CN114829937A - 自动化液相免疫反应分析用分析装置及利用该分析装置的免疫反应分析方法 - Google Patents

自动化液相免疫反应分析用分析装置及利用该分析装置的免疫反应分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用酶联免疫吸附分析法(ELISA)检测生物样品中包含的特定成分的自动化分析装置及其试验方法。

Description

自动化液相免疫反应分析用分析装置及利用该分析装置的免 疫反应分析方法
技术领域
本发明涉及一种自动化液相免疫反应分析用分析装置及利用该分析装置的分析方法。
背景技术
随着医学和生物工程领域以及各种相关技术的发展，正在广泛进行检测尿液和血液等预定的生物样品中的血细胞、基因、蛋白质、抗原、病原体等各种分子指标的检查。通常，检查过程包括：采集样品，使采集的样品与适于目标指标的预定的试剂反应，然后分析和观察所发生的变化。由此，可以对样品中包含的各种分子指标进行定性和/或定量分析，并且可以基于此获得与疾病的诊断、进展或预后等相关的信息。
在这种检查过程中广泛使用的技术之一是基于抗原/抗体之间的特异性结合的免疫反应技术，也称为酶免疫分析法(Enzyme Immuno Assay，EIA)的。其中，根据用于检测分析物的底物的种类，包括通过吸光度测量显色反应的颜色变化测量方法(显色法(chromogenic)或比色法(colorimetric))、化学发光法和利用荧光的方法等。此外，根据分析方式，包括称为酶联免疫吸附分析法(Enzyme Linked Immunosorbent Assay)的夹心方式的免疫反应或竞争方式的免疫反应。
在这样的分析中，与使用的方式无关地，为了高特异性的高灵敏度的检测，优选去除非特异性反应物(Non-specific binding)。即，在检查过程中，试剂与样品反应后，为了准确地检测反应产物，需要对反应产物进行提纯(purification)或分离。
最有效地去除非特异性反应物的方法是物理洗涤或提纯方法。其中，优选通过使用利用磁性颗粒的洗涤方法来去除非特异性反应物。这种利用磁性颗粒的洗涤方法需要单独的分离和洗涤的装置，并且可以通过反复进行磁性颗粒的分散和捕集来去除非特异性反应物。但是，反复分散和捕集磁性颗粒的方式的缺点在于，需要长时间的洗涤过程，并且损耗许多磁珠。因此，目前需要进一步开发一种不丢失磁珠并在短时间内有效地去除非特异性反应物的试验装置和方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种在自动化液相免疫反应分析法中对反应产物进行提纯/分离的洗涤装置和洗涤方法。
解决技术问题的技术手段
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种免疫反应用分析装置，其特征在于，在利用磁珠的免疫反应分析装置中具有：吸管臂，可在其下部固定洗涤吸头，并在其内部具有上下贯通的中空部；磁束，位于所述吸管臂的中空部，并且可上下移动；移动体，固定有所述吸管臂；移动体驱动部，使所述移动体移动；驱动电机，使所述磁束移动；控制部，控制所述移动体驱动部。
优选地，所述免疫反应用分析装置还具有：反应室，包含附着有生物样品和试剂的磁珠；洗涤室，对试剂具有非特异性的生物样品被洗涤并分散在所述洗涤室中；检测室，附着有对试剂具有特异性的生物样品的磁珠分散在所述检测室中。
