EA011267B1 - Способ исследования аналита с использованием голографического датчика - Google Patents

Способ исследования аналита с использованием голографического датчика Download PDF

Info

Publication number
EA011267B1
EA011267B1 EA200602186A EA200602186A EA011267B1 EA 011267 B1 EA011267 B1 EA 011267B1 EA 200602186 A EA200602186 A EA 200602186A EA 200602186 A EA200602186 A EA 200602186A EA 011267 B1 EA011267 B1 EA 011267B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
analyte
medium
catalyst
glucose
product
Prior art date
Application number
EA200602186A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200602186A1 (ru
Inventor
Кристофер Робин Лоуи
Сатьямурти Кабилан
Мей-Чинг Ли
Original Assignee
Кембридж Энтерпрайз Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кембридж Энтерпрайз Лимитед filed Critical Кембридж Энтерпрайз Лимитед
Publication of EA200602186A1 publication Critical patent/EA200602186A1/ru
Publication of EA011267B1 publication Critical patent/EA011267B1/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4788Diffraction
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/0005Adaptation of holography to specific applications
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/0005Adaptation of holography to specific applications
    • G03H1/0011Adaptation of holography to specific applications for security or authentication
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H1/024Hologram nature or properties
    • G03H1/0248Volume holograms
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/0005Adaptation of holography to specific applications
    • G03H2001/0033Adaptation of holography to specific applications in hologrammetry for measuring or analysing
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00Object characteristics
    • G03H2210/50Nature of the object
    • G03H2210/55Having particular size, e.g. irresolvable by the eye
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2270/00Substrate bearing the hologram
    • G03H2270/55Substrate bearing the hologram being an optical element, e.g. spectacles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/20Oxygen containing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Способ исследования аналита в жидкости, который включает в себя приведение жидкости в контакт с голографическим элементом, включающим в себя среду и голограмму, располагающуюся во всем объеме среды, в котором оптическая характеристика элемента изменяется в результате изменения физического свойства, происходящего в объеме среды, причем это изменение происходит в результате взаимодействия между средой и аналитом; и определение любого изменения оптической характеристики элемента; характеризующееся тем, что (а) среда включает в себя группу, способную реагировать с аналитом, причем аналит или группа способны существовать во множестве форм, и определение осуществляют в присутствии первого катализатора, способного катализировать превращение относительно менее реакционноспособной формы аналита или группы в относительно более реакционноспособную форму; или (б) жидкость включает в себя отличный от аналита компонент, способный взаимодействовать со средой, и определение осуществляют в присутствии второго катализатора, способного катализировать удаление указанного компонента.

Description

Настоящее изобретение касается способа исследования аналита (т.е. вещества, подвергающегося анализу) с использованием голографического датчика.
Предшествующий уровень техники
В публикации международной заявки νθ 9526499 описан голографический датчик для обнаружения аналита. Этот датчик включает в себя голографический элемент, включающий опорную среду и голограмму, расположенную во всем объеме среды. Оптическая характеристика элемента изменяется в результате изменения физического свойства, происходящего во всем объеме среды, причем изменение возникает в результате реакции между средой и аналитом. Присутствие аналита может быть обнаружено путем контроля (мониторинга) любого изменения в оптической характеристике. νθ 03/087789 описывает процесс непрерывного измерения аналита с использованием голографического датчика.
Особенно интересным аналитом является глюкоза. Существует потребность в минимально агрессивных, удобных в работе датчиках глюкозы, особенно в глазных датчиках глюкозы. Концентрация глюкозы в крови обычно имеет порядок 20 мМ, тогда как в глазу она составляет приблизительно 0,1 мМ. Уровни содержания глюкозы в глазу, как известно, находятся в определенной связи с уровнями ее содержания в крови. Таким образом, уровни содержания глюкозы в крови могут быть проверены косвенно, путем измерения уровней ее содержания в глазной жидкости, например в слезах.
Глюкоза (также известная как Ό-глюкоза) встречается в пяти различных формах. Четыре циклических формы глюкозы, а именно α-Ό-глюкопираноза, β-Ό-глюкопираноза, α-Ό-глюкофураноза и β-Όглюкофураноза, сосуществуют в равновесии с нециклической формой, альдегидом Ό-глюкозы, через процесс, называемый комплексной мутаротацией. Как правило, соотношение α-Ό-глюкопиранозы, βΌ-глюкопиранозы, α-Ό-глюкофуранозы, β-Ό-глюкофуранозы и альдегида Ό-глюкозы составляет приблизительно 39,4, 60,2, 0,2, 0,2 и 0,001% соответственно (Ыюр е! а1., 1. Сйет. 8ос., 124 (42), 12486-93).
Хорошо известной реакцией является реакция глюкозы с бороновыми кислотами. Предполагали, что связывание глюкозы с бороновой кислотой, ВВ(ОН)2 происходит только тогда, когда глюкоза находится в форме α-Ό-глюкофуранозы (Ыюр е! а1.). Однако в результате других исследований (8Ыош1 е! а1.,
1. Сйеш. 8ос. Реткт Ттаи8. 1, 2111-2117) было установлено, что форма α-Ό-глюкопиранозы также может связываться, если правильно выбраны константы взаимодействия ЯМР. Кроме того, предполагалось, что бороновая кислота должна быть в тетраэдрической конформации (т.е. ВВ(ОН)3 -), в противоположность тригональной. Предполагалось, что бороновые кислоты предпочтительно связываются с диолами, которые находятся в цис-конформации (Ыи е! а1., 1. Огдапоте!. Сйет., 493 (1-2), 91-94). Реакция полностью обратима, на рН, при котором происходит изменение конформации, сильно влияет структура В.
