型。
储物筒100优选包括用于至少部分(特别是在前端上)覆盖主体101和/或形成在其中之腔体和/或通道和/或用于形成阀或类似者的至少一个膜或罩盖102,如藉由图2中之虚线展示。
分析系统1或储物筒100或其主体101特别是连同罩盖102优选形成和/或包括流体系统103,其在下文中被称为流体系统103。
储物筒100、主体101和/或流体系统103在操作位置中和/或在检测期间、特别是在分析器件200中优选地至少大致垂直定向,如图1中示意性地展示。特别是,储物筒100的主平面或表面延伸部因此在操作位置中至少大致垂直地延伸。
储物筒100和/或其流体系统103优选包括复数个腔体,特别是至少一个接纳腔体104、至少一个计量腔体105、至少一个中间腔体106、至少一个混合腔体107、至少一个储存腔体108、至少一个反应腔体109、至少一个中间温度控制腔体110和/或至少一个收集腔体111,复数个腔体优选特别是通过复数个通道114流体互连。
在本发明的含义内,通道优选为细长的形式用于在主要流动方向上引导流体,该形式优选为在相对于主要流动方向的横向上、特别是垂直方向上关闭和/或纵向(优选在所有侧面)上延伸。
特别地,支持件101包括细长的沟槽、凹部、凹陷等,他们在本发明的含义由有罩盖102在所有侧面上封闭并且形成通道。
在本发明的含义内,腔体或腔室优选由凹部、凹陷等形成在储物筒100或支持件101中,后者由罩盖102特别是在各侧面上封闭或覆盖。由各个腔体包封的空间优选借助通道流体链接。
特别地,在本发明的含义内,腔体包括至少两个用于流体的流入和/或流出的开口。
在本发明的含义内,腔体优选具有大于通道的直径和/或流动截面,优选为至少2、3或4倍。原则上,然而,腔体可以在一些情况中以类似于通道的方式还为细长的。
储物筒100和/或流体系统103还优选包括至少一个泵装置112和/或至少一个传感器布置或传感器装置113。特别地,传感器装置113形成传感器布置的一部分,如图6至9所示。
在展示的实例中,储物筒100或流体系统103优选包括两个计量腔体105A及105B、复数个中间腔体106A至106G、复数个储存腔体108A至108E和/或复数个反应腔体109,其等优选可彼此分开地装载,特别是第一反应腔体109A、第二反应腔体109B及可选第三反应腔体109C,如图2中可见。
计量腔体105优选设计为接纳、暂时存储和/或计量样品P,和/或以计量方式传递所述样品。特别优选地,计量腔体105的直径大于(邻接)通道的直径。
在储物筒100的初始状态或当在工厂时,存储腔体108优选至少部分地填充,特别地填充以液体如试剂、溶剂或洗涤缓冲液。
收集腔体111优选设计用来接纳较大数量的特别用于测试如样品残余物等的流体。优选地,在初始状态或当在工厂时,收集腔体111为空的或填充以气体,特别是空气。收集腔体111的容积对应于或者优选超过(若干个)存储腔体108或其液体含量的(累积)容积和/或接纳腔体104或接纳的样品P的体积。
一个或多个反应腔体109优选地设计为使得位于反应腔体109中的物质在(例如通过热、电、机械和/或气动地链接或偶联至分析器件200的装置或模块)实行分析时发生反应。
一个或多个反应腔体109特别是用于实行扩增反应(特别是PCR)或数个(优选地不同)扩增反应(特别是PCR)。优选地并行和/或分开和/或在不同反应腔体109中实行数个(优选地不同)PCR,即,具有不同引物组合或引物对的PCR。
为了实行核酸分析,优选目标核酸序列ZN,作为样品P的分析物,在(若干个)反应腔体109中借助扩增反应进行扩增,特别地以便制备用于在传感器布置或传感器装置113中的后续检测的扩增产物。
在本发明的含义内,扩增反应特别为分子生物学反应,其中反应物,特别是目标核酸序列ZN,被扩增/复制,和/或其中生成分析的扩增产物、特别是核酸产物。特别优选地,PCRs在本发明含义内为扩增反应。
″PCR″代表聚合酶链反应且为分子生物学方法,借助该方法,样品P的某些分析物,特别是RNA或RNA序列或DNA或DNA序列的部分被(特别是以数个循环)使用酶或聚合酶扩增,特别是以便然后测试和/或检测扩增产物核酸产物。如果意在测试和/或扩增RNA然后实行PCR,从RNA开始特别是使用反向转录酶生成cDNA。cDNA用作后续PCR的模板。
优选地,在PCR期间,样品P首先借助添加热而变性,以便将DNA或cDNA的各链分开。优选地,引物或核苷酸然后沉积在各个分开的DNA或cDNA的链上,且所期望的DNA或cDNA序列接触聚合酶复制和/或缺失的链借助聚合酶被取代。该方法优选重复复数个循环直到可获得期望数量的DNA或cDNA序列。
对于PCR,标记引物是优选使用的,即在扩增分析物或扩增产物上(额外)生成标记或标签L的引物,特别是生物素(biotin)。这允许或便利了检测。优选地,所用的引物为生物素化的和/或包括或形成特别是共价键结的生物素作为标签L。
在一个或多个反应腔体109中生成的扩增产物、目标核酸序列ZN和/或样品P的其他部分可以被传导或送料至连接的传感器布置或传感器装置113、特别是通过泵装置112。
传感器布置或传感器装置113为特别是用于侦测、特别优选地定性和/或定量地测定样品P的一个或若干分析物,在此情况中特别优选地目标核酸序列ZN和/或目标蛋白质ZP为分析物。然而,替代地或额外地,亦可收集和/或测定其他值。
特别是,泵装置112特别是凭借膜或罩盖102特别优选地在储物筒100的背部包括或形成一管状或珠状凸起部分,如图1中示意性地展示。
储物筒100、主体101和/或流体系统103优选包括复数个通道114和/或阀115,如图2中展示。
凭借通道114和/或阀115,腔体104至111、泵装置112和/或传感器布置或传感器装置113可根据需要和/或视情况或选择性地彼此暂时和/或永久流体互连和/或流体分离,特别是使得其等由分析系统1或分析器件200控制。
腔体104至111优选地各自藉由复数个通道114流体链接或互连。特别优选地,各腔体藉由至少两个关联通道114链接或连接,以便使流体可根据需要填充、流过各自腔体和/或从各自腔体汲取。
流体输送或流体系统103优选不基于毛细力,或不排外地基于所述力,而特别是基本上基于产生之重力和/或泵抽力和/或压缩力和/或吸力之作用,其等特别优选地由泵或泵装置112产生。在此情况中,流体之流量或流体输送及计量系藉由相应地敞开及闭合阀115和/或藉由相应地特别是凭借分析器件200之泵驱动器202操作泵或泵装置112加以控制。
优选地,腔体104至110之各者在操作位置中具有位于顶部之进口及位于底部之出口。因此,若需要,则仅来自各自腔体的液体可经由出口移除。
在操作位置,来自各腔体的液体优选经由在各情况中位于底部的出口被除去,特别是被抽出,优选地气体或空气可经由特别在顶部的入口流入和/或泵入各腔体中。特别地,由此能够在传送液体时防止或至少最小化在腔体中的相关的真空。
特别地,腔体(特别优选地(若干)储存腔体108、混合腔体107和/或接纳腔体104)各自经定尺寸和/或在正常操作位置定向使得在所述腔体用液体填充时,可能潜在形成之气体或空气之气泡在操作位置中向上升起,使得液体收集在出口上方而无气泡。然而,其他解决方案在此处亦可行。
接纳腔体104优选内包括用于引入样品P的连接件104A。特别地,样品P可以例如经由连接件104A借助移液管、注射器或其他设备被引入接纳腔体104和/或储物筒100。
接纳腔体104优选包括入口104B、出口104C和任选的中间体连接件104D,优选地样品P或其部分可被除去和/或可进一步经由出口104C和/或任选中间连接件104D被传送。气体、空气或其他流体可以经由入口104B流入和/或被泵入,如所解释的。
优选地,任选地和/或取决于要实行的分析,样品P或其部分可以经由接纳腔体104的出口104C或任选的中间连接件104D被除去。特别地,样品P的上清液,如血浆或血清,可以经由任选的连接件104D被引导出去、排出或除去,特别是为了实行蛋白质分析。
优选地,至少一个阀115经指派于各腔体和/或储存腔体108、接纳腔体104、泵装置112和/或传感器装置113和/或经配置在各自进口之上游和/或各自出口之下游。
优选地,腔体104至111或腔体序列104至111(举例而言,流体串联或连续流过其等)可选择性地释放和/或流体可藉由致动指派阀115而选择性地流过其等,和/或所述腔体可流体连接至流体系统103和/或连接至其他腔体。
特别地,阀115为藉由主体101及膜或罩盖102形成和/或与其形成和/或以另一方式(举例而言藉由额外层、凹部或类似者)形成。
特别优选地,提供一或多个阀115A,其等优选地最初或在储存状态时紧密闭合,特别优选地以便以储存稳定方式从敞开接纳腔体104密封定位在储存腔体108之液体或液体试剂F和/或流体系统103。
优选地,最初闭合阀115A经配置在各储存腔体108之上游及下游。所述阀优选仅在储物筒100实际上使用时和/或在将储物筒100插入至分析器件200中期间或之后敞开(地特别是自动敞开)。
特别地若除进口104B及出口104C以外亦提供中间连接件104D时,复数个阀115A(在此情况中特别是三个阀)优选地指派于接纳腔体104。取决于使用,除进口104B上的阀115A以外,接着优选地仅敞开出口104C处或中间连接件104D处的阀115A。
指派于接纳腔体104的阀115A特别是流体地和/或以气密方式密封流体系统103和/或储物筒100,优选直至插入样品P和/或闭合接纳腔体104或该接纳腔体104的连接件104A。
作为阀115A(其最初闭合)的替代品或除阀115A以外,优选提供一或多个阀115B,其未以储存稳定方式闭合和/或其最初或在操作位置、在初始状态或当储物筒100未插入分析装置200时敞开和/或其可藉由致动闭合。这些阀115B特别是用于在检测期间控制流体之流量。
储物筒100优选地经设计为微流体卡和/或流体系统103优选地经设计为微流体系统。在本发明中,术语r微流体」优选地理解为意谓个别腔体、一些腔体或全部腔体104至111和/或通道114之各自体积分别或累积地小于5ml或2ml,特别优选地小于1ml或800μl,特别是小于600μl或300μl,更特别优选地小于200μl或100μl。
特别优选地,可将具有最大体积5ml、2ml或1ml之样品P引入至储物筒100和/或流体系统103、特别是接纳腔体104中。
需要优选地在检测之前以如液体或液体试剂F之液体形式和/或以如干燥试剂S之干燥形式引入或提供之试剂及液体用于检测样品P,如根据图2的示意图中参考附图标记F1至F5和S1至S10所展示的。
此外,其他液体F(特别是呈洗涤缓冲液、干燥试剂S的溶剂和/或底物SU的形式,举例而言以便形成侦测分子和/或氧化还原系统)亦优选地需要用于检测、侦测程序和/或用于其他目的且特别是提供在储物筒100中,即,同样在使用之前、特别是在递送之前引入。在下文中之某些时刻,液体试剂与其他液体之间不作区分,且因此各自说明相应地亦相互适用。
分析系统1或储物筒100优选装纳用于预处理样品P和/或用于实行测试或分析、特别是实行一或多个扩增反应或PCR所必需的全部试剂及液体,且因此特别优选地,仅需接纳视情况预处理的样品P。
储物筒100或流体系统103优选包括旁路114A,其可视情况使用,以便必要时可将样品P或其组分引导或输送通过反应腔体109和/或藉由使可选中间温度控制腔体110旁通,亦将样品P或其组分直接引导或输送至传感器装置113。
优选地,当实行蛋白质分析时使用旁路114A,特别是以便将样品P或其部分直接从混合腔体107馈送至传感器布置或传感器装置113,和/或以便将所述样品或其部分传导经过反应腔体109和/或中间温度控制腔体110,如在下文中更详细地解释的。
储物筒100或流体系统103或信道114优选包括传感器部分116或用于侦测液体前端和/或流体的流量的其他装置。
应注意,各种组件(诸如通道114、阀115(特别是最初闭合的阀115A及最初敞开的阀115B)及图2中的传感器部分116)为了清楚起见仅在一些情况中标注,但相同符号在图2中用于这些组件的各者。
收集腔体111优选地用于接纳过量的或使用的试剂及液体及样品的体积,和/或用于提供气体或空气,以便排空单个的腔体和/或通道。在该初始状态,收集腔体111优选仅填充气体、特别是空气。
特别地,收集腔体111可任选地流体连接至单个的腔体和通道或其他装置,以便从所述腔体、通道或其他装置除去所述试剂和液体和/或以气体或空气取代所述试剂或液体。收集腔体111优选给与合适的(大)尺寸。
一旦已经将样品P引入至接纳腔体104中,就闭合连接件104A,储物筒100可插入至和/或接纳在所提出分析器件200中,以便检测样品P,如图1中展示。替代地,亦可随后馈入样品P。
图1展示处于即用型状态以对接纳于储物筒100中的样品P实行检测或分析的分析系统1。在此状态下,储物筒100因此连结至分析器件200、由分析器件200接纳和/或插入至分析器件200中。
在下文中,首先更详细地说明分析器件200之一些特征及方面,特别是基于图1。关于该器件的特征及方面优选地亦系所提出分析系统1的直属特征及方面,特别是甚至无任何进一步明确说明。
分析系统1或分析器件200优选包括用于安装和/或接纳储物筒100之安装座或容槽201。
优选地,储物筒100与分析器件200流体地(特别是液压地)分离或隔离。特别是,储物筒100形成用于样品P及试剂及其他液体的优选独立且特别是闭合的或密封的流体或液压系统103。以此方式,分析器件200不会直接接触样品P且会特别地再用于其他测试而不用首先消毒和/或清洁。
然而,提供了将分析器件200机械、电、热和/或气动方式连接或偶联至储物筒100。
特别地,分析器件200设计为具有机械作用,特别用于致动泵装置112和/或阀115,和/或具有热作用,特别用于温度控制一个或多个反应腔体和/或中间温度控制腔体110和/或传感器装置113.
