DE3851772T2

DE3851772T2 - Einrichtung für Immunoassay.

Info

Publication number: DE3851772T2
Application number: DE3851772T
Authority: DE
Inventors: Pyare Khanna; Rohan Peries; Edwin F Ullman
Original assignee: Syntex USA LLC
Current assignee: Syntex USA LLC
Priority date: 1987-04-07
Filing date: 1988-04-06
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2008-04-07
Also published as: EP0286371A3; AU625170B2; IL85997A; US4857453A; IL85997A0; JP2702498B2; NO881480D0; DK186288A; ES2065334T3; EP0286371A2; DE3851772D1; EP0286371B1; CA1303491C; AU1430588A; JPS63269056A; DK186288D0; NO881480L

Description

Diese Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Durchführung von Assayverfahren. Die Fähigkeit, in Assays für die Anwesenheit einer interessierenden Verbindung Rezeptoren zu verwenden, die auf spezielle Verbindungen gerichtet sind, hat ein blühendes Geschäft mit diagnostischen Assays hervorgerufen. Im Lauf der Jahre sind zahlreiche vereinfachte Testsysteme für den schnellen Nachweis von interessierenden Materialien in biologischen und industriellen Flüssigkeiten entwickelt worden. Diese Systeme oder Vorrichtungen beinhalten in ihrer einfachsten Form gewöhnlich die Kombination eines Testreagenz, das spezifisch mit dem interessierenden Material reagieren kann, um eine visuelle Antwort zu ergeben, und einen Träger für das Testreagenz. Saugfähiges Papier ist das am häufigsten verwendete Material für den Träger. Ein Teil des Trägers wird gewöhnlich mit einem oder mehreren der Testreagenzien imprägniert oder beschichtet. Der Teil des Trägers, der die Testreagenzien enthält, wird mit der Probe, die das interessierende Material enthält, in Kontakt gebracht. Der Kontakt kann durch Eintauchen des Teils des Trägers mit den Testreagenzien in die Probe in einem wäßrigen Medium bewerkstelligt werden, oder man kann eine wäßrige Probe einen saugfähigen Träger mittels Kapillarwanderung durch den Teil des Trägers, der das Testreagenz enthält, durchwandern lassen. Die Testzone kann zuerst auf dem Träger geschaffen werden, oder die Zone kann während der Durchführung des Assays erzeugt werden.
Ein konzentrierendes Zonenverfahren in heterogenen Assays hat breite Anwendung gefunden. Das Verfahren verwendet eine Vorrichtung, die eine immunsorbierende Zone aufweist, an der ein spezifisches Bindungspaarmitglied nicht-diffundierbar angebracht ist. Die immunsorbierende Zone dient als Eintritt für die Probe und Reagenzlösungen. In entweder direkter oder indirekter Flüssigkeits-aufnehmender Beziehung mit der immunsorbierenden Zone steht eine flüssigkeitsabsorbierende Zone, die dazu dient, Flüssigkeit durch die immunsorbierende Zone zu ziehen, Flüssigkeit zu speichern, und sie kann dazu dienen, die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit durch die immunsorbierende Zone gezogen wird, zu steuern. In Verbindung mit der Vorrichtung wird in dem Verfahren ein signalerzeugendes System verwendet, das ein Signalmarker-Mitglied an ein Mitglied eines spezifischen Bindungspaares konjugiert aufweist. Die immunsorbierende Zone kann ein oder mehrere Mitglieder des signalerzeugenden Systems umfassen, die auf eine Weise an die Zone gebunden sind, daß eine diffundierende Bewegung der Komponente des signalerzeugenden Systems gestattet oder verhindert wird. Gemäß dem Verfahrensprotokoll steht die Menge an Signalmarker, die in der Nachweiszone in der immunsorbierenden Zone gebunden wird, mit der Menge an interessierendem Material in der Probe in Beziehung. In dem Verfahren wird die Assayvorrichtung mit flüssiger Probe in Kontakt gebracht, an die eine oder mehrere Komponenten des signalerzeugenden Systems addiert worden sein können. Die Vorrichtung kann anschließend mit einer oder mehreren Lösungen in Kontakt gebracht werden, die verbleibende Komponenten des signalerzeugenden Systems enthalten und dazu dienen, die immunsorbierende Zone frei von nicht-spezifisch gebundenem Signalmarker zu waschen. Das signalerzeugende System sorgt für ein nachweisbares Signal in der immunsorbierenden Zone, das mit einem Signalpegel verglichen werden kann, der auf einem Standard mit einer bekannten Menge an Analyt beruht.
Die konzentrierende Zonenverfahren-Technologie ist in einer Anzahl von kommerziellen Produkten, wie beispielsweise der ICON -Vorrichtung (Hybritech Corporation), der TESTPACK - Vorrichtung (Abbott Laboratories) und der SUDS -Vorrichtung (Murex Corporation), angewendet worden.
Eine Chromatographie-Technik zur Durchführung von qualitativen und/oder quantitativen Assays für einen Analyten ist ebenfalls bekannt. Der Assay beinhaltet das Inkontaktbringen eines Teils eines saugfähigen Materials mit einem flüssigen Medium, das den Analyten und gegebenenfalls andere Mitglieder eines signalerzeugenden Systems enthält, welches ein markiertes Mitglied eines spezifischen Bindungspaares einschließt. Das saugfähige Material enthält gewöhnlich eine oder mehrere Zonen zur spezifischen Bindung des Analyten. Das saugfähige Material kann auch ein oder mehrere Mitglieder eines signalerzeugenden Systems enthalten. Man läßt das flüssige Medium das saugfähige Material mittels Kapillarwirkung durchwandern, und das saugfähige Material wird mit verbleibenden Mitgliedern des signalerzeugenden Systems in Kontakt gebracht. Die Anwesenheit von Analyt in einer Probe kann durch Überprüfen des saugfähigen Materials auf ein Signal in jeder der Zonen bestimmt werden, und die Menge an Analyt kann durch Inbeziehungsetzen der Lage einer Grenze zwischen Signal und Nicht-Signal in irgendeiner Zone zu der Menge an Analyt in der Probe oder durch Zählen der Anzahl der Zonen, die ein Signal aufweisen oder nicht, und Inbeziehungsetzen der Zahl der Zonen zu der Menge an Analyt in der Probe bestimmt werden. Beispielhaft für eine Immunchromatographie-Technik gemäß dem ersten vorstehenden Verfahren ist das Acculevel -Produkt (Syva Company).
Es ist wünschenswert, einen Immunassay mit einer breiten Anwendung auf heterogene Assays bereitzustellen, der einfach, schnell, genau und sicher von untrainiertem Personal in Umgebungen außerhalb von anspruchsvollen Laboreinrichtungen durchführbar ist. Es ist auch wünschenswert, eine diagnostische Vorrichtung zur Durchführung von derartigen Assays bereitzustellen, in der alle Reagenzien enthalten sind und wo es nur übrigbleibt, die zu testende Probe der Vorrichtung zuzuführen. Eine derartige Vorrichtung wäre bequem und würde den Bedarf für kritische Zugabeschritte beseitigen.
Ein konzentrierendes Zonenverfahren in heterogenen Immunassays wird im US-Patent Nr. 4,366,241 beschrieben. Eine Testvorrichtung zum Nachweis geringer Konzentrationen von Substanzen in Flüssigkeiten ist im US-Patent Nr. 3,811,840 beschrieben. Ein verbessertes heterogenes Immunassayverfahren und -system wird in der veröffentlichten europäischen Anmeldung Nr. 0141547 besprochen. Das US-Patent Nr. 4,517,288 offenbart ein Festphasensystem für einen Ligandenassay. Ein integriertes Material zur chemischen Analyse und ein Verfahren zur Verwendung desselben wird im US-Patent Nr. 4,270,920 besprochen. Die Leistung von chemischen Routinereaktionen in Behältern mit Abteilen wird im US-Patent Nr. 3,825,410 besprochen. Die PCT-Anmeldung mit der Internationalen Veröffentlichungs- Nr. WO86/06488, beschreibt eine diagnostische Testsatzvorrichtung, die zerbrechbare Behälter mit zur Durchführung des Tests benötigten Reagenzien aufweist. Eine Immundiffusionsplatten- Apparatur wird im US-Patent Nr. 3,645,687 beschrieben. Die Leistung von chemischen oder biologischen Reaktionen innerhalb eines Kissens mit absorbierender Matrix wird im US-Patent Nr. 3,888,629 besprochen. Eine Testvorrichtung zum Testen von flüssigen Proben auf die Anwesenheit eines vorbestimmten Reagenz wird im US-Patent Nr. 4,246,339 beschrieben. Ein immobilisierter Antikörper oder ein immobilisiertes Antigen für einen Immunassay ist im US-Patent Nr. 4,407,943 offenbart. Das US-Patent Nr. 3,915,647 offenbart eine Vorrichtung zur. Bestimmung der Konzentration einer Substanz in einer Flüssigkeit. Das US-Patent Nr. 4,632,901 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für Immunassays.
Die hierin beschriebene Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Assayverfahrens. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse, in dem Gehäuse eingeschlossene Mittel zum Einfangen eines Mitglieds eines spezifischen Bindungspaares in einer Zone und zum Gestatten, daß Flüssigkeit durch Kapillarwirkung von der Zone weg befördert wird. Ein oder mehrere selbst-enthaltene flüssige Reagenzien sind in dem Gehäuse eingeschlossen. Die Reagenzien sind diejenigen, die bei der Durchführung eines Assayverfahrens zur Bestimmung eines Analyten in einer Probe verwendet werden. Das Gehäuse ist auch mit einer Einrichtung zum Einführen einer Probe in die Vorrichtung versehen. Vorzugsweise sind die selbst-enthaltenen Reagenzien flüssige Reagenzien. Die Reagenzien sind in mindestens einem zerbrechbaren Behälter für eine nachfolgende Freisetzung enthalten. Die selbst-enthaltenen Reagenzien können durch Kapillarwirkung an die Stelle der Einführung der Probe wandern. Die Vorrichtung der Erfindung findet bei Assayverfahren für die Bestimmung eines Analyten in einer Probe, von der man annimmt, daß sie den Analyten enthält, Verwendung. Die Erfindung schließt weiter Testsätze zur Durchführung eines Assays ein. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein kompaktes Reagenz-Zuführungssystem, das für ein bequemes qualitatives Testen einer Vielfalt von Analyten vor Ort gedacht ist.
Fig. 1 ist eine perspektivische Draufsicht, die leicht von der Seite einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung genommen ist.
Fig. 1A ist eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung von Fig. 1.
Fig. 2 ist eine Draufsicht von oben der Vorrichtung von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht der oberen Hälfte der Vorrichtung von Fig. 1, entlang den Linien 3-3 genommen.
Fig. 4 ist eine Draufsicht der unteren Hälfte der Vorrichtung von Fig. 1.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht der Vorrichtung von Fig. 1, entlang den Linien 5-5 genommen.
Fig. 6 ist eine perspektivische Draufsicht, die leicht von der Seite einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung genommen ist.
Fig. 6A ist eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung von Fig. 6.
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht der Vorrichtung von Fig. 6, entlang den Linien 7-7 genommen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Assayverfahrens. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse und in dem Gehäuse eingeschlossene Mittel zum Einfangen eines Mitglieds eines spezifischen Bindungspaares in einer Zone und zum Gestatten, daß Flüssigkeit durch Kapillarwirkung weg von der Zone befördert wird. Ein oder mehrere selbst-enthaltene Reagenzien sind in dem Gehäuse zur Durchführung eines Assayverfahrens zur Bestimmung eines Analyten in der Probe eingeschlossen. Das Gehäuse schließt ferner eine Einrichtung zum Einführen der Probe in die Vorrichtung ein. Vorzugsweise sind die selbst-enthaltenen Reagenzien flüssige Reagenzien, die in einem zerbrechbaren Behälter enthalten sind. Die selbst-enthaltenen Reagenzien können durch Kapillarwirkung zu dem Punkt der Einführung der Probe wandern. Die Vorrichtung der Erfindung findet in Assayverfahren zur Bestimmung eines Analyten in einer Probe, von der man annimmt, daß sie den Analyten enthält, Verwendung.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung findet breite Anwendung. Die Vorrichtung kann in irgendeiner Zahl von Assays verwendet werden, in denen absorbierendes oder saugfähiges Material verwendet wird, um den Fluß einer Flüssigkeit weg von einem Kontaktteil zu unterstützen, wo das absorbierende Material mit einem Medium in Kontakt gebracht wird, das den zu bestimmenden Analyten oder Reagenzien zur Analyse auf den Analyten enthält. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist einfach zu verwenden, wobei sie normalerweise lediglich das Einführen der Probe in flüssiger Form in die Vorrichtung und die Handhabung der Vorrichtung erfordert, um die selbstenthaltenen Reagenzien in derselben freizusetzen. Demgemäß trägt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in großem Maß dazu bei, Fehler, die mit dem Bedienungspersonal einhergehen, zu verringern.
Bevor mit der Beschreibung der speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung fortgefahren wird, wird eine Anzahl von Begriffen definiert.
Analyt -- die zu messende Verbindung oder Zusammensetzung, die in der Lage ist, sich spezifisch an einen Antikörper, gewöhnlich ein Antigen oder eine(n) Arzneistoff/Droge, zu binden.