В предпочтительно является фенильной группой или ее производным. Обычно присутствует только небольшая доля формы α-Ό-глюкофуранозы, и поэтому имеет место незначительная реакция, часто с низкой скоростью.
Конверсия (степень превращения) в реакции между глюкозой и бороновой кислотой может быть увеличена путем изменения скорости комплексной мутаротации. Фермент мутаротаза катализирует превращение β-форм (через линейную форму) в α-Ό-глюкофуранозу. Альтернативно, конверсия реакции может быть увеличена путем первоначальной реакции глюкозы до фруктозы или рибозы, путем использования фермента, например, изомеразы глюкозы. Фруктоза и рибоза реагируют с бороновыми кислотами подобно глюкозе.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение основано на обнаружении того факта, что отклик голографического датчика может быть увеличен путем обнаружения любого взаимодействия между голографической опорной средой и аналитом (т.е. веществом, подвергающимся исследованию) в присутствии агента, более конкретно, катализатора, который увеличивает это взаимодействие. Например, для обнаружения глюкозы может применяться голографический датчик, содержащий привитые группы бороновой кислоты. Однако, так как концентрации формы α-Ό-глюкофуранозы вообще очень низки, время и уровень отклика такого датчика могут быть недостаточны. Отклик может быть значительно увеличен, путем осуществления обнаружения в присутствии фермента, такого как изомераза глюкозы или мутаротаза.
Первый аспект изобретения представляет собой способ исследования аналита в жидкости, который включает в себя приведение жидкости в контакт с топографическим элементом, включающим среду и голограмму, расположенную во всем объеме среды, в котором оптическая характеристика элемента изменяется в результате изменения физического свойства, происходящего во всем объеме среды, причем это изменение возникает в результате взаимодействия между средой и аналитом; и определение любого изменения оптической характеристики элемента; характеризующийся тем, что:
(а) среда включает группу, способную реагировать с аналитом, причем аналит или группа способны существовать во множестве форм, и определение осуществляют в присутствии первого катализатора, который способен катализировать превращение относительно менее реакционноспособной формы аналита или группы в относительно более реакционноспособную форму; или (б) жидкость содержит отличный от аналита компонент, который способен взаимодействовать со
- 1 011267 средой, и определение осуществляют в присутствии второго катализатора, способного катализировать удаление указанного компонента.
В случае глюкозы, обнаружение предпочтительно имеет место в присутствии катализатора, который катализирует превращение α-Ό-глюкопиранозы, β-Ό-глюкофуранозы и/или альдегида Ό-глюкозы в α-Ό-глюкофуранозу. Более предпочтительно обнаружение имеет место в присутствии изомеразы глюкозы и/или мутаротазы.
Другой аспект изобретения представляет собой офтальмическое (глазное) устройство, которое включает голографический элемент и катализатор, как определено выше. Вводимое в глаз (вставляемое) устройство может быть выполнено в форме контактной линзы или вживляемого (имплантируемого) устройства.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Термин глюкоза, используемый здесь, относится к известным циклическим и линейным формам глюкозы.
Термин офтальмическое устройство, используемый здесь, относится к контактным линзам (и твердым, и мягким), накладкам на роговицу, вживляемым (имплантируемым) глазным (офтальмическим) устройствам и подобным им.
Термин контактная линза, используемый здесь, относится к любой твердой или мягкой линзе, используемой на глазу или вблизи глаза для коррекции зрения, диагностики, отбора образца, доставки лекарственного средства, заживления раны, в косметических целях, или для других офтальмических применений. Линза может быть одноразовая, для дневного или продолжительного ношения.
Термин имплантируемое офтальмическое устройство, используемый здесь, относится к офтальмическому устройству, которое используется в, на или у глаза, или вблизи него. Такие устройства включают внутриглазные линзы, субконъюнктивальные линзы, внутрироговичные линзы, и шунты/имплантаты (например, эндопротез сосуда или шунт при глаукоме), которые могут оставаться в глазном мешке.
Взаимодействие между средой и аналитом может быть физическим и/или химическим. Датчик может позволять осуществлять непрерывное обнаружение аналита.
Аналит может существовать во множестве форм. В этом случае может использоваться катализатор, который катализирует превращение аналита в более реакционноспособную форму. Примером такого аналита является глюкоза, которая через мутаротацию способна существовать в пяти различных формах. Таким образом, в случае глюкозы, катализатор может быть ферментом, таким как мутаротаза или изомераза глюкозы, позволяющий увеличить скорость превращения в α-Ό-глюкофуранозу. Когда используется среда, включающая фенилбороновую кислоту или подобные группы, степень превращения реакции между глюкозой и средой будет увеличиваться.