此外,分析器件200可任选地气动连接至储物筒100,特别地以便致动单个的装置,和/或可以电连接至储物筒100,特别是以便收集和/或传送测量值,例如来自传感器装置113和/或传感器部分116的测量值。
分析系统1或分析器件200优选包括泵驱动器202,该泵驱动器202特别是经设计用于机械致动泵装置112。
优选地,泵驱动器202之一头可经旋转以便旋转地轴向按压泵装置112之优选珠状凸起部分。特别优选地,泵驱动器202及泵装置112一起特别是以软管泵或蠕动泵和/或计量泵的方式形成用于流体系统103和/或储物筒100的泵。
特别优选地,该泵系如DE 102011015184B4中描述般构造。然而,其他结构解决方案亦可行。
优选地,泵之容量和/或排放速率可经控制和/或泵和/或泵驱动器202的输送方向可经切换。优选地,流体可因此根据需要向前或向后泵抽。
分析系统1或分析器件200优选包括用于特别是电和/或热连接储物筒100和/或传感器布置和/或传感器装置113的连接装置203。
如图1中展示,连接装置203优选包括复数个电接触组件203A,储物筒100(特别是传感器布置或传感器装置113)优选藉由接触组件203A电连接或可连接至分析器件200。接触元件203A优选为接触弹簧,然而,他们还可以为装载弹簧的连接销等。
分析系统1或分析器件200优选包括用于对储物筒100进行温度控制和/或对储物筒100具有热效应(特别是用于加热和/或冷却)的一或多个温度控制装置204,温度控制装置204分别优选包括加热电阻器或帕尔帖元件或由其形成。
个别温度控制装置204、一些此等装置或全部此等装置可优选地经定位抵靠储物筒100、主体101、罩盖102、传感器布置或传感器装置113和/或个别腔体和/或可热耦合至其等和/或可整合在其中和/或特别是可藉由分析器件200电操作或控制。在展示之实例中,特别是提供温度控制装置204A、204B和/或204C。
优选地,将在下文中称为反应温度控制装置204A之温度控制装置204A指派于反应腔体109或复数个反应腔体109,特别是以便可在其中实行一或多个扩增反应。
当插入储物筒100时,反应温度控制装置204A优选在一个或多个反应腔体109的区域中抵接储物筒100,并因此位于所述储物筒中的液体特别是样品P可以被加热和/或冷却。
反应腔体109特别是凭借一个共同反应温度控制装置204A或两个反应温度控制装置204A而优选地同时和/或均匀地加以温度控制。
备选地,一个反应腔体109可以为独立地和/或个别地被温度控制。
更特别优选地,(若干)反应腔体109可从两个不同侧和/或凭借优选地配置在相对侧上之两个反应温度控制装置204A加以温度控制。
下文中称为中间温度控制装置204B的温度控制装置204B优选地指派于中间温度控制腔体110和/或经设计以(主动地)将中间温度控制或加热腔体110或定位在其中之流体(特别是分析物、扩增产物V和/或目标核酸序列ZN)优选地温度控制至预热温度、变形温度和/或熔融点或熔融温度。
中间温度控制腔体110和/或中间温度控制装置204B优选配置在传感器装置113之上游或(紧接)在传感器布置或传感器装置113之前,特别是以便可以所要方式对待馈送至传感器装置113之流体(特别是分析物、扩增产物和/或目标核酸序列ZN)进行温度控制或预加热,特别优选地紧接在馈送所述流体之前。
特别优选地,中间温度控制腔体110和/或中间温度控制装置204B经设计或意欲使样品P、分析物、所产生的扩增产物和/或目标核酸序列ZN变性,和/或将任何双股分析物、扩增产物和/或目标核酸序列ZN分开和/或熔融成单股和/或特别是藉由加热抵消扩增产物和/或目标核酸序列ZN的过早键结或杂交。
额外地或备选地,中间温度控制腔体110和/或中间温度控制装置204B设计或提供为热激活和/或折叠捕获适配体FA,特别是使得所述适配体FA可以键结对应的目标蛋白质ZP和/或其他目标分析物,如在开始所解释的。
优选地,分析系统1、分析器件200和/或储物筒100和/或一个或各温度控制装置204包括温度侦测器和/或温度传感器(未展示),特别是以便使控制和/或回馈控制温度成为可能。
一或多个温度传感器可举例而言指派于传感器部分116和/或指派于个别通道部分或腔体,即,可热耦合至其等。
在下文中称为传感器温度控制装置204C的温度控制装置204C特别是系指派于传感器装置113和/或经设计为依所要方式对定位在传感器布置或传感器装置113中或上的流体(特别是分析物或目标蛋白质ZP或目标核酸序列ZN)进行(主动地)温度控制或加热。
额外地或备选地,传感器温度控制装置204C经设计或提供以热激活和/或折叠捕获适配体FA,特别是使得所述适配体FA可以键结对应的目标蛋白质ZP和/或其他目标分析物,,如在开始所解释的。
传感器温度控制装置204C优选系平坦和/或具有优选系矩形和/或对应于传感器布置或传感器装置113的尺寸的接触表面,该接触表面允许传感器温度控制装置204C与传感器布置或传感器装置113之间的热传递。
优选地,分析器件200包括传感器温度控制装置204C。然而,其他结构解决方案亦可行,其中传感器温度控制装置204C经整合在储物筒100中,特别是在传感器装置113中。
特别优选地,连接装置203包括传感器温度控制装置204C,和/或连接装置203连同传感器温度控制装置204C可链接至(特别是挤压抵靠)储物筒100,特别是传感器布置或传感器装置113。
更特别优选地,连接装置203及传感器温度控制装置204C(一起)可朝向和/或相对于储物筒100(特别是传感器布置或传感器装置113)移动,和/或可经定位抵靠或抵接该储物筒,优选地以便使分析器件200电及热耦合至储物筒100,特别是传感器布置或传感器装置113或其支撑件113D。
优选地,传感器温度控制装置204C经配置在连接装置203或其支撑件上之中心和/或配置在接触组件203A之间。
特别是,接触组件203A经配置在连接装置203或其支撑件之边缘区域中或配置在传感器温度控制装置204C周围,优选地使得连接装置203热连接或可热连接至传感器装置113的中心且电连接或可电连接至传感器装置113的外部或边缘区域。然而,其他解决方案在此处亦可行。
分析系统1或分析器件200优选包括用于致动阀115之一或多个致动器205。特别优选地,提供不同(类型或群组之)致动器205A及205B,其等分别指派于不同(类型或群组之)阀115A及115B以致动所述阀之各者。
分析系统1或分析器件200优选包括一或多个传感器206。特别是,流体传感器206A被指派给传感器部分116和/或经设计或意欲侦测流体系统103中之液体前端和/或流体之流量。
特别优选地,流体传感器206A经设计以(举例而言光学和/或电容地),特别以无接触方式,测量或侦测液体前端、流体的流量和/或通道和/或腔体中(特别是在分别指派传感器部分116(其特别是由流体系统103之平坦和/或拓宽通道部分形成)中)的流体的存在、速度、质量流率/体积流率、温度和/或另一值。
特别优选地,传感器部分116各自定向和/或并入流体系统103中和/或流体流动经过或通过传感器部分116使得在储物筒100的操作位置中,流体在垂直方向上和/或从底部至顶部流过传感器部分116,反之亦然,特别是以便使精确地侦测液体成为可能或更容易。
替代地或额外地,分析器件200优选包括用于侦测环境温度、内部温度、空气湿度、位置和/或对准(举例而言凭借GPS传感器)和/或分析器件200和/或储物筒100的定向和/或倾斜的(其他或额外)传感器206B。
分析系统1或分析器件200优选包括控制装置207,特别是包括用于控制检测或分析的顺序和/或用于收集、评估和/或输出或提供特别是来自传感器装置113,和/或来自检测结果和/或其他数据或值之测量值之一内部频率或时基。
控制装置207优选控制或回馈控制泵驱动器202、温度控制装置204和/或致动器205,特别是考虑或取决于所要检测和/或来自传感器布置或传感器装置113和/或传感器206的测量值。
流体的流量系特别是藉由相应地启动泵或泵装置112且致动阀115加以控制。
特别优选地,泵驱动器202包括伺服电机、步进马达或以另一方式校准的驱动器或具有转速和/或(部分)转数可以被控制或反馈控制的驱动器,使得可至少原则上凭借适当激活达成所要计量。
额外地或替代地,流体传感器206A用于特别是与指派之传感器部分116合作侦测液体前端或流体之流量,以便藉由相应地控制泵或泵装置112且相应地启动阀115而达成所要流体顺序及所要计量。
视情况,分析系统1或分析器件200包括输入设备208(诸如键盘、触控屏幕或类似者)和/或显示设备209(诸如屏幕)。
分析系统1或分析器件200优选包括举例而言用于控制、用于传递和/或用于输出测量数据或检测结果和/或用于连结至其他器件(诸如打印机、外部电力供应器或类似者)的至少一个接口210。此特别是可为有线或无线接口210。
分析系统1或分析器件200优选包括电力供应器211用于提供电力,优选为电池或累积器,其特别是系整合的和/或外部连接的或可连接的。
优选地,整合累积器经提供作为电力供应器211且藉由外部充电器件(未展示)经由连接件211A(重新)充电和/或可互换。
分析系统1或分析器件200优选包括外壳212,全部组件和/或一些或全部装置优选整合在外壳212中。特别优选地,储物筒100可经插入或滑入至外壳212中,和/或可由分析器件200透过可特别是闭合之开口213(诸如狭槽或类似者)接纳。
分析系统1或分析器件200优选系携带型或行动型。特别优选地,分析器件200重量少于25kg或20kg,特别优选地少于15kg或10kg,特别是少于9kg或6kg。
如已经解释的,分析器件200可以优选地气动链接至储物筒100,特别地至传感器布置和/或至泵装置112。
特别优选地,分析器件200收集为向储物筒100、特别是传感器布置和/或泵装置112供应工作介质,特别是气体或空气。
优选地,工作介质可以在分析器件200中或借助分析器件200压缩和/或加压。
优选地,分析器件200包括加压供气装置214,特别是压力产生器或压缩机,优选以便压缩、浓缩和/或加压该工作介质。
加压供气装置214优选集成在分析器件200或外壳212中和/或可以借助控制装置207被控制或反馈控制。
优选地,加压供气装置214被点操作或可通过电源操作。特别地,加压供气装置214可以借助电力供应器211供应有电源。
优选地,空气可以借助分析器件200或加压供气装置214被吸入、特别是周围环境吸入,作为工作介质。
分析器件200或加压供气装置214优选包括连接元件214A,特别地以便气动地将分析器件200或加压供气装置214连接至储物筒100。