Die genaue Natur von Antigenen und Arzneistoff-/Drogenanalyten zusammen mit zahlreichen Beispielen dafür ist im US-Patent Nr. 4,299,916 von Litman et al., speziell in den Spalten 16-23, und im US-Patent Nr. 4,275,149, Spalten 17 und 18, offenbart.
Die Analyten sind gekennzeichnet durch das Vorliegen von einzelnen Bindungsstellen (einwertig) oder mehreren Bindungsstellen (mehrwertig). Die mehrwertigen Analyten sind normalerweise Poly(aminosäuren), d.h. Polypeptide und Proteine, Polysaccharide, Nukleinsäuren und Kombinationen davon. Derartige Kombinationen oder Ansammlungen schließen Bakterien, Viren, Chromosomen, Gene, Mitochondrien, Zellkerne, Zellmembranen und dergleichen ein.
Eine große Vielzahl von Proteinen kann in Betracht gezogen werden, wie beispielsweise die Familie von Proteinen mit ähnlichen strukturellen Merkmalen, Proteinen mit speziellen biologischen Funktionen, Proteinen, die mit speziellen Mikroorganismen, insbesondere Krankheits-verursachenden Mikroorganismen in Beziehung stehen usw. Beispielhaft für mikrobiologische Analyten sind Lipopolysaccharide, Proteine und Nukleinsäuren aus Organismen wie beispielsweise Chlamydien, Herpes-Virus, Hepatitis-Virus (A, B oder non-A,non-B), Gonorrhoe, T. Pallidum und dergleichen.
Die folgenden sind Proteinklassen, die durch Struktur verwandt sind: Protamine, Histone, Albumine, Globuline, Skleroproteine, Phosphoproteine, Mucoproteine, Chromoproteine, Lipoproteine, Nukleoproteine, Glykoproteine, Proteoglycane, unklassifizierte Proteine, z.B. Somatotrophin, Prolactin, Insulin, Pepsin.
Eine Anzahl von Proteinen, die in menschlichem Plasma gefunden wird, ist klinisch wichtig und schließt ein: Präalbumin, Albumin, α&sub1;-Lipoprotein, α&sub1;-saures Glykoprotein, α&sub1;-Antitrypsin, α&sub1;-Glykoprotein, Transcortin, 4.6S-Postalbumin, Tryptophan-armes α&sub1;-Glykoprotein, α&sub1;-χ-Glykoprotein, Thyroxin-bindendes Globulin, Inter-α-Trypsin-Inhibitor, Gc-Globulin, Haptoglobulin, Ceruloplasmin, Cholinesterase, α&sub2;-Lipoprotein(e), Myoglobin, C-reaktives Protein, α&sub2;-Makroglobul in, α&sub2;-HS-Glykoprotein, Zn-α&sub2;-Glykoprotein, α&sub2;-Neuraminoglykoprotein, Erythropoietin, β-Lipoprotein, Transferrin, Hämopexin, Fibrinogen, Plasminogen, β&sub2;-Glykoprotein I, β-2-Glykoprotein II.
Komplementfaktoren und Blutgerinnungsfaktoren sind beispielhaft für Analyten. Wichtige Proteinhormone, wie beispielsweise Parathyroid-Hormon, Thyrocalcitonin, Insulin, Glucagon, Relaxin, Erythropoietin, Melanotropin, Somatotropin, Corticotropin, Thyrotropin, Follikel-stimulierendes Hormon, Luteinisierungshormon, luteomammotropes Hormon, Gonadotropin (Choriongonadotropin);
Gewebehormone, wie beispielsweise Sekretin, Gastrin, Angiotensin I und II, Bradykinin, Human-Plazentalactogen sind beispielhaft für Analyten.
Peptidhormone aus der Neurohypophyse, wie beispielsweise Oxytocin, Vasopressin, Releasing Faktoren (RF) CRF, LRF, TRF, Somatotropin-RF, GRF, FSH-RF, PIF, MIF sind beispielhaft für Analyten.
Die monoepitopen Ligandenanalyten weisen im allgemeinen ein Molekulargewicht von ungefähr 100 bis 2000, gewöhnlicher von 125 bis 1000 auf. Die interessierenden Analyten schließen Arzneimittel/Drogen, Metaboliten, Pestizide, Umweltgifte und dergleichen ein. Eingeschlossen in die interessierenden Arzneimittel/Drogen sind die Alkaloide. Unter den Alkaloiden befinden sich Morphinalkaloide, einschließlich Morphin, Kodein, Heroin, Dextromethorphan, deren Derivate und Metaboliten; Kokainalkaloide, die Kokain und Benzoylecgonin, deren Derivate und Metaboliten einschließen; Ergotalkaloide, die das Diethylamid der Lysergsäure einschließen; Steroidalkaloide; Iminazoylalkaloide; Chinazolinalkaloide, Isochinolinalkaloide; Chinolinalkaloide, die Chinin und Chinidin einschließen; Diterpenalkaloide, deren Derivate und Metaboliten.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen schließt Steroide, einschließlich der Östrogene, Androgene, andreokortikalen Stereoide, Gallensäuren, kardiotonischen Glykoside und Aglykone, einschließlich Digoxin und Digoxigenin, Saponine und Sapogenine, deren Derivate und Metaboliten ein. Auch eingeschlossen sind die Steroid-nachahmenden Substanzen, wie z.B. Diethylstilböstrol.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen sind Lactame mit 5 bis 6 Ringmitgliedern, die die Barbiturate, z.B. Phenobarbital und Secobarbital, Diphenylhydantonin, Primidon, Ethosuximid und deren Metaboliten einschließen.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen sind Aminoalkylbenzole mit Alkyl mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen, die die Amphetamine, Catecholamine, einschließlich Ephedrin, L-Dopa, Epinephrin, Narcin, Papaverin, und deren Metaboliten einschließen.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen sind Benzheterocyclen, die Oxazepam, Chlorpromazin, Tegretol, Imipramin, deren Derivate und Metaboliten einschließen, wobei die heterocyclischen Ringe Azepine, Diazepine und Phenothiazine sind.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen sind Purine, einschließlich Theophyllin, Koffein, deren Metaboliten und Derivate.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen schließen diejenigen ein, die von Marihuana abgeleitet sind, einschließlich Cannabinol und Tetrahydrocannabinol.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen schließt die Vitamine ein, wie z.B. A, B, z.B. B&sub1;&sub2;, C, D, E und K, Folsäure und Thiamin.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen sind Prostaglandine, die sich durch den Grad und die Stellen der Hydroxylierung und Unsättigung unterscheiden.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen sind Antibiotika, die Penicillin, Chloromycetin, Actinomycetin, Tetracyclin, Terramycin, die Metaboliten und Derivate einschließen.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen sind die Nukleoside und Nucleotide, die ATP, NAD, FMN, Adenosin, Guanosin, Thymidin und Cytidin mit ihren angemessenen Zucker- und Phosphatsubstituenten einschließen.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen sind verschiedene individuelle Arzneimittel/Drogen, die Methadon, Meprobamat, Serotonin, Meperidin, Amitriptylin, Nortriptylin, Lidocain, Procainamid, Acetylprocainamid, Propranolol, Griseofulvin, Valpronsäure, Butyrophenone, Antihistamine, anticholinerge Arzneimittel/Drogen, wie z.B. Atropin, deren Metaboliten und Derivate einschließen.
Metaboliten, die mit Krankheitszuständen in Beziehung stehen, schließen Spermin, Galaktose, Phenylbrenztraubensäure und Porphyrin Typ 1 ein.
Die nächste Gruppe von Arzneimitteln/Drogen sind Aminoglykoside, wie z.B. Gentamicin, Kanamicin, Tobramycin und Amikacin.
Unter den interessierenden Pestiziden sind polyhalogenierte Biphenyle, Phosphatester, Thiophosphate, Carbamate, polyhalogenierte Sulfenamide, deren Metaboliten und Derivate.
Bei Rezeptor-Analyten liegt das Molekulargewicht gewöhnlich im Bereich von 10 000 bis 2x10&sup8;, gewöhnlicher von 10 000 bis 10&sup6;. Bei Immunglobulinen, IgA, IgG, IgE und IgM, variiert das Molekulargewicht im allgemeinen von ungefähr 160 000 bis ungefähr 10&sup6;. Enzyme liegen normalerweise in einem Molekulargewichtsbereich von ungefähr 10 000 bis 1 000 000. Natürliche Rezeptoren variieren in weitem Bereich, wobei sie im allgemeinen ein Molekulargewicht von mindestens ungefähr 25 000 aufweisen und ein Molekulargewicht bis 10&sup6; oder höher aufweisen können, einschließlich solcher Materialien wie Avidin, DNA, RNA, Thyroxin-bindendes Globulin, Thyroxin-bindendes Präalbumin, Transcortin usw.
Mitglied eines spezifischen Bindungspaares ("sbp-Mitglied") -- eines von zwei verschiedenen Molekülen mit einem Bereich auf der Oberfläche oder in einer Vertiefung, der sich spezifisch mit einer speziellen räumlichen und polaren Organisation des anderen Moleküls verbindet und dadurch als komplementär dazu definiert ist. Die Mitglieder des spezifischen Bindungspaares werden als Ligand und Rezeptor (Antiligand) bezeichnet. Diese sind gewöhnlich Mitglieder eines immunologischen Paares, wie z.B. Antigen-Antikörper, obwohl andere spezifische Bindungspaare, wie z.B. Biotin-Avidin, Hormone-Hormonrezeptoren, Nukleinsäure-Duplexe, IgG-Protein A, DNA-DNA, DNA-RNA und dgl. keine immunologischen Paare sind, aber in der Definition eingeschlossen sind.
Ligand -- irgendeine organische Verbindung, für die ein Rezeptor natürlich existiert oder hergestellt werden kann.
Rezeptor ("Antiligand") -- irgendeine Verbindung oder Zusammensetzung, die in der Lage ist, eine spezielle räumliche und polare Organisation eines Moleküls, z.B. eine Epitopen- oder Determinantenstelle, zu erkennen. Erläuternde Rezeptoren schließen natürlich vorkommende Rezeptoren, z.B. Thyroxinbindendes Globulin, Antikörper, Enzyme, Fab-Fragmente, Lectine, Nukleinsäuren, Protein A, die Komplementkomponente Clq und dgl. ein.
Markiertes sbp-Mitglied -- ein Marker, im allgemeinen in der Lage zum elektrochemischen Nachweis oder zur Absorption oder Emission von elektromagnetischer Strahlung, ein Katalysator, häufig ein Enzym, gebunden an ein erstes sbp-Mitglied. Das markierte sbp-Mitglied ist ein Mitglied des signalerzeugenden Systems, und das erste sbp-Mitglied ist so gewählt, daß es sich gemäß einem speziellen Protokoll in einem Assay an das zweite sbp-Mitglied bindet.
Antikörper -- ein Immunglobulin oder Derivat oder Fragment desselben mit einem Bereich auf der Oberfläche oder in einer Vertiefung, der sich spezifisch mit einer speziellen räumlichen und polaren Organisation eines anderen Moleküls verbindet und dadurch als komplementär dazu definiert ist. Der Antikörper kann monoklonal oder polyklonal sein und kann durch Techniken hergestellt werden, die im Stand der Technik gut bekannt sind, wie beispielsweise Immunisieren eines Wirts und Sammeln von Seren oder Hybridzellinien-Technologie.
Antikörper gegen Analyt -- ein Antikörper, der spezifisch für einen Analyten ist.
Saugfähiges Material -- ein poröses Material mit Poren von mindestens 0,1 um, vorzugsweise mindestens 1,0 um, das von einem wäßrigen Medium als Antwort auf Kapillarwirkung durchwandert werden kann. Solche Materialien sind im allgemeinen hydrophil oder können hydrophil gemacht werden, und schließen anorganische Pulver, wie z.B. Kieselerde, Magnesiumsulfat und Aluminiumoxid; natürliche polymere Materialien, insbesondere Cellulosematerialien und Materialien, die von Cellulose abgeleitet sind, wie z.B. faserhaltige Papiere, z.B. Filterpapier, Chromatographiepapier usw.; synthetische oder modifizierte natürlich vorkommende Polymere, wie z.B. Nitrocellulose, Celluloseacetat, Poly(vinylchlorid), Polyacrylamid, vernetztes Dextran, Agarose, Polyacrylat usw.; entweder alleine verwendet oder in Verbindung mit anderen Materialien; keramische Materialien und dergleichen ein. Das saugfähige Material kann an einem Träger angebracht sein. Andererseits kann das saugfähige Material seinen eigenen Träger bereitstellen. Das saugfähige Material kann polyfunktionell sein oder in der Lage sein, polyfunktionalisiert zu werden, um kovalentes Binden von Rezeptoren oder Antikörpern zu gestatten sowie das Binden von anderen Verbindungen, die einen Teil des signalerzeugenden Systems bilden, zu gestatten. Das saugfähige Material kann in Kontakt damit ein trockenes, wasserlösliches, an einen Marker gebundenes sbp-Mitglied aufweisen.
Das Binden von Rezeptoren und Antikörpern an das saugfähige Material kann durch wohlbekannte Techniken bewerkstelligt werden, die allgemein in der Literatur verfügbar sind. Siehe z.B. "Immobilized Enzymes", Ichiro Chibata, Halsted Press, New York (1978) und Cuatrecasas, J. Bio. Chem., 245:3059 (1970).
Das Stück saugfähige Material kann aus einer einzigen Struktur bestehen, wie z.B. einem Blatt, das in Streifen geschnitten ist, oder es kann aus mehreren Streifen oder teilchenförmigem Material bestehen, das an einen Träger oder eine feste Oberfläche gebunden ist, wie es z.B. in der Dünnschichtchromatographie gefunden wird, und kann entweder als integralen Bestandteil oder in flüssigem Kontakt ein absorbierendes Kissen aufweisen. Das Stück saugfähige Material kann auch ein Blatt sein, das Pfade darauf aufweist, die in der Lage sind, betüpfelt zu werden, um eine Pfadbildung zu induzieren, wobei in jedem Pfad ein getrennter Assay durchgeführt werden kann. Das Stück saugfähige Material kann eine rechteckige, kreisförmige, ovale, dreieckige oder andere Form aufweisen, vorausgesetzt, daß es mindestens eine Richtung der Durchwanderung einer Testlösung mittels Kapillarwanderung gibt. Andere Durchwanderungsrichtungen können vorkommen, z.B. in einem ovalen oder kreisförmigen Stück, das im Zentrum mit der Testlösung in Kontakt gebracht wird. Die Hauptüberlegung ist jedoch, daß es mindestens eine Flußrichtung zu einer vorbestimmten Stelle gibt. In der folgenden Diskussion werden Streifen von saugfähigem Material erläuternd und nicht beschränkend beschrieben.