Лактат (молочная кислота), как известно, препятствует обнаружению глюкозы. Это является специфической проблемой глаза, где лактат присутствует в относительно высокой концентрации. Катализатор соответственно может способствовать удалению лактата. Например, может использоваться лактатоксидаза. Этот фермент катализирует расщепление лактата (через промежуточное образование пирувата) до перекиси водорода. Перекись водорода может реагировать с серебром и, таким образом, если датчик сконструирован на основе серебра, предпочтительно, чтобы присутствовал фермент, например, каталаза, для удаления любой образующейся нежелательной перекиси водорода. Альтернативой лактат-оксидазе является лактат-дегидрогеназа, которая превращает молочную кислоту в пируват без образования перекиси водорода.
Наоборот, если подлежащим исследованию аналитом является лактат, тогда может быть желательно удалять из системы глюкозу. В этом случае может использоваться фермент, такой как оксидаза глюкозы.
Взаимодействие между средой и аналитом может быть обнаружено на расстоянии путем использования неионизирующего излучения. Степень взаимодействия отражается в степени изменения физических свойств, которое обнаруживается как изменение оптического свойства, предпочтительно сдвигом длины волны неионизирующего излучения.
Свойство голографического элемента, которое изменяется, может представлять собой плотность заряда, объем, форму, плотность, вязкость, прочность, твердость, заряд, гидрофобность, набухаемость, целостность (монолитность), плотность поперечной связи или любое другое физическое свойство. Изменение этого или каждого из этих физических свойств, в свою очередь, вызывает изменение оптического свойства, например, поляризуемости, коэффициента отражения, преломляющей или поглощающей способности голографического элемента.
Голограмма может располагаться на или в части, или во всем объеме опорной среды. Для наблюдения изменения (изменений) этой или каждой из этих оптических характеристик голографического элемента может использоваться источник неионизирующего излучения, например видимого света.
Голографический эффект может проявляться при освещении (например, белым светом, ультрафиолетовом (УФ) или инфракрасным излучением), определенной температуре, магнитных воздействиях, или
- 2 011267 под давлением, или при специфических химических, биохимических или биологических воздействиях. Голограмма может быть образом объекта или 2- или 3-мерного воздействия и может быть в форме образца, который видим только под увеличением.
Голограмма может быть получена путем дифракции света. Голографический элемент может дополнительно включать средства достижения эффекта интерференции при освещении светом лазера, и такие средства могут включать деполяризующий слой.
На или в голографическом элементе может располагаться больше, чем одна голограмма. Могут быть обеспечены средства для обнаружения этого или каждого изменения в излучении, исходящего от этой или каждой голограммы, возникающего в результате изменения в этом или каждом оптическом свойстве. Голографические элементы могут быть выполнены согласно размерам и располагаться таким образом, чтобы воспринимать два или больше независимых события/разновидности и подвергаться воздействию излучения (одновременно или иным образом) двумя или более различными способами. Голографические элементы могут быть представлены в форме комплекта.
Голографическая опорная среда может быть получена путем полимеризации мономеров, таких как метакриламид и/или сомономеров на основе метакрилата. В частности, мономер НЕМА (гидроксиэтилметакрилат) легко полимеризуется и сшивается. Ро1уНЕМА является универсальным материалом для опорной среды, так как он представляет собой набухающий гидрофильный материал, и обладает хорошей биологической совместимостью.
Другие примеры голографических опорных сред, которые могут быть модифицированы для включения групп бороновых кислот, представляют собой желатин, К-карагенан, агар, агарозу, поливиниловый спирт (ПВА), золь-гели (в широком ассортименте), гидрогели (в широком ассортименте), и акрилаты.
Параметром, определяющим отклик голографического элемента, является степень поперечного связывания. Число точек поперечного связывания, вызванного полимеризацией мономеров, не должно быть настолько большим, чтобы образование комплекса между полимером и группами, связывающими аналит, было относительно низким, так как пленка полимера может стать слишком твердой. Это может подавлять набухание опорной среды.
В предпочтительной форме осуществления изобретения вставляемое (вводимое) в глаз устройство согласно настоящему изобретению выполнено в форме контактной линзы. Линза может быть изготовлена с использованием любого подходящего материала, известного в данной области техники. Материал линзы может быть образован путем полимеризации одного или более мономеров и, необязательно, одного или более форполимеров. Материал может включать фотоинициатор, оттеночный агент, УФблокирующий агент и/или фотосенсибилизатор.
Предпочтительная группа материалов линзы представляет собой форполимеры, способные растворяться в воде и/или плавиться. Предпочтительно, чтобы материал включал один или более форполимеров, которые находятся в существенно чистой форме (например, очищены ультрафильтрацией). Предпочтительные форполимеры включают водорастворимые поперечно-связываемые форполимеры на основе поливинилового спирта (как описано в патентах υδ 5583163 и ϋδ 6303687); водорастворимый полиуретан с терминальной виниловой группой, которая может быть получена в результате реакции полиуретана с концевыми изоцианатными группами с этилен-ненасыщенными аминами (первичным или вторичным амином) или этилен-ненасыщенными моногидроксисоединениями, где полиуретан с концевыми изоцианатными группами может быть продуктом сополимеризации по меньшей мере одного полиалкиленгликоля, соединения, содержащего по меньшей мере 2 гидроксильных группы, и по меньшей мере одного соединения с двумя или более изоцианатными группами; производные поливинилового спирта, полиэтиленимина или поливиниламина (см., например, ϋδ 5849841); водорастворимый поперечносвязанный форполимер полимочевины, как описано в υδ 6479587; поперечно-связываемый полиакриламид; поперечно-связываемые статистические сополимеры виниллактама, метилметакрилата (ММА) и сомономера, как описано в ЕР 0655470 и υδ 5712356; поперечно-связываемые сополимеры виниллактама, винилацетата и винилового спирта, как описано в ЕР 0712867 и υδ 5665840; сополимеры сложного и простого полиэфира с поперечно-связываемыми боковыми цепями, как описано в ЕР 0932635; разветвленные полиалкиленгликоль-уретановые форполимеры, как описано в ЕР 0958315 и υδ 6165408; полиалкиленгликоль-тетраметакрилатные форполимеры, как описано в ЕР 0961941 и υδ 6221303; и поперечно-связываемые полиаллиламин-глюконолактоновые форполимеры, как описано в νθ 00/31150.