此外，本发明的另一个方面涉及一种免疫反应分析方法，其特征在于，在利用磁珠的免疫反应分析方法中，包括以下步骤：将生物样品注入储存有磁珠的第一容器中，通过抗原抗体反应使所述生物样品中的分析物和磁珠结合；使磁束位于洗涤吸头的中空部；在所述第一容器中加入磁束所在的洗涤吸头，以使磁珠附着在洗涤吸头表面；将附着有所述磁珠的洗涤吸头移动至第二容器；在所述第二容器中，在附着有磁珠的洗涤吸头的表面对非特异性反应物进行物理洗涤；将去除非特异性反应物的洗涤吸头移动至检测室；提升位于洗涤吸头的中空部的磁束，以使洗涤吸头表面的磁珠分散在检测室中。
优选地，所述物理洗涤步骤通过将磁束与插入有磁束的洗涤吸头一起反复上下移动而进行。
发明效果
本发明中不反复分散和捕集磁珠，而是在捕集的状态下通过反复上下移动来去除非特异性结合，并且减少在反复分散和捕集的过程中可能会发生的磁珠的损耗和丢失，从而提高测量结果的再现性(reproducibility)，并且可以显示降低变异系数(coefficientof variation，CV)的效果。此外，通过简化洗涤过程，减少测量时间，从而增加每小时的测量次数(吞吐量(Throughput))，并且可以提高设备的性能和竞争力。
附图说明
图1是示出利用本发明的一个实施方案的装置中使用的磁珠的夹心免疫反应的过程的示意图。
图2是示出利用本发明的一个实施方案的装置中使用的磁珠的竞争免疫反应的过程的示意图。
图3是示出本发明的一个实施方案的自动化液相免疫分析装置中磁束和洗涤吸头结合的模块的示意性结构的框图。
图4是详细示出本发明的一个实施方案的自动化液相免疫分析装置中的洗涤吸头部位的放大图。
图5是示出本发明的一个实施方案的装置中使用的反应室、洗涤室、检测室的一种形式的图。
图6是本发明的一个实施方案的洗涤方法的流程图。
图7是示出本发明的另一个实施方案的利用磁珠的免疫分析方法中的洗涤方法的示意图。
具体实施方式
以下，通过参照附图，对本发明的优选的实施方案进行说明。本实施方案是示例性的实施方案，并且不以任何方式限制本发明。
以下，首先，对本说明书中使用的术语和与该装置一起使用的化学反应的原理进行说明。
本说明书中，“检测”是指为了确定下述的样品中包含的分析物是否存在或该分析物的量，在试剂和样品的反应后对反应产物进行提纯，然后对其中包含的分析物进行定量或定性分析，在本发明的一个实施方案的自动化液相免疫分析装置1读取所述检测结果。
本说明书中，“检查”用作涵盖检测、分析和读取的术语。
本说明书中使用的术语“样品”是指预期包含分析物的组合物，本发明中可以使用的样品是液相或具有与液体相似的流动性的物质。本发明的一个实施方案中使用的样品是生物样品，可以是全血、血浆、血清、尿液、唾液、粪便和细胞提取物等源自生物体的体成分。
本说明书中使用的术语“分析物”是样品中的分析对象化合物，也称为靶标或指标，其包含诸如抗原的蛋白质成分或诸如基因的核酸物质，但并不受限于此。
本说明书中，“试剂”是与样品混合使用以对样品中包含的分析物进行定量或定性分析的物质，并且根据具体的分析物的种类而不同，例如，可以包含反应缓冲液或缓冲液、稀释缓冲液、检测缓冲液、洗涤缓冲液或者与样品中的各种物质(例如抗原等)反应的预定的抗体、酶或底物，但并不限定于此。
本发明的一个实施方案的免疫分析装置是针对如下的检测和物理洗涤优化的装置，即，通过基于抗原/抗体之间的特异性结合的基于免疫分析法(ELISA)的反应，例如，如图1和图2所示的反应，对生物样品等中包含的特定成分或分析物进行检测，并且在检测分析物之前，利用磁珠从反应产物中分离未反应物质的物理洗涤。
