DE19830405C2

DE19830405C2 - Teststreifen für den immunchemischen Stoffnachweis

Info

Publication number: DE19830405C2
Application number: DE19830405A
Authority: DE
Inventors: Philip-Michael Formica; Rainer Polzius; Andreas Manns
Original assignee: Draeger Sicherheitstechnik GmbH
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1998-07-08
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2018-07-09
Also published as: US6228658B1; GB2339281A8; GB2339281B; GB2339281A; FR2781056B1; FR2781056A1; DE19830405A1; GB9914591D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Teststreifen für den immunchemischen Stoffnachweis nach Probenahme an Oberflächen durch Abwischen mit den Merkmalen von Anspruch 1.

Aus der WO 97/19353 A1 ist ein Teststreifen mit einer Probenahme- und Elutionsmittelaufgabezone an einem Ende und einer Reaktionszone am entgegengesetzten Ende bekannt, wobei die Probenahme- und Elutionsmittelaufgabezone zum Abwischen der zu untersuchenden Oberfläche dient.

In der US 5,140,986 wird ebenfalls ein Teststreifen beschrieben, bei dem die Elutionsmittelaufgabezone und die Probenahmezone deckungsgleich sind und bei dem die Nachweiszone an einem Ende des Teststreifens angeordnet ist.

Aus der DE 44 39 429 C2 ist ein Verfahren zum Nachweis der Kontamination einer Oberfläche mit einem Analyten durch Abwischen des Analyten von der Oberfläche mit einer zu einem Teststreifen separaten Wischfläche, Kontaktierung von Wischfläche und Teststreifen und anschließende Elutionsmittelaufgabe mit einer nachfolgenden immunologischen Bindungsreaktion bekanntgeworden. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens und der zugehörigen Anordnung besteht darin, daß einerseits eine separate Wischfläche zur Probenahme vorhanden sein muß und daß andererseits zur Kontaktierung von Wischfläche und Teststreifen ein spezielles Gehäuse zur Aufnahme des Teststreifens und der Wischfläche vorgesehen ist. Darüber hinaus muß die Wischfläche mit einem Mindestdruck mit dem Teststreifen kontaktiert werden, ohne jedoch den kapillaren Flüssigkeits strom im Teststreifen zu unterbinden oder zu behindern.

Somit ist es die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Teststreifen bereitzustellen, welcher einfach aufgebaut ist und für die Probenahme an Oberflächen durch Abwischen mit direktem visuellen Stoffnachweis geeignet ist, ohne über eine vom Teststreifen separate, zusätzliche Wischfläche zu verfügen. Die Lösung der Aufgabe erhält man mit den Merkmalen von Anspruch 1. Ansprüche 2 bis 4 definieren vorteilhafte Ausbildungen des Teststreifens nach Anspruch 1. Anspruch 5 gibt ein Verfahren zum Stoffnachweis mittels eines Teststreifens nach einem der vorhergehenden Ansprüche an, und die Ansprüche 6 bis 8 geben vorteilhafte Verwendungen eines derartigen Test streifens an.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung nach Anspruch 1 ergibt sich dadurch, daß einerseits keine separate Wischfläche für die Probenahme vorgesehen werden muß und daß andererseits keine Kontaktierung mit dem Teststreifen erfolgen muß, so daß ein entsprechendes Gehäuse für die Aufnahme und Kontaktierung von Wischfläche und Teststreifen entfallen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die Figuren.

Es zeigen

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Teststreifens für den immun chemischen Stoffnachweis,

Fig. 2 den modifizierten Aufbau eines Teststreifens nach Fig. 1 mit einer Probenahmezone (4),

Fig. 3 den modifizierten Aufbau eines Teststreifens nach Fig. 1, wobei Probenahmezone (4) und Elutionsmittelaufgabezone (1) identisch sind,

Fig. 4 den modifizierten Aufbau eines Teststreifens nach Fig. 3 mit einer auflaminierten Trägerschicht (5) und

Fig. 5 den modifizierten Aufbau eines Teststreifens nach Fig. 3 mit einer verbundenen biegesteifen Teststreifenhalterung (6).