Линза может включать материал гидрогеля. Как правило, материалы гидрогеля представляют собой полимерные материалы, которые способны к поглощению по меньшей мере 10 мас.% воды при полной гидратации. Материалы гидрогеля включают поливиниловый спирт (ПВА), модифицированный ПВА (например, Нелфилкон А (№1й1еои А)), полигидроксиэтилметакрилат, поливинилпирролидон, ПВА с поликарбоновой кислотой (например, карбопол), полиэтиленгликоль, полиакриламид, полиметакриламид, кремнийсодержащие гидрогели, полиуретан, полимочевину и подобные им.
Альтернативно, офтальмическое устройство может быть имплантируемым офтальмическим устройством. Уровни содержания глюкозы в слезах могут быть намного ниже, чем уровни глюкозы в крови. С помощью имплантируемого офтальмического датчика можно контролировать уровни глюкозы в водя
- 3 011267 нистой влаге глаза или во внутритканевой жидкости, где уровни глюкозы могут быть намного выше, чем уровни глюкозы в слезах. Предпочтительно, устройство выполнено в форме субконъюнктивального имплантата, внутрироговичной линзы, эндопротеза сосуда или глаукомного шунта (имплантата для отвода внутриглазной жидкости).
В частности, когда аналит представляет собой глюкозу или лактат, предпочтительно, чтобы наружная сторона линзы включала катализатор согласно данному изобретению. Таким образом, можно препятствовать мешающему воздействию отличного от аналита другого компонента, который взаимодействует со средой.
Способ согласно настоящему изобретению может применяться для подтверждения подлинности изделия. Там, где голографический элемент представляет собой датчик, он может быть нанесен на изделие путем использования переносной голографической пленки, которая, например, может быть выполнена на ленте горячей штамповки. Изделие может быть операционной картой, банкнотой, паспортом, удостоверением личности, смарт-картой, водительскими правами, акцией, облигацией, чеком, чековой карточкой, налоговым извещением, дарственной, почтовой маркой, железнодорожным или авиабилетом, телефонной картой, лотерейным билетом, билетом на мероприятие, кредитной или дебетовой карточкой, визитной карточкой, или изделием, используемым для защиты потребителя, товарного знака и продукта (изделия), чтобы отличить подлинные продукты от подделок, и идентифицировать украденные изделия. Датчики могут применяться для обеспечения информации о продукте и упаковке для применений в качестве интеллектуальной упаковки. Термин интеллектуальная упаковка относится к системе, которая включает часть или приложение к контейнеру, обертке или вложению, для того чтобы контролировать, указывать или проверять информацию о продукте или качество или условия окружающей среды, которые затрагивают качество продукта, срок годности или безопасные и характерные применения, например, индикаторы, показывающие время-температуру, свежесть, влажность, содержание спирта, газа, физические повреждение и подобные им.
Альтернативно, датчики могут быть нанесены на продукты (изделия) с декоративным элементом или аппликацией (накладным элементом), например, к любому промышленному изделию или изделию кустарного промысла, включая, но не ограничиваясь, ювелирные изделия, предметы одежды (включая обувь), ткани, предметы мебели, игрушки, подарки, предметы домашней утвари (включая посуду и стеклянную посуду), предметы архитектурного назначения (включая стекло, плитку, краску, металлы, кирпичи, керамику, древесину, пластмассы и другие внутренние и внешние объекты), предметы искусства (включая картины, скульптуру, глиняную посуду и осветительные приборы), канцелярские принадлежности (включая открытки, фирменные бланки и рекламный материал) и спортивные товары.
Изобретение в особенности пригодно для диагностических устройств, например, тестовых полосок, зондов, картриджей, тампонов, трубок, пипеток или любых других устройств для отбора жидких проб или для тестовых устройств, а также продуктов или способов, касающихся прогностики человека или животных, тераностики (сочетание терапии и диагностики), диагностики или медикаментов. Датчики могут применяться в контактной линзе, субконъюнктивальных имплантатах, подкожных имплантатах, тестовых полосках, зондах, картриджах, тампонах, трубках, респираторных трубках, катетерах, любых форм устройств для отбора проб или анализа крови, мочи и жидкостей тела. Датчики могут также применяться в продукте или способе, касающемся нефтехимического и химического анализа и тестирования, например в тестовом устройстве, таком как тестовая полоска, чип, картридж, тампон, трубка, пипетка, или устройстве любой формы для отбора проб или анализа жидкости.