图1和图2示出对分析物进行分析的各种方式的ELISA分析过程。夹心免疫反应(Sandwich immunoassay)是指将捕获抗体和检测抗体进行夹心结合的形式的免疫反应，通过使酶化学结合到检测抗体来诱导与底物的定量反应。此时，捕获抗体化学结合或物理结合到磁珠，并且检测抗体利用与酶结合的偶联物。这种利用磁珠的夹心反应大致可分为两种形式，根据洗涤步骤的多少，分为一步反应(1step assay)或两步反应(2step assay)。使样品先与捕获抗体反应并洗涤后与检测抗体反应的方法称为两步反应，使样品与捕获抗体和检测抗体同时反应而不作区分的方法称为一步反应(图1)。
除了夹心免疫反应之外，广泛用于检测少量的蛋白质分子的竞争反应(Competition assay)也分为两种方法。根据竞争性蛋白或抗体是否偶联到磁珠，分为间接竞争反应或直接竞争反应，根据免疫反应的步骤区别，分为一步反应和两步反应。例如，图2示出竞争反应中的间接竞争反应和直接竞争反应的一种形式。
参照图3，本发明的一个实施方案中的利用磁珠的免疫反应分析装置的特征在于，具有：吸管臂11，可在其下部固定洗涤吸头20，并在其内部具有上下贯通的中空部12；磁束10，位于所述吸管臂11的中空部12，并且可上下移动；移动体14，固定有所述吸管臂；移动体驱动部15，使移动体移动；驱动电机13，使所述磁束移动；控制部16，控制所述移动体驱动部。
以下，对上述列出的各结构的操作进行详细说明。
控制部16可以控制移动体驱动部15，以将移动体14移动到期望的位置。
吸管臂11固定在所述移动体14上。因此，通过移动体的移动，吸管臂一体地移动。
可在所述吸管臂11的下部固定并安装洗涤吸头20。吸管臂的内部具有上下贯通的上下中空部12。可上下移动的磁束10位于吸管臂的中空部。为了使磁束上下移动，具有驱动电机13。优选将驱动电机13固定在移动体上，使得磁束可以相对于固定在移动体的吸管臂进行相对运动。
图4是详细示出本发明的一个实施方案的免疫分析装置中的洗涤吸头部位的放大图。所述洗涤吸头具有位于吸管臂11的中空部12内部的磁束10以及附着在磁束一端的永磁体17。当磁束通过驱动电机13下降时，永磁体可以设置在安装在吸管臂11的洗涤吸头20内部。
图5示出本发明的一个实施方案的免疫分析装置中的反应室31、洗涤室32、检测室33。
所述免疫分析装置的特征在于，还具有：反应室31，包含附着有生物样品和试剂的磁珠；洗涤室32，用于洗涤附着在磁珠上的非特异性生物样品；以及检测室33，用于检测对试剂具有特异性的生物样品。
所述反应室31中包含附着有生物样品和试剂的磁珠。磁珠的表面的试剂和生物样品中的分析物进行抗原抗体反应，与作为反应产物的分析物结合的磁珠和非特异性生物样品留在反应室中。
所述洗涤室32可以包括多个进行洗涤的地方，以去除混杂在反应室中的反应产物中的非特异性生物样品，本发明的一个实施方案中可以包括三个洗涤室32a、32b、32c。
所述检测室33是使附着在洗涤吸头的表面的磁珠分散在检测室中并进行检测的室。
图6是示出本发明的另一个实施方案的磁珠的洗涤方法的流程图。
反应室31内包含附着有试剂的磁珠，加入混合有分析物和非特异性反应物的生物样品并进行反应(S110)。所述磁珠的试剂和生物样品的分析物可以通过抗原抗体反应相互结合。将结合在吸管臂11的洗涤吸头20移动到反应室31(S120)。利用驱动电机13降低位于吸管臂11的中空部12的磁束10，从而插入到洗涤吸头内(S130)。由于位于洗涤吸头内的磁束的磁性的影响，磁珠被捕集到洗涤吸头表面(S140)。将表面附着有磁珠的洗涤吸头和磁束一起移动到洗涤室(S150)。将洗涤吸头和磁束一起上下移动以洗涤磁珠，从而去除非特异性反应物(S160)。优选地，可以多次反复所述上下移动。将洗涤吸头和磁束一起移动到检测室(S170)。利用驱动电机13提升磁束(S180)。当提升磁束时，洗涤吸头的表面的磁珠脱落并分散在检测室中。