Der kapillaraktive chromatographische Teststreifen kann einstückig oder mehrstückig aufgebaut sein und besteht in einer grundsätzlichen Aus führungsform (siehe Fig. 1) aus einer Elutionsmittelaufgabezone 1, einer Konjugatzone 2 und einer Reaktionszone 3, die untereinander in Flüssigkeitskontakt stehen. Nach Aufdosieren eines Elutionsmittels auf die Elutionsmittelaufgabezone 1 werden markierte spezifische Bindungs partner, die in der Konjugatzone 2 deponiert sind, resolubilisiert und gelangen über Kapillarwirkung in die Reaktionszone 3. In der Reaktionszone 3 wird der Analyt, das heißt der nachzuweisende Stoff, der im Elutionsmittel gelöst ist, mit Hilfe einer spezifischen Bindungsreaktion, vorzugsweise als Festphasen reaktion, nachgewiesen.

Die Probenahmezone 4, die als Wischoberfläche dient, ist erfindungsgemäß integraler Bestandteil des Teststreifens. Hierbei kann die Probenahmezone 4 mit der Elutionsmittelaufgabezone 1, der Konjugatzone 2 oder der Reaktions zone 3 identisch sein oder einen Teilbereich der genannten Zonen darstellen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Probenahmezone 4 als zusätz liches Element zwischen der Konjugatzone 2 und der Reaktionszone 3 ange ordnet (siehe Fig. 2). Dabei steht die Probenahmezone 4 im Flüssigkeits kontakt zur Konjugatzone 2 und der nachfolgenden Reaktionszone 3. Nach der Applikation des Elutionsmittels auf die Elutionsmittelaufgabezone 1 wird der Analyt, der aufgrund des Wischvorgangs in der Probenahmezone 4 angereichert ist, durch den kapillaren Flüssigkeitsstrom im Elutionsmittel gelöst. Der gelöste Analyt kann somit mit Hilfe der markierten Bindungs partner in der Reaktionszone nachgewiesen werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Probenahmezone 4 mit der Elutionsmittelaufgabezone 1 identisch (siehe Fig. 3). Der durch den Wischvorgang in der Probenahmezone 4 angereicherte Analyt wird nach Applikation des Elutionsmittels auf die Elutionsmittelaufgabezone 1 im Elutionsmittel gelöst und in der Reaktionszone 3 mit Hilfe markierter Bindungs partner nachgewiesen.

Die Probenahmezone 4 kann aus allen faserigen und/oder porösen Materialien bestehen, die den Analyten durch einen Wischvorgang aufnehmen können und zusätzlich über eine kapillaraktive Wirkung verfügen, wie insbesondere aus Glasfasern, Cellulose, Kunststoffen oder Silika. Es werden bevorzugt Materialien eingesetzt, deren Poren durchmesser zwischen 0,1 µm und 100 µm liegt und die eine lineare Wasseraufnahmerate von 1 mm/min bis 20 cm/min aufweisen. Besonders bevorzugt sind Materialien, die durch einen Porendurchmesser zwischen 2 µm und 25 µm und eine lineare Wasseraufnahmerate von 1 cm/min bis 10 cm/min gekennzeichnet sind. Die Schichtdicke des Materials kann zwischen 100 µm und 0,5 cm variieren. Als besonders geeignete Materialien haben sich Polyesterfasern und/oder Cellulosefasern erwiesen.

Die Oberfläche der Probenahmezone 4 liegt typischerweise zwischen 0,1 bis 5 cm². Besonders bevorzugte Abmessungen der Probenahme zone 4 liegen zwischen 0,5 bis 4 cm (Länge) und 0,25 bis 1 cm (Breite).

Als Elutionsmittel werden bevorzugt Wasser oder gepufferte wässrige Lösungen mit einem pH-Wert zwischen 4 und 12 verwendet, die einen Anteil von bis zu 50 Vol.% organischer Lösungsmittel enthalten können. Des weiteren können ionische und nicht-ionische Detergentien zwischen 0,01 und 10 Vol.% im Elutionsmittel enthalten sein.