Настоящее изобретение также распространяется на изделие, пригодное для применения в способе согласно изобретению, включающему голографический элемент, причем изделие способно генерировать данные для передачи от голографического элемента к системе, которая использует эти данные для хранения, управления, передачи данных, составления отчетов и/или моделирования.
Следующие примеры иллюстрируют изобретение, за исключением примера 1, который иллюстрирует признаки изобретения.
В примерах голографический датчик включает полимерную опорную среду, содержащую 12 мол.% 3-акриламидофенилбороновой кислоты (синтез которой описан в XVО 2004/081624). Формы α- и β-Όглюкопиранозы глюкозы были закуплены у фирмы 81дта в твердой форме. Мутаротаза была закуплена у фирмы Вюхуте и получена из свиной почки. Изомераза глюкозы была закуплена у фирмы Натр1ои Везеагсб и получена из 81гер1отусез гиЫдтозиз. Лактат-оксидаза была закуплена у фирмы 8щта и получена от Ребюсоссиз зр. Исследование проводилось в фосфатно-солевом буфере (РВ8) при рН 7,4 при 30°С.
Описание примеров осуществления изобретения
Пример 1.
Свежеприготовленный раствор α-глюкопиранозы исследовали с использованием голографического датчика и регистрировали связывания. Также раствор α-глюкопиранозы оставляли на ночь для установления равновесия, и затем определяли скорость связывания. Эксперимент повторяли с использованием βглюкопиранозы. Скорость реакции рассчитывали, определяя так называемый «период полупревращения», т.е. время, необходимое для того, чтобы смещение длины волны, соответствующей дифракцион
- 4 011267 ному максимуму для голографического датчика, достигло 50% от своего значения при установившемся равновесии с использованием 2 мМ растворов.
Результаты представлены на фиг. 1. Очевидно, что в свежеприготовленном растворе αглюкопираноза образует связь с привитой группой фенилбороновой кислоты с большей скоростью, чем β-глюкопираноза в свежеприготовленном растворе. В случае этих двух растворов, оставленных на ночь, скорости были почти идентичны. Эти результаты говорят о том, что датчик связывает форму αглюкопиранозы быстрее, чем форму β-глюкопиранозы. Сходные скорости, наблюдаемые для растворов, оставленных на ночь, предполагают эффект равновесия, т.е. что β-форма превращается в α-форму. Взаимопревращение двух форм протекает очень медленно и вероятно объясняет наблюдаемую медленную кинетику связывания.
Пример 2.
мМ раствор оставляли на ночь для установления равновесия. Затем использовали голографический датчик для обнаружения глюкозы в присутствии различных количеств мутаротазы. Определяли начальную скорость отклика, т.е. исходное увеличение длины волны дифракционного максимума при добавлении раствора глюкозы.
Результаты представлены на фиг. 2 и указывают, что при относительно более низких концентрациях мутаротазы начальная скорость связывания выше, чем тогда, когда мутаротаза отсутствует. Обнаружено, что оптимальное количество мутаротазы, которое увеличивает скорость реакции на 54% относительно контрольного образца, составляет 0,25 мг/мл.
Пример 3.
Определяли влияние изомеразы глюкозы на связывание глюкозы с топографическим датчиком. Для удаления буфера, в котором была суспендирована изомераза глюкозы, выполняли ее диализ. Голографический датчик обеспечивал состояние равновесия с 1 мМ Мд§04, при этом Мд2' являлся кофактором для изомеразы глюкозы. Затем к датчику добавляли 0,5 мМ раствор глюкозы в присутствии различных количеств изомеразы глюкозы.
Результаты представлены на фиг. 3. Можно видеть, что добавление изомеразы глюкозы увеличивает чувствительность датчика. Также примечательно, что чем больше количество добавленной изомеразы глюкозы, тем больше системе требуется времени для установления равновесия. Начальные скорости реакции также намного выше, чем скорости для контрольного образца.
Пример 4.
Голографический датчик помещали в кювету с фосфатно-солевым буфером (РВ8) и добавляли 12,5 единиц лактат-оксидазы. Как только система приходила в равновесие, добавляли 2 мМ раствор лактата и через какое-то время определяли изменение длины волны дифракционного максимума.
Результаты представлены на фиг. 4. Первоначально опорная среда датчика набухает, поскольку он связывает лактат, но затем сжимается, поскольку лактат начинает использоваться лактат-оксидазой. Длина волны дифракционного максимума, отнесенная к ее исходному значению, указывает, что весь лактат превратился в пируват.

Claims (27)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ исследования аналита в жидкости, который включает в себя приведение жидкости в контакт с топографическим элементом, включающим среду и голограмму, расположенную во всем объеме среды, в котором оптическая характеристика элемента изменяется в результате изменения физического свойства, происходящего во всем объеме среды, причем это изменение возникает в результате взаимодействия между средой и аналитом; и определение любого изменения оптической характеристики элемента, характеризующийся тем, что определение осуществляют в присутствии катализатора, который увеличивает это взаимодействие, при этом среда включает в себя группу, способную реагировать с аналитом, причем аналит или группа способны к существованию во множестве форм, и определение осуществляют в присутствии первого катализатора, который способен катализировать превращение относительно менее реакционноспособной формы аналита или группы в относительно более реакционноспособную форму.