在下文中,参考图3至图11进一步详细解释分析系统1和/或储物筒100或传感器布置的优选构造和优选模式。由此形成的传感器装置113和/或传感器布置的特征优选直接为分析系统和/或储物筒100的特征,特别地甚至无需进一步明确指示。
传感器布置优选包括传感器装置113、用于传感器装置113的传感器罩盖117、传感器隔间118、进入传感器隔间118的入口119和/或从传感器隔间118出来的出口120,如图2和6至9所示。
传感器布置,特别是传感器装置113,优选设计用来电化学测量或检测样品P的分析物。
特别是,传感器布置或传感器装置113经设计以识别、侦测和/或测定键结至捕获分子的(相同或不同的)分析物或自其衍生的产物,特别是分析物或不同分析物的扩增产物。
传感器布置优选设计为多部件模块,传感器装置113和传感器罩盖117优选每个形成传感器布置或模块的构件。
优选地,传感器布置具有分层的构造,传感器装置113优选形成传感器布置的基座,且传感器罩盖117直接连接至传感器装置113,至少在其边缘处,和/或静止其上。
传感器装置113和传感器罩盖117限定或限制传感器隔间118,优选在其平板侧。特别地,传感器隔间118形成或设置在传感器装置113和传感器罩盖117之间。
传感器隔间118优选特别地在传感器罩盖117未被致动或未被移走时具有大于0.1μl或0.2μl、特别优选大于0.5μl或1μl、特别地大于2μl和/或小于10μl或8μl、特别优选小于6μl或3μl的容积。
传感器布置、特别是传感器装置113和传感器罩盖117,优选为平坦、平面、和/或板形的。优选地,传感器装置113和/或传感器罩盖117的平面侧的表面积小于400mm2或300mm2、特别优选小于250mm2或150mm2、特别地小于100mm2或50mm2和/或大于0.01mm2或0.25mm2、特别优选大于1mm2或4mm2
传感器装置113优选具有前侧或测量侧以及后侧或连接侧,该测量侧和该连接侧分别优选形成特别是平坦、平面和/或板形传感器装置113的一个平坦侧。
测量侧优选为传感器装置113面对流体或样品P或分析物或传感器隔间118的一侧。
连接侧优选与测量侧相对和/或为传感器装置113背离流体或样品P或分析物或传感器隔间118的一侧。
传感器装置113优选地在测量侧包括(精确的)一个传感器阵列113A,具有复数个传感器腔体和/或传感器场113B,传感器场113B在传感器阵列113A的俯视图中优选为圆的、特别为环形,和/或设置为使得在空间上彼此分离和/或直接接着另一个。
图3传感器阵列113A或传感器装置113的测量侧的俯视图。图4为图3的放大细节图。图5显示了传感器布置或传感器装置113的连接侧。图6至图9每个为在不同的方法步骤期间穿过传感器布置的适宜性截面图。
优选地,传感器布置或传感器装置113或传感器数组113A包括10个或20个以上,特别优选地50个或80个以上,特别是100个或120个以上和/或1000个或800个以下的传感器场113B。
优选地,传感器场113B彼此分离或间隔开,特别是分离或间隔开至少100μm或10μm和/或大于10nm或100nm.特别优选地,所有传感器场113B设置在小于100mm2和/或大于1mm2的表面积上和/或传感器阵列113A的表面积小于100mm2和/或大于1mm2
传感器场113B特别地为传感器装置113和/或传感器阵列113A的在空间上分开的测量区域,从而彼此独立地允许检测、识别和/或测量分析物。不同的传感器场113B由此可以分别检测和/或测量不同的分析物。而且,复数个传感器场113B还可以再次彼此独立地、取决于设置有捕获分子传感器场113的捕获分子来测量相同的分析物。备选地,单个的传感器场113B还可用于控制目的,即可以不用于测量和/或检测分析物。
优选地,传感器装置113在每个传感器场113B之间包括电池或隔板,其优选由特别是具有用于传感器场113B的对应凹部的输水层113F形成。然而,其他结构也是可行的。
优选地,传感器布置或传感器装置113或传感器数组113A包括复数个电极113C。特别优选地,至少两个电极113C配置在各传感器场113B中。特别是,各情况中的至少或刚好两个彼此对应的电极113C形成一个或每个传感器场113B。
电极113C优选由金属制成,优选从而导电,特别是至少其表面由贵金属(诸如铂或金)制成。
优选地,电极113C为指状和/或彼此接合,如从根据图4之传感器场113B的放大细节可见。然而,其他结构解决方案或配置亦可行。
优选地,各电极对形成一个传感器场113B,或每个传感器场113B包含一个电极对。
传感器场113B的电极113C优选就其形状和尺寸彼此对应。
传感器装置113优选包括支撑件113D,特别是包括电路或集成电路的芯片和/或半导体芯片,电极113C优选配置在支撑件113D上和/或整合在支撑件113D中。
传感器装置113优选包括支持件113D,特别是包括电路或集成电路的芯片、和/或半导体芯片,电极113C优选设置在支持件113D上和/或集成在支持件113D中。
传感器装置113(特别是支撑件113D)优选包括至少一个(优选地复数个)电子或集成电路,所述电路特别是经设计以侦测优选地在传感器场113B处根据氧化还原循环原理产生之电流或电压。
特别优选地,来自不同传感器场113B之测量信号分别藉由传感器装置113和/或电路收集或测量。
特别优选地,传感器装置113和/或集成电路将测量信号直接转换成数字信号或数据,其等特别是可藉由或通过分析器件200读出。
特别优选地,传感器装置113和/或支撑件113D系如EP 1636599B1中描述般构造。
传感器装置113(特别是支撑件113D)优选包括复数个(在此情况中八个)电接触点或接触表面113E,接触点113E优选配置在连接侧上和/或形成连接侧,如图5中展示。
优选地,传感器装置113还可在连接侧上和/或借接助触点113E电接触,和/或电连接至分析器件200。特别地,在储物筒100、特别是传感器装置113和分析器件200、特别是控制装置207之间通过将接触点113E电连接至连接装置203的接触元件203A可以建立电连接。
优选地,接触点113E横向地设置在边缘区域中和/或在俯视图中或围绕电极113C和/或传感器阵列113A的突起中,和/或接触点113E延伸远至传感器装置113的边缘区域,特别是使得传感器装置113可以优选借助连接装置203或接触元件203A在边缘区域中和/或围绕传感器温度控制装置204C横向地电接触,这优选可以定位在中央或在支持件113D的中心,如已经解释的。
如已经解释的,传感器隔间118优选设置在传感器装置113和传感器罩盖117之间,测量侧和/或传感器装置113的传感器阵列113A优选限定或限制传感器隔间118。
优选地,传感器场113B和/或电极113C在流体上通过传感器隔间118流体互连,特别是使得传感器场113B和/或电极113C可以经由(共用)传感器隔间118接触流体、样品P和/或分析物。
传感器罩盖117优选可相对传感器装置113移动。特别地,传感器罩盖117可下降至传感器装置113、特别是传感器阵列113A和/或层113F上,优选使得传感器场113B被封闭和/或在流体上彼此分开。
特别地,流体可以借助传感器罩盖117和/或借助将传感器罩盖117降低至传感器装置113上从传感器隔间118移出。
传感器罩盖117因此设计为密封和/或将单个的1传感器场113B在流体上彼此分开由于实际测量,优选使得至少在采取测量时,流体不能(以相关方式)在传感器场113B之间交换。
图6为传感器罩盖117被移走和/或紧接着测量之前的传感器布置示意性截面图。图7为传感器罩盖117降低至层113F上和/或在测量期间的传感器布置示意性截面图。
至少当传感器罩盖117被移走时,传感器装置113或传感器隔间118流体链接至流体系统103,特别是至一个或多个反应腔体109,优选通过入口119和出口120,特别地使得流体、特别是(预处理的)样品P或分析物和/或试剂能够被允许进入传感器装置113或传感器阵列113A的测量侧。
传感器隔间118由此至少在传感器罩盖117被升高或从传感器装置113或传感器阵列113A时可以加载有流体,和/或所述流体可以由此流经。
优选地,流体可以借助入口119和出口120流经传感器隔间118。特别地,流体可经由入口119流入传感器隔间118且可经出口120从传感器隔间118流出;然而,流动方向也可以反过来。特别地,入口119可以至少暂时地起到出口作用或用作出口,且出口120可至少暂时地起到入口的作用或用作入口。
入口119和/或出口120优选由切口、洞、开口、通道等形成在主体101、传感器罩盖117和/或传感器装置113中。
传感器装置113优选包括复数个特别是不同的捕获分子用于键结分析物,不同的捕获分子优选布置和/或固定在不同的传感器场113B中或上和/或指派给不同的传感器场113B。
特别优选地,传感器场113B或电极113C特别是在工厂设置有捕获分子,和/或捕获分子特别在工厂固定(immobilised or fixed)在传感器场113B或电极113C上。
如在开头已经解释的,捕获分子优选为捕获蛋白质FP,特别是捕获抗原和/或捕获抗体,捕获核酸序列FN,特别是捕获DNA序列和/或捕获RNA序列,PCR产物的寡聚核苷酸或片段,和/或,特别是相对捕获蛋白质FP、捕获适配体FA为额外的或备选的(仅在图12中示出)。
优选地,储物筒100和/或传感器装置113包括第一群组的捕获分子,如捕获蛋白质FP或捕获适配体FA,用于键结第一类型的目标分子和/或分析物,且特别是第二群组的(不同的)捕获分子,如捕获核酸序列FN,用于键结另一类型的目标分子和/或分析物。特别优选地,第一群组的捕获分子,特别是与第二群组的捕获分子相反,可以为热封锁的、失活的和/或变性的,优选通过加热(如捕获蛋白质FP)或热激活(如捕获适配体FA),使得特别是两个不同的分析可以特别是相继地和/或在相同的储物筒100和/或传感器装置113上使用两组不同的捕获分子实行。
优选地,储物筒100和/或传感器装置113包括捕获核酸序列FN(FN1,FN2)和捕获蛋白质FP(FP1,FP2)这两者作为捕获分子,如图6所示。在备选的实施方案中,储物筒100和/或传感器装置113包括捕获核酸序列FN和(特别是作为捕获蛋白质FP的备选的)捕获适配体FA这两者作为捕获分子,如在下文中参考图12详细解释的。此外,如下的实施方案也是可行的,其中储物筒100和/或传感器装置113包括捕获蛋白质FP和捕获适配体FA这两者作为捕获分子,在该情况中,捕获适配体FA优选设计为键结与捕获蛋白质FP不同的目标分析物和/或键结不同于目标蛋白质ZP的目标分析物,使得其他小分子物质、甾族化合物、有机磷酸盐等。