Um den Wischvorgang für den Anwender zu erleichtern und um zu ver hindern, daß der Teststreifen beim Wischen beschädigt wird, kann in einer weiteren Ausführungsform der Teststreifen auf eine biegesteife, flächige Trägerschicht 5 auflaminiert sein (siehe Fig. 4). Dies führt dazu, daß der Teststreifen beim Wischen manuell gut geführt werden kann und nicht umknickt oder abbricht.

Besonders bevorzugt ist eine biegesteife Teststreifenhalterung 6, die den Teststreifen derart aufnimmt, daß die Probenahmezone 4 aus der Teststreifenhalterung 6 exponiert ist (siehe Fig. 5). Dies hat den Vorteil, daß während des Wischvorgangs nur die Probenahmezone 4 mit der zu beprobenden Oberfläche in Kontakt kommt und der Teststreifen gegenüber mechanischer Beanspruchung geschützt ist. Nach der Probenahme kann der Teststreifen zur Analyse aus der Teststreifenhalterung 6 entfernt werden. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Test streifenhalterung 6 im Bereich der Reaktionszone 3 aus transparentem Material gefertigt ist oder eine Aussparung aufweist, so daß die Nachweis reaktion visuell detektierbar ist. Dies hat den Vorteil, daß der Teststreifen zur Analyse in der Teststreifenhalterung 6 verbleiben kann.

Im Teststreifen können synthetische und biologische Rezeptoren, wie Membranrezeptoren, Enzyme und Antikörper eingesetzt werden. Nach weisreaktionen auf der Basis der Antikörper-Antigen-Wechselwirkung sind als Immunchromatographie oder auch als Immunkonzentration dem Fachmann bekannt. Dabei wird ein spezifischer Bindungspartner in der Reaktionszone 3 immobilisiert. Die Kopplung an die Festphase kann adsorptiv, ionisch, kovalent oder durch Verbrückung des spezifi schen Bindungspartners mit zum Beispiel Protein A, Avidin oder Latex partikeln erfolgen. Abhängig vom Format des immunchemischen Nach weises besteht die Festphasenreaktion in der Ausbildung des Komplexes aus immobilisiertem Bindungspartner, nachzuweisender Substanz und markiertem Bindungspartner (Zweiseitentest) beziehungsweise des Komplexes aus immobilisiertem Bindungspartner und markiertem Bindungs partner (kompetitiver Test). Als Bindungspartner werden Antikörper, die mono klonal oder polyklonal sein können, oder deren Fragmente verwendet. Im kompetitiven Test werden neben den spezifischen Antikörpern oder deren Fragmenten die nachzuweisende Substanz beziehungsweise Derivate der nachzuweisenden Substanz, die an Makromoleküle gekoppelt sein können, als Bindungspartner verwendet. Beim kompetitiven Test sind solche Ausführungsformen bevorzugt, bei denen der markierte Bindungs partner durch eine Abfangzone gebunden wird und die durchbrechenden markierten Bindungspartner angezeigt werden. Dieses Prinzip ist aus der Durchbruchchromatographie bekannt.

Die markierten Bindungspartner werden in der Konjugatzone 2 deponiert. Als Markierungssubstanzen kommen Fluorophore oder gefärbte Partikel als signalgebende Komponenten in Frage. Besonders geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Verwendung von direkten optischen Markern, wie Metallkolloiden oder gefärbten Latexpartikeln sowie Fluorophoren.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand des Nachweises von Drogenspuren auf Oberflächen beschrieben. Die hierzu eingesetzten immunchromatographischen Teststreifen basieren auf dem kompetitiven Format und entsprechen dem in Fig. 4 dargestellten Aufbau. Die zur Her stellung der Teststreifen notwendigen Materialien sowie die drogenspezifi schen Antikörper und Drogen-Proteinkonjugate können kommerziell erwor ben werden und sind dem Fachmann bekannt. Als Probenahmezone 4 (gleich zeitig Elutionsmittelaufgabezone 1) wurde ein Polyestervlies mit 2 cm Länge und 0,5 cm Breite eingesetzt.