  2. 2. Способ исследования аналита в жидкости, который включает в себя приведение жидкости в контакт с голографическим элементом, включающим среду и голограмму, расположенную во всем объеме среды, в котором оптическая характеристика элемента изменяется в результате изменения физического свойства, происходящего во всем объеме среды, причем это изменение возникает в результате взаимодействия между средой и аналитом; и определение любого изменения оптической характеристики элемента; характеризующийся тем, что определение осуществляют в присутствии катализатора, который увеличивает это взаимодействие, причем жидкость содержит отличный от аналита компонент, который способен взаимодействовать со средой, и определение осуществляют в присутствии второго катализатора, способного катализировать удаление указанного компонента.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что аналит представляет собой глюкозу.
  4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что аналит представляет собой глюкозу, первый катализатор
    - 5 011267 представляет собой мутаротазу или изомеразу глюкозы, а группа представляет собой группу фенилбороновой кислоты или ее производное.
  5. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что аналит представляет собой глюкозу, указанный компонент представляет собой лактат, а второй катализатор представляет собой лактат-оксидазу или лактатдегидрогеназу.
  6. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что второй катализатор представляет собой лактат-оксидазу, и определение происходит в присутствии каталазы.
  7. 7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что аналит представляет собой лактат.
  8. 8. Способ по п.2, отличающийся тем, что аналит представляет собой лактат, указанный компонент представляет собой глюкозу, а второй катализатор представляет собой оксидазу глюкозы.
  9. 9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что приведение в контакт включает непрерывное прохождение жидкости через элемент.
  10. 10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что голограмму получают дифракцией света.
  11. 11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что голограмма видна только под увеличением.
  12. 12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что голографическое изображение представляет собой изображение объекта или двумерный, или трехмерный эффект.
  13. 13. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что голографический элемент дополнительно включает средство для возникновения эффекта интерференции при освещении светом лазера.
  14. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что указанное средство включает деполяризующий слой.
  15. 15. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что голограмма является видимой при белом свете, ультрафиолетовом освещении или инфракрасном освещении.
  16. 16. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что голограмма является видимой при определенных условиях температуры, магнитного воздействия или давления.
  17. 17. Офтальмическое устройство, пригодное для применения в способе, как он определен в любом из пп.1-16, которое включает голографический элемент и первый или второй катализатор, как они определены в любом из пп.1-16, причем среда голографического элемента включает в себя группу, способную реагировать с аналитом, при этом указанный аналит или указанная группа способны к существованию во множестве форм.
  18. 18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что оно является контактной линзой.
  19. 19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что наружная сторона линзы включает катализатор.
  20. 20. Применение способа согласно любому из пп.1-16 для подтверждения подлинности изделия, которое включает голографический элемент, как он определен в любом из пп.1-16.
  21. 21. Применение по п.20, отличающееся тем, что изделие является операционной картой, банкнотой, паспортом, удостоверением личности, смарт-картой, водительскими правами, акцией, облигацией, чеком, чековой карточкой, налоговым извещением, дарственной, почтовой маркой, железнодорожным или авиабилетом, телефонной картой, лотерейным билетом, билетом на мероприятие, кредитной или дебетовой карточкой, визитной карточкой или изделием, используемым для защиты потребителя, товарного знака или продукта, чтобы отличить подлинные продукты от подделок, или идентифицировать украденные продукты.
  22. 22. Применение по п.20, отличающееся тем, что изделие является предметом интеллектуальной упаковки, представляющей собой систему, которая включает часть или приложение к контейнеру, обертке или вложению, для того чтобы контролировать, указывать или проверять информацию о продукте или качество, или условия окружающей среды, которые затрагивают качество продукта, срок годности или безопасные и характерные применения, в частности индикаторы, показывающие время-температуру, свежесть, влажность, содержание спирта, газа, физические повреждение.
  23. 23. Применение по п.20, отличающееся тем, что изделие является промышленным изделием или изделием кустарного промысла, включающим декоративный элемент, выбранный из ювелирных изделий, предметов одежды (включая обувь), тканей, мебели, игрушек, подарков, предметов домашней утвари (включая посуду и стеклянную посуду), предметы архитектурного назначения (включая стекло, плитку, краску, металлы, кирпичи, керамику, древесину, пластмассы и другие внутренние и внешние объекты), предметы искусства (включая картины, скульптуру, глиняную посуду и осветительные приборы), канцелярские принадлежности (включая открытки, фирменные бланки и рекламный материал) и спортивные товары.
  24. 24. Применение по п.20, отличающееся тем, что изделие является изделием или устройством для исследований в области сельского хозяйства, окружающей среды, прогностики человека или животных, тераностики, диагностики, терапии или для химических анализов.
    - 6 011267
  25. 25. Применение по п.24, отличающееся тем, что изделие является тестовой полоской, чипом, картриджем, тампоном, трубкой, пипеткой, контактной линзой, субконъюнктивальным имплантатом, подкожным имплантатом, респираторной трубкой, катетером или устройством для отбора проб или анализа жидкости.
  26. 26. Переносная голографическая пленка для применения в способе, как он определен в любом из пп.1-16, включающая голографический элемент и первый или второй катализатор, как они определены в любом из пп.1-16, причем среда голографического элемента включает в себя группу, способную реагировать с аналитом, при этом указанный аналит или указанная группа способны к существованию во множестве форм.