以下，通过实施例对本发明的效果进行详细的说明。但是，这仅仅是一个示例，本发明并不限定于此。
实施例1-HCG的夹心免疫反应实验-本发明的方法
利用自动化液相免疫分析仪(ALFIS-3)，通过在洗涤室中将磁束与磁束所在的洗涤吸头一起反复上下移动的方法对磁珠进行物理洗涤后进行检测，将检测结果示于表1的右侧。
比较例1-HCG的夹心免疫反应实验-现有方法
利用自动化液相免疫分析仪(ALFIS-3)，在洗涤室中使洗涤吸头保持原样，仅将磁束反复上下移动，通过反复分散和捕集磁珠来进行洗涤后进行检测，将检测结果示于表1的左侧。
[表1]
Figure BDA0003696812000000071
实施例2-FT4(竞争反应)-本发明的方法
利用自动化液相免疫分析仪(ALFIS-3)，通过在洗涤室中将磁束与磁束所在的洗涤吸头一起反复上下移动的方法对磁珠进行物理洗涤后进行检测，将检测结果示于表2的右侧。
比较例2-FT4(竞争反应)-现有方法
利用自动化液相免疫分析仪(ALFIS-3)，在洗涤室中使洗涤吸头保持原样，仅将磁束反复上下移动，通过反复分散和捕集磁珠来进行洗涤后进行检测，将检测结果示于表2的左侧。
[表2]
Figure BDA0003696812000000081
结论
根据表1和表2，确认了与利用现有的洗涤方法时相比，利用本发明的洗涤方法时的CV值(变异系数)更小，因此误差小，从而可以进行高灵敏度的免疫反应分析。
[附图标记的说明]
10：磁束
11：吸管臂
12：中空部
13：驱动电机
14：移动体
15：移动体驱动部
16：控制部
17：永磁体
31：反应室
32a、32b、32c：洗涤室
33：检测室

Claims (4)

1.一种免疫反应分析装置，其特征在于，在利用磁珠的免疫反应分析装置中具有：
吸管臂，可在其下部固定洗涤吸头，并在其内部具有上下贯通的中空部；
磁束，位于所述吸管臂的中空部，并且可上下移动；
移动体，固定有所述吸管臂；
移动体驱动部，使所述移动体水平移动；
驱动电机，使所述磁束上下移动；以及
控制部，控制所述移动体驱动部。
2.根据权利要求1所述的免疫反应分析装置，其特征在于，还具有：
反应室，包含附着有生物样品和试剂的磁珠；
洗涤室，用于洗涤附着在磁珠上的非特异性生物样品；以及
检测室，用于检测对试剂具有特异性的生物样品。
3.一种免疫反应分析方法，其特征在于，在利用磁珠的免疫反应分析方法中，包括以下步骤：
将生物样品注入储存有磁珠的反应室中，通过抗原抗体反应使所述生物样品中的分析物和磁珠结合；
将洗涤吸头移动至第一容器；
降低磁束，以使磁束位于洗涤吸头的中空部；
将磁珠捕集到所述磁束所在的洗涤吸头的表面；
将附着有所述磁珠的洗涤吸头移动至洗涤室；
在所述洗涤室中，在附着有磁珠的洗涤吸头的表面对非特异性生物样品进行物理洗涤；
将去除非特异性反应物的洗涤吸头移动至检测室；以及
提升位于洗涤吸头的中空部的磁束，以使洗涤吸头表面的磁珠分散在检测室中。
4.根据权利要求3所述的免疫反应分析方法，其特征在于，所述物理洗涤步骤通过将磁束与插入有磁束的洗涤吸头一起反复上下移动而进行。
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