如图6所示,优选一些或全部的传感器场113B和/或电极113C分别设置有捕获蛋白质FP和捕获核酸序列FN这两者,特别是以便借助传感器装置113和/或在对应的传感器场113B和/或在对应的电极113C上检测或识别对应于捕获蛋白质FP的目标蛋白质ZP和对应于捕获蛋白质FP的目标核酸序列ZN。
话句话说,优选捕获蛋白质FP和捕获核酸序列FN这两者应用于、固定至和/或固定在共用的传感器场113B和/或共用的电极113C上,和/或直接彼此挨着应用、固定(fixed)和/或固定(immobilised),如图6和图7中为第一和第二传感器场113B(从左侧)所示。
优选地,一个传感器场113B由此不是仅用于检测一个分析物,而是用于检测且特别是测量至少两个分析物,具体为一方面是目标蛋白质ZP(在图6,例如ZP1和/或ZP2)和另一方面是目标核酸序列ZN(在图9中,例如ZN1和/或ZN2)。对应的捕获分子、具体为捕获蛋白质FP和捕获核酸序列FN,可以在此情况中一起布置和/或固定在传感器场113B的电极113的每一个上,至少在理论上,分别在相同传感器场113B的两个电极113C上。
由此可以使用相同数目的传感器场113B实行分析物的检测方法和/或测量的两倍数目。
额外地或备选地,可以固定(fixed)和/或固定(immobilised)仅捕获蛋白质FP或仅捕获核酸序列FN在一些或全部的传感器场113B中,如以图6至图9为例对于第三和第四传感器场113B(从左侧)所示。例如,仅捕获核酸序列FN2提供和/或固定在第三传感器场113B中,同时仅捕获蛋白质FP1提供和/或固定在第四传感器场113B。
提出的是,分析系统1、储物筒100、传感器装置113和/或传感器阵列113A包括捕获蛋白质FP和捕获核酸序列FN这两者,它们一起或分别提供和/或固定在传感器场113B中。
由此,用于检测目标蛋白质ZP、特别是复数个不同目标蛋白质ZP的蛋白质分析以及用于检测核酸序列ZN、特别是复数个不同核酸序列ZN的核酸分析这两者可以且设置为使用分析系统1和/或借助储物筒100和/或传感器装置113、特别在相同储物筒100中和/或借助相同储物筒100实行。
不同的捕获蛋白质FP1和/或FP2和/或不同的捕获核酸序列FN1和/或FN2优选提供用于不同的传感器场113B和/或不同的电极对和/或电极113C,以便具体地键结不同的分析物,特别地在传感器场113B一方面是不同的目标蛋白质ZP1,ZP2和另一方面是不同的目标核酸序列ZN1,ZN2。
特别优选地,传感器装置113或传感器阵列113A允许键结在每个传感器场113B中的分析物被定性和/或定量地测定。
优选地,捕获分子通过键B、特别是硫醇键和/或任选地通过所谓的间隔基、特别是C6间隔基键结至传感器装置113、传感器阵列113A和/或电极113C。破坏杂交的结构例如发夹(hairpin)结构的形成可以通过捕获分子通过键B的优选键结而被防止。
任选地,传感器装置113包括具有不同杂交温度的捕获分子,优选以便在不同的杂交温度将分析物键结至对应的捕获分子。
杂交温度优选为(扩增的)分析物或目标核酸序列ZN或目标蛋白质ZP键结至对应的捕获分子或对应的捕获核酸序列FN或对应的捕获蛋白质FP的(平均)温度。
任选的杂交温度优选为键结至对应的捕获分子的分析物的数目最大化和/或彼此键结的分析物的数目被最小化的温度。
优选地,(任选的)杂交温度对于不同的分析物、特别是目标核酸序列ZN而言是变化的。
优选地,用于将目标核酸序列ZN键结至捕获核酸序列FN的杂交温度(显著地)高于将目标蛋白质ZP键结至捕获蛋白质FP的杂交温度,特别优选高出大于10℃或15℃。
优选地,捕获蛋白质FP和/或目标蛋白质ZP的变性温度显著地低于捕获核酸序列FN和/或目标核酸序列ZN的变性温度和/或熔点或熔融温度,特别优选低出大于20℃或30℃。
捕获蛋白质FP和/或目标蛋白质ZP的变性温度优选为捕获蛋白质FP和/或目标蛋白质ZP降解或其空间结构被破坏的(平均)温度和/或开始的(平均)温度,和/或在此温度和/或从该温度开始,目标蛋白质ZP和捕获蛋白质FP之间的键结被打断和/或破坏。
捕获蛋白质FP和/或目标蛋白质ZP的变性温度优选大于30℃或40℃,特别地大于45℃或50℃,和/或小于90℃或80℃,特别地小于70℃。
捕获核酸序列FN和/或目标核酸序列ZN的变性温度和/或熔点优选为目标核酸序列ZN和捕获核酸序列FN之间的键结被打断、即当序列被分开的(平均)温度和/或开始的(平均)温度。
优选地,捕获核酸序列FN和/或目标核酸序列ZN的变性温度和/或变性温度和/或熔点或熔融温度大于80℃或90℃,特别是大于95℃或100℃,和/或小于120℃或110℃。
特别优选地,分析系统1和/或储物筒100经设计使得首先可实行蛋白质分析且然后可实行核酸。
在蛋白质分析期间,分析物和/或目标蛋白质ZP键结至捕获蛋白质FP,且然后实行检测和/或测量。在核酸分析期间,分析物和/或目标核酸序列ZN键结至捕获核酸序列FN且然后实行检测和/或测量。
优选地,在蛋白质分析已经实行后,捕获蛋白质FP和/或目标蛋白质ZP特别地通过热的对应作用而变性,或以其他方式降解或封锁。
分析系统1和/或分析器件200和/或储物筒100经优选设计,使得实现且确保了用于使捕获蛋白质FP和/或目标蛋白质ZP变性的温度或加热的对应作用。根据变化方案,捕获蛋白质FP和/或目标蛋白质ZP可以通过引导或通过加热至高于捕获蛋白质FP的变性温度的流体的作用而变性。该优选借助中间温度控制装置204B加热的流体可为洗涤液、缓冲液、核酸序列和/或目标核酸序列ZN,和/或特别是有PCR生成的扩增产物。
根据方法的特别优选的变化方案,在蛋白质分析之后通过引导和/或馈送用于核酸分析的的对应的加热的目标核酸序列ZN可以使捕获蛋白质FP(包括与其键结的目标蛋白质ZP)变性。
优选地,传感器装置113、特别是电极113C、支持件113D、传感器隔间118和/或传感器罩盖117的温度至少直接地、优选借助分析器件200,特别是借助温度控制装置204B和/或204C,可以2控制或设定。如已经解释的。由此特别地可以作用在捕获蛋白质FP和/或目标蛋白质ZP上用于变性目的。
优选地,传感器温度控制装置204C用来温度控制传感器隔间118,在此情况下,通过与传感器装置113的连接侧接触,特别地使得所期望的或所需的或最佳的变性温度和/或杂交温度设置在测量侧上和/或在传感器隔间118中。
任选地,在蛋白质分析已经实行之后和/或在核酸分析开始之前,借助传感器温度控制装置204C和/或通过温度控制传感器隔间118可以使杂交的目标蛋白质ZP和捕获蛋白质FP变性和/或打断目标蛋白质ZP和捕获蛋白质FP之间的键。以此方式,可以防止或至少减少键结至捕获蛋白质FP的目标蛋白质ZP会具有的可能的中断作用。
在下文中,藉由实例更详细地说明使用所提出分析系统1和/或分析器件200和/或所提出储物筒100和/或根据所提出方法的检测或分析之一优选顺序。
分析系统1、储物筒100和/或分析器件200优选地经设计以实行所提出方法。
方法可用于特别是医学(特别是兽医医学)领域中,以便例如检测或识别疾病和/或病原体。备选地,方法也可以用于其他目的,例如食品安全、环境分析等。
在所提出的方法中,实行复数个(不同的)分析用于检测或识别(不同的)目标样品P的分析物,特别是顺序地和/或在相同的储物筒100和/或传感器装置113中实行。优选地,实行选自由蛋白质分析、核酸分析和/或适配体分析组成的选择群组的至少或精确两个(不同的)分析。
优选地,实行蛋白质分析以便检测或识别目标蛋白质ZP,特别是目标抗原和/或目标抗体。特别地,目标蛋白质ZP键结至对应的捕获分子,特别是捕获蛋白质FP,以样品P的分析物的形式。
优选地,特别地除蛋白质分析之外还实行核酸分析,以便检测或识别目标核酸序列ZN,特别是目标DNA序列和/或目标RNA序列。特别优选地,目标核酸序列ZN键结至对应的捕获分子,特别是捕获核酸序列FN,,以样品P的分析物的形式。
任选地,特别地作为蛋白质分析的备选,实行适配体分析,以便检测或识别目标蛋白质ZP或其他不同于目标蛋白质ZP的目标分析物。如已经解释的,然而除了蛋白质分析之外和/或作为核酸分析的备选还可实行适配体分析。在下文中,然而,首先描述方法的第一、特别优选的变化方案,在该方法中,同时实行蛋白质分析和核酸分析。然而,与准备和/或实行各自的分析相关的任何解释相应地适用于其他选自由蛋白质分析、核酸分析和/或适配体分析组成的选择群组的其他组合。
在核酸分析期间,特别是借助PCR,样品P的至少一个分析物优选经扩增或复制。当实行蛋白质分析时,这种类型的方法步骤优选被忽略。
优选地,特别是同时在蛋白质分析中和在核酸分析中,键结的分析物或其扩增产物以电化学方式经识别或检测。
在方法的第一个变化方案中,蛋白质分析和核酸分析优选顺序地实行,蛋白质分析优选地在核酸分析之前实行。特别地,目标蛋白质ZP首先键结至对应的捕获蛋白质FP并被检测,且仅仅接下来目标核酸序列ZN键结至对应的捕获核酸序列FN并检测,如在下文中所详细解释的。
在所提出方法的开始,具有至少一个分析物、优选来自人体或动物体的流体或液体(特别是血液、唾液或尿液)的样品P优选首先经由连接件104A被引入至接纳腔体104,由此样品P可以被预处理、特别是过滤。在所建议方法的开始,具有基于至少一个分析物(来自人类或动物身体的流体或液体,特别是血液、唾液或尿液)的样品P优选首先经由连接件104A引入至接纳腔体104中,可预处理、特别是过滤样品P。
特别地,蛋白质分析和核酸分析使用相同的样品P实行。
一旦已接纳样品P,接纳腔体104和/或其连接件104A便特别是以液密和/或气密方式流体闭合。
优选地,储物筒100连同样品P接着链接至分析器件200,特别是插入或滑入至分析器件200或开口213中,特别优选从顶部。
特别优选地,储物筒100由分析器件200至少基本上垂直地接纳。
方法顺序(特别是流体之流动及输送、混合及类似者)系藉由分析器件200或控制装置207,特别是藉由相应地启动且致动泵驱动器202或泵装置112和/或致动器205或阀115加以控制。
优选地,样品P或一部分或样品P的上清液特别地经由出口104C从接纳腔体104移除,优选用于实行核酸分析,和/或经由中间连接件104D从接纳腔体104移除,特别用于实行蛋白质分析,且优选以计量方式馈送至混合腔体107。
特别优选地,样品P被分成至少两个样品部分,第一个样品部分用于实行蛋白质分析且第二个样品部分用于实行核酸分析。优选地,样品P通过经由出口104C和中间连接件104D移除而被分成用于分析的不同样品部分。其他方法的变化方案也是可行的,然而,特别是地其中样品P通过从混合腔体107中被顺序移除而分成用于分析的不同样品部分。
在下文中,首先描述了用于蛋白质分析要求的各方法步骤,并且然后描述了用于核酸分析要求的各方法步骤。
优选地,样品P或其部分任选经由出口104C或接纳腔体104的中间连接件104D被除去用于蛋白质分析,。
优选地,储物筒100中用于蛋白质分析的样品P或其一部分在引入至混合腔体107中之前特别是在第一计量腔体105A和/或第二计量腔体105B中或凭借该两者进行计量。此处,特别是上游和/或下游传感器部分116连同指派传感器206使用以便使所要计量成为可能。然而,其他解决方案亦可行。
优选地,用于蛋白质分析的样品P或其部分从混合腔体107除去并优选直接、特别地经由旁路114A和/或经过反应腔体109馈送至传感器布置和/或传感器装置113。
重要的是,用于蛋白质分析的样品P或样品部分不应当被加热至或超过变性温度。当将所述样品P传导至传感器布置和/或传感器装置113时应当对此加以考虑。为了实行蛋白质分析,样品P或样品部分如有需要可以在储物筒100中被预处理,或者可以无需预处理而传导至传感器布置和/或传感器装置113。后一种情况特别在以下是可行的:当例如样品P的上清液经由中间连接件114D排出并传导至传感器布置或传感器装置113作为样品部分。然而,其他方法序列在此也是可行的。还可以设想,对于蛋白质分析,对于样品P或样品部分要传导经过一个或多个反应腔体109,但是无需其中实心的核酸分析所需的循环温度控制。在方法中,还可以将样品P传导经过中间温度控制腔体110,但是无需将样品P加热至超过目标蛋白质ZP的变性温度。以此方式,当实行蛋白质分析时可以使用呈现在储物筒100上的包括腔体的装置,至少用于将样品P馈送或传导传感器布置和/或传感器装置113和/或用于混合试剂。因此,有利地,至少一些相同的通道和/或腔体可以用于蛋白质分析,正如也可以用于核酸分析,反之亦然。
优选地,样品P或样品部分的目标蛋白质ZP键结至对应的捕获蛋白质FP,并在传感器布置和/或传感器装置113中识别或检测,特别是以电化学方式和/或通过氧化还原循环。
优选地,在杂交和/或检测目标蛋白质ZP期间,在传感器隔间118和/或传感器场113B中优选没有目标核酸序列ZN。特别地,在蛋白质分析期间,在传感器隔间118中没有可以键结至对应捕获核酸序列FN且由此影响并可能地扭曲目标蛋白质ZP的检测扩增产物和/或单链目标核酸序列ZN。
优选地,捕获核酸序列FN在杂交和/或检测目标蛋白质ZP期间保持游离和/或未键结和/或未受损,特别地以便能够接着和/或在蛋白质分析实行后键结对应的目标核酸序列ZN。
图6为当传感器罩盖117被升高和/或未降低时且在蛋白质分析实行的同时传感器布置的示意性截面细节图。
样品P的目标蛋白质ZP1和ZP2已经键结至对应的捕获蛋白质FP1和FP2。
图6进一步显示了在已经添加键结至目标蛋白质ZP和/或至捕获蛋白质FP和目标蛋白质ZP的复合物并由此标注或标记所述蛋白质和/或复合物的标签L之后的状态。
然后含有能够与所添加的底物SU反应的催化检测分子D键结至标记或标签L。
图7为对应于图6且其中传感器罩盖117被降低的传感器布置的示意性截面图。检测分子D已经将所提供的底物SU部分分开和/或断裂成组分SA和SP。降低传感器罩盖117至少在很大程度上停止了传感器场113B之间的物质的交换。
现在可以实行特别是借助已知为氧化还原循环的电化学测量。
在蛋白质分析和/或适配体分析中的电化学检测优选至少基本上与在核酸分析中相同的方式实行,且接下来将与所有其他分析一起更详细地解释。
在蛋白质分析结束和/或检测键结的目标蛋白质ZP之后,传感器装置113和/或传感器隔间118准备用于后续的核酸分析。
优选地,在蛋白质分析结束后和/或为了准备核酸分析,传感器装置113和/或传感器隔间118和/或中间温度控制装置204B被加热至特别是至少是目标蛋白质ZP和/或捕获蛋白质FP的变性温度和/或至使彼此键结的目标蛋白质ZP和捕获蛋白质FP变性所需的温度,优选能借助传感器温度控制装置204C和/或通过优选借助中间温度控制装置204B传导已经相应地被加热的流体。
特别优选地,传感器装置113和/或传感器隔间118被加热和/或带至或高于变性温度大于1秒或2秒、特别是大于3秒或5秒和/或小于120秒或90秒的时间段。这确保了所有或几乎所有的目标蛋白质ZP和/或捕获蛋白质FP发生变性。
特别地,在检测后和/或在蛋白质分析已经实行后,键结至捕获蛋白质FP的目标蛋白质ZP发生变性和/或从传感器装置113除去,特别是捕获蛋白质FP和/或电极113C,优选通过添加热、特别优选通过加热传感器装置113和/或传感器隔间118,和/或通过传导由中间温度控制装置204B加热的流体。
热的添加优选同时使目标蛋白质ZP和捕获蛋白质FP变性,使得目标蛋白质ZP从捕获蛋白质FP脱离。一般而言,然而(变性的)捕获蛋白质FP由于添加的热不从传感器阵列113A和/或从电极113C脱离,而是尽管添加了热也保持连接至电极113C。然而,这不会导致对后续核酸分析的任何影响,这是因为由于其变性,捕获蛋白质FP失活和/或不能键结任何的目标蛋白质ZP且由此在核酸分析器件不会损害测量。方法的各变化方案也是个性的,但是在这些变化方案中目标蛋白质ZP和捕获蛋白质FP同时从传感器阵列113A和/或从电极113C脱离。
优选地,当传感器装置113被加热时,传感器罩盖117保持降低。这有利地允许了快速加热(封闭的)传感器场113B。方法的各变化方案也是可行的,然而在这些变化方案中,在加热传感器装置113之前为此目的,传感器罩盖117被从传感器装置113升高。
优选地,处于变性不低,传感器装置113和/或传感器隔间118、和/或捕获蛋白质FP和目标蛋白质ZP被加热至至少50℃、优选大于70℃、特别优选大于90℃的温度,捕获核酸序列FN和/或(任何)目标核酸序列ZN保持未损害的或完整的和/或不是变性的和/或可获得用于后续核酸分析。
优选地,传感器布置、特别是传感器隔间118和/或传感器场113B的洗涤和/或冲洗方法发生在变性之后,优选借助流体或试剂F3或洗涤缓冲液,特别是以便从传感器布置和/或传感器隔间118和/或传感器场113B除去变性的和/或脱离的捕获蛋白质FP和/或目标蛋白质ZP或其残余物。
图8为传感器布置在蛋白质分析已经实行之后和/或在捕获蛋白质FP和目标蛋白质ZP已经变性且传感器隔间118已被冲洗后的示意性截面图。在所示的状态中,传感器布置由此准备用于核酸分析,特别地使得核酸分析能够被实行和/或目标核酸序列ZN能够被馈送至传感器隔间118。
如图8所示,在蛋白质分析已经实行后且在后续添加热之后,捕获核酸序列FN为完整的,且仅捕获蛋白质FP变性和/或被破坏。
核酸分析优选在优选使捕获蛋白质FP变性后实行。样品首先制备用于此目的。
优选地,样品P或其部分任选地经由出口104C或接纳腔体104的中间连接件104D除去用于核酸分析,如已经解释的。
优选地,对在储物筒100中的用于核酸分析的样品P或其部分进行计量,优选在第一计量腔体105A和/或第二计量腔体105B中或者借助它们,然后被引入混合腔体107中。在此,特别是上游和/或下游传感器部分116与所指派的传感器206一起使用,使得所期望的计量成为可能,如对蛋白质分析已经解释的。
在计量后,核酸分析的样品部分存在于混合腔体107中。
在混合腔体107中,用于核酸分析的样品P或样品部分优选经制备以供进一步分析和/或与试剂混合,优选地与来自第一储存腔体108A之液体试剂F1和/或与一或多个干燥试剂S1、S2和/或S3混合,所述干燥试剂任选地提供在混合腔体107中。
液体和/或干燥试剂可在样品P之前和/或之后引入至混合腔体107中。在展示之实例中,干燥试剂S1至S3优选地在先前引入至混合腔体107中且视情况藉由样品P和/或液体试剂F1溶解。
液体试剂F1可用于扩增反应或PCR的试剂,特别是PCR主混合物,和/或可以为样品缓冲液。优选地,PCR主混合物含有无核酸酶之水、用于实行PCR之酶(特别是至少一种DNA聚合酶)、核苷三磷酸(NTP)(特别是脱氧核苷酸(dNTP))、盐(特别是氯化镁)和/或反应缓冲液。
干燥试剂S1、S2和/或S3同样可为实行扩增反应或PCR所需之试剂,其等呈干燥(特别是冻干)形式。优选地,干燥试剂S1、S2和/或S3特别是选自冻干酶(优选地DNA聚合酶)、NTP、dNTP和/或盐(优选地氯化镁)。
混合腔体107中之溶解或混合发生或特别是藉由特别是从底部引入和/或吹入气体或空气加以辅助。此特别是藉由凭借泵或泵装置112相应地泵抽回路中的气体或空气而实行。
随后,在混合腔体107中混合和/或预处理之所要体积之样品P优选地馈送至一或多个反应腔体109,特别优选地经由设置在各自反应腔体109之前或上游的可选中间腔体106A至106C之(各自)一者和/或添加或溶解不同试剂或引物(在此情况中干燥试剂S4至S6)。
与蛋白质分析相反,在核酸分析期间,样品P或其部分从混合腔体107除去并经由反应腔体109和/或中间温度控制腔体110馈送至传感器布置和/或传感器装置113。
特别优选地,(预混合)样品P分成数个样品部分(优选地具有相等大小),和/或在中间腔体106A至106C和/或反应腔体109之间划分,优选地均匀和/或分成相等大小的样品部分。
不同试剂(在目前情况中干燥试剂S4至S6,特别优选地引物,特别是一或若干PCR所需的引物,特别是在此情况中之不同引物之群组)优选地分别添加至中间腔体106A至106C和/或不同反应腔体109中之(预混合)样品P或样品部分。
不同群组或样品部分中的引物特别是在藉由各自引物产生的扩增产物的杂交温度方面不同。
特别优选地,在一开始已指定之意义上使用标记引物。
在展示的实施例中,试剂或引物S4至S6装纳在中间腔体106A至106C中。然而,其他解决方案亦可行,特别是其中试剂或引物S4至S6装纳在反应腔体109中的解决方案。
根据一优选实施例,中间腔体106A至106C各自装纳用于扩增/复制一个分析物(优选地两个不同分析物且更佳地三个不同分析物)之引物。然而,每一反应腔体109或样品部分亦可扩增/复制四个或四个以上不同分析物。
特别优选地,反应腔体109用指定体积之(预处理)样品P或用各自样品部分经由各自反应腔体109的各自配置于上游的中间腔体106A至106C连续填充。举例而言,第一反应腔体109A在第二反应腔体109B之前用指定体积之预处理样品P填充和/或第二反应腔体109B在第三反应腔体109C之前用该指定体积之预处理样品P填充。
在反应腔体109中,实行扩增反应或PCR以复制/扩增分析物或目标核酸序列ZN。此特别是凭借经指派(优选地共同)反应温度控制装置204A和/或优选地针对全部反应腔体109同时(即,特别是使用相同循环和/或温度(曲线/量变曲线))实行。
一或若干PCR为基于本领域技术人员基本上已知的协议或温度量变曲线而实行。特别是,定位在反应腔体109中之混合物或样品体积优选循环加热及冷却。
优选地,在(若干)反应腔体109中自分析物产生核酸产物和/或目标核酸序列ZN作为扩增产物。
在核酸分析期间,标签L特别地直接产生和/或在扩增反应期间(在各情况中)和/或附接至分析物、扩增产物和/或目标核酸序列ZN。此特别是藉由使用对应(优选地生物素化)引物而达成。然而,标签L亦可单独或随后(视情况亦仅在传感器隔间118中和/或在杂交之后)产生和/或键结至分析物、扩增产物、目标核酸序列ZN和/或目标蛋白质ZP。
特别地,在蛋白质分析期间,标签L在分析物和/或目标蛋白质ZP杂交至捕获分子后仅键结至分析物和/或目标蛋白质ZP。
标签L特别是用来检测键结的分析物和/或扩增产物。特别地,标签L可以被检测或者标签L可以在检测方法中被识别,如在下文中详细解释的。
特别优选地,在核酸分析期间,复数个扩增反应或PCR使用不同引物S4至S6和/或引物对并行和/或彼此独立地实行,使得大量(不同)分析物或目标核酸序列ZN可并行扩增或复制且随后进行分析。
在实行扩增反应之后,对应流体体积和/或样品部分和/或扩增产物特别是经由群组特定和/或独立中间腔体106E、106F或106G(分别)和/或经由可选(共同)中间温度控制腔体110连续引导离开反应腔体109至传感器布置、特别是传感器装置113和/或传感器隔间118。
中间腔体106E至106G可装纳用于制备用于杂交之扩增产物的其他试剂(在此情况中分别为干燥试剂S9及S10),例如,缓冲液(特别是SSC缓冲液)和/或用于进一步调节之盐。在此基础上,可实行扩增产物的进一步调节,特别是以便改良随后杂交(键结至捕获分子)的效率。特别优选地,样品P之pH在中间腔体106E至106G中和/或凭借干燥试剂S9及S10设定或优化。
任选地,样品P或样品部分、分析物、扩增产物和/或目标核酸序列ZN,特别是紧接着在馈送至传感器布置或传感器装置113之前和/或在反应腔体109和传感器布置或传感器装置113之间,为(提前)主动温度控制的、优选预加热的,特别是借助和/或在中间温度控制腔体110中和/或借助中间温度控制装置204B,特别优选使分析物、扩增产物和/或目标核酸序列ZN变性。
优选地,来自先前实行的蛋白质分析捕获蛋白质FN和目标蛋白质ZP如下变性:借助馈送进样品P或样品部分,用于已经借助中间温度控制腔体110和/或在中间温度控制腔体110中和/或借助中间温度控制装置204B被加热的核酸分析,如已经解释的。
在该(加热的)样品P和/或该分析物和/或扩增产物被馈送至传感器装置113后,分析物和/或扩增产物杂交至捕获核酸序列FN,优选通过(主动)温度控制、特别是加热传感器布置或传感器装置113,特别是借助传感器控制装置204C,如图9所示。
一旦样品P、分析物和/或扩增产物被杂交和/或键结至捕获核酸序列FN后,接着进行检测,特别是借助优选提供的标签L或以其他方式。
在下文中,更详细地表述检测的特别优选的变化方案,也开实行具体的电化学检测或借助氧化还原循环的检测,而且其他类型的检测如光绪或电容检测。在下文中所描述的检测优选同时在蛋白质分析和/或适配体分析期间、以及在核酸分析期间实行,且因此下文的解释适用于所有分析。
在分析物的(各自的)键结/杂交之后,传感器布置和/或传感器装置113准备和/或预处理用于检测。
在分析物键结之后,优选地发生可选洗涤程序和/或视情况馈入特别是来自储存腔体108B至108E的额外试剂或液体。
特别是,可提出:特别地从传感器隔间118移除样品P的残余物、样品残留物或未键结分析物或扩增产物、试剂和/或来自PCR的残留物及可能破坏进一步方法顺序的其他物质。
特别优选地,传感器布置或传感器装置113的洗涤方法为如下的方法和/或方法步骤,其中流体、特别是洗涤缓冲液传导经过传感器隔间118和/或经过传感器装置113,而别是以便从传感器隔间118和/或传感器装置113的区域洗涤掉或冲洗掉未键结的分析物。在此情况中,洗涤缓冲液本身优选不包括任何分析物,并因此传感器隔间118不含会防止或扭曲后续评估的物质。
洗涤或冲洗可特别是使用流体或试剂F3(特别是洗涤缓冲液,特别优选地柠檬酸缓冲液或SSC缓冲液,其优选地装纳在储存腔体108C中)进行。未键结分析物、扩增产物及可能破坏随后检测之物质优选地藉由洗涤缓冲液从传感器隔间118和/或从传感器装置113移除和/或馈送至收集腔体111。
随后和/或在洗涤程序之后,根据方法之一优选变体,进行键结至捕获分子的分析物和/或扩增产物的检测。
如果键结的分析物或扩增产物仍未被标记或设置有标签L,如在蛋白质分析中那样,标签L然后优选地从储存腔体108E、特别优选地以液体试剂F5的形式馈送至传感器布置或传感器隔间118。任选地,然后是另一洗涤方法。
为检测键结至捕获分子的分析物或扩增产物,将试剂F4和/或检测器分子D(特别是碱性磷酸酶/链霉亲和素)优选地从储存腔体108D馈送至传感器装置113。
在本发明的含义内,术语″检测分子″优选地理解为表示特异性键结至(键结的)分析物或扩增产物的标记或标签L并由此实现其检测的分子。
特别地,检测分子D可以为酶缀合物和/或免疫缀合物,其特异性键结至标记或标签L,特别是生物素,且包括用于传化底物SU的报告子酶。
在本发明的上下文中,检测分子D优选基于对生物素具有高度亲和性的链霉亲和素、和/或将非反应性磷酸单酯转化为电化学活性的分子和磷酸盐的碱性磷酸酶。
优选地,使用这样的检测系统,其中标签L基于生物素且其中检测分子D基于链霉亲和素/碱性磷酸酶。然而,也可以使用其他检测分子D。
试剂F4或检测分子D可以键结至键结分析物或扩增产物,特别是至键结分析物或扩增产物的标签L,特别优选至生物素标记,如图9所示。
任选地,随后或在试剂F4和/或检测器分子D已键结至分析物和/或扩增产物和/或标签L之后,优选凭借流体或试剂F3或洗涤缓冲液进行(额外)洗涤程序和/或冲洗,特别是以便从传感器装置113移除未键结试剂F4和/或检测器分子D。
优选地,将特别是来自储存腔体106D的用于检测之试剂S7和/或S8和/或底物SU最后优选连同流体或试剂F2(特别是缓冲液)(其适于底物SU,特别优选地用于溶解试剂S7和/或S8和/或底物SU)馈送至传感器布置或传感器装置113,流体或试剂F2系特别是从储存腔体108B获取。特别是,试剂S7和/或S8可形成或可包括底物SU。
优选地,使用对胺基苯基磷酸酯(pAPP)作为底物SU。
底物SU优选地对和/或与键结分析物或扩增产物和/或检测器分子D反应和/或允许此等进行电化学测量。
为了实行检测或电化学测量键结分析物或扩增产物或者在添加底物SU后,传感器罩盖117优选为气动致动的和/或降低至传感器装置113上(如图7中对蛋白质分析所示),特别是以便流体上彼此分离该(单个的)传感器场113B,和/或以便防止或最小化传感器场113B之间的物质的交换。
致动或降低传感器罩盖117特别地防止反应和/或检测免于被指派给不正确的或毗连的传感器场113B,且以此方式防止测量发生不精确或错误。特别地,传感器罩盖117增加了方法的测量精确度。
特别如图7对于蛋白质分析所示,底物SU藉由键结检测器分子D(特别是键结检测器分子D之碱性磷酸酶)优选地分成第一物质SA(诸如对胺基苯酚,其特别是系电化学活性和/或氧化还原活性)及第二物质SP(诸如磷酸盐)。
优选地,第一或电化学活性物质SA系在传感器装置113中或在个别传感器场113B中藉由电化学测量和/或氧化还原循环检测。
特别优选地,凭借第一物质SA,在电极113C处发生氧化还原反应,第一物质SA优选地将电子放电至电极113C或从电极113C接收电子。
特别是,藉由相关联氧化还原反应检测各自传感器场113B中之第一物质SA之存在和/或各自数量。以此方式,可定性且特别是亦定量地测定分析物或扩增产物是否键结至各自传感器场113B中的捕获分子及分析物和/或扩增产物的数量。此相应地给出关于哪些分析物A存在于样品P中之信息,且特别是亦给出关于所述分析物的数量的信息。
特别是,凭借与第一物质SA的氧化还原反应,在指派电极113C处产生电信号,该电信号优选系凭借指派电子电路检测。
取决于以此方式产生的来自电极113C的电信号,测定是否已发生与捕获分子的杂交和/或发生的位置。
测量优选对于蛋白质分析和/或适配体分析实行一次,且对于核酸分析实行一次。
如已经解释的,蛋白质分析和核酸分析优选独立地和/或顺序地实行。特别地,核酸分析仅在蛋白质分析完成后启动,和/或用于核酸分析的样品P或样品部分仅在蛋白质分析结束后和/或在检测键结目标蛋白质ZP完成后从接纳腔体104或混合腔体107排出和/或馈送至一个或多个反应腔体109。
方法的变化方案也是可行的,然而在这些变化方案中,蛋白质分析和核酸分析同时和/或时间上重叠地启动。
在方法特别优选的变化方案中,在杂交和/或检测目标蛋白质ZP之前和/或期间,目标核酸序列ZN准备用于扩增反应,馈送至反应腔体109,在中间腔体106中特别是为了杂交而准备,和/或在中间温度控制腔体110预加热。测试的持续时间和/或用于实行这两个分析的时间以此方式有利地减少。
优选地,目标核酸序列ZN在一个或多个反应腔体109中借助扩增反应仅在蛋白质分析已经实行和/或为了实行核酸分析而扩增。然而,如下的方法的变化方案也是可行的,其中目标核酸序列ZN的扩增在蛋白质分析仍然实行的同时发生或启动。
优选地,目标核酸序列ZN被馈送至传感器装置113和/或传感器隔间118,被键结至对应捕获核酸序列FN和/或特别以电化学方式和/或通过氧化还原循环识别或检测,如已经解释的,仅在蛋白质分析已经实行之后和/或在捕获蛋白质FP和/或目标蛋白质ZP已经变性之后。
图9显示在核酸分析在实行的同时和/或紧接着在传感器罩盖117被降低之前和/或紧接着在检测键结至捕获核酸序列的FN目标核酸序列ZN之前的传感器布置。
因此,借助所提出的方法将复数个、特别是不同的目标蛋白质ZP和复数个、特别也是不同的目标核酸序列ZN键结至对应的捕获分子、特别是对应的捕获蛋白质FP和对应的捕获核酸序列FN也是可行的,优选顺序地和/或相继地,在传感器装置113和/或传感器阵列113A的一个(共用的)传感器场113B中,特别是在传感器装置113和/或传感器阵列113A的一个(共用的)电极113C上。
特别是蛋白质分析和核酸分析这两者的测试结果或测量结果特别地电传送至分析器件200或其控制装置207,优选地借助电连接装置203和/或顺序地或同时地传送,且相应地特别通过显示装置209和/或接口210准备、分析、储存、显示和/或输出。
在测试已经实行后,储物筒100从分析器件200断开连接和/或由此释放或弹射出,并特别地处置。
图10A至10C为在所提出的传感器阵列113A上的完成的荧光测量的示意性代表图。
传感器阵列113A包括设置为八排十六列的128个传感器场113B。
在传感器阵列113A的列1,2和10中的传感器场113B用作阴性对照且不含任何捕获分子,而是仅被另外用于点板(即以液体形式施加小液滴)核酸序列和/或寡聚核苷酸的第一样品缓冲液占据。