  27. 27. Пленка по п.26, отличающаяся тем, что она расположена на ленте горячей штамповки.
EA200602186A 2004-06-07 2005-06-06 Способ исследования аналита с использованием голографического датчика EA011267B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0412654.6A GB0412654D0 (en) 2004-06-07 2004-06-07 Method of detection
PCT/GB2005/002222 WO2005121753A1 (en) 2004-06-07 2005-06-06 Method of detecting an analyte using a holographic sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200602186A1 EA200602186A1 (ru) 2007-06-29
EA011267B1 true EA011267B1 (ru) 2009-02-27

Family

ID=32696777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200602186A EA011267B1 (ru) 2004-06-07 2005-06-06 Способ исследования аналита с использованием голографического датчика

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20080020478A1 (ru)
EP (1) EP1754043A1 (ru)
JP (1) JP4782126B2 (ru)
KR (1) KR20070054601A (ru)
CN (1) CN1997884B (ru)
AU (1) AU2005252845B2 (ru)
BR (1) BRPI0511859A (ru)
CA (1) CA2569540A1 (ru)
EA (1) EA011267B1 (ru)
GB (1) GB0412654D0 (ru)
WO (1) WO2005121753A1 (ru)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0514699D0 (en) * 2005-07-18 2005-08-24 Smart Holograms Ltd Holographic sensors and their use
GB0520116D0 (en) * 2005-10-03 2005-11-09 Smart Holograms Ltd Use of holographic sensors
WO2007054689A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-18 Smart Holograms Limited Novel boronate complex and its use in a glucose sensor
JP2009524091A (ja) * 2006-01-18 2009-06-25 スマート ホログラムズ リミテッド 少なくとも2色の再生色を有するホログラムの作製方法
JP5303851B2 (ja) * 2007-04-03 2013-10-02 株式会社島津製作所 飲酒検知装置
US20090014340A1 (en) * 2007-06-15 2009-01-15 Williams John R Devices, systems, and methods for measuring glucose
US8181531B2 (en) * 2008-06-27 2012-05-22 Edwin Carlen Accessible stress-based electrostatic monitoring of chemical reactions and binding
US8232028B2 (en) * 2008-07-24 2012-07-31 Inphase Technologies, Inc. Holographic storage medium and method for gated diffusion of photoactive monomer
US9011670B2 (en) * 2008-08-14 2015-04-21 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Three-dimensional metal ion sensor arrays on printed circuit boards
KR101211098B1 (ko) 2011-04-25 2012-12-11 (주)엔써즈 클라이언트 단말기측으로 네트워크를 통해 방송에 포함된 광고와 연관된 정보를 제공하는 시스템 및 방법
EP2755549A1 (en) 2011-09-13 2014-07-23 Dose Medical Corporation Intraocular physiological sensor
KR101310943B1 (ko) 2011-09-26 2013-09-23 (주)엔써즈 방송 콘텐츠와 연관된 콘텐츠 연관 정보를 제공하는 시스템 및 방법
KR101404596B1 (ko) 2012-05-03 2014-06-11 (주)엔써즈 이미지에 기반하여 동영상 서비스를 제공하는 시스템 및 방법
KR101315970B1 (ko) 2012-05-23 2013-10-08 (주)엔써즈 오디오 신호를 이용한 콘텐츠 인식 장치 및 방법
US8886635B2 (en) 2012-05-23 2014-11-11 Enswers Co., Ltd. Apparatus and method for recognizing content using audio signal
KR101369475B1 (ko) 2013-01-23 2014-03-06 (주)엔써즈 방송 시청률 조사 시스템 및 방법
US9730638B2 (en) 2013-03-13 2017-08-15 Glaukos Corporation Intraocular physiological sensor
KR101456926B1 (ko) 2013-06-14 2014-10-31 (주)엔써즈 핑거프린트에 기반한 광고 검출 시스템 및 방법
US9095312B2 (en) 2013-10-17 2015-08-04 Google Inc. Method and system for measuring pyruvate
JP6766641B2 (ja) * 2016-12-27 2020-10-14 コニカミノルタ株式会社 画像処理装置、その制御方法およびプログラム

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5342672A (en) * 1992-09-14 1994-08-30 Weber Marking Systems, Inc. Holographic thermal transfer ribbon
WO1995026499A1 (en) * 1994-03-28 1995-10-05 British Technology Group Limited Hologram used as a sensor
WO1999034244A1 (en) * 1997-12-29 1999-07-08 Novartis Ag Programmable corrective lens
US20030027240A1 (en) * 1996-11-06 2003-02-06 University Of Pittsburgh Intelligent polymerized crystalline colloidal array carbohydrate sensors
US20030103868A1 (en) * 2000-01-07 2003-06-05 Millington Roger Bradley Sensor with holographic multiplexed image display
US6579673B2 (en) * 1998-12-17 2003-06-17 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Patterned deposition of antibody binding protein for optical diffraction-based biosensors
US20030187338A1 (en) * 1998-04-30 2003-10-02 Therasense, Inc. Analyte monitoring device and methods of use
WO2003087899A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-23 Smart Holograms Limited Method of detecting an analyte in a fluid
WO2004081624A1 (en) * 2003-03-11 2004-09-23 Smart Holograms Limited Holographic sensor