Der Träger für das saugfähige Material ist, falls ein Träger erwünscht oder nötig ist, normalerweise wasserunlöslich, nicht-porös und starr und weist gewöhnlich die gleiche Länge und Breite wie der saugfähige Streifen auf, kann aber größer oder kleiner sein. Eine große Vielfalt von organischen und anorganischen Materialien, sowohl natürliche als auch synthetische, und Kombinationen davon, kann verwendet werden, lediglich vorausgesetzt, daß der Träger nicht die Kapillarwirkung der saugfähigen Materialien stört oder nicht-spezifisch Assaykomponenten bindet oder das signalerzeugende System stört. Erläuternde Polymere schließen Polyethylen, Polypropylen, Poly(4-methylbuten), Polystyrol, Polymethacrylat, Poly(ethylenterephthalat), Nylon, Poly(vinylbutyrat), Glas, Keramiken, Metalle und dergleichen ein.
Marker -- ein Marker kann irgendein Molekül sein, das an ein sbp-Mitglied gebunden ist, von dem gefordert wird, daß es ein Signal erzeugt. In der vorliegenden Erfindung kann der Marker inert sein und nur als Bindungsstelle für ein Mitglied der signalerzeugenden Mittel dienen, oder er kann spontan ein nachweisbares Signal erzeugen oder er kann ein nachweisbares Signal in Verbindung mit einem signalerzeugenden Mittel erzeugen. Der Marker kann isotop oder nicht-isotop, vorzugsweise nicht-isotop, sein. Jedoch kann ein isotoper Marker zum Erreichen hoher Empfindlichkeit bevorzugt werden, wenn man radio-autographische Nachweise mit photographischem Film verwendet.
Signalerzeugende Mittel -- Mittel, die in der Lage sind, mit dem Marker wechselzuwirken, um ein nachweisbares Signal zu erzeugen. Solche Mittel schließen z.B. elektromagnetische Strahlung, Wärme, chemische Reagenzien und dergleichen ein. Wenn chemische Reagenzien verwendet werden, können einige der chemischen Reagenzien als Teil einer Entwicklerlösung eingeschlossen werden. Die chemischen Reagenzien können Substrate, Coenzyme, Beschleuniger, zweite Enzyme, Aktivatoren, Kofaktoren, Inhibitoren, Abfänger, Metallionen, spezifische bindende Substanzen, die zum Binden von signalerzeugenden Substanzen erforderlich sind, und dergleichen einschließen. Einige der chemischen Reagenzien, wie z.B. Coenzyme, Substanzen, die mit Enzymprodukten reagieren, andere Enzyme und Katalysatoren und dergleichen, können an das saugfähige Material gebunden sein.
Signalerzeugendes System -- das signalerzeugende System kann eine oder mehrere Komponenten aufweisen, wobei gewöhnlich mindestens eine Komponente ein markiertes sbp-Mitglied ist. Das signalerzeugende System schließt alle die Reagenzien ein, die erforderlich sind, um ein meßbares Signal zu erzeugen, einschließlich signalerzeugender Mittel, die mit einem Marker wechselwirken können, um ein Signal zu erzeugen.
Das signalerzeugende System stellt ein Signal bereit, das durch äußere Mittel, normalerweise durch Messung von elektromagnetischer Strahlung, wünschenswerterweise durch visuelle Überprüfung, nachweisbar ist. Meistens umfaßt das signalerzeugende System ein chromophores Substrat und Enzym, wobei chromophore Substrate enzymatisch in Farbstoffe, welche Licht im ultravioletten oder sichtbaren Bereich absorbieren, Phosphore oder Fluoreszenzfarbstoffe überführt werden.
Das signalerzeugende System kann als Marker mindestens einen Katalysator, gewöhnlich mindestens ein Enzym, und mindestens ein Substrat einschließen und kann zwei oder mehr Katalysatoren und eine Mehrzahl von Substraten einschließen und kann eine Kombination von Enzymen einschließen, worin das Substrat des einen Enzyms das Produkt des anderen Enzyms ist. Die Wirkungsweise des signalerzeugenden Systems ist es, ein Produkt zu erzeugen, das ein nachweisbares Signal an der vorbestimmten Stelle bereitstellt, das mit der Anwesenheit von Marker an der vorbestimmten Stelle in Beziehung steht.
Es können zwei Katalysatoren verwendet werden, entweder eine Kombination eines Enzyms und eines Nicht-Enzymkatalysators oder zwei Enzyme, wobei die beiden Katalysatoren dadurch in Beziehung stehen, daß das Produkt des einen das Substrat des anderen ist. In diesem System kann nur ein Substrat vorhanden sein, das aufeinanderfolgende, durch die Katalysatoren katalysierte Veränderungen eingeht, was in der Verbindung resultiert, die an der Erzeugung eines nachweisbaren Signals beteiligt ist. Meistens ist jedoch normalerweise ein Substrat für das erste Enzym in der Reihe und eine zweite Verbindung vorhanden, die als Vorläufer für die Verbindung dient, die an der Erzeugung des Signals beteiligt ist und die normalerweise die Verbindung liefert, die das Signal erzeugt. So kann das Produkt des ersten Enzyms mit dem Vorläufer der Verbindung reagieren, die ein Signal erzeugt, um die Verbindung bereitzustellen, die das Signal erzeugt.
Wenn zwei Enzyme verwendet werden, sind die beteiligten Reaktionen meistens Hydrolyse oder Redoxreaktionen. Im Fall von Hydrolyse ist ein derivatisierter Farbstoffvorläufer, der eine hydrolytisch labile Bindung aufweist, das hydrolytische Enzym und ein Enzym, das die freigesetzten Farbstoffvorläufer in ein unlösliches Farbstoffüberführungsprodukt katalysiert, erläuternd für diesen Typ von System. Bei Redoxreaktionen kann ein erstes Enzym ein wesentliches oxidierendes Substrat erzeugen, das für das zweite Enzym erforderlich ist, wobei das zweite Enzym die Reaktion zwischen dem oxidierenden Substrat und einem Farbstoffvorläufer katalysiert.
Wenn zwei Enzyme verwendet werden, kann die erste enzymatische Reaktion die hydrolytische Spaltung oder eine Redoxreaktion des Substrats beinhalten, um ein Produkt bereitzustellen, das das Substrat eines anderen Enzyms ist. Der erste Fall kann durch Glukose-6-phosphat erläutert werden, das katalytisch durch alkalische Phosphatase zu Glukose hydrolysiert wird, wobei Glukose ein Substrat für Glukoseoxidase ist. Der zweite Fall kann durch Glukose erläutert werden, die durch Glukoseoxidase oxidiert wird, um Wasserstoffperoxid bereitzustellen, das enzymatisch mit einem Leukofarbstoff reagieren würde, um einen Signalerzeuger zu erzeugen.
An gekoppelten Katalysatoren kann ebenfalls ein Enzym mit einem nicht-enzymatischen Katalysator beteiligt sein. Das Enzym kann einen Reaktanten erzeugen, der eine Reaktion eingeht, die durch den nicht-enzymatischen Katalysator katalysiert wird, oder der nicht-enzymatische Katalysator kann ein Substrat (einschließlich Coenzymen) für das Enzym erzeugen. Eine große Vielfalt von nicht-enzymatischen Katalysatoren, die verwendet werden können, wird im US-Patent Nr. 4,160,645, erschienen am 10. Juli 1979, gefunden. Verschiedene Kombinationen von Enzymen können verwendet werden, um eine signalerzeugende Verbindung bereitzustellen. Insbesondere können Kombinationen von Hydrolasen verwendet werden, um einen unlöslichen Signalerzeuger zu erzeugen. Alternativ können Kombinationen von Hydrolasen und Oxidoreduktasen die signalerzeugende Verbindung bereitstellen. Ebenso können Kombinationen von Oxidoreduktasen verwendet werden, um eine unlösliche signalerzeugende Verbindung zu erzeugen.
Bei Kombinationen von Enzymen kann ein Enzym nicht-diffundierbar an das saugfähige Material gebunden sein, während es sich bei dem anderen Enzym um den Marker handelt, der an den Analyten konjugiert ist. Zusätzlich können ein oder mehrere andere Mitglieder des signalerzeugenden Systems an das saugfähige Material gebunden sein, abhängig vom speziellen gewählten signalerzeugenden System oder dem speziellen befolgten Protokoll.
Um ein nachweisbares Signal vorliegen zu haben, ist es wünschenswert, Mittel zur Verstärkung des Signals bereitzustellen, das durch die Anwesenheit des Markers an der vorbestimmten Stelle erzeugt wird. Deshalb ist es gewöhnlich vorzuziehen, daß der Marker ein Katalysator oder eine lumineszierende Verbindung oder ein Radioisotop ist, am bevorzugtesten ein Katalysator. Vorzugsweise sind Katalysatoren Enzyme und Coenzyme, die eine Vielzahl von signalerzeugenden Molekülen aus einem einzigen Marker erzeugen können.
Ein Enzym oder Coenzym wird verwendet, welches die gewünschte Verstärkung durch Erzeugung eines Produkts erzeugt, das Licht absorbiert, z.B. eines Farbstoffs, oder Licht nach Bestrahlung emittiert, z.B. eines Fluoreszenzfarbstoffs. Alternativ kann die katalytische Reaktion zu direkter Lichtemission führen, z.B. Chemilumineszenz. Eine große Anzahl von Enzymen und Coenzymen zur Bereitstellung derartiger Produkte ist im US- Patent Nr. 4,275,149, Spalten 19 bis 23, und in US-Patent Nr. 4,318,980, Spalten 10 bis 14, angegeben.
Eine Anzahl von Enzymkombinationen ist in US-Patent Nr. 4,275,149, Spalten 23 bis 28, angegeben, welche Kombinationen in der vorliegenden Erfindung Verwendung finden können.
Von speziellem Interesse sind Enzyme, die die Erzeugung von Wasserstoffperoxid und die Verwendung des Wasserstoffperoxids zur Oxidation eines Farbstoffvorläufers zu einem Farbstoff beinhalten. Spezielle Kombinationen schließen Saccharidoxidasen, z.B. Glukose- und Galaktoseoxidase, oder heterocyclische Oxidasen, wie z.B. Urikase und Xanthinoxidase, gekoppelt mit einem Enzym ein, das das Wasserstoffperoxid verwendet, um einen Farbstoffvorläufer zu oxidieren, d.h. eine Peroxidase, wie z.B. Meerrettichperoxidase, Lactoperoxidase oder Mikroperoxidase. Zusätzliche Enzymkombinationen können in dem durch Bezugnahme aufgenommenen Gegenstand gefunden werden. Wenn ein einzelnes Enzym als Marker verwendet wird, können andere Enzyme Verwendung finden, wie z.B. Hydrolasen, Transferasen und Oxidoreduktasen, vorzugsweise Hydrolasen, wie z.B. alkalische Phosphatase und β-Galaktosidase. Alternativ können Luciferasen verwendet werden, wie z.B. Glühwürmchen-Luciferase und bakterielle Luciferase.
Erläuternde Coenzyme, die Verwendung finden, schließen NAD[H]; NADP[H], Pyridoxalphosphat; FAD[H]; FMN[H] usw., ein, gewöhnlich Coenzyme, die cyclische Reaktionen beinhalten, siehe insbesondere das US-Patent Nr. 4,318,980.
Das Produkt der Enzymreaktion ist gewöhnlich ein Farbstoff oder Fluoreszenzfarbstoff. Eine große Anzahl von erläuternden Fluoreszenzfarbstoffen ist im US-Patent Nr. 4, 275, 149, Spalten 30 und 31, angegeben.
Ergänzende Materialien -- Verschiedene ergänzende Materialien werden häufig in dem Assay gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Zum Beispiel sind normalerweise Puffer sowie Stabilisatoren im Assaymedium anwesend. Häufig können zusätzlich zu diesen Additiven zusätzliche Proteine eingeschlossen sein, wie z.B. Albumine, oder Tenside, insbesondere nicht-ionische Tenside, Bindungsbeschleuniger, z.B. Polyalkylenglykole, oder dgl.
Immunkonzentrierende Zusammenstellung -- Die immunkonzentrierende Zusammenstellung weist im allgemeinen eine immunsorbierende Zone und eine flüssigkeitsabsorbierende Zone auf. Die immunsorbierende Zone und die flüssigkeitsabsorbierende Zone stehen gewöhnlich entweder direkt oder indirekt in einer flüssigkeitsaufnehmenden Beziehung im Eingriff. Die immunkonzentrierende Zusammenstellung kann eine oder mehrere immunsorbierende Zonen einschließen. Die immunsorbierende Zone und die flüssigkeitsabsorbierende Zone können eine integrale Einheit bilden, wie beispielsweise einen Streifen mit einer oder mehreren immunsorbierenden Zonen. In diesem Sinn kann das saugfähige Material ein Streifen sein mit einem Teil, der eine Porengröße aufweist, die verschieden ist von dem Rest des Streifens. Alternativ können die immunsorbierende Zone und die flüssigkeitsabsorbierende Zone unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann die immunsorbierende Zone eine Membran sein, an der ein sbp-Mitglied angebracht ist. Bei der flüssigkeitsabsorbierenden Zone kann es sich um absorbierendes Material in Form eines Streifens, Kissens, Pfropfens, Dochts oder dergleichen in flüssigkeitsaufnehmender Beziehung mit der immunsorbierenden Zone handeln. Das flüssigkeitsabsorbierende Material kann aus irgendeinem hydrophilen saugfähigen Material sein, wie beispielsweise Papier, Schwamm, Filz, porösen Polymeren und dergleichen.
Immunsorbierende Zone -- ein saugfähiger fester Film, eine saugfähige feste Schicht oder ein saugfähiges festes Blatt, häufig in Kontakt mit einem Teil des Stücks saugfähigen Materials, an das ein sbp-Mitglied nicht-diffundierbar gebunden ist. Die immunsorbierende Zone weist häufig eine kleine Flüssigkeitskapazität im Vergleich zu der gesamten Assayvorrichtungs-Kapazität auf. Ein oder mehrere Mitglieder eines signalerzeugenden Systems können direkt oder indirekt an die immunsorbierende Zone gebunden sein. Die immunsorbierende Zone weist eine spezifische Bindungsfähigkeit für ein komplementäres sbp-Mitglied auf. Das Mittel zum Einfange eines sbp- Mitglieds kann ein komplementäres sbp sein, das nicht-diffundierbar an die immunsorbierende Zone gebunden ist.
Flüssigkeitsabsorbierende Zone -- ein saugfähiges festes Material, entweder direkt oder indirekt in flüssigkeitsaufnehmender Beziehung mit der immunsorbierenden Zone und als Reservoir oder Speicherzone dienend, die in der Lage ist, ein wesentlich größeres Flüssigkeitsvolumen als die immunsorbierende Zone zu speichern. Die flüssigkeitsabsorbierende Zone wirkt als Pumpe, um Flüssigkeit durch die immunsorbierende Zone hinein und daraus heraus zu pumpen. Die flüssigkeitsabsorbierende Zone dient dazu, das Volumen der Flüssigkeit zu steuern, die die immunsorbierende Zone durchwandert. Eine weitere Funktion der flüssigkeitsabsorbierenden Zone kann es sein, die Menge an Flüssigkeit zu messen, die durch die Vorrichtung geschickt wird. Indem man für Graduierungen an aufeinanderfolgenden Positionen sorgt, die sich von der immunsorbierenden Zone weg und entlang der flüssigkeitsabsorbierenden Zone erstrecken, kann man bestimmen, wann die Lösungsmittelfront an einer gewissen Position ist. Man kann Farbstoffe bereitstellen, die nach Auflösen oder Kontakt mit einer Lösungsmittelfront farbig werden, um eine Anzeige bereitzustellen, daß das Lösungsmittel die Vorrichtung durchwandert hat.
Selbst-enthaltene(s) flüssige(s) Reagenz(ien) -- ein oder mehrere flüssige Reagenzien zur Durchführung eines Assays, die zur nachfolgenden Freisetzung während eines Assayverfahrens, das die Vorrichtung der Erfindung verwendet, eingeschlossen sind. Das Reagenz ist innerhalb der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung selbst-enthalten. Das Reagenz kann ein sbp-Mitglied, ein Mitglied eines signalerzeugenden Systems, ein ergänzendes Reagenz oder dgl. sein und wird in flüssiger Form, gewöhnlich in einem wäßrigen Medium, in mindestens einem zerbrechbaren Behälter in der Vorrichtung der Erfindung eingeschlossen sein. Der Behälter kann als Einheit mit dem Gehäuse der vorliegenden Erfindung oder gesondert davon vorliegen, oder beides, wenn mehr als ein selbst-enthaltenes Reagenz verwendet wird. Nach Zerbrechen des bzw. der Behälter(s) wird das Reagenz in die Lage versetzt, durch Kapillarwirkung das saugfähige Material, das in der vorliegenden Assayvorrichtung verwendet wird, zu durchwandern, wenn ein Teil des saugfähigen Materials in Kontakt mit dem bzw. den Reagenz(ien) kommt.
Die Behälter sind wasserundurchlässig und können starr oder flexibel sein und in der Lage sein, durch Zerbrechen, Zerschneiden, Durchstoßen, Schmelzen, Aufbrechen einer Versiegelung zwischen einem solchen Behälter und dem Gehäuse der Vorrichtung und dergleichen zerbrochen zu werden. Gewöhnliche Materialien schließen Glas, Kunststoffe, Wachse, Polymermembranen und dergleichen ein. Normalerweise ist das Volumen eines Behälters mindestens das Flüssigkeitsabsorptionsvolumen der Materialien in der Vorrichtung, kann aber größer oder kleiner sein. Wenn es kleiner als das Flüssigkeitsabsorptionsvolumen der Vorrichtung ist, wird häufig mehr als ein Behälter verwendet. Die Behältervolumina sind gewöhnlich zwischen 0,1 bis 15 ml, vorzugsweise 0,3 bis 5 ml, können aber so klein wie 5 um³ sein, wie z.B., wenn die Flüssigkeit in zahlreichen Mikrokapseln enthalten ist. Der Behälter kann von irgendeiner Form sein, die mit der vorliegenden Vorrichtung verträglich ist, z.B. ellipsoidisch, rechteckig, kugelförmig usw.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird als nächstes in mehr Einzelheit mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es sollte betont werden, daß die folgende Beschreibung der Erläuterung und nicht der Beschränkung dient.
Es wird nun Bezug auf Fig. 1 genommen, die eine Vorrichtung 10 darstellt. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 12, das in Übereinstimmung mit dem speziellen durchzuführenden Assaytyp von irgendeiner geeigneten Form oder Größe sein kann. Das Gehäuse 12 kann aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein, das für den durchgeführten Assaytyp angemessen ist. Das zur Herstellung des Gehäuses verwendete Material sollte die Probe, das Probenmedium oder irgendwelche bei der Durchführung des Assays verwendeten Reagenzien, einschließlich Mitgliedern des signalerzeugenden Systems, nicht störend beeinflussen. Vorzugsweise ist das Gehäuse aus einem thermoplastischen Material oder dgl. gebildet. Allgemein weist das Gehäuse eine Einrichtung 14 auf, die es gestattet, daß die immunsorbierende(n) Zone oder Zonen auf dem saugfähigen Material visuell betrachtet werden können, so daß man in der Lage ist, das Ergebnis eines Assays zu bestimmen. Demgemäß kann der obere Teil 16 des Gehäuses 12 vollständig aus einem klaren thermoplastischen Material gebaut sein. Alternativ kann nur der Bereich, der die visuelle Betrachtung der immunsorbierenden Zone oder Zonen gestattet, ein klares Material sein, oder ein derartiger Bereich kann lediglich eine Öffnung im oberen Teil der Vorrichtung 10 sein. Die Abmessungen des Gehäuses hängen wiederum von dem speziellen durchgeführten Assay ab.
Die Vorrichtung 10 schließt weiter im Gehäuse eingeschlossene Mittel zum Einfangen eines Mitglieds eines spezifischen Bindungspaares in einer Zone und zum Gestatten, daß Flüssigkeit durch Kapillarwirkung von der Zone weg befördert wird, ein. In der in den Figuren 1-5 dargestellten Ausführungsform umfaßt ein derartiges Mittel ein Stück saugfähiges Material, einen saugfähigen Streifen 18, der eine oder mehrere immunsorbierende Zonen aufweist. Vorzugsweise ist der saugfähige Streifen nicht-entfernbar im Gehäuse 10 eingeschlossen. Ein flüssigkeitsabsorbierendes Material 20 in flüssigkeitsaufnehmender Beziehung mit dem saugfähigen Streifen 18 kann gegebenenfalls in der Vorrichtung 10 eingeschlossen sein, vorzugsweise nicht- entfernbar in der Vorrichtung 10 angebracht. Die Kombination des Streifens 18 und des absorbierenden Mittels 20 sorgt für ein Einfangen eines sbp-Mitglieds in einer Zone und ein Befördern von Flüssigkeit mittels Kapillarwirkung weg von der Zone. Das flüssigkeitsabsorbierende Element 20 ist zweckmäßigerweise in einem ausgenommenen Teil 22 der Vorrichtung 10 angeordnet. In der Vorrichtung der Figuren 1-5 ist der ausgenommene Teil 22 an einem Ende der Vorrichtung 10 angeordnet, das gegenüber dem Ende mit einer Einrichtung 42 zum Zerbrechen eines Behälters 32 liegt, welcher das selbst-enthaltene flüssige Reagenz (30) enthält. Dies ist nur beispielsweise so. Andere Ausführungsformen werden dem Fachmann nahegelegt. Zum Beispiel kann Nr. 20 nahebei oder entfernt von der Einrichtung 44 zum Einführen der Probe angeordnet sein.
Die Innenwände des Gehäuses 12 können eine Einrichtung 24 zum stützenden Einschließen des Streifens 18 in dem Gehäuse enthalten. In einigen Fällen ist es wichtig, daß die Vorder- und Rückseite des Streifens 18 frei von Kontakt mit den Innenwänden des Gehäuses sind, so daß die Kapillarwirkung des Streifens im wesentlichen unverändert bleibt. Weiter dehnt sich der Streifen aus, wenn die Flüssigkeit den Streifen durchwandert.
Beispielhaft für die Einrichtung 24 sind hervorstehende Elemente 24, die an den Innenwänden 26 und 28 des Gehäuses 12 gefunden werden. Die Elemente 24 bilden im allgemeinen eine Einheit mit den Innenwänden des Gehäuses 12 und konnen in Form von Pfosten vorliegen, die konisch, länglich, oval, rechtekkig, dreieckig oder dgl. sind. Ein Schlüsselmerkmal der Elemente 24 ist es, daß sie den Kontaktbereich mit dem Streifen 18 minimieren, so daß die Kapillarität des Streifens 18 nicht auf irgendeine signifikante Weise geändert wird. Mit dem Ausdruck "auf irgendeine signifikante Weise ändern" ist gemeint, daß die Kapillarwirkung des Streifens 18 nicht derart geändert wird, daß die Leistung des immunchemischen Tests signifikant beeinträchtigt wird, wodurch die Genauigkeit des Tests verringert oder ausgeschaltet würde. Zum Beispiel muß eine ausreichende Kapillarwirkung beibehalten werden, damit man in der Lage ist, den Analyten in einer Probe genau zu bestimmen. In den Figuren 2-5 liegen die Elemente 24 und 25 in Reihen, die parallel zu den Längsseiten des Gehäuses 12 sind. Im allgemeinen weisen die Elemente 24 und 25 derartige Abmessungen auf, daß sie im trockenen Zustand eine leichte Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Streifens im Gehäuse gestatten und eine derartige Bewegung verhindern, wenn der Streifen durch die durchwandernde Flüssigkeit befeuchtet wird. Gewöhnlich beträgt die Strecke einer derartigen Bewegung 0 mm bis 3,0 mm, wenn der Streifen im trockenen Zustand ist. Im allgemeinen befinden sich jweils auf der oberen und unteren Innenwand des Gehäuses 12 ungefähr 2 bis 15 Elemente 24 bzw. 25 pro Seite, mit jeweils einer Länge von ungefähr 0,5 bis 4 mm. In einer alternativen Ausführungsform kann der Streifen 18 an einem Träger befestigt sein, was so die Notwendigkeit für Elemente 24 oder 25 oder beide ausschaltet. Einrichtungen 46 sind vorgesehen, um den Streifen 18 frei von Kontakt mit den Innenseitenwänden 48 des unteren Teils 50 der Vorrichtung 10 zu halten. Derartige Einrichtungen können die Form von Elementen 46 annehmen, die aus den Wänden 48 hervorstehen. Die Form der Elemente 24, 25 und 46 kann jeweils unabhängig oder insgesamt rechteckig, oval, dreieckig, länglich, konisch oder dgl. sein. Im allgemeinen dienen die Einrichtungen 46 dem gleichen Zweck wie die Einrichtungen 24 und 25.
Das flüssigkeitsabsorbierend Element 20 ist in dem ausgenommenen Bereich 22 eingeschlossen. Das Element 20 kann in innigem Kontakt mit den Wänden des ausgenommenen Teils 22 des Gehäuses stehen, oder die Wände können ebenso Einrichtungen zum stützenden Einschließen des flüssigkeitsabsorbierenden Elements 20 enthalten. Auf jeden Fall ist das Element 20 innerhalb der Ausnehmung 22 des Gehäuses 12 so eingeschlossen, daß es in flüssigkeitsaufnehmender Beziehung mit dem Streifen 18 gehalten wird. Weiter in dem Gehäuse 12 eingeschlossen, vorzugsweise nicht-entfernbar, ist das selbst-enthaltene flüssige Reagenz 30 in dem zerbrechbaren Behälter 32. Das flüssige Reagenz wird bei der Bestimmung eines Analyten in der Probe verwendet. Das flüssige Reagenz kann Mitglieder eines signalerzeugenden Systems, wie beispielsweise ein markiertes sbp- Mitglied, und dgl. einschließen. Der Behälter 32 ist in einer Ausnehmung 34 der Vorrichtung 10 angeordnet. Der Behälter 32 ist zweckmäßigerweise aus einem zerbrechbaren Material wie Glas, Kunststoff und dgl. hergestellt. Der Behälter 32 ist normalerweise durch die Einrichtungen 36 stützend innerhalb der Ausnehmung 34 derart eingeschlossen, daß er zu dem gewünschten Zeitpunkt leicht zerbrochen werden kann. Die Einrichtung 36 ist eine Wand oder kann die Form einer Schulter, Rippe, eines Vorsprungs oder dgl. annehmen. Die Ausnehmung 34 kann Reagenzien zur Durchführung eines Assays in trockener Form oder diffundierbar an einen Träger gebunden enthalten. Nach Brechen des bzw. der Behälter(s) kann das Reagenz mit dem saugfähigen Material in Kontakt treten und wird in die Lage versetzt, dasselbe durch Kapillarwirkung zu durchwandern.
Das Gehäuse 12 schließt ferner ein Element 38 zur Unterstützung des Zerbrechens des Behälters 32 ein. Vorzugsweise schließt die Einrichtung 38 einen beweglichen Teil 40 ein, der an 56, im allgemeinen über dem ausgenommenen Bereich 34 liegend, gelenkig befestigt ist. Die Einrichtung 38 kann so gehandhabt werden, daß sie die Kapsel 32 zerbricht. Weiter kann die Einrichtung 38 auch den Knopf 42 einschließen, der gegenüber dem Behälter 32 liegt. Wenn das bewegliche Teil 40 hinuntergedrückt wird, wird der Knopf 42 gegen den Behälter 32 gepreßt, und der Behälter 32 wird zerbrochen. Elemente 43 können eingeschlossen sein, um das Zerbrechen von 32 zu unterstützen.
Das Gehäuse 12 schließt ferner eine Einrichtung 44 zum Einführen der Probe in die Vorrichtung 10 ein. In der in den Figuren 1-5 dargestellten Vorrichtung ist die Einrichtung 44 eine Öffnung, durch welche die Probe auf dem Streifen 18 abgesetzt werden kann. Eine derartige Öffnung kann in irgendeiner Bauart oder Form verwendet werden, vorausgesetzt, daß selbstenthaltene flüssige Reagenzien nicht aus der Vorrichtung 10 heraustreten, nachdem die Kapsel 32 zerbrochen ist. Die Öffnung kann zylindrisch, konisch, rechteckig, quadratisch oder dgl. sein. Alternativ kann die Einrichtung 44 die Form eines Septums aus einem elastomeren Material, wie beispielsweise Gummi, Kunststoff oder dgl., annehmen.
Die Zufuhr zur Vorrichtung 10 kann mittels einer Tropfpipette, Spritzennadel oder dgl. vorgenommen werden, die die zu analysierende Probe enthält. Im allgemeinen ist, wenn das saugfähige Material ein Streifen ist, die Einrichtung 44 zwischen dem ausgenommenen Bereich 44 und der Positionierung des absorbierenden Elements 20 angeordnet. Die Einrichtung 24 ist so angeordnet, daß die Zufuhr der Probe in die Vorrichtung zur Folge hat, daß die Probe auf dem Streifen 18 abgesetzt wird. Andere Einrichtungen zum Einführen der Probe in die Vorrichtung werden dem Fachmann nahegelegt.
Eine bevorzugte Ausführungsform zur Zusammenstellung der Vorrichtung kann mit Bezug auf die Figuren 1-5 erkannt werden.
Die vorliegende Vorrichtung ist zweckmäßigerweise aus zwei Stücken gebildet, hierin als obere Hälfte oder Stück 16 und als untere Hälfte oder Stück 50 bezeichnet. Die Stücke 16 und 50 werden entlang den Kantenlinien 52 auf dem Stück 16 und 54 auf dem Stück 50 zusammengefügt. Zweckmäßigerweise können die zwei Hälften eine Einrichtung zum Zusammenriegeln der Hälften einschließen. Zum Beispiel kann die obere Hälfte 16 einen Vorsprung enthalten, der so gebaut ist, daß er mit einem den Vorsprung aufnehmenden Element auf Stück 50 schnappend zusammenpaßt. Nach dem Anbringen des Streifens 18, des absorbierenden Elements 20 und des Behälters 32 im Stück 50 werden das Stück 16 und das Stück 50 entlang ihren Kanten zusammengefügt. Das Stück 16 und das Stück 50 können durch Anwendung von Schallenergie, eines Klebstoffs, Wärme oder dgl. gemäß üblichen Techniken dicht miteinander verschlossen werden. Die bevorzugte Technik ist die Anwendung von Schallenergie, um eine Schallverschweißung zu erzeugen, und die Kanten können mit geeigneten Energierichtelementen versehen sein. Die Verwendung eines oberen und unteren Stücks zur Zusammenstellung der Vorrichtung der Erfindung ist lediglich erläuternd. Andere Mittel zum Ausbilden der vorliegenden Vorrichtung, abhangig von der speziellen für die Vorrichtung gewählten Bauart, werden dem Fachmann mit Bezug auf die hierin enthaltene Offenbarung nahegelegt.
Die obere Hälfte 16 der Vorrichtung 10 kann auf ihrer Vorderseite eine Skala aufweisen, um die quantitative Bestimmung der Menge von Analyt in der Probe zu unterstützen. Wenn beispielsweise die quantitative Bestimmung das Ergebnis des Messens der Länge innerhalb der immunsorbierenden Zone ist, in der ein Signalnachweis beobachtet wird, unterstützt eine Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise eine Skala, das Erhalten der quantitativen Ergebnisse.
Vorrichtungen, die von den in den Figuren 1 bis 5 dargestellten verschieden sind, sind als Teil dieser Erfindung eingeschlossen. Beispielsweise können mehrere Einrichtungen 44 zur Einführung der Probe, mehrere Behälter 30, mehrere Einrichtungen 38 zum Zerbrechen des Behälters und/oder mehrere Visualisierungseinrichtungen 14 verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Anzahl derartiger Vorrichtungen zu einer einzigen Vorrichtung zusammengestellt sein, die in der Lage ist, eine Anzahl von Proben zu testen.
Eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt. Eine Vorrichtung 60 umfaßt ein Gehäuse 62, das allgemein ein oberes Stück 64, ein unteres Stück 66 und ein saugfähiges Stück 68 umfaßt. Das obere Stück 64 weist eine Einrichtung 70 zum Einführen einer Probe in die Vorrichtung und eine Einrichtung 72 zum Betrachten mindestens eines Teils des saugfähigen Stücks 68 hinsichtlich des Ergebnisses eines Assays auf. In der dargestellten Ausführungsform sind beide Einrichtungen Öffnungen im Stück 64. Die Vorrichtung 60 schließt zwei Blasenbehälter 74 und 76 ein, die durch das zerbrechbare oder zerreißbare Siegel 78 getrennt sind. Die Behälter 74 und 76 werden durch zwei angehobene Bereiche auf dem oberen Stück 64 in Verbindung mit dem unteren Stück 66 geformt. Das Material, das die Behälter 74 und 76 bildet, kann das gleiche oder ein anderes sein als dasjenige für die gesamte Vorrichtung oder für das obere Stück 64. Im allgemeinen sind die Behälter 74 und 76 aus einem flexiblen Material wie Kunststoff, Gummi oder dgl. hergestellt. Das Siegel 78 kann durch Wärme, Klebstoff oder dgl. zwischen den Stücken 64 und 66 gebildet sein. Das primäre Erfordernis für das Siegel 78 ist, daß es nicht gestattet, daß flüssige Reagenzien in 76 in 74 hinein eindringen, bis das Siegel 78 beispielsweise durch Hinunterdrücken des Behälters 76 zerbrochen wird. Andererseits muß das Siegel 78 leicht zerbrechen, wenn der Behälter 76 hinuntergedrückt wird.
Das untere Stück 66 kann aus einem Material sein, das das gleiche oder ein anderes als dasjenige des Stücks 64 ist. Vorzugsweise ist das Stück 66 aus einem starren Material gebildet, um eine gegenüberliegende starre Oberfläche bereitzustellen, wenn der Behälter 76 hinuntergedrückt wird. Jedoch könnte das Stück 66 aus einem nicht-starren Material hergestellt sein, und der Behälter 76 kann zwischen zwei Fingern des Benützers oder auf einer starren Oberfläche hinuntergedrückt werden.
Das saugfähige Stück 68 umfaßt einen Streifenteil 80, der sich teilweise in den Behälter 74 erstreckt, und einen Kissenteil 82, der diesem gegenüberliegt. Im allgemeinen weist der Streifenteil 80 eine immunsorbierende Zone 84 auf, die normalerweise ganz oder teilweise durch die Einrichtung 72 betrachtet werden kann. Die Vorrichtung 60 kann hergestellt werden, indem man das obere Stück 64 und das untere Stück 66 mit Material 68 an der geeigneten Stelle zusammenbringt. Die Stücke 64 und 66 können durch Wärme, Klebstoff, Schallenergie oder dgl. dicht miteinander verschlossen werden.
In der Ausführungsform der Figuren 6 und 7 enthält der Behälter 74 ein flüssiges Reagenz und der Behälter 76 ist leer. Alternativ können zusätzliche Behälter in der Vorrichtung eingeschlossen sein, welche durch zerbrechbare Siegel getrennt sind. Die Siegel werden entweder gleichzeitig oder nacheinander zerbrochen, wenn es gewünscht wird, die flüssigen Reagenzien in dem durchzuführenden Assay zu verwenden. Das Mischen von einem oder mehreren flüssigen Reagenzien nach Zerbrechen des Siegels kann beispielsweise durch Biegen des flexiblen Behälters erreicht werden.
Das Lösungsmittel für die zu analysierende Probe und das Lösungsmittel für die selbst-enthaltenen Reagenzien ist normalerweise ein wäßriges Medium, das bis zu 40 Gew.-% andere polare Lösungsmittel, insbesondere sauerstoffhaltige Lösungsmittel mit 1 bis 6, gewöhnlicher 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, einschließlich Alkoholen, Ethern und dgl., enthalten kann. Gewöhnlich sind die Cosolvenzien zu weniger als ungefähr 20 Gew.-% vorhanden. Unter derartigen Umständen könnte, abhängig von der Natur der Probe, etwas oder alles wäßrige Medium durch die Probe selbst bereitgestellt werden.
Der pH für das Medium liegt gewöhlich im Bereich von 4-11, gewöhnlicher 5-10, und vorzugsweise im Bereich von ungefähr 6-9. Der pH wird so gewählt, daß eine signifikante Bindungsstellenaffinität der bindenden Mitglieder und eine optimale Signalerzeugung durch das signalerzeugende System beibehalten werden. Verschiedene Puffer können verwendet werden, um den gewünschten pH zu erreichen und den pH während des Assays aufrechtzuerhalten. Erläuternde Puffer schließen Borat, Phosphat, Carbonat, Tris, Barbital und dgl. ein. Der speziell verwendete Puffer ist nicht kritisch, aber in individuellen Assays kann ein Puffer gegenüber einem anderen vorgezogen werden.
Wünschenswerterweise sind ungefähr 0,05 bis 0,5 Gew.-% eines nicht-ionischen Detergens mit der Probe eingeschlossen. Verschiedene Polyoxyalkylen-Verbindungen mit ungefähr 200 bis 20.000 Dalton können verwendet werden.
Gemäßigte und wünschenswerterweise im wesentlichen konstante Temperaturen werden normalerweise für die Durchführung des Assays verwendet. Die Temperaturen für den Assay und die Erzeugung eines nachweisbaren Signals liegen gewöhnlich im Bereich von ungefähr 4 - 50ºC, gewöhnlicher im Bereich von ungefähr 10 - 40ºC, und häufig sind es Umgebungstemperaturen, d.h., ungefähr 15 bis 25ºC.
Die Konzentration in der wäßrigen Testlösung des Analyten, die getestet werden kann, variiert im allgemeinen von 10&supmin;&sup4; bis ungefähr 10&supmin;¹&sup5;M, gewöhnlicher von ungefähr 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;¹&sup4;M. Überlegungen wie die Konzentration des interessierenden Analyten und das Protokoll bestimmen normalerweise die Konzentration der anderen Reagenzien.
Während die Konzentrationen von vielen der verschiedenen Reagenzien in der Probe und in den Reagenzlösungen im allgemeinen durch den Konzentrationsbereich des interessierenden Analyten festgelegt werden, wird die Endkonzentration jedes der Reagenzien normalerweise empirisch bestimmt, um die Empfindlichkeit des Assays über den interessierenden Bereich zu optimieren. Bei bestimmten Protokollen können einzelne Reagenzien in beträchtlichem Überschuß verwendet werden, ohne die Empfindlichkeit des Assays abträglich zu beeinflussen. Die selbst-enthaltenen flüssigen Reagenzien können gemäß Standardtechniken in einem Behälter eingeschlossen sein. Eine wichtige Überlegung ist, daß der Einschluß keine schädlichen Auswirkungen auf die eingeschlossenen Reagenzien aufweist. Beispielhaft für einen derartigen Einschluß ist die Verkapselung in einer Kapsel.
Wenn das saugfähige Material ein Streifen ist, hängt die Größe des Streifens 18 von mehreren Überlegungen ab. Die primäre Überlegung ist es, eine ausreichende Menge von einem oder mehreren sbp-Mitgliedern zu einer immunsorbierenden Zone zu bewegen, wenn einer oder mehrere der Analyten in der Testlösung sind, um ausreichend Signal zu ergeben, so daß ein empfindlicher und genauer Assay erreicht wird. Wenn das flüssigkeitsabsorbierende Material 20 nicht enthalten ist, steuern die Länge und Dicke des Streifens die Menge an Lösung, die entlang dem Streifen wandern kann. Wenn die Überführung eines großen Testlösungsvolumens erwünscht ist, muß die Flüssigkeitskapazität des Streifens oberhalb der immunsorbierenden Zone ausreichend sein, um das gewünschte Volumen unterzubringen. Wenn das flüssigkeitsabsorbierende Material 20 verwendet wird, ist dieses Volumenerfordernis nicht notwendig. Im allgemeinen ist, wenn das flüssigkeitsabsorbierende Material 20 nicht verwendet wird, das Flüssigkeitszurückhaltevolumen größer als 20 ul, vorzugsweise mindestens 50 - 200 ul. Wenn das flüsskeitsabsorbierende Material 20 verwendet wird, kann ein Streifenzurückhaltevolumen, das so gering wie 2 - 20 ul ist, verwendet werden, aber Volumina von 20 - 200 ul sind vorzuziehen.
Die Dicke des Streifens ist nicht kritisch und beträgt normalerweise 0,1 - 2 mm, gewöhnlich 0,15 - 1 mm, vorzugsweise 0,2 - 0,7 mm. Im allgemeinen wird die minimale Dicke durch die Festigkeit des Materials und die Notwendigkeit, ein leicht nachweisbares Signal zu erzeugen, diktiert, wohingegen die maximale Breite durch die Bequemlichkeit der Handhabung und die Kosten der Reagenzien diktiert sein wird.
Um eine Einsparung von Reagenzien zu gestatten und für Proben beschränkter Größe zu sorgen, ist die Breite des Streifens gewöhnlich relativ schmal, gewöhnlich weniger als 20 mm, vorzugsweise weniger als 10 mm. Im allgemeinen ist die Breite des Streifens nicht weniger als ungefähr 1,0 mm und liegt gewöhnlich im Bereich von ungefähr 2 mm bis 12 mm, vorzugsweise von ungefähr 4 mm bis 8 mm.
Die Querschnittsabmessungen eines Streifens sind in der vorangehenden Diskussion für die Zwecke der Erläuterung und nicht der Beschränkung in bezug auf ein Rechteck beschrieben worden. Wie oben erwähnt, können andere Querschnittsformen, wie kreisförmig, dreieckig, oval usw. ebenfalls in den Bereich dieser Erfindung fallen. Die Abmessungen derselben können durch den Fachmann unter Bezugnahme auf die Offenbarung hierin bestimmt werden.
Die Länge des Streifens hängt ab (1) davon, ob ein absorbierendes Element 20 verwendet wird, (2) von der Konzentration von einem oder mehreren der Analyten und (3) von praktischen Überlegungen bezüglich der Leichtigkeit der Handhabung der Vorrichtung 10 und beträgt ungefähr 1 cm bis 40 cm, gewöhnlich ungefähr 2 cm bis 25 cm, vorzugsweise ungefähr 4 bis 20 cm, aber sie kann von irgendeiner praktischen Länge sein. Die Struktur des Streifens kann in weitem Bereich variieren und schließt fein, mittelfein, mittel, mittelgrob und grob ein. Im allgemeinen sorgen eine geringere Porengröße und feineres Material für einen langsamen Kapillarfluß und ein wirksames Einfangen von gebundenem Konjugat auf dem Streifen. Gröbere, porösere Materialien sorgen für einen schnelleren Fluß, aber die Wirksamkeit des Einfangens ist verringert. Die Wahl der Porosität des Materials hängt von der Bindungsrate der Komponenten für einen gegebenen Assay ab.