在传感器阵列113A的列3和4中的传感器场113B包含基于单链DNA探针的捕获核酸序列FN。
在传感器阵列113A的列5和6中的传感器场113B包含基于针对促肾上腺皮质激素(ACTH)的抗体的捕获蛋白质FP。
在传感器阵列113A的列7,8,15和16中的传感器场113B用作阴性对照且不含任何捕获分子,而是仅含有另外用于点板蛋白质的样品缓冲液。
在传感器阵列113A的列9中的传感器场113B用作阳性对照且包含生物素化的DNA探针。
在传感器阵列113A的列11和12中的传感器场113B包含基于单链DNA探针的捕获核酸序列FN,如在列3和4中那样,以及还包含基于针对促肾上腺皮质激素(ACTH)的抗体的捕获蛋白质FP,如在列5和6中那样,第一样品缓冲液已经用于点板。传感器阵列113A的列13和14中的传感器场113B类似地包含基于单链DNA探针的捕获核酸序列FN,如在列3和4中那样,以及基于针对促肾上腺皮质激素(ACTH)的抗体的捕获蛋白质FP,如在列5和6中那样,第二样品缓冲液已经用于点板。
根据图10的传感器阵列113A首先用来实行用于检测ACTH的蛋白质分析,且接着用来实行核酸分析。
用于检测促肾上腺皮质激素(ACTH)的蛋白质分析首先在分析系统1中使用传感器阵列113B实行,其中激素如目标蛋白质ZP被馈送至包含传感器阵列113A的传感器装置113。如在图10A中所示,明显的荧光可以在传感器场113B在列5和6中测量,列5和6包含针对ACTH的抗体作为捕获蛋白质FP。显著的荧光还可以在传感器场113B中在列11至14中测量,列11只14含有特异于ACTH的捕获蛋白质FP和不与ACTH相互作用的另外的捕获核酸序列FN,在列13和14中的荧光低于在列5,6,11和12中的荧光。在剩余列中没有测量到荧光。
在用于检测ACTH的蛋白质分析已经实行之后,蛋白质,捕获蛋白质FP和目标蛋白质ZP这两者和/或由此形成的复合物通过将传感器装置113和/或捕获蛋白质FP加热至大于90℃的温度超过1秒而变性。在温度增加和/或蛋白质变性已经实行后,荧光可能在传感器装置113上不再被识别,如图10B所示的。
接下来,核酸分析在相同的传感器装置113上实行。与此互补的DNA链用作目标核酸序列ZN,其链以生物素标记且可杂交至DNA探针。固定的目标核酸序列ZN使用Alexa 647链霉亲和素检测。强的荧光可以在传感器场113B在列3和4中测量,其仅含有捕获核酸序列FN作为捕获分子。显著的、甚至是强的荧光还可以在列11至14中测量,其除了捕获核酸序列FN之外还含有捕获蛋白质FP。荧光还在传感器场113B中在列9中测量,其含有生物素化的DNA探针作为阳性对照,尽管所述荧光有一点较低。
所实行的荧光测量表明,首先蛋白质分析(在具有进一个分析物和/或目标蛋白质ZP的测试中)且接下来,在优选提供的提供热的作用变性之后的核酸分析(在这种情况中具有仅一个分析物和/或具有仅一个目标核酸序列ZN)可以使用分析系统1和/或储物筒100和/或传感器装置113中实行。阴性对照和阳性对照已经表明,检测和分析以期望的方式起作用。
然而,具有所声称的占据的传感器装置113和/或传感器阵列113A不仅借助荧光测量来检查,而且经历电化学测量,如在下文中参考图11A、11B和11C所解释的。这些附图每个为由电化学测量带来的测量值的代表图。
电化学测量以特别是参考图6至9已经解释的方式实行。
各图像显示了布置成八排(右手轴1至8)和十六列(顶部轴V1至V16)的传感器场113B以及在每个情况中产生的电流或功率测量曲线(底部轴显示时间为秒,左手列显示测量电流或数值与其成比例的功率)。
电流或功率和/或信号强度的增加表明底物p-氨基苯基磷酸酯分裂成p-氨基苯酚,其为氧化还原活跃的并由此导致测量信号的增加。
图11A显示用于检测ACTH的蛋白质分析的电化学测量,如已经结合图10A所描述的。因此,p-氨基苯基磷酸酯至p-氨基苯酚的显著转化在传感器场113B中在列5和6中检测,其仅含有针对ACTH的抗体作为捕获蛋白质FP,且在传感器场113B中在列11至14中检测,其含有针对ACTH的抗体作为捕获蛋白质FP和捕获核酸序列FN。测量结果表明,传感器场113B在列V13至V14中的测量信号小于在传感器场113B中在列V11和V12中的测量信号。这表明用于占据和/或点板传感器场113B列V11和V12的第一样品缓冲液与使用第二样品缓冲液时相比更加适合和/或提供更高的测量结果,如传感器场113B在列V13和V14中的较低测量结果所表明的。
在蛋白质分析之后,在传感器阵列113A上的蛋白质再次变性,且p-氨基苯基磷酸酯至p-氨基苯酚的转化再次被测量。图11B显示了捕获和目标蛋白质在至少90℃变性至少1秒后的电化学测量的结果。由于使得蛋白质和/或蛋白质复合物变性,底物SU在后续氧化还原循环期间不再发生转化。参考图11B,应当注意到,在此所示出的测量值和/或电流或功率使用了不同的标尺,且所测量的测量信号由此实际上非常小和/或与在传感器场113B在列V5,V6和V11至V14中在蛋白质分析期间产生的测量信号相比可忽略。
在蛋白质变性后,相同的传感器装置113用来实行核酸分析。图11C显示电化学测量的结果,用于借助核酸分析检测目标核酸序列ZN。显著的底物转化可以同时在传感器场113B中在列3和4中测量,其仅包括捕获核酸序列FN为捕获分子,且在传感器场113B中在列11至14中测量,其同时包括用于ACTH的捕获蛋白质FP、和捕获核酸序列FN。底物转化还可以在传感器场113B中在列9中识别,其包括生物素化的DNA探针诶阳性对照。在传感器场113B中没有检测到用作阴性对照和/或仅含有用于ACTH的捕获蛋白质FP的相关的测量信号。
各实施方案表明,目标蛋白质ZP和目标核酸序列ZN都可以在相同的储物筒100和/或传感器装置113中、特别也在共用的传感器场113B上,基于所提出的方法和/或使用所提出的分析系统1和/或分析器件200和储物筒100,和/或使用所描述的传感器装置113检测或识别。由此提出,大量的来自不同物质分类的不同样品P(特别地一方面基于蛋白质且另一方面基于核酸序列)能够在储物筒100和/或传感器装置113中非常可靠的分析且检测。
基于具有不同物质分类的捕获分子的单个传感器场113B的可能的多个占据,显著更大量的样品P和/或分析物由此可以使用仅一个传感器装置113可靠地检测,其进而与改进的方法效率和成本的降低相关联。
如已经提到的,不同群组的捕获分子优选地用于键结和/或检测特别是不同种类和/或类型的目标分子和/或目标分析物。
优选地,捕获适配体FA原则上还可以用作捕获分子,特别是作为一群组的捕获分子,且特别优选与其他种类和/或类型的捕获分子一起和/或与另一群组的捕获分子一起,特别优选与捕获蛋白质FP和/或捕获核酸序列FN一起。
图12为储物筒100和/或传感器装置113的另一优选实施方式的对应于图6的示意性截面图,提供和/或使用捕获适配体FA和捕获核酸序列FN这两者作为捕获分子。优选地,在此使用不同的捕获适配体FA1和FA2,以便能够键结和/或检测或识别不同的分析物。
优选地,传感器装置113包括和/或单个的传感器场113B包括键结捕获适配体FA为捕获分子,即,特别是一群组的优选不同的捕获适配体FA1,FA2为捕获分子,在此特别与一群组的捕获核酸序列FN1,FN2一起。然而其他组合也是可行的。特别地,捕获适配体FA还可以独立于其他捕获分子用作捕获分子。
捕获适配体FA特别优选地键结对应的作为分析物的目标蛋白质ZP。然而,捕获适配体FA原则上也能键结其他目标分析物,特别是小分子如甾族化合物,也有其他小分子,特别是来自环境分析领域的小分子,例如有机磷酸盐等作为分析物。
如已经解释的,特别是顺序地和/或在相同的储物筒100和/或传感器装置113中实行该方法的特别优选的变化方案,用于检测或识别目标核酸序列ZN的核酸分析以及用于检测或识别目标蛋白质ZP或另一目标分析物的适配体分析,核酸分析优选在适配体分析之前实行。
在方法的第二变化方案中,核酸分析优选首先进行。在此情况中,目标核酸序列ZN键结至单链DNA探针,即至捕获核酸序列FN,优选在大致50℃至60℃的杂交温度。之后优选以电化学方式、特别是氧化还原循环的方式实行检测,如已经描述的。在该情况中,温度保持为基本上相同,或甚至可以降低。
接下来,优选地发生热作用和/或加热,特别至高于杂交温度和/或阈值温度,优选至超过70℃,特别地超过80℃,特别优选超过90℃或100℃,以便热激活和/或折叠该捕获适配体FA,即特别是以便引起构型的发展。换句话说,捕获适配体FA借助热激活变得可键结。然而,其他方案在这里也是可行的,特别是那些其中捕获适配体FA已经在储物筒100的递送状态中被热激活的方案。
优选地,在构型已经发展之后和/或在热激活之后,温度仅再次降低,特别是通过主动冷却至小于40℃,优选借助温度控制装置204C,当样品P或样品部分或目标分析物,特别是目标蛋白质ZP,被馈送至捕获适配体FA用于键结。
接下来,对应的目标分子和/或分析物可以键结至捕获适配体FA。在所示的实例中,特别是键结目标蛋白质ZP和/或激素、但任选甾族化合物或其他物质(优选天然物质)。
最后,检测目标分析物,特别是键结至捕获适配体FA的目标蛋白质ZP等。这再次优选以电化学方式、特别地借助氧化还原来实行,如上文特别地参照蛋白质分析已经描述的。
特别优选地,在已经描述的含义内的蛋白质分析和/或用于测试其他物质(特别是天然物质如脂质或甾族化合物等)的其他分析由此也可以使用捕获适配体FA作为捕获分子来实行。方法的变化方案特别地当用于检测目标蛋白质ZP的蛋白质分析和用于其他特别不同于目标蛋白质ZP的目标分析物的适配体分析可以特别地顺序地和/或在相同的储物筒100和/或传感器装置113中实行时也是可行的。
特别优选地,通过使用捕获适配体FA作为用于蛋白质或其他物质的捕获分子,适配体分析可以代替蛋白质分析实行,在该情况中,核酸分析优选在适配体分析之前实施。
使用捕获适配体FA,特别是与捕获核酸序列FN组合使用和/或代替捕获蛋白质FP使用,可以实现非常好的储物筒100和/或传感器装置113的储存稳定性和/或热稳定性。特别地,然后没有必要冷却储物筒100和/或传感器装置113。而是,储物筒100和/或传感器装置113还可以同时加热至高于室温的温度,特别是还加热至高于40℃或50℃,而不损害捕获分子。
如在开头已经解释的,捕获适配体FA优选以合成方式制备,使得他们还不呈现他们实际的三维结构,并因此首先要求(一次性)加热至或超过阈值温度,特别是超过90℃或95℃,以便热激活捕获适配体FA。优选地,然后捕获适配体FA,特别地也在后续冷却时,保持所提供的三维结构,使得捕获适配体FA能够键结对应的目标分子和/或分析物.
仅在对应的热作用和/或加热后,特别是仅在已经实现或超过阈值温度后激活捕获适配体。图12示意性显示了尚未激活时的、即当未激活和/或不活跃时的捕获适配体FA。
根据另一变化方案,还可以使用已经热激活的捕获适配体FA作为捕获分子,该分子不再需要被热激活。在该情况中,优选首先使用捕获适配体FA作为捕获分子且在显著低于捕获核酸序列FN杂交温度的温度下实行适配体分析,且仅在之后实行核酸分析。这在例如超过50℃或60℃的增加的温度下实行核酸分析时是可行的,适配体分析的目标分析物在该温度不键结或为热可靠的。因此,取决于不同群组的捕获分子的使用,分析和序列的不同组合由此是可能的。
特别优选地,分析系统1和/或储物筒100和/或传感器装置113经设计以同时实行蛋白质分析和/或适配体分析以检测或识别目标蛋白质ZP,且用于实行核酸分析以检测或识别目标核酸序列ZN。
特别地,本发明还涉及以下方面,其可独立或以任何组合实施、以及与上述或权利要求中的任何方面组合地实施:
1.用于检测特别是生物样品P的分析系统1,
分析系统1包括具有复数个通道114的流体系统103和包括用于键结所述样品P的分析物的捕获分子的传感器装置113,
其特征
在于捕获分子选自由捕获蛋白质FP、捕获适配体FA和/或捕获核酸序列FN组成的选择群组中的至少两种类型,和/或
在于传感器装置113包括第一群组的捕获分子FP、FA和第二群组的捕获分子FN,第一群组的捕获分子FP、FA能够被热激活以便键结分析物,或热失活和/或变性以便借助温度控制装置204B,204C防止分析物的键结。
2.用于检测特别是分析样品P的方法,
样品P的分析物键结至传感器装置113的捕获分子,且借助传感器装置113检测键结的分析物,
其特征
在于选自由蛋白质分析、核酸分析和/或适配体分析组成的选择群组中的至少两个分析的复数个分析借助传感器装置113实行,和/或
在于样品P接纳在储物筒100中且分成若干份,且选自由蛋白质分析、核酸分析和/或适配体分析组成的选择群组中至少两个分析的复数个分析在相同的储物筒100和/或传感器装置113中实行,和/或
在于目标蛋白质ZP和目标核酸序列ZN这两者,作为样品P的分析物,键结至在传感器装置113的共用传感器阵列113A中的对应捕获分子,并检测,和/或
在于一个群组的捕获分子FP,FA经热激活以能够键结分析物,或者热失活和/或变性以不键结任何分析物,特别是一个分析借助所述群组的捕获分子FP,FA实行,且另一个分析借助另一群组的不同捕获分子FN实行。
本发明的各个方面和特征及各个方法步骤和/或方法的变化方案可以彼此独立地实施,也可以期望的组合和/或顺序实施。
附图标记说明
1 分析系统
100 储物筒
101 主体
102 罩盖
103 流体系统
104 接纳腔体
104A 连接件
104B 进口
104C 出口
104D 中间连接件
105 计量腔体
105A 第一计量腔体
105B 第二计量腔体
106(A-G) 中间腔体
107 混合腔体
108(A-E) 储存腔体
109 反应腔体
109A 第一反应腔体
109B 第二反应腔体
109C 第三反应腔体
110 中间温度控制腔体
110A 进口
110B 出口
111 收集腔体
112 泵装置
113 传感器装置
113A 传感器数组
113B 传感器场
113C 电极
113D 支撑件
113E 接触点
113F 层
114 通道
114A 旁路
115 阀
115A 最初闭合阀
115B 最初敞开阀
116 传感器部分
117 传感器罩盖
118 传感器隔间
119 进口
120 出口
200 分析器件
201 容槽
202 泵驱动器
203 连接装置
203A 接触组件
204 温度控制装置
204A 反应温度控制装置
204B 中间温度控制装置
204C 传感器温度控制装置
205 (阀)致动器
205A 用于115A的(阀)致动器
205B 用于115B的(阀)致动器
206 传感器
206A 流体传感器
206B 另一传感器
207 控制装置
208 输入设备
209 显示设备
210 接口
211 电力供应器
211A 连接件
212 外壳
213 开口
214 加压供气装置
214A 连接元件
B 键
D 侦测器分子
F(1-5) 液体试剂
FA(1-2) 捕获适配体
FP(1-2) 捕获蛋白质
FN(1-2) 捕获核酸序列
L 标签
P 样品
S(1-10) 干燥试剂
SA 第一物质
SP 第二物质
SU 底物
ZP(1-2) 目标蛋白质
ZN(1-2) 目标核酸序列。

Claims (42)

1.用于检测生物样品(P)的分析系统(1),
所述分析系统(1)包括具有复数个通道(114)的流体系统(103)和包括用于键结所述样品(P)的分析物的捕获分子的传感器装置(113),
传感器装置(113)经设计以电化学检测键结至捕获分子的分析物并且包括具有复数个传感器场(113B)和/或电极(113C)的传感器阵列(113A),
其特征在于
全部或一些传感器场(113B)和/或电极(113C)各自设置具有捕获分子,所述捕获分子选自由捕获蛋白质(FP)、捕获适配体(FA)和/或捕获核酸序列(FN)组成的选择群组中的至少两种类型,和/或
全部或一些传感器场(113B)和/或电极(113C)各自包括第一群组的捕获分子和第二群组的捕获分子,第一群组的捕获分子借助温度控制装置(204B,204C)能够被热激活以便键结分析物,或热失活和/或变性以便防止分析物的键结。
2.根据权利要求1所述的分析系统,其中所述分析系统(1)包括用于扩增目标核酸序列(ZN)的至少一个反应腔体(109)。
3.根据权利要求2所述的分析系统,其中所述分析系统(1)包括围绕反应腔体(109)的旁路(114A),从而引导样品(P)或目标蛋白质(ZP)的一部分通过反应腔体(109)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的分析系统,其中所述分析系统(1)和/或所述传感器装置(113)经设计用于实行蛋白质分析、核酸分析和/或适配体分析。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的分析系统,其中所述分析系统(1)包括用于温度控制捕获分子的温度控制装置(204B,204C)。
6.根据权利要求5所述的分析系统,其中所述分析系统(1)和/或所述温度控制装置(204B,204C)经设计以使杂交的目标蛋白质(ZP)和/或捕获蛋白质(FP)变性。
7.根据权利要求5所述的分析系统,其中所述分析系统(1)和/或所述温度控制装置(204B,204C)经设计以将键结的捕获核酸序列(FN)和目标核酸序列(ZN)彼此分开,和/或激活和/或折叠所述捕获适配体(FA)。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的分析系统,其中所述分析系统(1)包括用于接纳样品(P)的储物筒(100)和用于接纳储物筒(100)的分析装置(200)。
9.根据权利要求8所述的分析系统,其中所述储物筒(100)包括传感器装置(113)和/或反应腔体(109)。
10.根据权利要求8所述的分析系统,其中所述分析装置(200)包括所述温度控制装置(204B,204C)。
11.用于检测生物样品(P)的方法,
样品(P)的分析物键结至传感器装置(113)的捕获分子,且借助传感器装置(113)检测或识别键结的分析物,
其特征在于
选自由蛋白质分析、核酸分析和/或适配体分析组成的选择群组中的至少两个分析的复数个分析通过传感器装置(113)的共用传感器阵列(113A)中的传感器装置(113)依次实行,和/或
目标蛋白质(ZP)和目标核酸序列(ZN)这两者作为样品(P)的分析物在传感器装置(113)的共用传感器阵列(113A)中键结至对应的捕获分子,并经检测或识别,其中彼此键结的捕获蛋白质(FP)和目标分析物和/或目标蛋白质(ZP)在检测后通过添加热而变性并从传感器装置(113)除去。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述样品(P)接纳在储物筒(100)中并分成几份,且选自由蛋白质分析、核酸分析和/或适配体分析组成的选择群组中至少两个分析的复数个分析在相同的储物筒(100)和/或传感器装置(113)中实行。
13.根据权利要求11或12所述的方法,其中一个群组的捕获分子经热激活以能够键结分析物,或者热失活和/或变性以不键结任何分析物。
14.根据权利要求13所述的方法,其中一个分析借助所述群组的捕获分子实行,且另一个分析借助另一群组的不同捕获分子实行。
15.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述蛋白质分析在核酸分析之前实行。
16.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述核酸分析在适配体分析之前实行。
17.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述蛋白质分析、所述核酸分析和/或所述适配体分析在传感器装置(113)的共用传感器阵列(113A)中实行。
18.根据权利要求11或12所述的方法,其中在蛋白质分析期间,目标分析物和/或目标蛋白质(ZP)经由具有复数个通道(114)的流体系统(103)被馈送至传感器装置(113)。
19.根据权利要求11或12所述的方法,其中在蛋白质分析期间,目标分析物和/或目标蛋白质(ZP)被键结至作为捕获分子的对应的捕获蛋白质(FP)。
20.根据权利要求11或12所述的方法,其中在蛋白质分析期间,目标分析物和/或目标蛋白质(ZP)经电化学方式或通过氧化还原循环进行识别或检测。
21.根据权利要求11或12所述的方法,其中彼此键结的所述捕获蛋白质(FP)和目标分析物和/或目标蛋白质(ZP)在蛋白质分析已经实行完成后通过添加热而变性。
22.根据权利要求11或12所述的方法,其中彼此键结的所述捕获蛋白质(FP)和目标分析物和/或目标蛋白质(ZP)在蛋白质分析已经实行完成后从传感器装置(113)除去。
23.根据权利要求11或12所述的方法,其中传感器装置(113)在蛋白质分析已经实行完成后被加热,以便使得彼此键结的捕获蛋白质(FP)和目标分析物和/或目标蛋白质(ZP)变性。
24.根据权利要求11或12所述的方法,其中在核酸分析期间,目标核酸序列(ZN)在反应腔体(109)中通过扩增反应扩增。
25.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述目标核酸序列(ZN)经由具有复数个通道(114)的流体系统(103)而馈送至传感器装置(113)。
26.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述目标核酸序列(ZN)键结至作为捕获分子的对应的捕获核酸序列(FN)。
27.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述目标核酸序列(ZN)以电化学方式和/或通过氧化还原循环被识别或检测。
28.根据权利要求11或12所述的方法,其中复数个目标蛋白质(ZP)和复数个目标核酸序列(ZN)顺序地键结至在传感器装置(113)和/或传感器阵列(113A)的共用传感器场(113B)中的对应的捕获分子,并且被依次被检测或识别。
29.根据权利要求11或12所述的方法,其特征在于,所述传感器阵列(113A)包括复数个传感器场(113B)和电极(113C)。
30.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,各个电极(113C)包括选自由捕获蛋白质(FP),捕获核酸序列(FN)和捕获适配体(FA)组成的选择群组的至少两种类型的捕获分子。
31.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,将目标蛋白质(ZP)和目标核酸序列(ZN)键结至所述复数个电极(113C)中的一个共用电极(113C)上和/或各个电极(113C)上的对应的捕获分子。
32.一种检测生物样品(P)的方法,包括:
将样品(P)的不同类型的目标分析物依次键结至传感器装置(113)的捕获分子,
通过传感器装置(113)依次检测或识别键结的目标分析物,
其中作为样品(P)的目标分析物的目标蛋白质(ZP)键结至作为捕获分子的对应的捕获蛋白质(FP)并被检测到,
其中彼此键结的捕获蛋白质(FP)和目标蛋白质(ZP)在检测后通过添加热而变性,并从传感器装置(113)中去除,和
其中作为样品的目标分析物的目标核酸序列(ZN)随后键结至作为捕获分子的对应的捕获核酸序列(FN),并通过传感器装置(113)进行检测。
33.根据权利要求32所述的方法,还包括通过电化学或氧化还原循环中的至少一种来检测或识别目标分析物或目标蛋白质(ZP)中的至少一种。
34.根据权利要求32或33所述的方法,其中在检测到所述目标蛋白质(ZP)之后,在大于40℃或小于70℃中的至少一种的温度加热所述传感器装置(113)。
35.根据权利要求32或33所述的方法,其中,将复数个目标蛋白质(ZP)和复数个目标核酸序列(ZN)键结至所述传感器装置(113)的共用传感器场(113B)中的对应的捕获分子,并对其进行检测或识别,共用传感器场(113B)由至少两个电极(113C)形成。
36.根据权利要求32或33所述的方法,其中捕获适配体(FA)被热活化,从而能够在检测到所述目标蛋白质(ZP)和/或目标核酸序列(ZN)之后键结分析物。
37.根据权利要求11或12所述的方法,其中目标蛋白质(ZP)键结至对应的捕获蛋白质(FP)并被检测到,并且随后仅目标核酸序列(ZN)键结至对应的捕获核酸序列(FN)并被检测到。
38.根据权利要求11或12所述的方法,其中在所述蛋白质分析结束之后和/或为了准备所述核酸分析,将所述传感器装置(113)至少加热至目标蛋白质(ZP)和/或捕获蛋白质(FP)的变性温度、和/或使彼此键结的目标蛋白质(ZP)和捕获蛋白质(FP)变性所需的温度。
39.一种用于检测生物样品(P)的方法,包括:
将样品(P)的不同类型的目标分析物依次键结至传感器装置(113)的捕获分子,
通过传感器装置(113)依次检测或识别键结的目标分析物,
其中作为样品(P)的目标分析物的目标核酸序列(ZN)键结至作为捕获分子的对应的捕获核酸序列(FN),并通过传感器装置(113)进行检测,
其中随后通过添加热使作为捕获分子的捕获适配体(FA)热活化,以使对应的目标分析物键结至捕获适配体(FA)。
40.根据权利要求39所述的方法,其中复数个目标分析物在所述传感器装置(113)的共用传感器场(113B)中键结至对应的捕获核酸序列(FN)和对应的捕获适配体(FA),并且被检测或识别,所述共用传感器场(113B)由至少两个电极(113C)形成。
41.根据权利要求28所述的方法,其中复数个目标蛋白质(ZP)和复数个目标核酸序列(ZN)顺序地键结至在传感器装置(113)和/或传感器阵列(113A)的共用电极(113C)上的对应的捕获分子,并且依次被检测或识别。
42.根据权利要求29所述的方法,其中两个电极(113C)形成一个传感器场(113B)。
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