DE4203466A1

DE4203466A1 - Affinitaets-sensor

Info

Publication number: DE4203466A1
Application number: DE19924203466
Authority: DE
Inventors: Rudolf Prof Dr Ehwald; Ralph Ballerstaedt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1992-02-04
Publication date: 1993-08-05

Description

Bisher entwickelte Affinitäts-Sensoren für niedermolekulare Stoffe beruhen auf der Dissoziation eines immobilen und ei nes löslichen hochmolekularen Affinitätsliganden durch die konkurrierende Bindung des Analyten an einen der Bindungs partner (z. B. Shultz, J., Mansouri, S., Goldstein, I. J., Diabetes Care 5, 95, 1982) oder auf den physikochemischen Änderungen an einer Oberfläche mit immobiliserten Affini tätsliganden durch die Affinitätsbindung des Analyten (z. B. Bush, D. L., Rechnitz, G. A., Anal. Lett. 20, 1781, 1987). Es handelt sich also bei den bisher bekannten Sensorvarian ten (vergl. Stein, K. und Neumann, K. D., Biosensoren, in G. Schwedt (Herausg.) Literaturdokumentation Biosensorenm Vogel Verlag und Druck KG, Würzburg 1991) um Geräte, die eine Än derung von Affinitäts-Bindungsgleichgewichten an der Fest- Flüssig-Grenzfläche in ein meßbares Signal umwandeln. Dies bedingt, daß die Einstellung des Gleichgewichtes verzögert, die Empfindlichkeit durch die Oberfläche begrenzt wird oder ganz besondere Auswahlkriterien für den Analyten und den Af finitäts-Bindungspartner gegeben sind und erfordert zudem die Immobilisierung eines Affinitätsliganden an einer Ober fläche.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Affi nitäts-Sensor bereitzustellen, der für viele mögliche Fälle von Affinitäts-Bindungsbeziehungen einsetzbar ist und nicht die Immobilisierung eines Affinitätsliganden an einer Ober fläche erfordert.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die sensorisch wirksame Komponente eine Hohlfaser oder eine Mikrokapsel mit einer eingeschlossenen kolloidalen Lösung von 2 makromolekularen Affinitätsliganden darstellt, die Affinitätsliganden wegen des Überschusses einer Komponente oder wegen der Monovalenz einer oder beider Komponenten nicht präzipitieren, einer der Affinitätsliganden aus seiner Bindung mit dem anderen durch einen niedermolekularen Analyten verdrängt werden kann, die Membran der Hohlfaser oder Mikrokapsel permeabel für den Analyten und unpermeabel für die beiden hochmolekularen Af finitätsliganden und die Viskosität der Lösung im Inneren der Hohlfaser durch eine physikalische Meßvorrichtung regis trierbar ist. Die Meßanordnung ist für alle niedermolekula ren Stoffe geeignet, für die polyklonale oder monoklonale Antikörper hergestellt werden können. Als zweiter hochmole kularer Bindungspartner ist generell ein Konjugat des Analy ten mit einem natürlichen oder synthetischen Polymeren geeignet, außerdem kommen natürliche hochmolekulare Antigene mit einem dem Analyten strukturähnlichen Epitop in Frage. Besonders geeignet sind monoklonale Antikörper, die monova lent sind und nicht zur Präzipitation führen, weil so das hochmolekulare kolloiddisperse System im Inneren der Hohlfa ser oder Kapsel in hoher Konzentration in stabiler Disper sion vorliegt. Es ist aber, wie im Beispiel dargelegt, auch möglich, eine Lösung aus polyvalenten (z. B. Concanavalin A) und bivalenten hochmolekularen Affinitätspartnern (z. B. Fi coll) im kolloidalen Zustand so einzustellen, daß die Dis persität stabil ist und selektiv von der Anwesenheit des niedermolekularen Analyten abhängt.

Ausführungsbeispiel

Eine Hohlfaser aus Celluloseacetat mit einem Innendurchmes ser von 50 µm, Außendurchmesser 100 µm wird mit 2 Pipetten rohren verbunden (Abbildung, a) und in ein Gefäß mit 0.05 M Phosphatpuffer pH 7.3 eingebracht. Das System wird mit Puf fer gefüllt, so daß der Meniscus in beiden Rohren auf glei cher Höhe liegt. Durch Anlegen von Unterdruck auf einer Sei te des Rohres wird ein Höhenunterschied (Δh) erzeugt. Die Halbwertszeit τ₁ für den gravitationsbedingten Ausgleich des Höhenunterschiedes wird als Maß der Viskosität des Puffers gemessen. Danach wird das System mit einer Lösung aus Conca navalin A (1,7%) und Ficoll (1,7%) gefüllt und die Halb wertszeit τ2 gemessen. Die spezifische Viskosität der Kol loide η_spz = (τ₂ - τ₁)/τ₁ wird zunächst in Abwesenheit von Zucker im Probegefäß bestimmt, anschließend bei Anwesenheit von Glukose in unterschiedlicher Konzentration.

Die spez. Viskosität ist in starkem Maße von der Glukosekon zentration abhängig. Die Änderungen im mM-Bereich liegen um mehrere Größenordnungen über der Veränderung der spez. Vis kosität durch die Erhöhung der Glukosekonzentration und be sitzen das entgegengesetzte Vorzeichen (Abbildung, b). Abbildung: Schematischer Aufbau der Meßanordnung (a) und spezifische Viskosität der Innenlösung in Abhängigkeit von der Glukosekonzentration.

Claims

1. Affinitäts-Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß die senso risch wirksame Komponente eine Hohlfaser oder eine Mikrokap sel mit einer eingeschlossenen kolloidalen Lösung von 2 ma kromolekularen Affinitätsliganden darstellt, die Affinitätsliganden wegen des Überschusses einer Komponente oder wegen der Monovalenz einer oder beider Komponenten nicht präzipitieren, einer der Affinitätsliganden aus seiner Bindung mit dem anderen durch einen niedermolekularen Analy ten verdrängt werden kann, die Membran der Hohlfaser oder Mikrokapsel permeabel für den Analyten und unpermeabel für die beiden hochmolekularen Affinitätsliganden und die Visko sität der Lösung im Inneren der Hohlfaser durch eine physi kalische Meßvorrichtung registrierbar ist.

2. Affinitäts-Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß einer der hochmolekularen Affinitätsliganden ein Lektin, der andere ein Glykoligand und der Analyt ein Zucker ist.

3. Affinitäts-Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß einer der hochmolekularen Affinitätsliganden einen Antikörper gegen den Analyten darstellt, der andere ein Kon jugat des Analyten mit einem natürlichen oder künstlichen wasserlöslichen Polymeren.