WO2005031442A1 (en) * 2003-09-25 2005-04-07 Smart Holograms Limited Ophthalmic device comprising a holographic sensor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US534672A (en) * 1895-02-26 Trousers-stretcher
DE3824258C2 (de) * 1987-07-23 1999-04-29 Bst Bio Sensor Tech Gmbh Modifizierte Enzymmembran für Enzymelektroden mit hoher Selektivität und Verfahren zu ihrer Anwendung
JPH07165781A (ja) * 1993-12-07 1995-06-27 Asai Gerumaniumu Kenkyusho:Kk グルコースの異性化方法及び異性化或いはその促進剤
US5426570A (en) * 1994-03-31 1995-06-20 Davis; Mckay H. Battery system for sustained bicycle pathway illumination, and methods
US5800624A (en) * 1996-10-22 1998-09-01 University Of Notre Dame Membrane process for separating carbohydrates
US5898004A (en) * 1996-11-06 1999-04-27 University Of Pittsburgh Of The Commonwealth System Of Higher Education Polymerized crystalline colloidal array sensors
US6399295B1 (en) * 1999-12-17 2002-06-04 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Use of wicking agent to eliminate wash steps for optical diffraction-based biosensors
CN100430996C (zh) * 2001-06-26 2008-11-05 精工爱普生株式会社 图像显示系统、投影机与图像处理方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5342672A (en) * 1992-09-14 1994-08-30 Weber Marking Systems, Inc. Holographic thermal transfer ribbon
WO1995026499A1 (en) * 1994-03-28 1995-10-05 British Technology Group Limited Hologram used as a sensor
US20030027240A1 (en) * 1996-11-06 2003-02-06 University Of Pittsburgh Intelligent polymerized crystalline colloidal array carbohydrate sensors
WO1999034244A1 (en) * 1997-12-29 1999-07-08 Novartis Ag Programmable corrective lens
US20030187338A1 (en) * 1998-04-30 2003-10-02 Therasense, Inc. Analyte monitoring device and methods of use
US6579673B2 (en) * 1998-12-17 2003-06-17 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Patterned deposition of antibody binding protein for optical diffraction-based biosensors
US20030103868A1 (en) * 2000-01-07 2003-06-05 Millington Roger Bradley Sensor with holographic multiplexed image display
WO2003087899A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-23 Smart Holograms Limited Method of detecting an analyte in a fluid
WO2004081624A1 (en) * 2003-03-11 2004-09-23 Smart Holograms Limited Holographic sensor
WO2005031442A1 (en) * 2003-09-25 2005-04-07 Smart Holograms Limited Ophthalmic device comprising a holographic sensor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANONYMOUS: "Multilayer analytical elements for use in the automated clinical analysis of glucose using an enzyme preparation containing both glucose oxidase and mutarotase" RESEARCH DISCLOSURE, KENNETH MASON PUBLICATIONS, WESTBOURNE, GB, vol. 139, no. 53, November 1975 (1975-11), XP007103572, ISSN: 0374-4353, page 1 *
SHOJI E. ET AL.: "POTENTIOMETRIC SACCHARIDE DETECTION BASED ON THE PKA CHANGES OF POLY(ANILINE BORONIC ACID)" JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, WASHINGTON, DC, US, vol. 124, no. 42, 2002, pages 12486-12493, XP001152436, ISSN: 0002-7863, cited in the application, page 12490, left-hand column, last paragraph - right-hand column, paragraph FIRST *

Also Published As

Publication number Publication date
JP4782126B2 (ja) 2011-09-28
JP2008501970A (ja) 2008-01-24
EA200602186A1 (ru) 2007-06-29
AU2005252845B2 (en) 2009-04-23
CA2569540A1 (en) 2005-12-22
BRPI0511859A (pt) 2008-01-15
CN1997884B (zh) 2012-05-09
WO2005121753A1 (en) 2005-12-22
GB0412654D0 (en) 2004-07-07
EP1754043A1 (en) 2007-02-21
AU2005252845A1 (en) 2005-12-22
CN1997884A (zh) 2007-07-11
US20080020478A1 (en) 2008-01-24
KR20070054601A (ko) 2007-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA011267B1 (ru) Способ исследования аналита с использованием голографического датчика
JP4163629B2 (ja) 流体中の検体を感知する方法
US7998412B2 (en) Ophthalmic device comprising a holographic sensor
US8334140B2 (en) Boronate complex and its use in a glucose sensor
KR20070083451A (ko) 홀로그래픽 또는 회절장치
AU2004276949B2 (en) Ophthalmic device comprising a holographic sensor
Elsherif et al. Wearable bifocal contact lens for continual glucose monitoring integrated with smartphone readers
JP4911641B2 (ja) ポリマーマトリックスを含むホログラフィックセンサー
AU2005263970B2 (en) Holographic sensor having heterogeneous properties
JP2008512649A (ja) センサ
EP1907020A1 (en) Use of holographic sensor to determine sterilisation
US20100143827A1 (en) Methods of Making Holographic Devices
JP2009506312A (ja) ホログラフィックセンサの使用
WO2006120426A1 (en) Sensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU