EP1805503A1 - Multifunktionales referenzsystem bei analybestimmungen durch fluoreszenz - Google Patents

Multifunktionales referenzsystem bei analybestimmungen durch fluoreszenz

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EP1805503A1
EP1805503A1 EP05798048A EP05798048A EP1805503A1 EP 1805503 A1 EP1805503 A1 EP 1805503A1 EP 05798048 A EP05798048 A EP 05798048A EP 05798048 A EP05798048 A EP 05798048A EP 1805503 A1 EP1805503 A1 EP 1805503A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
analyte
substance
reference substance
sample
luminescence
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05798048A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carina Horn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
F Hoffmann La Roche AG
Roche Diagnostics GmbH
Original Assignee
F Hoffmann La Roche AG
Roche Diagnostics GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by F Hoffmann La Roche AG, Roche Diagnostics GmbH filed Critical F Hoffmann La Roche AG
Publication of EP1805503A1 publication Critical patent/EP1805503A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N2021/6439Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks
    • G01N2021/6441Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks with two or more labels

Definitions

  • the present invention relates to a system for the detection of luminescence of an analyte in a liquid sample, the system comprising a carrier on which an analyte-specific substance and a reference substance are located. Furthermore, the invention relates to a method for detecting an analyte in a liquid sample, wherein said system is used. In addition to the detection of an analyte, the system according to the invention is suitable for determining the amount of sample, determining the amount of the analyte and / or determining the functional readiness of the carrier for a detection.
  • the system and method according to the invention for detecting an analyte is based on luminescence detection, in particular fluorescence detection.
  • luminescence detection in particular fluorescence detection.
  • fluorescence detection Such detection systems have long been known in the art.
  • the photometric evaluation of analytical test elements is one of the most common methods for rapid detection or rapid determination of the concentration of analytes in samples.
  • test elements that are evaluated photometrically have a high priority.
  • the intensity of the emission of fluoreszenziemden substances depends directly proportional to the intensity of the excitation.
  • the intensity of the excitation can be influenced by many factors, for example the behavior of the light source over time or changes in the light paths.
  • changes in the light paths can cause different excitation intensities. Therefore, it is very difficult to perform absolute fluorescence measurements reproducibly.
  • fluorophore-based detection system that emits a second fluorophore that emits at a different wavelength than the analyte-specific fluorophore.
  • This second fluorophore can thus be used as a reference. It can then be distinguished by two different filters (and two detectors) between the two fluorophores, wherein a fluorophore undergoes no chemical reaction and can serve as a reference.
  • This detection system is described, for example, in the following reference: Principles of Fluorescence Spectroscopy, J.R. Lackowicz, Klüver Academic / Plenum Publishers, New York, Boston, Dordrecht, Moscow 1999, 2nd ed.
  • Another approach is to use time-resolved and phase-modulated referencing in which a very long-lived fluorophore that has a longer lifetime than a short-lived fluorophore specific for the analyte is used as the reference substance. While the long-lived luminescence is not influenced by the analyte in its parameters, the intensity of the analyte-specific, short-lived phosphor varies depending on the respective analyte concentration. Then, by time-resolved measurement, analyte fluorophore can first be measured and then the decay of the reference recorded.
  • WO 99/06821 discloses such a system.
  • at least two different phosphors are used co-immobilized on a carrier, the first of which responds to the parameter of the analyte to be determined at least in the luminescence intensity, and the second of which does not respond to the parameter to be measured at least in the luminescence intensity and the decay time.
  • the phosphors have different cooldowns. The time or phase behavior of the resulting luminescence response can thus be used to form a reference variable for the determination of the analyte parameter to be measured.
  • WO 02/056023 discloses an optical sensor for determining at least one parameter in a sample, wherein here too a parameter indicator with a short cut-off time which responds to the parameter and a reference material with a long cooldown which does not respond to the parameter are used.
  • the indicator material and the reference material are immobilized on a common carrier and covered on the sample side with an opaque layer.
  • the referencing via a second fluorophore which is measured at a different wavelength, however, requires a higher expenditure on equipment. For example, two filters are needed instead of just a single filter to block the excitation light, and two detectors are usually needed. In addition, one of the two paths can be faulty due to the separation of the optical paths after the excitation in different detectors, which would then lead to a false referencing.
  • FIG. 1 shows the measuring range of the analyte signal with and without reference. Without the reference fluorophore, the measuring range can be optimally adapted to the dynamic range to be spanned. With reference fluorophore, part of the measuring range is claimed by the reference.
  • the reference substances or reference phosphors used in the above-mentioned prior art methods can only be used as a reference substance for comparison with the analyte, but they can not fulfill other functions.
  • WO 83/00931 discloses an apparatus and a method for detecting a liquid sample, wherein it is determined whether a sufficient amount of sample liquid has been applied. This is achieved by emitting from a drop detector comprising a light source radiation onto the sample which is within the absorption band of water. First, the sample carrier is irradiated in the dry and then in the wetted state and thus the moisture is measured. Due to the difference of the detected signals, the moisture content of the sample is then calculated.
  • U.S. Patent 5,114,350 discloses a method and apparatus for determining the concentration of an analyte in a body fluid sample. The degree of wetting of the reaction carrier is measured by measuring the amount of reflected light which decreases with increasing wetting.
  • DE 10248555 A1 discloses a method for detecting and compensating the underdosing of test strips. This document describes a test element which comprises an analyte-specific reagent which interacts with an analyte in a sample and a control substance which interacts with a sample matrix of the sample. The analyte-specific reagent interacts with the analyte as a function of the analyte concentration in a detection wavelength range.
  • the control sequence interacts with irradiation of the test field with the sample matrix as a function of the amount of sample applied to the test field.
  • the control substance can also react with the water contained in the sample matrix.
  • An example which is mentioned in DE 10248555, uses chlorophenol red as an analyte-independent color former for determining the amount of sample and 2,18-phosphomolybdic acid as analyte-specific reagent for the determination of the glucose concentration in a sample, eg. B. a blood sample.
  • two wavelength ranges must therefore be detected, which makes this test system expensive in terms of apparatus.
  • the object underlying the invention was to provide a system and method for detecting an analyte in a liquid sample, which can be carried out with a reference substance and an analyte-specific substance, without compromising the high equipment complexity described in the prior art to have to take.
  • the object according to the invention is achieved by a system for the luminescence detection of an analyte in a liquid sample, comprising a carrier comprising an analyte-specific substance which is capable of emitting a first luminescence signal upon contact with the analyte, and a reference substance which is capable of emitting a second luminescent signal due to contact with the liquid Sample is substantially quenched.
  • detection methods known from the prior art can be simplified according to the invention by using a reference substance which, in the absence of the sample, emits a luminescence signal which can be used as a reference signal.
  • this luminescent signal is abruptly substantially quenched, i. it essentially provides no signal, or at least a very much reduced signal.
  • excitation and emission are at approximately the same wavelengths as for the analyte-specific substance. This means that a single detector can then be used for the detection of the luminescence signals.
  • the reference substance Due to the property of the reference substance to emit a luminescence signal in the absence of the sample, which is then quenched when it is brought into contact with the sample, the reference substance can be used not only to detect the analyte, but also to determine the amount of sample, to determine the amount of the analyte and / or the operational readiness of the carrier.
  • the reference substance can be chosen so that its luminescence signal is quenched on wetting. Then the functional readiness of the test system can be made visible. Thus, if the carrier comprising the assay system has become wet or stored in storage or other substances have come into contact with it, this luminescent signal of the reference substance will be quenched, and it can be seen that this assay system is not functional is.
  • the quenching is preferably reversible, ie if the sample or, in particular, the wetting is removed or reversed, then the luminescence signal can also be restored.
  • a wetting detection and / or a filling control can be achieved with the system according to the invention. If, for example, a test field is provided on the support and it is not completely wetted by the sample, a residual luminescence signal remains. It is then possible to make a computational correction with respect to the analyte signal via this residual luminescence.
  • such a reference substance can also be used as a moisture indicator.
  • the moisture indicator then provides information about the storage conditions of the test system and its operational readiness.
  • man can also use the reference substance as an indicator for an expiration date of the test system to be selected.
  • Luminescent substances in particular fluorophores, which have such properties are scarcely known in the prior art. Most fluorophores experience a fluorescence increase and no quenching in a humid environment.
  • the system of the invention is a pH sensor, i. a system wherein the analyte-specific substance is selected from substances whose luminescent signal depends on the pH.
  • the reference substance is preferably not a substance whose luminescent signal is substantially quenched upon a pH change.
  • Preferred analyte-specific substance is LysoSensor Blue DND-167 or a derivative thereof, e.g. For determining the pH in the range of about 3.5 to about 7.0, or about 4.5 to about 6.0.
  • the carrier of the pH sensor according to the invention preferably has a pH at which the analyte-specific Substance shows essentially no luminescence.
  • this may be a pH selected from the range of about 7 to about 10, or from about 8 to about 9.
  • the buffering power of the carrier can be predetermined so that the carrier is substantially completely rebuffered to the pH of the sample.
  • the person skilled in the art knows how to set such a buffering force of the carrier.
  • the reference substance is preferably selected from the class of chalcones of formula I.
  • R 2 , R 3 and R 5 are preferably selected from NR 11 R 12 and SO 3 Na.
  • the remaining substituents R 1, R 4 , R 6 , R 7 , Re, R 9 and R 10 can be any desired substituents, preferably hydrogen or halogen, in particular F, Cl, Br and I.
  • R 1 and R 12 are preferably selected from hydrogen, C 1 -C 4 -alkyl, in particular methyl, ethyl, propyl and butyl, where dC 4 -alkyl with -OH, -SH, phosphate, -COOH, -NH 2 , -SO 3 Na, -NO 2 , halogen, in particular F, Cl, Br and I, may be substituted.
  • a preferred substituted alkyl radical is CH 2 CH 2 -SO 3 Na.
  • Particularly preferred substances which are suitable as reference substance according to the invention are amino chlorones and chloro-chlorones, in particular according to the general formulas II, III and IV.
  • Chloroqualcone was prepared according to a method of Krasovitskii (B.M. Krasovitskii, D.G. Pereyaslova, ZH Vsesoyuznogo Obscchestva, D.I. Mendeleeva, 10 (6), 704 (1965)).
  • Aminochalcone in which Rn and Ri 2 are methyl, is commercially available and has been used for orientation studies.
  • the aminochalcone of general formula V wherein R 11 and R 12 are both CH 2 CH 2 -SO 3 Na, was prepared via a multi-step synthesis.
  • Another preferred substance is thus that of the formula V.
  • the quenching reaction can also be caused by metal ions.
  • such compounds are also suitable as reference substances according to the invention, the luminescence signal of which is essentially quenched on contact with metal ions.
  • FuraRED available from Molprobes.
  • FuraRED has the following structure:
  • a third reference substance suitable according to the invention is one which responds to a pH change. These are substances whose luminescence signal is essentially quenched by a pH change.
  • Blood has a very high buffering power and is therefore able to transfer a previously set pH in the test system. For example, if the test system is set at a lower pH (for example, pH 5), then the test system is rebuffered to pH 7 when a blood sample is applied.
  • a lower pH for example, pH 5
  • LysoSensor Blue DND-167 from Molprobes (catalog no. L7533, ABS / EM 1 (nm): 373/425, PKA: 5.1, suitable pH range: 4.5-6.0 ).
  • LysoSensor Blue DND-167 which have a better water solubility than LysoSensor Blue DND-167 can be used for the system or the method according to the invention. Due to the increased water solubility, the io
  • Reaction rate can be increased with the sample containing the analyte.
  • one or more hydrogen atoms are independently substituted by substituents, wherein one carbon atom may carry more than one substituent.
  • Particularly suitable substituents are polar substituents which can carry at least one positive and / or negative charge.
  • LysoSensor Blue DND-167 derivatives of the invention carry exactly one, two, three or four substituents.
  • Preferred substituents include -OH, -SH, phosphate, -COORn, -NR11R12, -SO 3 Na, -NO 2, halogen, in particular F, Cl, Br and I, a. Rn and
  • R 12 are preferably selected from hydrogen, C 1 -C 4 -alkyl, in particular methyl, ethyl, propyl and butyl, where C 1 -C 4 -alkyl is -OH,
  • a preferred substituted alkyl radical is -CH 2 CH 2 -SO 3 Na.
  • a derivative of LysoSensor Blue DND-167 is a compound of Formula VII: (VII)
  • the system according to the invention is a system for the determination of glucose, in particular of the blood glucose.
  • analyte-specific substance can, for. B. NAD or NADP be used, which in the presence of a suitable enzyme, for.
  • a glucose dehydrogenase NADH or NADPH forms, which shows a luminescence.
  • the luminescence signal is substantially quenched at a pH change, z. LysoSensor Blue DND-167 or a derivative thereof.
  • Another object of the present invention is also a method for detecting an analyte in a liquid sample by luminescence, comprising
  • a reference substance and an analyte-specific substance that are excited and emitted in substantially the same wavelength range.
  • the luminescence signal of the reference substance is measured in the absence of the sample, then the liquid sample is applied and the luminescence signal which is produced by the sample is measured.
  • This can preferably be done by using a single detector.
  • different detectors may also be used, especially if the wavelength ranges of the reference substance and the analyte-specific substance differ.
  • FIG. 1 shows the measurement range for the measurement for the luminescence signal of an analyte with or without a reference substance according to the prior art method.
  • Figure 2 shows the kinetics of quenching of dimethylaminochalcone upon wetting.
  • FIG. 3 shows a test system using a 0.05% solids chalcone.
  • the samples were 4 solutions, each containing 0 mg / dl,
  • the intensity of the luminescence was measured and compared with the quenched signal derived from the control sample with 0 mg / dl glucose.
  • Difference counts are maximum when sufficient sample has been applied. They get smaller and smaller the less sample is applied.
  • FIG. 4 shows the number of counts per volume in the same test format as described in FIG. From about 1 ⁇ l, a plateau is reached, below whose reliable measurement is impossible.
  • Figure 5 shows the absorption and emission spectrum of FuraRED.
  • FIG. 6 and FIG. 7 show the fluorescence emission of LysoSensor Blue DND-167 as a function of the pH.
  • the intensity of the luminescence was measured for 24 seconds after application of the sample.
  • the intensity of the luminescence was measured for 24 seconds after application of the sample.
  • the results with the sample containing 0 mg / dl glucose correspond to the result from FIG. 8.
  • the decrease in the time-dependent luminescence decreases (90 mg / dl) or the luminescence rises above the initial value (300 mg / dl). dl and 700 mg / dl glucose).
  • the different time courses of the Lysosensor Blue DND167 and NADH-dependent luminescence can be distinguished from each other. Examples
  • the chalcone was dissolved in MeOH and spiked with the transpafill. Propofan was added to this mixture and the slurry homogonized. Subsequently, the mixture was knife-dried on a Pokalon foil and dried at 50 0 C for 5 minutes.
  • the dye Lysosensor Blue DND167 was dissolved in various buffers of different pH and this solution was applied to a test strip containing only a blank foil as a dropping area. These were measured on the measuring device.
  • Excitation wavelength 375 nm (UV LED from Roithner), detection from 420 nm with the aid of a fluorescence filter, Langpass, KV 418 from Schott, detector BPW34.
  • a layer was made containing glucose dehydrogenase, NAD and a buffer.
  • the pH of the layer was 5.
  • FIG. 8 shows the decrease in the fluorescence when the buffer solution pH 7 drops on.
  • the pH of the layer was re-buffered from pH 5 to pH 7. During the buffering, the fluorescence decreased.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System für den Lumineszenz-Nachweis eines Analyten in einer flüssigen Probe, wobei das System einen Träger umfasst, auf dem sich eine Analyt-spezifische Substanz und eine Referenzsubstanz befinden. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nachweis eines Analyten in einer flüssigen Probe, wobei das genannte System verwendet wird. Das erfindungsgemässe System eignet sich zusätzlich zum Nachweis eines Analyten dazu, die Probenmenge zu bestimmen, die Menge des Analyten zu bestimmen und/oder die Funktionsbereitschaft des Trägers für einen Nachweis festzustellen.

Description

Multifunktionales Referenzsystem bei Analytbestimmungen durch
Fluoreszenz
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System für den Lumineszenz- Nachweis eines Analyten in einer flüssigen Probe, wobei das System einen Träger umfasst, auf dem sich eine Analyt-spezifische Substanz und eine Referenzsubstanz befinden. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nachweis eines Analyten in einer flüssigen Probe, wobei das genannte System verwendet wird. Das erfindungsgemäße System eignet sich zusätzlich zum Nachweis eines Analyten dazu, die Probenmenge zu bestimmen, die Menge des Analyten zu bestimmen und/oder die Funktionsbereitschaft des Trägers für einen Nachweis festzustellen.
Das erfindungsgemäße System und Verfahren zum Nachweis eines Analyten beruht auf einem Lumineszenz-Nachweis, insbesondere einem Fluoreszenz-Nachweis. Solche Nachweissysteme sind im Stand der Technik bereits seit langem bekannt. Bei den heutigen Analysemethoden stellt die photometrische Auswertung von analytischen Testelementen eines der gebräuchlichsten Verfahren zum schnellen Nachweis bzw. zur schnellen Bestimmung der Konzentration von Analyten in Proben dar. Allgemein werden photometrische Auswertungen im Bereich der Analytik, der Umweltanalytik und vor allem im Bereich der medizinischen Diagnostik eingesetzt. Insbesondere im Bereich der Blutglucosediagnostik aus Kapillarblut besitzen Testelemente, die photometrisch ausgewertet werden, einen großen Stellenwert.
Bei fluoreszenzspektrometrischen Nachweissystemen hängt die Intensität der Emission der fluoreszenziemden Substanzen direkt proportional von der Intensität der Anregung ab. Dabei kann die Intensität der Anregung durch viele Faktoren beeinflusst werden, zum Beispiel durch das Verhalten der Lichtquelle über die Zeit oder Veränderungen der Lichtwege. Gerade in einem Kleingerät, welches nicht feststehend in einem Labor zur Messung benutzt wird, können Veränderungen der Lichtwege unterschiedliche Anregungsintensitäten hervorrufen. Daher ist es sehr schwierig, absolute Fluoreszenzmessungen reproduzierbar durchzuführen.
Aus diesem Grunde verwenden die heute gängigen Fluoreszenz- Testsysteme eine Referenzsubstanz, auf die bezogen werden kann. Es sind verschiedene Arten von Referenzsubstanzen bekannt.
Beispielsweise ist im Stand der Technik bekannt, in Nachweissystemen, die auf einem Fluorophor beruhen, einen zweiten Fluorophor zu verwenden, der bei einer anderen Wellenlänge emittiert als der für den Analyten spezifischen Fluorophor. Dieser zweite Fluorophor kann somit als Referenz benutzt werden. Dabei kann dann durch zwei verschiedene Filter (und zwei Detektoren) zwischen den beiden Fluorophoren unterschieden werden, wobei ein Fluorophor keine chemische Umsetzung erfährt und als Referenz dienen kann. Dieses Nachweissystem ist beispielsweise in der folgenden Literaturstelle beschrieben: Principles of Fluorescence Spectroscopy, J. R. Lackowicz, Klüver Academic/Plenum Publishers, New York, Boston, Dordrecht, Moscow 1999, 2. Auflage.
Ein anderer Ansatz besteht in einer zeitaufgelösten und phasenmodulierten Referenzierung, bei der ein sehr langlebiger Fluorophor, der eine längere Lebensdauer als ein für den Analyten spezifischer kurzlebiger Fluorophor hat, als Referenzsubstanz verwendet wird. Während die langlebige Lumineszenz in ihren Parametern vom Analyten nicht beeinflusst wird, verändert sich die Intensität des für den Analyten spezifischen, kurzlebigen Leuchtstoffs in Abhängigkeit von der jeweiligen Analytkonzentration. Dann kann durch zeitaufgelöste Messung zuerst Analyt-Fluorophor gemessen werden und anschließend das Abklingen der Referenz aufgenommen werden. Das Verhältnis des Abklingsignals zu dem Signal des Analyten plus dem der Referenzsubstanz muss immer gleich sein, unabhängig mit welcher Intensität eingestrahlt wurde. WO 99/06821 offenbart ein solches System. Hierbei werden zumindest zwei verschiedene Leuchtstoffe co-immobilisiert auf einem Träger verwendet, deren erster zumindest in der Lumineszenzintensität auf den zu bestimmenden Parameter des Analyten anspricht, und deren zweiter zumindest in der Lumineszenzintensität und der Abklingzeit auf den zu messenden Parameter nicht anspricht. Die Leuchtstoffe weisen unterschiedliche Abklingzeiten auf. Das Zeit- oder Phasenverhalten der sich ergebenden Lumineszenzantwort kann somit zur Bildung einer Referenzgröße für die Bestimmung des zu messenden Parameters des Analyten verwendet werden.
WO 02/056023 offenbart einen optischen Sensor zur Bestimmung zumindest eines Parameters in einer Probe, wobei auch hier ein auf den Parameter ansprechendes Indikatormaterial mit kurzer Ablingzeit und ein auf den Parameter nicht ansprechendes Referenzmaterial mit langer Abklingzeit verwendet werden. Hierbei sind das Indikatormaterial und das Referenzmaterial auf einem gemeinsamen Träger immobilisert und auf der Probenseite mit einer lichtundurchlässigen Schicht abgedeckt.
Die Referenzierung über einen zweiten Fluorophor, der bei einer anderen Wellenlänge gemessen wird, benötigt allerdings einen höheren apparativen Aufwand. So werden zum Beispiel zwei Filter anstelle nur eines einzigen Filters benötigt, um das Anregungslicht abblocken zu können, und es werden in der Regel auch zwei Detektoren benötigt. Hinzu kommt, dass durch die Trennung der optischen Wege nach der Anregung in unterschiedliche Detektoren einer der beiden Wege fehlerhaft sein kann, was dann zu einer falschen Referenzierung führen würde.
Bei der zeit- oder phasenaufgelösten Referenzierung besteht der Nachteil, dass die Messungen der Analyten immer vor einem leuchtenden Hintergrund durchgeführt werden müssen. Das bedeutet, das immer ein gewisser Offset oder Signaluntergrund besteht, der den Messbereich - A -
begrenzt. Dieses Prinzip ist beispielsweise in Figur 1 dargestellt.
In Figur 1 sieht man den Messbereich des Analytsignals mit und ohne Referenz. Ohne den Referenzfluorophor kann der Messbereich optimal auf den zu umspannenden Dynamikbereich angepasst werden. Mit Referenzfluorophor wird ein Teil des Messbereichs von der Referenz beansprucht.
Die Referenzsubstanzen bzw. Referenzleuchtstoffe, die in den oben genannten Verfahren des Standes der Technik eingesetzt werden, können nur als Referenzsubstanz für den Vergleich mit dem Analyten verwendet werden, sie können jedoch keine weiteren Funktionen erfüllen.
Ein wichtiges Thema bei der Bestimmung von Analyten im Diagnostik- Bereich ist jedoch auch die Benetzungserkennung und/oder eine Füllkontrolle des Testfeldes.
Auch in diesem Bereich gibt es im Stand der Technik Ansätze, die bestehenden Verfahren zu verbessern. WO 83/00931 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Nachweis einer flüssigen Probe, wobei bestimmt wird, ob eine ausreichende Menge an Probenflüssigkeit aufgetragen wurde. Dies wird erreicht, indem von einem Tropfendetektor, der eine Lichtquelle umfasst, Strahlung auf die Probe abgegeben wird, die innerhalb der Absorptionsbande von Wasser liegt. Es wird zunächst der Probenträger im trockenen und dann im benetzten Zustand bestrahlt und somit die Feuchtigkeit gemessen. Aufgrund des Unterschieds der detektierten Signale wird dann der Feuchtigkeitsgehalt der Probe berechnet.
US-Patent 5,114,350 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration eines Analyten in einer Körperflüssigkeitsprobe. Der Grad der Benetzung des Reaktionsträgers wird dadurch gemessen, dass die Menge an reflektiertem Licht gemessen wird, die mit zunehmender Benetzung abnimmt. DE 10248555 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung und Kompensation der Unterdosierung von Teststreifen. In dieser Druckschrift wird ein Testelement beschrieben, welches ein Analyt-spezifisches Reagenz umfasst, das mit einem Analyten in einer Probe wechselwirkt, sowie eine Kontrollsubstanz, die mit einer Probenmatrix der Probe wechselwirkt. Das Analyt-spezifische Reagenz wechselwirkt mit dem Analyten in Abhängigkeit von der Analytkonzentration in einem Detektionswellenlängenbereich. Die Kontrollsequenz wechselwirkt bei Bestrahlung des Testfeldes mit der Probenmatrix in Abhängigkeit von der auf das Testfeld aufgegebenen Probenmenge. Die Kontrollsubstanz kann dabei auch mit dem in der Probenmatrix enthaltenen Wasser reagieren. Ein Beispiel, das in DE 10248555 genannt ist, verwendet Chlorphenolrot als Analyt-unabhängigen Farbbildner zur Bestimmung der Probenmenge und 2,18- Phosphormolybdänsäure als Analyt-spezifisches Reagenz zur Bestimmung der Glucosekonzentration in einer Probe, z. B. einer Blutprobe. In dem genannten Beispiel dieses Dokuments müssen somit zwei Wellenlängenbereiche detektiert werden, was dieses Testsystem apparativ aufwändig macht.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe bestand darin, ein System und Verfahren zum Nachweis eines Analyten in einer flüssigen Probe bereitzustellen, welches mit einer Referenzsubstanz und einer analyt- spezifischen Substanz durchgeführt werden kann, ohne dabei den im Stand der Technik beschriebenen hohen apparativen Aufwand in Kauf nehmen zu müssen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein System für den Lumineszenz-Nachweis eines Analyten in einer flüssigen Probe, umfassend einen Träger, umfassend eine Analyt-spezifische Substanz, die in der Lage ist, bei Kontakt mit dem Analyten ein erstes Lumineszenzsignal abzugeben, und ein Referenzsubstanz, die in der Lage ist, ein zweites Lumineszenzsignal abzugeben welches durch Kontakt mit der flüssigen Probe im wesentlichen gequencht wird.
Überraschendeweise lassen sich aus dem Stand der Technik bekannte Nachweisverfahren dadurch erfindungsgemäß vereinfachen, dass eine Referenzsubstanz verwendet wird, welche in Abwesenheit der Probe ein Lumineszenzsignal abgibt, welches als Referenzsignal verwendet werden kann. Bei Zugabe der Probe wird dieses Lumineszenzsignal schlagartig im wesentlichen gequencht, d.h. es liefert im wesentlichen kein Signal mehr, oder zumindest ein sehr stark verringertes Signal.
Besonders vorteilhaft für die vorliegende Erfindung ist es, wenn Anregung und Emission bei etwa den gleichen Wellenlängen liegen wie für die analytspezifische Substanz. Dies bedeutet, dass dann für die Detektion der Lumineszenzsignale ein einziger Detektor verwendet werden kann.
Durch die Eigenschaft der Referenzsubstanz, in Abwesenheit der Probe ein Lumineszenzsignal abzugeben, was dann bei Inkontaktbringen mit der Probe gequencht wird, kann die Referenzsubstanz nicht nur zum Nachweis des Analyten verwendet werden, sondern auch zum Bestimmen der Probenmenge, zum Bestimmen der Menge des Analyten und/oder der Funktionsbereitschaft des Trägers. Die Referenzsubstanz kann beispielsweise so gewählt werden, dass ihr Lumineszenzsignal bei Benetzung gequencht wird. Dann kann die Funktionsbereitschaft des Testsystems sichtbar gemacht werden. Falls also der Träger, der das Testsystem umfasst, in etwa bei der Lagerung feucht geworden ist oder dgl., oder andere Substanzen mit ihm in Kontakt gekommen sind, wird dieses Lumineszenzsignal der Referenzsubstanz gequencht sein, und es ist erkennbar, dass dieses Testsystem nicht funktionsbereit ist.
Vorzugsweise ist das Quenchen reversibel, d.h. wird die Probe oder insbesondere die Benetzung entfernt bzw. rückgängig gemacht, so kann auch das Lumineszenzsignal wieder hergestellt werden. Damit kann neben der Referenzierung eine Benetzungserkennung und/oder eine Füllkontrolle mit dem erfindungsgemäßen System erreicht werden. Wird z.B. auf dem Träger ein Testfeld vorgesehen und dieses nicht vollständig von der Probe benetzt, bleibt ein Restlumineszenzsignal bestehen. Es ist dann möglich, rechnerisch eine Korrektur im Bezug auf das Analytsignal über diese Restlumineszenz zu machen.
Wenn die Lumineszenzeigenschaften im Bezug auf die Umgebungsfeuchte reversibel sind, kann eine solche Referenzsubstanz auch als Feuchteindikator verwendet werden. Der Feuchteindikator gibt dann über die Lagerbedingungen des Testsystems und seine Funktionsbereitschaft Auskunft. Mann kann somit die Referenzsubstanz auch als Indikator für ein zu wählendes Verfallsdatum des Testsystems verwenden.
Lumineszenzsubstanzen, insbesondere Fluorophore, die solche Eigenschaften aufweisen, sind im Stand der Technik kaum bekannt. Die meisten Fluorophore erfahren in feuchter Umgebung eine Fluoreszenzerhöhung und kein Quenchen.
Wenn die Lumineszenzeigenschaften der Analyt-spezifischen Substanz vom pH-Wert abhängen, kann die Analyt-spezifische Substanz zur Bestimmung des pH-Wertes verwendet werden. In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße System daher ein pH-Sensor, d.h. ein System, wobei die Analyt-spezifische Substanz ausgewählt ist aus Substanzen, deren Lumineszenzsignal vom pH-Wert abhängig ist. In dieser Ausführungsform ist die Referenzsubstanz vorzugsweise keine Substanz, deren Lumineszenzsignal bei einer pH-Änderung in wesentlichen gequencht wird. Bevorzugt als Analyt-spezifische Substanz ist LysoSensor Blue DND-167 oder ein Derivat davon, z. B. zur Bestimmung des pH-Wertes im Bereich von etwa 3,5 bis etwa 7,0 oder etwa 4,5 bis etwa 6,0.
Vor Aufbringen der Probe weist der Träger des erfindungsgemäßen pH- Sensors vorzugsweise einen pH-Wert auf, bei dem die Analyt-spezifische Substanz im wesentlichen keine Lumineszenz zeigt. Im Falle von LysoSensor Blue DND-167 kann dies ein pH ausgewählt aus dem Bereich von etwa 7 bis etwa 10 oder von etwa 8 bis etwa 9 sein.
Ferner kann die Pufferkraft des Trägers so vorbestimmt werden, dass der Träger im wesentlichen vollständig auf den pH-Wert der Probe umgepuffert wird. Dem Fachmann ist bekannt, wie eine derartige Pufferkraft des Trägers eingestellt werden muss.
Als Referenzsubstanz kommen prinzipiell alle Substanzen infrage, welche in der Lage sind, ein Lumineszenzsignal abzugeben, welches durch Kontakt mit der Probe im wesentlichen gequencht wird. Hierbei können alle Arten von Substanzen verwendet werden, die durch Kontakt mit irgendeinem Bestandteil der Probe in ihrem Lumineszenzsignal gequencht werden. Bestandteile in zu untersuchenden Proben, welche das Quenchen auslösen können, sind z.B. Wasser, Calcium, Magnesium oder andere Metalle oder deren Ionen, der pH-Wert sowie weitere Faktoren.
Wenn Wasser der für das Quenchen auslösende Faktor ist, ist die Referenzsubstanz vorzugsweise ausgewählt aus der Klasse der Chalcone der Formel I.
Chalcone sind im Stand der Technik bekannt (B. M. Krasovitskii, D. G. Pereyaslova, ZH. Vsesoyuznogo Obscchestva im. D.I. Mendeleeva, 10 (6), 704 (1965); G.E. Dobretsov, V.A. Petrov, Yu.A. Vladimirov, Studia Biophysica Berlin, 71 (3), 181-187 (1978)).
Bevorzugt sind Substanzen der allgemeinen Formel I, (I)
wobei einer der Reste R2, R3 und R5 vorzugsweise ausgewählt ist aus NR11R12 und SO3Na. Die übrigen Substituenten R-i, R4, R6, R7, Re, R9 und R10 können beliebige Substituenten sein, vorzugsweise Wasserstoff oder Halogen, insbesondere F, Cl, Br und I.
R11 und R12 sind vorzugsweise ausgewählt aus Wasserstoff, C1-C4-AIkYl, insbesondere Methyl, Ethyl, Propyl und Butyl, wobei d-C4-Alkyl mit -OH, -SH, Phosphat, -COOH, -NH2, -SO3Na, -NO2, Halogen, insbesondere F, Cl, Br und I, substituiert sein kann. Ein bevorzugter substituierter Alkylrest ist CH2CH2-SO3Na.
Besonders bevorzugte Substanzen, die als erfindungsgemäße Referenzsubstanz geeignet sind, sind Aminochalcone und Chlorchalcone, insbesondere gemäß den allgemeinen Formeln II, III und IV.
(H)
(IV)
Chlorchalcon wurde gemäß einem Verfahren von Krasovitskii hergestellt (B. M. Krasovitskii, D. G. Pereyaslova, ZH. Vsesoyuznogo Obscchestva im. D.I. Mendeleeva, 10 (6), 704 (1965)).
Aminochalcon, bei dem Rn und Ri2 Methyl sind, ist gewerblich erhältlich und wurde für orientierende Untersuchungen eingesetzt.
Das Aminochalcon der allgemeinen Formel V, bei der R11 und R12 beide CH2CH2-SO3Na sind, wurde über eine mehrstufige Synthese hergestellt.
Eine weitere bevorzugte Substanz ist somit die der Formel V.
Die Quenchreaktion kann auch durch Metallionen hervorgerufen werden. Es sind somit auch solche Verbindungen als Referenzsubstanzen erfindungsgemäß geeignet, deren Lumineszenzsignal bei Kontakt mit Metallionen im wesentlichen gequencht wird.
Insbesondere ist es möglich, Referenzsubstanzen auszuwählen, bei denen das Lumineszenzsignal durch den Kontakt mit Calcium- bzw. Magnesiumionen gequencht wird. Hierfür kommen z.B. Fluoreszenzfarbstoffe infrage, die bei einer Komplexbildung mit Ca2+ und/oder Mg2+ aufhören zu fluoreszieren bzw. sehr reduziert fluoreszieren.
Ein Beispiel für einen solchen Fluoreszenzfarbstoff ist FuraRED, welcher von der Firma Molprobes erhältlich ist. FuraRED hat die folgende Struktur:
Eine dritte erfindungsgemäß geeignete Referenzsubstanz ist eine, welche auf eine pH-Änderung anspricht. Es handelt sich hierbei um Substanzen, deren Lumineszenzsignal bei einer pH-Wert-Änderung im wesentlichen gequencht wird.
Dies ist besonders vorteilhaft für Proben, wie z.B. Blut. Blut hat eine sehr hohe Pufferkraft und ist daher in der Lage, einen vorher im Testsystem eingestellten pH-Wert zu überspielen. Ist das Testsystem beispielsweise auf einen niedrigeren pH-Wert eingestellt (beispielsweise pH 5), wird bei Auftrag einer Blutprobe das Testsystem umgepuffert auf pH 7.
Ein Beispiel für eine solche Referenzsubstanz ist LysoSensor Blue DND-167 von Molprobes (Katalog Nr. L7533, ABS/EM1 (nm): 373/425, PKA: 5,1 , geeigneter pH-Bereich: 4,5-6,0).
LysoSensor Blue DND-167
VI
Ferner können für das erfindungsgemäße System oder das erfindungsgemäße Verfahren Derivate von LysoSensor Blue DND-167 verwendet werden, die eine bessere Wasserlöslichkeit als LysoSensor Blue DND-167 aufweisen. Durch die erhöhte Wasserlöslichkeit kann die i o
Reaktionsgeschwindigkeit mit der den Analyten enthaltenden Probe erhöht werden.
In den erfindungsgemäßen Derivaten von LysoSensor Blue DND-167 sind ein oder mehrere Wasserstoffatome unabhängig voneinander durch Substituenten ersetzt, wobei ein Kohlenstoffatom mehr als einen Substituenten tragen kann. Besonders geeignete Substituenten sind polare Substituenten, die wenigstens eine positive oder/und negative Ladung tragen können.
Alle mit Wasserstoff besetzten Positionen des Anthracengerüstes, der beiden Morpholinylgruppen und der beiden Methylengruppen aus LysoSensor Blue DND-167 sind für eine erfindungsgemäße Substitution geeignet.
Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen Derivate von LysoSensor Blue DND-167 genau einen, zwei, drei oder vier Substituenten tragen.
Bevorzugte Substituenten schließen -OH, -SH, Phosphat, -COORn, -NR11R12, -SO3Na, -NO2, Halogen, insbesondere F, Cl, Br und I, ein. Rn und
R12 sind vorzugsweise ausgewählt aus Wasserstoff, Ci-C4-Alkyl, insbesondere Methyl, Ethyl, Propyl und Butyl, wobei CrC4-Alkyl mit -OH,
-SH, Phosphat, -COOH, -NH2, -SO3Na, -NO2, Halogen, insbesondere F, Cl,
Br und I, substituiert sein kann. Ein bevorzugter substituierter Alkylrest ist -CH2CH2-SO3Na.
Beispielsweise ist ein Derivat von LysoSensor Blue DND-167 eine Verbindung der Formel VII: (VII)
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße System ein System zur Bestimmung von Glukose, insbesondere der Blutglukose. Als Analyt-spezifische Substanz kann z. B. NAD oder NADP verwendet werden, welches in Anwesenheit eines geeigneten Enzymes, z. B. einer Glukosedehydrogenase, NADH oder NADPH bildet, welches eine Lumineszenz zeigt. Als Referenzsubstanz wird im erfindungsgemäßen System zur Bestimmung von Glukose z. B. eine Substanz verwendet, deren Lumineszenzsignal bei einer pH-Änderung im wesentlichen gequencht wird, z. B. LysoSensor Blue DND-167 oder ein Derivat davon.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Nachweis eines Analyten in einer flüssigen Probe durch Lumineszenz, umfassend
(i) Bereitstellen eines Trägers, umfassend eine Analyt-spezifische Substanz, die in der Lage ist, bei Kontakt mit dem Analyten ein erstes Lumineszenzsignal abzugeben, und umfassend eine Referenzsubstanz, die in der Lage ist, ein zweites Lumineszenzsignal abzugeben, welches durch Kontakt mit der flüssigen Probe im wesentlichen gequencht wird, (ii) Inkontaktbringen des Trägers mit einer flüssigen Probe, die einen nachzuweisenden Analyten umfasst, und (iii) Messen der Lumineszenzsignale und Nachweisen des Analyten durch Vergleichen der Lumineszenzsignale.
Bei diesem Verfahren ist es ebenfalls, wie oben bereits erwähnt, bevorzugt, eine Referenzsubstanz und eine Analyt-spezifische Substanz zu verwenden, die im Wesentlichen im gleichen Wellenlängenbereich angeregt werden und emittieren. Vorzugsweise wird zunächst das Lumineszenzsignal der Referenzsubstanz in Abwesenheit der Probe gemessen, anschließend wird die flüssige Probe aufgebracht, und es wird das Lumineszenzsignal gemessen, welches von der Probe hervorgerufen wird. Dies kann vorzugsweise durch Verwendung eines einzigen Detektors geschehen. Es können jedoch auch verschiedene Detektoren angewandt werden, insbesondere dann, wenn die Wellenlängebereiche der Referenzsubstanz und der Analyt-spezifischen Substanz sich unterscheiden.
Beschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt den Messbereich für die Messung für das Lumineszenzsignal eines Analyten mit oder ohne Referenzsubstanz gemäß Verfahren des Standes der Technik.
Figur 2 zeigt die Kinetik des Quenchens von Dimethylaminochalcon bei Benetzung.
Figur 3 zeigt ein Testsystem unter Verwendung eines Chalcons mit 0,05 % Feststoffgehalt. Als Proben wurden 4 Lösungen, jeweils enthaltend 0 mg/dl,
100 mg/dl, 300 mg/dl und 700 mg/dl Glucose verwendet. Es wurde die
Intensität des Lumineszenz gemessen und mit dem gequenchten Signal, das von der Kontrollprobe mit 0 mg/dl Glucose stammte, vergleichen. Die
Differenz-Counts sind maximal, wenn ausreichend Probe aufgetragen wurde. Sie werden immer kleiner, je weniger Probe aufgetragen wird.
Figur 4 zeigt die Anzahl der Counts pro Volumen im selben Testformat wie in Figur 3 beschrieben. Ab ca. 1 μl wird ein Plateau erreicht, unterhalb dessen keine zuverlässige Messung möglich ist.
Figur 5 zeigt das Absorptions- und Emissionsspektrum von FuraRED.
Figur 6 und Figur 7 zeigen die Fluoreszenzemission von LysoSensor Blue DND-167 in Abhängigkeit des pH-Werts.
Figur 8 zeigt ein Testsystem unter Verwendung von Lysosensor Blue DND167, NAD und einem Puffer pH=5. Als Proben wurden drei Lösungen mit 0 mg/dl, 1 mg/dl und 2 mg/dl Glukose und einem Puffer pH=7 verwendet. Es wurde die Intensität der Lumineszenz für 24 Sekunden nach Aufbringen der Probe gemessen. Die Probenlösung pH=7 bewirkte eine Umpufferung der Schicht, welche Lysosensor Blue DND167 enthielt. Es wurde eine zeitabhängige Abnahme der Lumineszenz beobachtet. Nach 24 Sekunden war praktisch keine Änderung der Lumineszenz mehr zu messen.
Figur 9 zeigt ein Testsystem unter Verwendung von Lysosensor Blue DND167, NAD und einem Puffer pH=5. Als Proben wurden vier Lösungen mit 0 mg/dl, 90 mg/dl, 300 mg/dl Glukose und 700 mg/dl und einem Puffer pH=7 verwendet. Es wurde die Intensität der Lumineszenz für 24 Sekunden nach Aufbringen der Probe gemessen. Die Probenlösung pH=7 bewirkte eine Umpufferung der Schicht, welche Lysosensor Blue DND167 enthielt. Die Ergebnisse mit der Probe, welche 0 mg/dl Glukose enthielt, entsprechen dem Ergebnis aus Figur 8. Mit ansteigender Glukosekonzentration wird die Abnahme der zeitabhängigen Lumineszenz geringer (90 mg/dl) bzw. die Lumineszenz steigt über den Ausgangswert an (300 mg/dl und 700 mg/dl Glukose). Deutlich können die unterschiedlichen Zeitverläufe der Lysosensor Blue DND167- und NADH-abhängigen Lumineszenz voneinander unterschieden werden. Beispiele
Beispiel 1
In einer einfachen Rezeptor wurde die Funktion des Dimethylaminochalcons überprüft. Da dieses Chalcon nicht wasserlöslich ist, wurde Methanol als Wasserersatz verwendet.
Dabei war schon visuell erkennbar, dass das unter UV-Licht in trockenem Zustand stark fluoreszierende Chalcon schlagartig keine Fluoreszenz mehr zeigt, wenn ein Tropfen MeOH aufgbracht wird.
Testrezeptur I:
Das Chalcon wurde in MeOH gelöst und mit dem Transpafill versetzt. Zu dieser Mischung wurde Propiofan gegeben und die Aufschlemmung homogonisiert. Anschließend wurde die Mischung auf eine Pokalonfolie aufgerakelt und bei 500C für 5 Minuten getrocknet.
Die in Figur 2 dargestellte Messung zeigt die Kinetik des Quenchens, wenn ein Tropfen Methanol auf die grünlich leuchtende Schicht, die auf die Pokalonfolie aufgerakelt wurde, aufgebracht wird. Hier sieht man ganz deutlich, dass ein schlagartiges Quenchen bei Aufbringen von Methanol erreicht wird, was jedoch reversibel ist, sobald das Methanol wieder von der Chalconschicht verdunstet d.h. trocknet. Beispiel 2
1. Abhängigkeit der Fluoreszenz vom pH-Wert
Der Farbstoff Lysosensor Blue DND167 wurde in verschiedenen Puffern mit verschiedenen pH-Werten gelöst, und diese Lösung wurde auf einen Teststreifen, der nur eine blanke Folie als Auftropffläche enthielt, aufgegeben. Diese wurden auf dem Messgerät vermessen.
Anregungswellenlänge: 375 nm (UV-LED der Firma Roithner), Detektion ab 420 nm mit Hilfe eines Fluoreszenzfilters, Langpass, KV 418 der Firma Schott, Detektor BPW34.
Die Ergebnisse sind Figur 7 zusammengestellt (Blindwert = Lösung ohne Farbstoff). Mit steigendem pH-Wert sinkt die Fluoreszenz. Bei pH=8 ist der Blindwert nahezu erreicht.
2. Farbstoff Lysosensor Blue DND167 in einer Schicht bei pH5
Es wurde eine Schicht hergestellt, die Glukosedehydrogenase, NAD und einen Puffer enthielt. Der pH-Wert der Schicht betrug 5.
Figur 8 zeigt die Abnahme der Fluoreszenz bei Auftropfen der Puffer-Lösung pH 7. Dabei wurde der pH-Wert der Schicht von pH 5 auf pH 7 umgepuffert. Bei der Umpufferung nahm die Fluoreszenz ab.
In einem weiteren Versuch wurde die Schicht mit gepufferter Glukoselösung betropft. Man konnte eine überlagerte Reaktion erkennen; einerseits nahm die Fluoreszenz durch die Umpufferung des Farbstoffes ab (vergleiche Figur 8), andererseits wurde durch die Glukosereaktion fluoreszierendes NADH gebildet, welches der Glukosekonzentration entspricht. Die Ergebnisse sind in Figur 9 dargestellt.

Claims

Ansprüche
1. System für den Lumineszenz-Nachweis eines Analyten in einer flüssigen Probe, umfassend einen Träger, umfassend eine Analyt-spezifische Substanz, die in der Lage ist, bei Kontakt mit "dem Analyten ein erstes Lumineszenzsignal abzugeben, und eine Referenzsubstanz, die in der Lage ist, ein zweites Lumineszenzsignal abzugeben, welches durch Kontakt mit der flüssigen Probe im wesentlichen gequencht wird.
2. System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend mindestens einen Detektor zum Messen der Lumineszenzsignale der Analyt-spezifischen Substanz und der Referenzsubstanz.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine Auswertungseinheit zum Bestimmen der Probenmenge, der Menge des Analyten und/oder der Funktionsbereitschaft des Trägers.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analyt- spezifische Substanz und die Referenz Fluorophoren sind.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Referenzsubstanz ausgewählt ist aus Substanzen, deren Lumineszenzsignal bei Kontakt mit Wasser im wesentlichen gequencht wird.
6. System nach Anspruch 5, wobei die Referenzsubstanz eine Verbindung der Formel I ist.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Referenzsubstanz ausgewählt ist aus Substanzen, deren Lumineszenzsignal bei Kontakt mit Metallionen im wesentlichen gequencht wird.
8. System nach Anspruch 7, wobei die Referenzsubstanz FuraRed ist.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Referenzsubstanz ausgewählt ist aus Substanzen, deren Lumineszenzsignal bei einer pH- Wert-Änderung im wesentlichen gequencht wird.
10. System nach Anspruch 9, wobei die Referenzsubstanz LysoSensor Blue DND-167 oder ein Derivat davon ist.
11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Analyt-spezifische Substanz ausgewählt ist aus Substanzen, deren Lumineszenzsignal vom pH-Wert abhängig ist.
12. System nach Anspruch 12, wobei die Analyt-spezifische Substanz LysoSensor Blue DND-167 oder ein Derivat davon ist.
13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analyt- spezifische Substanz und die Referenzsubstanz in einem im wesentlichen gleichen Wellenlängenbereich angeregt werden und emittieren.
14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein einziger Detektor zum Messen der Lumineszenzsignale der Analyt-spezifischen Substanz und der Referenzsubstanz verwendet wird.
15. Verwendung einer Substanz, die in der Lage ist, ein Lumineszenzsignal abzugeben, welches bei Kontakt mit einer Flüssigkeit im wesentlichen gequencht wird, als Referenzsubstanz in einem Verfahren zum Nachweis eines Analyten.
16. Verwendung einer Substanz, die in der Lage ist, ein Lumineszenzsignal abzugeben, welches bei Kontakt mit einer Flüssigkeit im wesentlichen gequencht wird, als Referenzsubstanz zur Bestimmung der Probenmenge.
17. Verwendung einer Substanz, die in der Lage ist, ein Lumineszenzsignal abzugeben, welches bei Kontakt mit einer Flüssigkeit im wesentlichen gequencht wird, als Referenzsubstanz zur Feststellung der Funktionsbereitschaft eines Systems zum Nachweis eines Analyten.
18. Verfahren zum Nachweis eines Analyten in einer flüssigen Probe durch Lumineszenz, umfassend
(i) Bereitstellen eines Trägers, umfassend eine Analyt-spezifische Substanz, die in der Lage ist, bei Kontakt mit dem Analyten ein erstes Lumineszenzsignal abzugeben, und umfassend eine
Referenzsubstanz, die in der Lage ist, ein zweites Lumineszenzsignal abzugeben, welches durch Kontakt mit der flüssigen Probe im wesentlichen gequencht wird, (ii) Inkontaktbringen des Trägers mit einer flüssigen Probe, die einen nachzuweisenden Analyten umfasst, und
(iii) Messen der Lumineszenzsignale und Nachweisen des Analyten durch Vergleichen der Lumineszenzsignale.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Lumineszenzsignal der Referenzsubstanz vor dem in Kontaktbringen des Trägers mit der flüssigen Probe gemessen wird.
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HK (1) HK1113405A1 (de)
WO (1) WO2006045596A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008057115B4 (de) 2008-11-13 2013-11-28 Lre Medical Gmbh Verfahren zur quantitativen Bestimmung der Konzentration von Fluorophoren einer Substanz in einer Probe und Vorrichtung zu seiner Durchführung
EP2636751A3 (de) 2009-03-20 2013-12-18 Roche Diagniostics GmbH Verfahren zum Bestimmen einer Körperflüssigkeit
WO2013072275A1 (de) * 2011-11-14 2013-05-23 Roche Diagnostics Gmbh Analaysegerät zum nachweis mindestens eines analyten in einer probe
DE102021102505A1 (de) 2020-12-21 2022-06-23 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Optochemischer Sensor sowie Verfahren zum Messen von lumineszierenden Analyten in einem Messmedium

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992012424A1 (en) * 1991-01-04 1992-07-23 Iowa State University Research Foundation, Inc. An optical probe and method for monitoring an analyte concentration

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2720370A1 (de) * 1977-05-06 1978-11-16 Max Planck Gesellschaft Optode mit hilfsindikator
US4420566A (en) 1982-06-10 1983-12-13 Eastman Kodak Company Method and apparatus for detecting sample fluid on an analysis slide
WO1983000931A1 (en) 1981-09-08 1983-03-17 Eastman Kodak Co Method and apparatus for detecting sample fluid
JPS6463842A (en) 1987-09-03 1989-03-09 Terumo Corp Method and apparatus for measuring concentration of optical material
US5057427A (en) * 1988-04-07 1991-10-15 Sepracor, Inc. Method for resolution of stereoisomers
US5114350A (en) 1989-03-08 1992-05-19 Cholestech Corporation Controlled-volume assay apparatus
JP2855447B2 (ja) 1989-06-15 1999-02-10 三菱レイヨン株式会社 トナー
US5194393A (en) * 1989-11-21 1993-03-16 Bayar Aktiengesellschaft Optical biosensor and method of use
US5591400A (en) * 1994-10-31 1997-01-07 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method for producing an ionic sensor
US5672515A (en) 1995-09-12 1997-09-30 Optical Sensors Incorporated Simultaneous dual excitation/single emission fluorescent sensing method for PH and pCO2
ATE239912T1 (de) 1997-08-01 2003-05-15 Presens Prec Sensing Gmbh Verfahren und vorrichtung zur referenzierung von fluoreszenzintensitätssignalen
CN1159583C (zh) 1998-03-11 2004-07-28 医药及科学传感器公司 通过荧光镧系金属螯合物检测分析物
DE19903506C2 (de) 1999-01-29 2002-04-04 Inst Chemo Biosensorik Verfahren, Gefäß und Vorrichtung zur Überwachung der Stoffwechselaktivität von Zellkulturen in flüssigen Medien
EP1394219A1 (de) * 1999-06-09 2004-03-03 Carnegie-Mellon University PH-sensitive Cyaninfarbstoffe als reaktive fluoreszierende Reagenzien
US6204067B1 (en) * 1999-06-17 2001-03-20 Board Of Trustees Operating Michigan State University Methods of identifying modulators of the estrogen receptor
DE10101576B4 (de) 2001-01-15 2016-02-18 Presens Precision Sensing Gmbh Optischer Sensor und Sensorfeld
US20040171094A1 (en) 2001-06-18 2004-09-02 Ingo Klimant Oxygen sensors disposed on a microtiter plate
DE10151217B4 (de) * 2001-10-16 2012-05-16 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Laser-Scanning-Mikroskops
CN100439513C (zh) 2002-05-16 2008-12-03 霍夫曼-拉罗奇有限公司 含有非再生酶-辅酶复合体的方法和试剂体系
US7198756B2 (en) 2002-07-11 2007-04-03 Optical Sensors Incorporated Non-invasive measurement of pH
DE10248555B4 (de) 2002-10-18 2004-12-02 Roche Diagnostics Gmbh Verfahren und Analysesystem zur Ermittlung der Konzentration eines Analyten in einer Probe, die aus dem Analyten und der Probenmatrix besteht und Testelement dafür

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992012424A1 (en) * 1991-01-04 1992-07-23 Iowa State University Research Foundation, Inc. An optical probe and method for monitoring an analyte concentration

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004051830B4 (de) 2007-12-13
JP4954078B2 (ja) 2012-06-13
CA2585041C (en) 2011-12-13
US8759112B2 (en) 2014-06-24
JP2008518199A (ja) 2008-05-29
CA2585041A1 (en) 2006-05-04
CN101048651B (zh) 2011-09-14
WO2006045596A1 (de) 2006-05-04
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