a) Präparation der Modelloberfläche
Auf eine Glasplatte wurden jeweils 10 µl einer methanolischen Lösung der Drogensubstanz in unterschiedlichen Konzentrationen aufgetragen. Das Lösungsmittel wurde bei Raumtemperatur abgedampft, so daß circa 2 cm² große Flächen mit unterschiedlichen Drogenmengen erhalten wurden.
b) Abwischen und Nachweis der Drogen
Mit der Probenahmezone 4 des für den jeweiligen Analyten spezifischen immunchromatographischen Teststreifens wurde die kontaminierte Ober fläche für 10 Sekunden mit leichtem Druck abgewischt.
Anschließend wurde die immunchromatographische Reaktion durch Aufdosieren von 150 µl Phosphatpuffer (80 mM, pH 7,6) auf die Elutions mittelaufgabezone 1 ausgelöst.
Nach 5 Minuten wurde die Farbreaktion visuell ausgewertet. Die Farb intensität in der Reaktionszone 3 verhält sich hierbei indirekt proportional zur Drogenkonzentration. Wie die nachfolgende Tabelle zeigt, war der Nachweis geringster Mengen der Drogensubstanz mit dem erfindungs gemäßen Nachweisverfahren möglich.

Die Erfindung kann sowohl für den Nachweis von Drogen als auch für den Nach weis von toxischen oder allergenen Stoffen eingesetzt werden, wobei jeweils spezifische immunchemische Nachweisreaktionen zum Einsatz kommen. Die Probenahme kann sowohl an Oberflächen von Gegenständen als auch an Lebewesen vorgenommen werden, so daß auch Substanzen in Körper flüssigkeiten/Sekreten untersucht werden können.

Claims

1. Teststreifen für den immunchemischen Stoffnachweis nach Probenahme an Oberflächen durch Abwischen mit folgenden Merkmalen:

a) Zwischen einer Elutionsmittelaufgabezone (1) an einem Ende des Teststreifens und einer Reaktionszone (3) am entgegengesetzten Ende befindet sich eine Konjugatzone (2), wobei die Zonen mitein ander in Flüssigkeitsverbindung stehen,
b) die Elutionsmittelaufgabezone (1) dient zum Abwischen der Oberfläche und als Probenahmezone (4), und
c) die Konjugatzone (2) enthält deponierte, markierte spezifische Bindungspartner für eine direkt visuell auswertbare immunchemische Nachweisreaktion in der Reaktionszone (3).

2. Teststreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er auf eine Trägerschicht (5) auflaminiert ist.

3. Teststreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer vorzugsweise biegesteifen Teststreifenhalterung (6) verbunden ist, welche die Probenahmezone (4) nicht abdeckt.

4. Teststreifen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er als optische Markierungssubstanzen Metallkolloide, gefärbte Latexpartikel oder Fluorophore enthält.

5. Verfahren zum Stoffnachweis mittels eines Teststreifens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Mit der Elutionsmittelaufgabezone (1), die als Probenahmezone (4) dient, wird die auf den nachzuweisenden Stoff zu untersuchende Oberfläche abgewischt,
b) Elutionsflüssigkeit wird auf die Elutionsmittelaufgabezone (1) aufge geben, so daß Elutionsflüssigkeit und der nachzuweisende Stoff in Richtung zur Reaktionszone (3) wandern,
c) die Anwesenheit des nachzuweisenden Stoffes in der Reaktions zone (3) wird aufgrund einer immunchemischen Nachweisreaktion direkt visuell ausgewertet.

6. Verwendung eines Teststreifens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Nachweis von Drogen.

7. Verwendung eines Teststreifens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Nachweis von niedermolekularen Schadstoffen.

8. Verwendung eines Teststreifens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Nachweis von Proteinen und/oder Allergenen.

9. Verwendung eines Teststreifens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Nachweis von Substanzen in Körperflüssig keiten von Lebewesen.