Das absorbierende Element 20 kann aus dem gleichen oder einem anderen saugfähigen Material als der Streifen zusammengesetzt sein. Das Element 20 kann in der Form eines Streifens, Kissens, Zylinders oder in einer anderen zweckmäßigen Form vorliegen. Die Abmessungen des Elements 20 hängen von einigen der gleichen Faktoren wie die Abmessungen des Streifens 18 ab. Die primäre Überlegung ist, daß das Element 20 in der Lage sein muß, das minimale Flüssigkeitsvolumen, das im Assay erforderlich ist, zu absorbieren, einschließlich der Lösungsmittel für die Probe, Assayreagenzien und irgendwelcher Waschlösungen, wie benötigt. Die Abmessungen der Vorrichtung 10 betragen gewöhnlich 2 bis 30 cm in der Länge, vorzugsweise 4 - 15 cm. Der Querschnitt der Vorrichtung ist gewöhnlich rechteckig, kann aber ellipsoidisch oder von einer anderen Form sein, ist aber gewöhnlich auf mindestens einer Seite flach. Die minimalen und maximalen Querschnittsabmessungen werden 0,5 bis 5 cm, vorzugsweise 1,0 bis 3 cm sein, können aber größer sein, wenn die Elemente von mehr als einer Vorrichtung in einer einzigen Einheit eingeschlossen sind.
Die Vorrichtung kann auch ein im Gehäuse eingeschlossenes Kissen aus saugfähigem Material, das ein Mitglied eines spezifischen Bindungspaares (sbp) nicht-diffundierbar daran gebunden aufweist, ein im Gehäuse eingeschlossenes Kissen aus absorbierendem saugfähigem Material und einen im Gehäuse eingeschlossenen Streifen aus saugfähigem Material, der für eine flüssigkeitsaufnehmende Beziehung zwischen den Kissen sorgt, enthalten.
Die Lage der immunsorbierenden Zone oder Zonen bezüglich der Öffnung 44, den selbst-enthaltenen flüssigen Reagenzien 30 und dem absorbierenden Material 20 wird von dem Grundprinzip des speziellen Assays, der verwendet wird und an den die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung angepaßt ist, beherrscht. Die minimale Entfernung vom Kontaktteil wird durch die Kapazität des dazwischenliegenden saugfähigen Materials, nicht-diffundierbar die zweiten sbp-Mitglieder zu binden, bestimmt. Wünschenswerterweise sollte die immunsorbierende Zone 58 (Fig. 4) mindesten 5 mm, vorzugsweise mindesten 10 mm, von dem der Öffnung 44 gegenüberliegenden Kontaktteil entfernt liegen. Sie kann bei irgendeiner größeren Entfernung davon entfernt liegen, vorausgesetzt, daß die Testlösung dahin durch Kapillarwirkung wandern kann. Auf diese Weise liegt die Immunassayzone "getrennt" von einem derartigen Kontaktteil vor. Dieser Kontaktteil liegt zwischen dem flüssigkeitsaufnehmenden Ende des Streifens und dem absorbierenden Material 20.
Die selbst-enthaltenen Reagenzien, bei denen es sich normalerweise um sbp-Mitglieder, Mitglieder des signalerzeugenden Systems oder Waschlösungen, falls benötigt, handelt, können bezüglich der Konzentration in weitem Bereich variieren, abhängig vom speziellen Assayprotokoll und ihrer Rolle bei der Signalerzeugung. Die Mengen an sbp-Mitgliedern werden auf der Grundlage der vorbestimmten minimalen nachweisbaren Mengen der Analyten ausgewählt, die sich in der Testlösung befinden. Die Menge von jedem der sbp-Mitglieder, die mit der immunsorbierenden Zone in Kontakt kommt, ist vorzugsweise gleich oder größer als die Menge des korrespondierenden Analyten in der Testlösung, der mit der immunsorbierenden Zone in Kontakt tritt. Jedoch kann die Menge des sbp-Mitglieds hundertmal oder mehr geringer sein als die entsprechende Menge an Analyt, der mit der immunsorbierenden Zone in Kontakt tritt. Ein oder mehrere sbp-Mitglieder und Mitglieder des signalerzeugenden Systems können im wesentlichen einheitlich an eine immunsorbierende Zone auf dem Streifen gebunden sein. Die Menge von jedem sbp-Mitglied und Mitglied des signalerzeugenden Systems, die gebunden ist, hängt von dem speziellen verwendeten Assay- Protokoll ab.
Beim Durchführen eines Assays unter Verwendung der vorliegenden Vorrichtung beinhaltet das Protokoll normalerweise das Vereinigen der Probe, von der man annimmt, daß sie die Analyten enthält, und anderer Reagenzien, wie für das gewählte Assay-Protokoll benötigt, in einem wäßrigen Medium, um die wäßrige Testlösung zu bilden. In einigen Fällen wird die Testlösung die Probe selbst sein. Die Probe kann von einer großen Vielfalt von Quellen abstammen, wie beispielsweise physiologischen Flüssigkeiten, erläutert durch Speichel, Blut, Serum, Plasma, Urin, Augenlinsenflüssigkeit, Spinalflüssigkeitusw., Nahrungserzeugnissen, wie Milch und Wein, chemischen Prozeßströmen, Nahrungsmittelabwasser, usw.
Mit Bezug nun auf die Figuren 1-5 wird die Testlösung durch die Einrichtung 44 in die Vorrichtung 10 eingeführt, um mit einem Teil des Streifens 18 in Kontakt zu treten. Die Testlösung wird durch Kapillarwirkung entlang dem Streifen 18 durch den Kontaktteil gezogen. Als nächstes wird die Einrichtung 38 hinuntergedrückt, um den Behälter 32 zu zerbrechen und selbstenthaltene flüssige Assayreagenzien 30 in die Ausnehmung 34 freizusetzen. Die Reagenzien 30 treten mit dem Endteil des Streifens 18 in Kontakt und beginnen, den Streifen 18 zu durchwandern. Wie oben erwähnt kann der Kontaktteil auch als die immunsorbierende Zone dienen, oder gesonderte immunsorbierende Zonen können verwendet werden, abhängig von dem speziellen gewählten Assay-Protokoll. Man läßt gewöhnlich das Befeuchten des Streifens durch Kapillarwirkung andauern, so daß eine ausreichende Menge an Assayreagenzien durch die immunsorbierende Zone wandert oder, wie es der Fall sein kann, darin gebunden wird.
Meistens sind relativ kurze Zeiten am Durchwandern der Lösungen durch den Streifen beteiligt. Gewöhnlich dauert die Durchwanderung der Lösungen über den Streifen hinweg mindestens 30 Sekunden und nicht mehr als 1 Stunde, gewöhnlicher ungefähr 1 Minute bis 30 Minuten. Wenn ein Enzym in dem signalerzeugenden Mittel verwendet wird, liegt die Entwicklung des Signals gewöhnlich im Bereich von 30 Sekunden bis 30 Minuten, gewohnlicher von ungefähr 30 Sekunden bis 5 Minuten.
Nachdem die Flüssigkeit den Streifen durchwandert hat, wird die immunsorbierende Zone durch die Einrichtung 14 auf die Anwesenheit eines nachweisbaren Signals überprüft. Wenn chemische Mittel einen Teil des signalerzeugenden Mittels bilden, der den Marker einschließt, kann ein zusätzlicher zerbrechbarer Behälter, der diese Reagenzien in einer Entwicklerlösung enthält, in der gleichen oder in einer von dem Behälter 32 gesonderten Ausnehmung in der Vorrichtung 10 enthalten sein. Der Inhalt dieses Behälters kann zum geeigneten Zeitpunkt durch Zerbrechen des Behälters freigesetzt werden. Der flüssigkeitsaufnehmende Endteil des Streifens kommt dadurch mit der Entwicklerlösung in Kontakt, welche man entlang dem Streifen zur immunsorbierenden Zone wandern läßt.
Wenn ein Enzym als Marker verwendet wird, ist das Substrat normalerweise in einer ausreichenden Konzentration in der Entwicklerlösung vorhanden, damit es nicht geschwindigkeitsbegrenzend ist (größere Konzentration als Km). Die Entwickler lösung ist gewöhnlich geeignet für das Enzymsystem gepuffert.
Man läßt vor dem Messen des Signals eine ausreichende Zeit verstreichen, um eine Menge der signalerzeugenden Verbindung zu erzeugen. Nachdem die Gelegenheit gegeben worden ist, daß sich ein nachweisbares Signal bildet, ist es bekannt, ob mindestens einer der Analyten in der Probe bei oder oberhalb einer vorbestimmten minimalen nachweisbaren Menge anwesend ist oder nicht.
Der Streifen kann mit einer großen Vielfalt von Materialien beschichtet sein, um für verbesserte Eigenschaften zu sorgen. Die Beschichtungen können Proteinbeschichtungen, Polysaccharidbeschichtungen, synthetische Polymere, Zucker oder dergleichen einschließen, welche insbesondere verwendet werden, um die Stabilität von irgendwelchen Materialien, die an den Streifen gebunden sind, zu verbessern. Diese Verbindungen können auch für eine verbesserte Bindung von Materialien, wie beispielsweise Antikörperbindung oder dergleichen, verwendet werden.
Der Streifen kann mit reaktiven Funktionalitäten aktiviert sein, um für eine kovalente Bindung der an den Streifen zu konjugierenden organischen Materialien, wie derjenigen, die im US-Patent Nr. 4,168,146 beschrieben werden, zu sorgen.
Sbp-Mitglieder und, falls gewünscht, Mitglieder des signalerzeugenden Systems können durch Adsorption anstelle von kovalenter Bindung an das Stück saugfähige Material oder den Streifen gebunden sein. Eine derartige Bindung kann nicht- diffundierend oder diffundierend sein, abhängig davon, ob das Assayprotokoll die Bewegung eines derartigen Mitglieds entlang dem Streifen erfordert oder nicht. Dies beinhaltet das Inkontaktbringen des saugfähigen Materials mit einer Lösung, die die an den Streifen zu bindenden Materialien enthält, und das Gestatten, daß der Streifen trocknet. Wenn die Bindung nicht- diffundierend ist, kann eine anschließende Behandlung mit Proteinen, Detergenzien, Polysacchariden oder anderen Materialien, die nicht-spezifische Bindungsstellen blockieren können, erforderlich sein. Das saugfähige Material kann auch in der Lage sein, Perlen, die mit einem sbp-Mitglied beschichtet sind, einzufangen.
Die Vorrichtung der Erfindung kann in einer großen Vielfalt von Assayverfahren und Protokollen verwendet werden.
Im allgemeinen umfassen die Assayverfahren die folgenden Schritte:
(a) Einführen einer Testlösung, die die Probe umfaßt, in die Vorrichtung von Anspruch 1,
(b) Gestatten, daß die Testlösung mindestens einen Teil des Mittels zum Einfangen durchwandert,
(c) Freisetzen von selbst-enthaltenen flüssigen Reagenzien,
(d) Gestatten, daß die freigesetzten Reagenzien durch mindestens einen Teil des Mittels zum Einfangen und mindestens durch die Zone wandern, und
(e) Beobachten der Zone auf die Anwesenheit eines Signals in Beziehung zu der Anwesenheit an Analyt in der Probe.
Die folgenden Beispiele werden zur Erläuterung, nicht zur Beschränkung gegeben. Das US-Patent Nr. 4,366,241 beschreibt ein Assayverfahren zur Bestimmung von sbp-Mitgliedern. Die Vorrichtung weist eine immunsorbierende Zone auf, an die ein sbp-Mitglied gegen diffundierende Bewegung fixiert ist. Die immunsorbierende Zone liegt im allgemeinen gegenüber dem Eingang für die Probenlösung. In flüssigkeitsaufnehmender Beziehung mit der immunsorbierenden Zone steht eine flüssigkeitsabsorbierende Zone.
In dem Verfahren wird in Verbindung mit der Vorrichtung ein signalerzeugendes System verwendet, das einen an ein sbp-Mitglied konjugierten Signalmarker in einem in einer zerbrechbaren Kapsel enthaltenen wäßrigen Medium aufweist. Die immunsorbierende Zone kann ein oder mehrere Mitglieder des signalerzeugenden Systems einschließen, die auf eine Weise an die Zone gebunden sind, daß eine diffundierende Bewegung der Komponente des signalerzeugenden Systems gestattet oder verhindert wird. Gemäß dem Verfahrensprotokoll wird die Menge an gebundenem Signalmarker in einer Nachweiszone in der immunsorbierenden Zone mit der Menge an Analyt in der Probe in Beziehung gesetzt.
Das Verfahren beinhaltet das Inkontaktbringen der Assayvorrichtung mit der flüssigen Probe, der ein oder mehrere Komponenten des signalerzeugenden Systems zugesetzt worden sein können. Ein oder mehrere Lösungen in entsprechenden zerbrechbaren Behältern gemäß der vorliegenden Erfindung können verwendet werden. Bei derartigen selbst-enthaltenen flüssigen Reagenzien kann es sich um irgendwelche verbleibenden Komponenten des signalerzeugenden Systems, und sie können weiter dazu dienen, die immunsorbierende Zone frei von nicht-spezifisch gebundenem Signalmarker zu waschen. Das signalerzeugende System sorgt für ein nachweisbares Signal in der immunsorbierenden Zone, das mit einem Signalpegel verglichen werden kann, der auf einem Standard mit einer bekannten Menge Analyt beruht oder auf einem Vergleich mit einem Teil des saugfähigen Materials beruht, das nicht die immunsorbierende Zone ist.
Eine spezielle Ausführungsform des Verfahrens des US-Patents Nr. 4,366,241 wird im US-Patent Nr. 4,632,901 beschrieben. Das letztgenannte Patent offenbart eine Apparatur und ein Verfahren zur Durchführung von Immunassays. Die Apparatur umfaßt ein erstes Element, das eine Membran oder ein Filter ist, an die bzw. den ein Antikörper, typischerweise ein monoklonaler Antikörper, gebunden ist. Eine derartige Membran mit Antikörper entspricht einer immunsorbierenden Zone. Das Verfahren verwendet weiter ein zweites Element, das aus absorbierendem Material zusammengesetzt ist, welches, wenn es mit dem ersten Element in Kontakt steht, die Induktion eines Flusses durch das erste Element bewirkt, wenn eine flüssige Probe zu ihm gegeben wird. Der Immunassay wird durchgeführt, indem man eine Probe durch die Einrichtung 44 auf die obere Oberfläche des ersten Elements aufträgt, um beispielsweise mittels an das erste Element fixiertem Antikörper Antigen in der Probe zu binden. Nach Zugabe der Probe erfolgt die Zugabe von markiertem Antikörper gegen das getestete Antigen, gefolgt von einem Waschschritt, um ungebundenen markierten Antikörper zu Entfernen. Die Lösung mit markiertem Antikörper und die Waschlösung können in zerbrechbaren Kapseln gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Die Anwesenheit von markiertem Antikörper auf dem ersten Element nach Waschen zeigt die Anwesenheit des Antigens in der getesteten Probe an.
Ein anderes Beispiel für ein Assayverfahren, in dem die vorliegende Vorrichtung verwendet werden kann, wird in der US- Patentanmeldung Serial No. 701,464 (entsprechend der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP-A-191, 640) beschrieben. Das Verfahren dient zur Bestimmung der Anwesenheit eines Analyten in einer Probe, von der man annimmt, daß sie den Analyten enthält. Das Verfahren beinhaltet das Inkontaktbringen einer Testlösung, die die Probe und ein erstes sbp-Mitglied enthält, mit einem Teil eines Streifens saugfähigen Materials, der in der Lage ist, von der Testlösung durch Kapillarwirkung durchwandert zu werden. Das erste sbp-Mitglied ist in der Lage, den Analyten zu binden. Der Streifen enthält ein zweites sbp-Mitglied als Einheit damit zum Konzentrieren und nicht-diffundierbaren Binden des ersten sbp-Mitglieds an einer kleinen Stelle oder immunsorbierenden Zone auf den Streifen, die von dem Kontaktteil des Streifens getrennt vorliegt. Ein nachweisbares Signal wird in Beziehung zur Anwesenheit des Analyten in der Testlösung erzeugt. Die Testlösung wandert durch die immunsorbierende Zone, wenn die Testlösung das saugfähige Material durchwandert. Nachdem man die Testlösung mindestens einen Teil des Streifens durchwandern hat lassen, wird der Streifen mit einer Entwicklerlösung in Kontakt gebracht, die Mitglieder eines signalerzeugenden Systems enthält. Eine derartige Entwicklerlösung kann in einer Kapsel in der Vorrichtung der Erfindung enthalten sein. Der Inhalt kann durch Zerbrechen der Kapsel freigesetzt werden. Falls nötig, kann der Streifen dann mit irgendwelchen verbleibenden Mitgliedern des signalerzeugenden Systems in Kontakt gebracht werden, indem man eine andere Kapsel zerbricht, die derartige Mitglieder in Lösung erhält. Das nachweisbare Signal, das an der immunsorbierenden Zone erzeugt wird, wird dann mit dem Signal, das an einem Teil des Streifens nachweisbar ist, bei dem es sich nicht um die immunsorbierende Zone handelt, oder mit dem Signal, das von einer Kontrollprobe erzeugt wird, verglichen, um den Analyten in der Probe zu bestimmen. Das Signal, das an der immunsorbierenden Zone erzeugt wird, kann ein scharfrandiges unterscheidungskräftiges Muster aufweisen, das für einen scharfen Kontrast zu dem Signal sorgt, das an angrenzenden Stellen auf dem Streifen erzeugt wird, wenn Analyt in der Testlösung anwesend ist.
Ein weiteres Beispiel für ein Assayverfahren, in dem die vorliegende Vorrichtung verwendet werden kann, wird in EP-A-259157 beschrieben. Ein derartiges Verfahren richtet sich auf die Bestimmung der Anwesenheit eines Analyten in einer Probe, von der man annimmt, daß sie den Analyten enthält. Das Verfahren beinhaltet das Inkontaktbringen einer Testlösung, die die Probe, einen Antikörper gegen den Analyten und ein Konjugat des Analyten und eines Markers enthält, mit einem Kontaktteil eines Stücks saugfähigen Materials, das in der Lage ist, mindestens in einer Richtung von der Testlösung durch Kapillarwirkung durchwandert zu werden. Das saugfähige Material enthält eine immunsorbierende Zone mit einem ersten Rezeptor, der sich an das Konjugat binden kann, das nicht- diffundierbar auf dem saugfähigen Material getrennt vom Kontaktteil gebunden vorliegt. Das saugfähige Material enthält weiter einen zweiten Rezeptor, der sich an den Antikörper gegen den Analyten zwischen der immunsorbierenden Zone und dem Kontaktteil binden kann. Der zweite Rezeptor ist nicht-diffundierbar an das saugfähige Material gebunden. Man läßt mindestens einen Teil der Testlösung das saugfähige Material durch Kapillarwirkung durchwandern und dadurch mit der immunsorbierenden Zone in Kontakt treten. Die Zone wird auf die Anwesenheit des Konjugats überprüft. Zu diesem Zweck kann der Streifen einem signalerzeugenden Mittel ausgesetzt werden, das in der Lage ist, mit dem Marker welchselzuwirken, um ein Signal in Beziehung zu der Menge an Analyt in der Testlösung zu erzeugen. Das signalerzeugende Mittel kann in einer zerbrechbaren Kapsel in einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Wenn die Kapsel zerbrochen ist, wird das signalerzeugende Mittel freigesetzt, um mit dem Streifen in Kontakt zu treten. Das Signal, das an der immunsorbierenden Zone erzeugt wird, wird dann nachgewiesen.
Ein anderes Beispiel für einen Assay, in dem die vorliegende Vorrichtung verwendet werden kann, ist in EP-A-267006 offenbart. In dem Verfahren wird die Anwesenheit einer vorbestimmten minimalen nachweisbaren Menge eines oder mehrerer Analyten in einer Probe, von der angenommen wird, daß sie eine Mehrzahl von Analyten enthält, bestimmt. Jeder Analyt ist ein sbp-Mitglied. Das Verfahren umfaßt das Inkontaktbringen eines Kontaktteils eines Stücks saugfähigen Materials, das mindestens in einer Richtung von der Testlösung durch Kapillarwirkung durchwandert werden kann, mit einer Testlösung, die die Probe und vorbestimmte Mengen von zwei oder mehr einer Mehrzahl von ersten sbp-Mitgliedern, jedes jeweils analog zu einem der Analyten, enthält. Das saugfähige Material enthält vorbestimmte Mengen von zwei oder mehr einer Mehrzahl von zweiten sbp-Mitgliedern, jedes jeweils in der Lage, einen der Analyten und das entsprechende erste sbp-Mitglied zu binden. Die zweiten sbp-Mitglieder sind nicht-diffundierbar mindestens zwischen dem Kontaktteil und einer vorbestimmten Stelle oder immunsorbierenden Zone auf dem Stück saugfähigen Material getrennt von dem Kontaktteil an das saugfähige Material gebunden, so daß in Anwesenheit einer vorbestimmten Menge eines oder mehrerer Analyten das analoge erste sbp-Mitglied mindestens zu der vorbestimmten Stelle auf dem Stück saugfähigen Material wandert. Als nächstes läßt man mindestens einen Teil der Testlösung das saugfähige Material mittels Kapillarwanderung durchwandern. Die vorbestimmte Stelle wird auf die Anwesenheit eines oder mehrerer der ersten sbp-Mitglieder überprüft, welche gewöhnlich durch die Anwesenheit eines nachweisbaren Signals angezeigt wird. Die vorbestimmte Stelle kann einem signalerzeugenden Mittel ausgesetzt werden, das in der Lage ist, mit den ersten sbp-Mitgliedern wechselzuwirken, um ein nachweisbares Signal an der vorbestimmten Stelle in Beziehung zu der Anwesenheit von einem oder mehreren der Analyten in der Probe zu erzeugen. Derartige signalerzeugende Mittel können in einem zerbrechbaren Behälter in der Vorrichtung der Erfindung enthalten sein und nach Zerbrechen der Kapsel freigesetzt werden, um mit dem saugfähigen Material in Kontakt zu treten.
Ein anderes Beispiel für eine Assaytechnik, in der die vorliegende Vorrichtung Verwendung findet, wird in EP-A-271204 beschrieben. In diesem Verfahren wird die Anwesenheit eines Analyten in einer Probe, von der man annimmt, daß sie den Analyten enthält, bestimmt. Der Analyt ist ein sbp-Mitglied. Das Verfahren umfaßt das Inkontaktbringen eines Kontaktteils eines Stücks saugfähigen Materials, das in mindestens einer Richtung von der Testlösung durch Kapillarwanderung durchwandert werden kann, mit einer Testlösung, die die Probe und ein erstes zu dem Analyten analoges sbp-Mitglied enthält. Das saugfähige Material enthält ein zweites sbp-Mitglied, das den Analyten und das erste sbp-Mitglied binden kann. Das zweite sbp-Mitglied ist nicht-diffundierbar an das saugfähige Material an mindestens einem Teil desselben zwischen dem Kontaktteil und einer kleinen Stelle oder immunsorbierenden Zone auf dem Stück, die vom Kontaktteil getrennt vorliegt, gebunden. Der Oberflächenbereich der Stelle ist wesentlich kleiner als derjenige des Stücks saugfähigen Materials. Die Stelle ist in der Lage, das erste, nicht an das zweite sbp-Mitglied gebundene sbp-Mitglied zu binden. Als nächstes läßt man mindestens einen Teil der Testlösung das saugfähige Material mittels Kapillarwanderung durchwandern und dadurch mit der Stelle in Kontakt treten. Die Stelle wird auf die Anwesenheit des ersten sbp-Mitglieds an der Stelle überprüft, welche gewöhnlich durch die Anwesenheit eines nachweisbaren Signals angezeigt wird. Ein derartiges Signal kann durch Einwirken eines signalerzeugenden Mittels, das mit dem ersten sbp-Mitglied wechselwirken kann, um ein nachweibares Signal an der Stelle in Beziehung zu der Menge an Analyt in der Probe zu erzeugen, auf die Stelle erzeugt werden. Das signalerzeugende Mittel kann in der Vorrichtung der Erfindung in einem flüssigen Medium in einem zerbrechbaren Behälter vorhanden sein. Die Kapsel wird zerbrochen, um ihren Inhalt freizusetzen, der das saugfähige Material durch die Stelle hindurch mittels Kapillarwirkung durchwandert. Das Signal an der Stelle ist von Signal unterscheidbar, das an Teilen des saugfähigen Materials, die von der Stelle verschieden sind, nachweisbar ist.
Noch ein anderes Beispiel für ein Assayverfahren, in dem die vorliegende Vorrichtung verwendet werden kann, wird im US-Patent Nr. 4,552,839 beschrieben, und eine Variante desselben im US-Patent Nr. 4,623,461. Das US-Patent Nr. 4,552,839 offenbart Verfahren und Zusammensetzungen zur Bestimmung der Anwesenheit von Analyten in einem Teilchen enthaltenden Medium, worin der interessierende Analyt an ein Teilchen in einer Probe gebunden sein kann oder nicht. Durch Inkontaktbringen des Assaymediums mit einem saugfähigen Material an einer Flüssigkeit-Luft-Grenzfläche kann eine kleine Stelle, gewöhnlich ein dünnes Band oder ein konzentrierter Punkt, von Teilchen angrenzend an die Grenzfläche erhalten werden, wobei die Stelle für ein Signal sorgt, das zu der Anwesenheit von Analyt in der Probe in Beziehung gesetzt werden kann. Die Teilchen schließen synthetische Teilchen, Zellen und Immunkomplexaggregate ein. Die Größe und Natur der Teilchen sowie die Natur des wäßrigen Mediums können verwendet werden, um die Bildung der kleinen Stelle zu modulieren. In einigen Ausführungsformen dieses Verfahrens werden als nächstes ein oder mehrere Mitglieder eines signalerzeugenden Systems in einem flüssigen Medium mit dem saugfähigen Material in Kontakt gebracht. Ein derartiges flüssiges Medium kann in einer zerbrechbaren Kapsel eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
In einer spezifischen Ausführungsform dieser Erfindung sind Antikörper gegen ein Protein, beispielsweise Human-Choriongonadotropin (HCG) nicht-diffundierbar an eine Stelle gebunden, die durch die Einrichtung 14 von Fig. 2 beobachtet werden kann. Enzym-markierte Antikörper gegen HCG sind diffundierbar auf dem Streifen 18 gegenüber der Probenzugabeeinrichtung 44 oder zwischen der Einrichtung 44 und der Einrichtung 14 abgeschieden. Ein zerbrechbarer Behälter, der Wasser enthält, befindet sich im Hohlraum 34. Substrat für das Enzym und Puffer befinden sich im Wasser oder sind in trockener Form auf dem Streifen 18 oder im Hohlraum 34 vorhanden. Das Verfahren wird durchgeführt, indem man Urin oder eine Serumprobe, von der man annimmt, daß sie HCG enthält, durch die Einrichtung 44 auf den Streifen 18 aufträgt, den Behälter mit der Einrichtung 38 zerbricht, wartet, daß Flüssigkeit über die Einrichtung 14 hinaus überführt wird und die Bildung eines Enzymprodukts an der Stelle in Beziehung zu der Anwesenheit des Proteins beobachtet.
Aus Gründen der Bequemlichkeit kann die vorliegende Vorrichtung in einem Testsatz in abgepackter Kombination mit Reagenzien in vorbestimmten Mengen zur Verwendung beim Testen auf einen Analyten bereitgestellt werden. Abhängig von dem speziellen beteiligten Assay können die Reagenzien Enzym-markierte sbp-Mitglieder, Substrat für das Enzym, Puffer, irgendwelche zusätzlichen Substrate und Cofaktoren, die von den Enzymen erfordert werden, Farbstoffvorläufer und dgl. enthalten. Zusätzlich können andere Additive enthalten sein, wie Stabilisatoren, Puffer und dgl. Die relativen Mengen der verschiedenen Reagenzien können in weitem Bereich variiert werden, um für Konzentrationen der Reagenzien in Lösung zu sorgen, die wesentlich die Empfindlichkeit des Assays optiinieren. Falls zweckmäßig kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in einer luftdichten Verpackung verpackt sein, um die Wirksamkeit irgendwelcher immunchemischer Mittel aufrechtzuerhalten.
Obwohl die vorangehende Erfindung in einiger Einzelheit mittels Erläuterung und Beispiel für die Zwecke der Klarheit und des Verständnisses beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, daß gewisse Veränderungen oder Abwandlungen innerhalb des Bereichs der angefügten Ansprüche durchgeführt werden können.

Claims

1. Vorrichtung zur Durchführung eines Assayverfahrens zur Bestimmung eines Analyten in einer Probe, wobei die Vorrichtung umfaßt:

(a) ein Gehäuse (12),

(b) Mittel (18,20), das in dem Gehäuse eingeschlossen ist, zum Einfangen eines Mitglieds eines spezifischen Bindungspaars in einer Zone und zum Gestatten, daß Flüssigkeit durch Kapillarwirkung von dieser Zone wegtransportiert wird,

(c) mindestens ein flüssiges Reagenz (30), für eine anschließende Freisetzung in mindestens einem zerbrechbaren, in dem Gehäuse (12) enthaltenen Behälter (32) eingeschlossen, zum Durchführen eines Assayverfahrens zur Bestimmung eines Analyten in einer Probe und

(d) Mittel (44) in dem Gehäuse zum Einführen der Probe in die Vorrichtung,

worin mindestens ein flüssiges Reagenz durch Kapillarwirkung zu der Stelle des Kontakts der Probe mit dem Mittel (18,20) wandert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Mittel (b) ein saugfähiges Material (18) umfaßt, das immunosorbierend ist oder in der Lage ist, immunosarbierend gemacht zu werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, worin das saugfähige Material (18) ein Mitglied eines spezifischen Bindungspaars (sbp) daran gebunden aufweist, vorzugsweise, worin das sbp-Mitglied ein Antikörper oder ein Antigen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, worin ein zweites Stück saugfähiges Material (20) in Flüssigkeits- aufnehmender Beziehung mit dem saugfähigen Material (18) steht.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin eines oder mehrere der flüssigen Reagenzien (30) Mitglieder eines signalerzeugenden Systems enthalten, die in der Lage sind, ein Signal in Beziehung zu der Menge an Analyt in der Probe zu erzeugen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, worin:

das erste saugfähige Material (18) ein Mitglied eines spezifischen Bindungspaars (sbp) nicht-diffundierbar daran gebunden aufweist,

das zweite saugfähige Material (20) in Flüssigkeits-aufnehmender Beziehung zu dem ersten saugfähigen Material (18) steht,

wobei das Einführungsmittel (44) eine Öffnung in dem Gehäuse (12) ist, wobei die Vorrichtung ferner umfaßt

Mittel (38), das eine Einheit mit dem Gehäuse (12) bildet, welches das Zerbrechen des Behälters gestattet.

7. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin eines der flüssigen Reagenzien ein Enzymsubstrat enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 zum Durchführen eines Assays für ein Protein in einer Probe, von der angenommen wird, daß sie das Protein enthält, wobei die Vorrichtung ferner umfaßt:

ein Mittel (14) zum Betrachten des Inneren des Gehäuses,

wobei das saugfähige Material (18), das in den Gehäuse (12) eingeschlossen ist, an einer Stelle auf dem saugfähigen Material (18), die gegenüber dem Mittel (14) zum Betrachten des Inneren des Gehäuses liegt, ein spezifisches Bindungspaar (sbp) für das Protein nicht-diffundierbar daran gebunden aufweist und auch ein markiertes sbp-Mitglied für das Protein auf den saugfähigen Material gegenüber dem Mittel (44) zum Einführen der Probe in die Vorrichtung oder zwischen dem Betrachtungsmittel (14) und dem Einführungsmittel (44) diffundierbar aufgebracht aufweist und

worin der Flüssigkeitsreagenz-Behälter (32) ein wäßriges Reagenz darin enthält.

9. Testsatz zum Durchführen eines Assayverfahrens, wobei der Testsatz in abgepackter Kombination die Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 umfaßt.

10. Verfahren zur Durchführung eines Assays für einen Analyten, von dem angenomnen wird, daß er sich in einer Probe befindet, wobei das Verfahren umfaßt:

(a) das Einführen einer Testlösung, die die Probe umfaßt, in die Vorrichtung nach Anspruch 1,

(b) das Gestatten, daß die Testlösung mindestens einen Teil des Mittels (18,20) zum Einfangen durchwandert,

(c) das Freisetzen von mindestens einem selbstenthaltenen flüssigen Reagenz,

(d) das Gestatten, daß mindestens ein freigesetztes Reagenz mindestens einen Teil des Mittels (18, 20) zum Einfangen und mindestens durch die Zone hindurch durchwandert, und

(e) das Beobachten der Zone auf die Gegenwart eines Signals in Beziehung zu der Gegenwart von Analyt in der Probe.