HUT76407A - Process for detecting evanescently excited luminescence - Google Patents

Process for detecting evanescently excited luminescence Download PDF

Info

Publication number
HUT76407A
HUT76407A HU9603260A HU9603260A HUT76407A HU T76407 A HUT76407 A HU T76407A HU 9603260 A HU9603260 A HU 9603260A HU 9603260 A HU9603260 A HU 9603260A HU T76407 A HUT76407 A HU T76407A
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
luminescence
waveguide
sample
layer
refractive index
Prior art date
Application number
HU9603260A
Other languages
English (en)
Other versions
HU9603260D0 (en
Inventor
Gert L Duveneck
Markus Ehrat
Dieter Neuschaefer
Original Assignee
Ciba Geigy Ag
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 Ciba Geigy Ag filed Critical Ciba Geigy Ag
Publication of HU9603260D0 publication Critical patent/HU9603260D0/hu
Publication of HUT76407A publication Critical patent/HUT76407A/hu

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
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • 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
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/648Specially adapted constructive features of fluorimeters using evanescent coupling or surface plasmon coupling for the excitation of fluorescence
    • 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
    • G01N21/77Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • 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
    • G01N21/77Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • G01N21/774Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides the reagent being on a grating or periodic structure
    • G01N21/7743Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides the reagent being on a grating or periodic structure the reagent-coated grating coupling light in or out of the waveguide

Description

Eljárás elhaló gerjesztésű lumineszcencia detektálására
A jelen találmány tárgya eljárás elhaló (evanescent) gerjesztésű lumineszcencia meghatározására sík dielektrikum optikai érzékelőelrendezéssel, amely hullámvezető elven működik. A találmány tárgya még a találmány szerinti eljárás hasznosítása kvantitatív affinitásméréshez, valamint optika szempontból átlátszatlan folyadékok luminenszcens összetevőinek szelektív kvantitatív meghatározásához.
Amikor egy sík hullámvezetőbe fényt csatolunk be, ahol a hullámvezetőt optikailag riktkább közeg veszi körül, akkor a fényt a hullámvezető réteg határfelületein fellépő teljes visszaverődés vezeti. A legegyszerűbb esetben egy sík hullámvezető egy 3-rétegű rendszerből áll: egy hordozóból (substrate), hullámvezető rétegből és egy fedőrétegből (superstrate), amit pl. a mérendő minta is alkothat. A hullámvezető réteg törésmutatója a legmagasabb. A sík hullámvezető működése további köztes rétegekkel javítható.
A fény egy része behatol az optikailag ritkább közegbe is. Ezt a részt nevezik az elhaló (evanescent v. fading) térnek. Az elhaló tér erőssége erősen függ a hullámvezető réteg vastagságától, valamint a hullámvezető réteg és a környező közegek törésmutatójának arányától. Vékony hullámvezetők esetén, vagyis amikor a rétegvastagság egyenlő vagy kisebb a vezetett hullámhossz, a vezetett hullámban diszkrét módusokat lehet megkülönböztetni. Az elhaló tér segítségével például lumineszcenciát lehet gerjeszteni az optikailag ritkább közegben, de csak a vezetett hullám közvetlen közelében. Ezt az elvet hívják elhaló lumineszcencia gerjesztésnek (evanescent luminescence excitation).
63.122/BT1*96-11-21 , , r
-2Αζ elhaló lumineszcencia gerjesztés nagy érdeklődésre tarthat számot analitikai szempontból, mert a gerjesztés a hullámvezető réteg közvetlen környezetére korlátozódik.
Ismert többek között eljárás és berendezés lumineszcens festékkel megjelölt antitestek vagy antigének elhaló gerjesztésű lumineszcenciájának detektálására, például az US-A-4582809 iratból. Az itt igényelt elrendezés optikai szálat használ az elhaló lumineszcencia gerjesztésére. Az ilyen optikai szálak rendszerint legfeljebb 1 mm-es átmérőjűek, és több módust is továbbítanak, amikor lézerfényt csatolnak be ilyenbe. Az elhaló gerjesztésű lumineszcencia egyszerűen mérhető a szálba visszacsatolt rész segítségével. Az elrendezés viszonylag nagy méretei és a viszonylag nagy mintavételi térfogatok további hátrányt jelentenek. Az elrendezés méretei nem csökkenthetőek számottevően, vagy különösen nem miniatürizálhatok optikai érzékelők méretére. Az érzékenység növelése rendszerint az elrendezés további növekedésével jár együtt.
Hasonlóan ismertek és közzétételre kerültek többek között a WO 90/06503 sz. iratban olyan fotometrikus műszerek, amelyek bioszenzorok lumineszcenciájának detektálását végzik elhaló gerjesztésű lumineszcencia elven, sík optikai hullámvezetővel. Az itt használt hullámvezető réteg vastagsága 160-1000 nm, és a gerjesztő hullámba a fény becsatolása csatoló rács nélkül történik.
Különböző kísérletek történtek az elhaló gerjesztésé lumineszcencia érzékenységének javítására, és integrált optikai érzékelők készítésére. Például a Biosensors & Bioelectronics 6 (1991), 595-607 sík monomódusú vagy alacsonymódusú hullámvezetőket ismertet, amelyeket kétlépcsős ioncserélési eljáráshoz állítanak elő, és amelyeknél a gerjesztő hullámba a fény becsatolását prizmákkal végzik. Az alkalmazott affinitásrendszer egy humán immunoglobulin-G/fluoreszcein-j elölt proteinA, ahol az antitest a hullámvezetőn van rögzítve (immobilizálva), és a detektálandó fluoreszceinnel jelölt proteinA a egy polivinil alkohol filmhez van hozzáadva foszfátpufferben. A filmmel a hullámvezető mérési tartománya van bevonva. Ennek az eljárásnak nagy hátránya, hogy csak jelentéktelen különbség érhető el a hullámvezető réteg és a hordozó (szubsztrát) réteg törésmutatói között, és ezzel csak viszonylag alacsony érzékenység érhető el.
63.122/BT*2*96-11-21
-3A közölt érzékenység 20 nm proteinA-hoz kötődő fluoreszcein izo-tiocianát esetében. Ez még mindig kevés ahhoz, hogy mikronyomokat lehessen vele kimutatni, és az érzékenység további növelésére van szükség. Emellett gyakorlatban nehezen valósítható meg és nehezen ismételhető eredményeket ad a gerjesztő sugár prizmákkal történő becsatolása, mivel a csatolási hatásfok jelentősen függ a prizma és a hullámvezető közötti érintkezési felület minőségétől és méretétől.
További elvet javasol az US-A-5 081 012 sz. irat. Az itt leírt sík hullámvezető réteg vastagsága 200-1000 nm közötti, és két rácsstruktúrát tartalmaz, amelyek közül az egyik reflexiós rácsként van kialakítva, és így a hullámvezetőbe becsatolt fényhullám legalább kétszer halad végig a rácsstruktúrák közötti érzékelő régión. Ez által megnövelhető az érzékenység. Hátrány viszont, hogy a visszavert sugárzás a háttérsugárzás nem kívánt növekedését okozza.
A sík hullámvezetők előállítása olyan eljárás, amelynél a hordozó sík szerkezete, a hullámvezető réteg állandó vastagsága és homogenitása, valamint az anyag törésmutatója nagyon lényeges. Ezt többek között az EP-A-0 533 074 sz. irat is közli, amelyben műanyag hordozón kialakított szervetlen anyagból készült hullámvezetők alkalmazását javasolják. Ez az eljárás azért előnyös, mert gazdaságosan készíthető el a csatoló rácsstruktúra, a műanyagba való bemaratással. Más szempontból viszont ez magas követelményeket támaszt a műanyag hordozó optikai minőségével szemben.
Sorozatgyártás esetén a sík hullámvezetők jelentős előnyöket kínálnak az optikai szálakra alapozott hullámvezetőkkel szemben. Különösen, az optikai szálak levágott végeit fel kell polírozni a tökéletes optikai minőség elérése érdekében. Ezzel szemben a sík hullámvezetőket nagy méretekben lehet gyártani, és utának azok a kívánt méretre vághatok, törhetők vagy más módon alakíthatók. A végek végső kidolgozását legtöbb esetben mellőzni lehet, és így a nagyobb sorozatú gyártás gazdaságosabb.
A csatoló ráccsal ellátott sík hullámvezetők további előnye, hogy a mérőeszközt vagy a mérési elrendezést egyszerűen lehet kalibrálni, és könnyű rá fedőréteget (bevonatot) felvinni, pl. egy analizálandó anyag rögzítése céljából. E célból olyan ismert bevonó
63.122/BT*3*96-11-21 • · •·· · · · • . J ··· ···
........ ·..·
-4technológiát lehet használni, amellyel ismételhető eredménnyel állandó vastagságú bevonat hozható létre. Erre tipikus példa a szórás, kenőkéses bevonás, pergető bevonás (spincoating) vagy merítés. A minőségellenőrzést szintén ismert és nagyon pontos módszerekkel lehet végezni. Ilyen alkalmas módszer a mikroszkópos vagy interferometrikus mérés, ellipszometria vagy illeszkedési-szög (contact angle) mérés. Az optikai szálakon alapuló hullámvezetőknél a görbült felületek miatt ezek a módszerek nem vagy csak nehézségek árán alkalmazhatóak.
A tényleges hullámvezető réteg mellett a fényhullám becsatolása a hullámvezetőbe alapvető problémát jelent. A kúposán kiképzett hullámvezetőkbe történő becsatolás céljára készített rácsokkal szemben támasztott követelményeket taglalja, többek között, a Chemical, Biochemical and Enviromental Fiber Sensors, V. Proc. SPIE, Vol. 2068, 1-13, 1994 c. kiadvány. Ebben a hivatkozott anyagban a rács mélységi modulációja és a hullámvezető réteg vastagsága mint alapvető fontosságú paraméter kerül ismertetésre. A javasolt rendszer tipikusan mint integrált optikai fénymutató (light pointer) alkalmazható, de nem történik említés a detektálandó lumineszcenciáról.
Ha ilyen integrált csatolóráccsal ellátott sík hullámvezetőt lumineszcencia méréshez kívánunk használni, akkor a használhatóság és a nagy érzékenység elérhetősége szempontjából a nagy becsatolási hatásfok, minél erősebb elhaló tér és a vezetett hullám minél kisebb csillapítása a lényeges tulajdonság. Ezeket a tulajdonságokat alapvetően a hullámvezető réteg és a hordozó anyag, valamint esetleges köztes rétegek törésmutatóinak kombinációja határozza meg, valamint a hullámvezető réteg vastagsága, és a csatoló rács struktúrája, mélységi modulációja és rácsperiódusa. Emellett lényeges még a felületek síkjának optikai minősége és felületi struktúrája vagy érdessége.
Azt találtuk, hogy egyszerű módon és további reflexiós rács nélkül lehetséges olyan eljárást megvalósítani, amellyel elhaló gerjesztés és nagy érzékenységű lumineszcencia detektálás végezhető, az előbb említett meghatározó tulajdonságok, a törésmutató, rétegvastagság és mélységi moduláció kombinálásával. Tipikusan a hullámvezetőben haladó hullám csillapítása kisebb, mint 3 db/cm, vagyis a vezetett hullám nagy távolságra jut el, és kicsi a vezetett hullám szóródása a környező közegbe. Különösen előnyös ilyen körülmények
63.122/BT*4*96-11-21
- 5 között a TEO és a TMO módusok vezetése. A vezetési hossz elegendő ahhoz, hogy a lumineszcencia mérése mellett nagy pontossággal lehessen megmérni a gerjesztő fény abszorpcióját, ha abszorbeáló minta is jelen van.
Ezek a sík hullámvezetők, amelyekben csak egy vagy néhány módus terjed, különösen nagy érzékenységükkel és miniatürizálható konstrukciójukkal tűnnek ki. Általában ilyen jó érzékenység nem érhető el multimódusú sík vagy szálas szerkezetű hulámvezetőkkel, illetve ha elérhető, akkor csak jóval nagyobb geometriai méretekkel.
A csatoló rács becsatolási hatásfoka magsa, és így nagy a hullámvezetőbe becsatolt fényhullám intenzitása is, amely a kis csillapítással összekötve jó érzékenységet eredményez.
Az érzékenységet tovább javítja, hogy a keletkező elhaló tér meglepően erős, és az így kialakuló nagy elektromágneses térerősség az érzékenységet tovább növeli. Ezzel lehetővé válik akár minimális mennyiségű lumineszcens anyag detektálása is a hullámvezető réteg felületén.
Ennek megfelelően, a találmány tárgya eljárás lumineszcencia meghatározására sík dielektrikum optikai érzékelőelrendezéssel, amely átlátszó hordozóból és azon elhelyezett vékony transzparens hullámvezető rétegből áll, továbbá amely érzékelőelrendezés a gerjesző fény becsatolásához becsatoló ráccsal van ellátva, és amely érzékelőelrendezésnél a hordozó törésmutatója kisebb, mint a hullámvezető réteg törésmutatója, amely eljárás során folyadékmintát érintkezésbe hozunk a hullámvezető réteggel, és a mintában elhelyezkedő vagy a hullámvezető réteghez kötött lumineszcens tulajdonságokkal bíró összetevők által keltett lumineszcenciát optoelektronikus úton megmérjük, azzal jellemezve, hogy (A) a gerjesztő fényt becsatoljuk a sík hullámvezető rétegbe, hogy a gerjesztő fény végighaladjon a hullámvezető rétegen, miáltal a lumineszcens tulajdonságokkal bíró összetevők a gerjesztés hatására lumineszcenciát bocsátanak ki a hullámvezető réteg elhaló (evaneszcens) terében, (B) 3-60 nm- es mélységi modulációjú rácsot alkalmazunk,
63.122/BT*5“96-11-21 ··· ···
-6(C) a hullámvezető réteg vastagságát 40-60 nm közöttire választjuk, és (D) a mélységi modulációnak és a réteg vastagságának az arányát 0.5-nél kisebbre választjuk.
A találmány értelmében a sík dielektrikum optikai érzékelő elrendezés úgy értendő, hogy az elrendezés (platform) szalag, lemez, kerek tárcsa vagy más geometriai forma alakú, feltéve, hogy puszta szemmel nézve síknak látszik. A kiválasztott geometriai forma önmagában nem kritikus, és választását a teljes berendezés konstrukciója befolyásolhatja, amelybe az érzékelőelrendezés beépítésre kerül. Kialakítható például egy önálló elemként is, amely térben el van választva a gerjesztő fény forrásától és az optoelektronikus detektáló rendszertől. Előnyösen olyan elrendezések jöhetnek szóba, amelyek jelentős miniatürizálást tesznek lehetővé.
A megfelelő hordozó tipikusan bármiféle üveg vagy kvarc lehet. Célszerű olyan üveget használni, aminek a lehető legalacsonyabb a törésmutatója, és amely optikailag minél egyszerűbben kezelhető, például marható, vágható és polírozható. A hordozónak legalább a gerjesztési és emissziós hullámhosszokon átlátszónak kell lennie.
A hordozó készülhet műanyagból is, például az EP-A-0 533 074 irat kitanítása szerint.
, A hordozón a hordozó törésmutatójánál nem nagyobb törésmutatójú vékony réteget alakítunk ki a hordozó és a hullámvezető réteg között. Ennek a rétegnek a vastagsága nem nagyobb mint 10 pm. Ez a réteg csökkentheti a hordozó felületi érdességét, és hőre lágyuló vagy hőre keményedő vagy szerkezetileg keresztkötéses műanyagból készülhet, vagy szervetlen anyagból, mint pl. SiO2.
Csak a lényegében párhuzamos fény alkalmas a lumineszcencia gerjesztéséhez. A találmány értelmében a „lényegében párhuzamos” kifejezést úgy kell érteni, hogy divergencia 5°-nál kevesebb. Ez azt jelenti, hogy a fény gyengén divergens vagy konvergens lehet.
Előnyösen a lumineszcencia gerjesztésére koherens fényt, különösen 300 nm és 1100 nm közötti hullámhosszú lézerfényt alkalmazunk. Célszerűen 450 nm és 850 nm közötti
63.122/BT*6*96-11-21
-7 hullámhosszú lézerfényt, legcélszerűbben 480 nm és 700 nm közötti hullámhosszú lézerfényt alkalmazunk.
Lézerként megfelelően használhatóak festéklézerek, gázlézerek, szilárdtestlézerek és félvezetőlézerek. Szükség esetén az emissziós hullámhossz nemlineáris kristályoptikával kétszerezhető. A sugarat tovább lehet fókuszálni optikai elemekkel és polarizálni vagy szürkeszűrőkkel csillapítani. Különösen alkalmasak az argonlézerek és a hélium-neon lézerek, amelyek a 457 és 514 nm, illetve az 543 és 633 nm hullámhosszokon sugároznak. Különösen alkalmasak a diódalézerek vagy a frekvenciakétszerezett, félvezető anyagból készült diódalézerek amelyek alaphullámhossza 630 nm és 1100 nm között van. Ezek ugyanis a kis méretük és alacsony energiafelhasználásuk miatt lehetővé teszik az egész érzékelő elrendezés miniatürizálását.
A találmány értelmében a „minta” kifejezés alatt a teljes mérendő oldatot értjük, amely oldat tartalmazhatja a detektálandó vegyületet vagy összetevőt. A detektálás történhet egylépéses vagy többlépcsős mérésben, amelynek során az érzékelő elrendezés felületét egy vagy több oldattal hozzuk érintkezésbe. Az oldatok közül legalább egy tartalmazhat lumineszcens tulajdonságokkal rendelkező anyagot, amely a találmány szerinti eljárással detektálható.
Ha egy lumineszcens tulajdonságú anyag már abszorbeálva van a hullámvezető rétegen, akkor a minta is mentes lehet lumineszcens összetevőktől. A minta további összetevőket is tartalmazhat, tipikusan pH-puffereket, sókat, savakat, bázisokat, felületaktív anyagokat, viszkozitás-befolyásoló adalékokat vagy festékeket. Különösen fiziológiás sós oldatot használhatunk oldószerként. Ha a lumineszcens összetevő maga is folyadék, akkor a további oldat használatától el is lehet tekinteni. Ebben az esetben a minta 100 %-ban lumineszcens tulajdonságú összetevőből állhat.
A minta emellett biológiai közeget (médium) tartalmazhat, például tojássárgáját, testnedvet vagy annak összetevőjét, különösen vért, szérumot, plazmát vagy vizeletet. Emellett a minta lehet felületi víz, természetes vagy mesterséges anyagok mint pl. talaj vagy növényi részek kivonataiból készített oldat, bioeljárással készített elegy vagy szintetikus elegyek.
122/BT*7*96-11-21
-8• ·
* · « ··· ·· • ·
A minta lehet tömény vagy további oldószerrel együtt alkalmazott.
Megfelelő oldószerek a víz, vizes pufferek, fehérjeoldatok, és szerves oldószerek. Ilyen szerves oldószerek az alkoholok, ketonok, észterek, alifás szénhidrogének. Előnyösen használható víz, vizes puffer vagy víz és vízoldékony szerves oldószer keveréke.
A minta tartalmazhat azonban olyan összetevőket is, amelyek az oldószerben nem oldódnak, mint például pigmentrészecskék, diszpergáltatószerek, természetes vagy szintetikus oligomerek vagy polimerek. Ebben az esetben a minta optikailag átlátszatlan diszperzió vagy emulzió.
Megfelelő lumineszcens összetevők azok a lumineszcens festékek, amelyek lumineszcenciasugárzásának hullámhossza a 330-1000 nm tartományba esik. Tipikusan ilyenek a rodaminok, fluoreszceinszármazékok, kumarinszármazékok, disztiril bifenilek, sztilbénszármazékok, ftalocianinok, naftalocianinok, polipiridil-ruténium komplexek, mint pl. a trisz(2,2’-bipiridil) ruténium-klorid, trisz(l,10-fenantrolin)-ruténium-klorid, trisz(4,7difenil-l,10-fenantrolin)-ruténium-klorid és polipiridil-fenazin-ruténium komplexek, platinum-porfirin komplexek mint az oktaetil-platinum-porfirin, hosszú élettartamú európium és terbium komplexek és cianinfestékek. Különösen azok a festékek alkalmasak vér vagy szérum analízishez, amelyek abszorpciós és emissziós hullámhossza a 600-900 nm-es tartományba esik.
Különösen alkalmas lumineszcens összetevők az olyan festékek, mint a kovalens kötéssel megköthető funkcionális csoportokat tartalmazó fluoreszceinszármazékok, pl. a fluoreszcein izotiocianát.
Szintén nagyon alkalmasak azok a funkcionális fluoreszcens festékek, amelyeket a Biological Detection Systems Inc. cég értékesít, pl. a mono- és bifunkcionális Cy5.5™ festékek, amelyeket egyebek között a Clinical Chemistry 40(9): 1819-1822, 1994 közlemény ismertet.
63.122/BT*8*96-11-21
-9Az előnyös lumineszcencia a fluoreszcencia. A felhasználható lumineszcens festékeket kémiai úton polimerekhez köthetjük vagy a biokémiai affinitásrendszerben szereplő kötésbe lépő összetevők egyikéhez, pl. antitest töredékekhez, antigénekhez, proteinekhez, peptidekhez, receptorokhoz vagy azok ligandumaihoz, hormonokhoz vagy hormonreceptorokhoz, oligonukleotidekhez, DNA-szálakhoz vagy RNA szálakhoz, DNA vagy RNA analógokhoz, kötő fehérjékhez mint az A és G fehérje, avidinhez vagy biotinhoz, enzimekhez, enzim kofaktorokhoz vagy inhibitorokhoz, lecitinekhez vagy szénhidrátokhoz. Az utóbb említett kovalens lumineszcens megjelölés az előnyös módszer a reverzibilis vagy irreverzibilis (bio)kémiai affinitásmérésekhez. Ugyancsak lehetséges lumineszcencia-jelölt szteroidok, lipidek és kelátorok használata. Különösen érdekesek a beágyazódó (intercalating) lumineszcens festékek a DNA-szálakkal vagy oligonukleotidokkal végzett hibridizációs mérések számára, különösen ha azok a beágyazódás során - hasonlóan a különböző ruténium komplexekhez - fokozott lumineszcenciát mutatnak.
Ha ezeket a lumineszcensen jelölt vegyületeket érintkezésbe hozzuk az érzékelő elrendezés felületén rögzített (immobilizált) affinitáspárjukkal, akkor a kötés kvantiatívan meghatározható a mért lumineszcencia intenzitásából. A mérendő anyag kvantitatív meghatározása szintén lehetséges, a lumineszcenciaváltozás mérésével, amikor a minta kölcsönhatásba lép a luminofor anyagokkal, például oxigénnel végzett lumineszcencia elnyomás v. kioltás (quenching) alakjában, vagy fehérjék konformáció-módosulása által előidézett lumineszcencia-erősödés alakjában.
A hullámvezető réteg törésmutatójának nagyobbnak kell lennie, mint a hordozó vagy bármelyik használt köztes réteg törésmutatója. Előnyösen a sík átlátszó hullámvezető réteg anyagának törésmutatója 2-nél nagyobb.
A hullámvezető réteg előállításához alkalmas anyagok tipikusan szervetlen anyagok, előnyösen szervetlen fémoxidok, mint pl. a TiO2, ZnO, Nb5O5, HfO2 vagy ZrO2.
Előnyösen alkalmazható Ta2O5 és TiO2.
Az átlátszó hullámvezető réteg vastagsága 80 és 160 nm között van.
63.122/BT*9*96-11-21 ···· · · · ·
- 10A gerjesztő fényt a hullámvezető rétegbe becsatoló rács mélységi modulációja előnyösen 530 nm között van.
A rácsnál a vonal/vonalköz arány 05-2 között van. A vonal/vonalköz arányon a négyszögletes rácsban a kialakított rácsvonal szélességének és a rácsvonalak közötti rész szélességének az aránya értendő.
A gerjesztő fényt becsatoló rács optikai diffrakciós rácsként, előnyösen relief rácsként van kialakítva. A relief struktúra különböző alakú lehet, például sinuszos, négyszögletes, furészfog alakú struktúrák jöhetnek szóba. Az ilyen rácsok előállítására szolgáló eljárások önmagukban ismertek. Ezek előállítására főleg fotolitográfiai vagy holografikus és maratási technikákat alkalmaznak, ahogy az többek között a Chemical, Biochemical and Enviromental Fiber Sensors, V. Proc. SPIE, Vol. 2068, 1-13, (1994) közleményből megismerhető.
A rácsstruktúrát elő lehet állítani a hordozón és azt követően átvihető a hullámvezető rétegre, amelybe a rácsstruktúrát utána leképezik, vagy a rács elkészíthető a magában a hullámvezető rétegben.
A rácsperiódus 200-1000 nm lehet, míg a rácsnak célszerűen csak egy periodicitása van, vagyis monodiffraktív.
A találmány szerinti eljárás során a minta rögzített vagy mozdulatlan (immobilé) állapotban is érintkezésbe hozható a hullámvezető réteggel, de az is megoldható, hogy folyamatosan elvezetjük felette, nyitott vagy zárt ciklusban.
Az eljárás egyik megvalósítása során a mérendő anyag detektálásához használt, lumineszcens tulajdonságokkal rendelkező összetevőt közvetlenül a hullámvezető rétegen helyezzük el. A lumineszcens tulajdonságú összetevő például egy fehérjéhez kötött luminofor lehet, és amelyet így a hullámvezető réteg felületén lumineszcenciára lehet gerjeszteni. Ha a fehérjéhez affinitást mutató partnert elvezetjük ezen rögzített régeg felett, akkor a lumineszcencia módosítható és a fenti partner mennyisége meghatározható.
63.122/ΒΤΊ 0*96-11-21 ···· ···· • · · · · · · ’ «··········
- 11 Különösen előnyös, ha az affinitás komplex mindkét tagja megjelölhető luminoforokkal, és így meghatározhatóak a koncentrációk is a kettő közötti energiaátadásból, pl. lumineszcenciaelnyomás (quenching) újtán.
A találmány egy további előnyös megvalósítása során kémiai vagy biokémiai affinitást úgy lehet mérni, hogy az érzékelő elrendezés felületén rögzítünk egy specifikus kötőpartnert, mint kémiai vagy biokémiai detektor vegyületet a mérendő anyag számára, vagy annak egyik kötőpartnere számára. A mérés lehet egy- vagy többlépcsős, amelynek során az egymást követő lépésekben az érzékelő elrendezés felületén rögzített detektor vegyület számára kötőpartnereket tartalmazó, egy vagy több oldatot vezetünk el az érzékelő felett, és a mérendő anyag az egyik lépés során kötésbe kerül. A mérendő anyag detektálása úgy történik, hogy az affinitás mérésben megkötődnek a lumineszcens-jelölt összetevők. Ezek a lumineszcens-jelölt összetevők az affinitásmérés során alkalmazott egy vagy több kötőpartner lehet, vagy a mérendő anyag egy luminoforral ellátott analógja. Az egyetlen feltétel, hogy a mérendő anyag jelenléte szelektíven idézzen elő egy lumineszcens jelet, vagy egy lumineszcens jel szelektív változását.
A detektor vegyület rögzítését (immobilizálását) tipikusan hidrofób abszorpcióval vagy a hullámvezetőn történő közvetlen kovalens kötéssel vagy a felület kémiai módosítása után szilanizációval vagy egy polimer réteg felhordásával lehet elérni. Emellett pl. SiO2 anyagú, adhézió-javító köztes réteget lehet elhelyezni közvetlenül a hullámvezető rétegen, a detektor vegyületnek közvetlenül a hullámvezetőn történő rögzítésének elősegítése céljából. Ennek a köztes rétegnek a vastagsága nem haladhatja meg az 50 nm-t, előnyösen a 20 nm-t.
Megfelelő detektor vegyületek tipikusan antitestek antigének számára, kötő fehérjék mint pl. protein A és G immunoglobulin számára, receptorok a ligandumok számára, oligonukleotidek és egyes RNA és DNA szálak a kiegészítő száluk számára, avidin biotin számára, enzimek az enzim szubsztrátok, enzim kofaktorok vagy inhibitorok számára, lecitinek a szénhidrátok számára. Azt, hogy melyik affinitás partner van rögzítve az érzékelő elrendezés felületén, a mérés felépítésétől függ.
63.122/BT*11*96-11-21
- 12A mérés lehet egylépéses komplex-képző eljárás, például egy kompetitív mérés, vagy lehet többlépcsős eljárás, például egy szendvics-mérés.
A kompetitív mérés legegyszerűbb esetében a mérendő anyagot ismeretlen koncentrációban tartalmazó, és ahhoz hasonló, de lumineszcens jelölésű ismert vegyületet tartalmazó mintát érintkezésbe hozunk az érzékelő elrendezés felületével, ahol a lumineszcensen jelölt és a jelöletlen molekulák versengenek a rögzített detektor vegyület kötési helyeiért. Ennél a mérésnél a legnagyobb lumineszcencia-jel akkor adódik, ha a minta nem tartalmazza a mérendő vegyületet. A mérendő anyag növekvő koncentrációjával a megfigyelhető lumineszcencia jel csökken.
Egy kompetitív immuno-mérésnél nem feltétlenül az antitestet kell rögzíteni: az antigén is rögzíthető az érzékelő elrendezés felületén detektorvegyületként. Rendszerint nincs különösebb jelentősége annak, hogy melyik partner van rögzítve a kémiai vagy biokémiai affinitásmérések során. Ez a lumineszcencia-alapú mérések alapvető előnye az olyan módszerekkel szemben, mint a felületi plazmon rezonancia vagy interferometria, amely utóbbiak a hullámvezető réteg elhaló terében abszorbeált tömeg változásán alapulnak.
Emellett a kompetitív mérések esetében a versengésnek nem kell szükségszerűen az érzékelő elrendezés felületén adott kötőhelyekre korlátozódnia. Például ismert mennyiségű antigént lehet rögzíteni az érzékelő elrendezés felületén, és ezt lehet olyan mintával érintkezésbe hozni, amely ugyanabból az antigénből ismeretlen mennyiséget, mint mérendő anyagot, és lumineszcens jelölésű antitesteket tartalmaz. Ebben az esetben a felületen rögzített és az oldatban tartózkodó antigének között lép fel versengés az antitestekkel való kötésért.
A többlépcsős mérés legegyszerűbb esete a szendvics immuno-mérés, amelynél egy primer antitest van rögzítve az érzékelő elrendezés felületén. A detektálandó antigén és a detektáláshoz használt, lumineszcens-jelölt szekunder antitest kötését az antigén második epitópjához vagy az antigént tartalmazó első oldat és a lumineszcens-jelölt antitestet tartalmazó második oldat egymást követően érintkezésbe hozásával lehet elérni, vagy ezeket
63.122/BT*12*96-11-21
- 13az oldatokat előbb össze lehet keverni, úgy, hogy végül az antigénből és a lumineszcensjelölt antitestből álló részleges komlex kerül kötésbe.
Az affinitásmérések további kötési lépéseket is tartalmazhatnak. Például szendvics immunoméréseknél a protein A, amely specifikusan megköti az immounoglobulinokat, amelyek aztán primer antitestként hatnak egy következő szendvicsmérés során, a fenti leírtak szerint, rögzíthetőek az ún. Fc részüknél fogva az érzékelő elrendezés felületén az első lépésben.
Az affinitásméréseknek egy egész további csoportját jelentik az ismert avidin-biotin affinitásrenszert alkalmazó mérések.
A különböző affinitásmérésekre találhatunk példát a J.H. Rittenburg: „Fundamentals of Immunoassays”; in: Development and Application of Immunoassays fór Food Analysis, szerk. J.H. Rittenburg, Elsevier, Essex 1990, vagy a P. Tijssen: „Practice and Theory of Enzyme Immunoassays”, szerk. R.H: Burdon, P.H. van Knippenberg, Elsevier, Amsterdam (1985) c. kiadványokban.
Emellett az érzékelő elrendezés felületét nem csak egyszer lehet használni, de azt regenerálni is lehet. Megfelelő körülmények között, pl. alacsony pH és emelt hőmérséklet mellett, szerves oldószerekkel vagy ún. kaotróp reagensekkel (sókkal) lehetséges az affinitáskomplexeket szelektíven disszociálni, a rögzített detektorvegyületek kötési képességének jelentős romlása nélkül. Ennek pontos feltételei nagyon erősen függnek az egyes affinitásrendszertől.
Az eljárás egy további lényeges megvalósítási módja során egyrészt a jel előállítását a hullámvezető elhaló terére korlátozzuk - visszacsatolás esetén ez a jeldetektálásra is vonatkozik -, másrészt az affinitás komplex-képződési rendszert egyensúlyi folyamatként kialakítva azt reverzibilissé tesszük. Egy folyamatosan áramló rendszerben, megfelelő áramlási paraméterek mellett, lehetséges valós időben figyelni az elhaló térben a kötött lumineszcens-jelölt affinitáspartnerek kötését, deszorpcióját vagy disszociációját. Ezért a találmány szerinti eljárás alkalmas különböző asszociációs vagy disszociációs állandók
63.122/BT*13*96-11-21
- 14• · · meghatározása céljából folytatott kinetikus mérésekhez, vagy eltolódási mérésekhez (displacement assays).
Az elhaló gerjesztésű lumineszcencia detektálása önmagában ismert módön végzehető. Előnyösen alkalmazhatóak fotodiódák, fotocellák, fotoelektronsokszorozók, CCD-kamerák és detektormátrixok, pl. CCD-cellák. A lumineszcenciát optikai elemekkel lehet leképezni, pl. tükrökkel, prizmákkal, lencsékkel, Fresnel-lencsékkel és azon elhelyezett GRIN (gradient-index) lencsékkel. Az emissziós hullámhossz kiválasztására ismert elemek használhatók, pl. szűrők, prizmák, monokromatikus szűrők, dikromatikus tükrök és diffrakciós rácsok.
A találmány egy lehetséges megvalósítása során az izotróp módon emittált, elhalóan gerjesztett sugárzást detektáljuk.
A találmány szerinti eljárás egy további lehetséges megvalósítása során az elhalóan gerjesztett, az érzékelő elrendezésbe visszacsatolódott lumineszcenciát az érzékelő elrendezés szélénél detektáljuk. Ez a visszacsatolt lumineszcencia intenzitás meglepően magas, és így hasonlóképpen jó érzékenység érhető el.
A találmány szerinti eljárás egy újabb további megvalósítása során egymástól függetlenül, egyidőben detektáljuk az izotróp módon emittált, elhalóan gerjesztett lumineszcenciát és a hullámvezetőbe visszacsatolt lumineszcenciát. Mivel a két lumineszcencia-detektálási módszer érzékenysége különböző, amely különbség a luminofor anyagoknak a hullámvezető rétegtől mért távolságától függ, ezzel az elrendezéssel a luminoforok térbeli elhelyezkedésére vonatkozó további információ nyerhető. Ilyen módon lehetővé válik a luminoforok fotokémiai kifakulásaának (fading) és a luminoforokat hordozó affmitáskomplexek disszociációjának megkülönböztetése.
A találmány szerinti eljárás egyik előnye, hogy a lumineszcencia detektálása mellett a kisugárzott gerjesztő fény abszorpciója is meghatározható. Az optikai szálakból készült vagy síkszerkezetű multimódusú hullámvezetőkkel összehasonlítva, határozottan jobb jel/zaj viszony érhető el a találmányi elrendezéssel. A lumineszcencia és az abszorpció
63.122/BT*14*96-11-21
- 15párhuazamos mérése lehetővé teszi a lumineszcenciaelnyomási v. kioltási (quenching) jelenségek nagy érzékenységű meghatározását.
A találmány egyik egyszerű kiviteli alakjánál az eljárás során a gerjesztő fényt folyamatos módban (cw) sugározzuk, vagyis a gerjesztés időben állandó intenzitással történik.
Azonban az eljárás úgy is végrehajtható, hogy a gerjesztő fénysugarat időzített pulzusok alakjában állítjuk elő, ahol az egyes pulzusok hossza 1 ps-tól akár 100 s-ig terjedhet, és ilyen esetben a lumineszcenciát időben felbontva detektáljuk - rövid impulzushosszaknál vagy másodperces-perces időközönként. Ez a módszer különösen akkor előnyös, ha pl. analitikusan kívánjuk vizsgálni egy kötés kialakulásának ütemét, vagy a rövid expozíciós idő használatával meg akarjuk akadályozni a lumineszcenciajel csökkenését a fotokémiai kifakulás (fading) következtében. Elég rövid impulzusokkal és megfelelő időfelbontást használva lehetséges a szórt fény, Rámán emisszió és a rövid élettartamú lumineszcencia, és a mintából és az érzékelőből származó nemkívánatos lumineszcenciaösszetevők megkülönöböztetése ajelölő molekula lumineszcenciájától, amely utóbbi ebben az esetben előnyösen hosszú élettartamú, oly módon, hogy a mérendő anyag emisszióját csak akkor mérjük meg, ha a rövid élettartamú sugárzás már lecsökkent. Továbbá az időben felbontott lumineszcenciadetektálás a pulzusos gerjesztés után - ugyanúgy, mint a modulált gerjesztés és detektálás esetén - lehetővé teszi a mérendő anyag kötébe lépésének a molekuláris lumineszcenciára gyakorolt hatásának vizsgálatát. A mérendő anyag specifikus felismerése mellett a rögzített detektor vegyület által és amellett, hogy a jel generálása a hullámvezető elhaló terére korlátozódik, a molekuláris lumineszcencia lecsökkenési ideje a szelektivitás további kritériuma lehet.
Az eljárás úgy is végezhető, hogy a gerjesztő fényt egy vagy több frekvencián modulált intenzitással csatoljuk be, és mérjük a fellépő fázistolást és a minta lumineszcenciájának modulációját.
A találmány tárgya még a találmány szerinti eljárás alkalmazása ismert affinitáspartnereket tartalmazó kémiai vagy biokémiai affinitásméréseknél és mérési elrendezéseknél összetevők kvantitatív meghatározására, a megjelölt, lumineszcenciasugárzásra képes emissziójának
63.122/BT*15*96-11-21 • · · ·
- 16detektálása útján, vagy a rögzített, lumineszcencia-jelölt affinitáspartnerek lumineszcenciatulajdonságainak a mérendő anyaggal való kölcsönhatása során fellépő változás detektálása útján.
Mivel a jel előállítása és detektálása a hullámvezető kémiai vagy biokémiai detektáló felületére korlátozódik, és az anyagból érkező interferáló jelek megkülönböztethetőek, az anyagok kötése a rögzített detektorvegyületekhez valósidejűén figyelhető meg. Ezért a találmány szerinti eljárás affinitás szűréshez (screening) vagy eltolódási mérésekhez (displacement assays) is használható, különösen gyógyszerészeti termékfejlesztésben, az asszociációs és disszociációs ütem közvetlen detektálásával folyamatos áramlású rendszerekben, megfelelő áramlás mellett.
A találmány tárgya még a találmányi eljárás alkalmazása antitestek vagy antigének kvantitatív meghatározására.
A találmány tárgya még a találmány szerinti eljárás egy további alkalmazása a receptorok vagy ligandumok, oligonukleotidek, DNA vagy RNA szálak, DNA vagy RNA analógok, enzimek, enzimszubsztrátok, enzim kofaktorok vagy inhibitorok, lecitinek és szánhidrátok kvantitatív meghatározására.
A találmány tárgya továbbá a találmányi eljárás alkalmazása optikailag átlátszatlan vagy zavaros folyadékok lumineszcens összetevőinek szelektív kvantitatív meghatározására.
Ilyen optikailag átlátszatlan vagy zavaros folyadék lehet pl. tojássárgája, testnedvek mint pl. vér, szérum, plazma, illetve környezetvédelmi elemzésből származó minták, egyebek között felületi víz, oldott talaj kivonatok és oldott növényi kivonatok. Megfelelő folyadékok még a kémiai termelésben kialakuló reagáló oldatok, különösen festékoldatok vagy fluoreszcens fehérítőszerek előállításából származó reagens oldatok. Szintén alkalmasak az összes fajta diszperziók és keverékek, amelyeket a textiliparban használnak, amennyiben ezek egy vagy több lumineszcens összetevőt tartalmaznak. Ilyen módon a találmány szerinti eljárás minőségellenőrzésre is használható.
63.122/BT*16*96-11-21
- 17Αζ 1. ábra a találmány szerinti eljárás kivitelezésére alkalmas berendezés vázlatos elrendezését mutatja, keresztmetszetben.
A 2. ábra az optikai hullámvezető egy kinagyított részét szemlélteti vázlatosan.
A találmány szerinti eljárás végrehajtására használt berendezés részei a következők:
A gerjesztő optika és hullámvezető:
gerjesztő lézersugár la vezetett módus csatolási szög rács (mélysége 4-5 nm, rácsperiódus 750 nm, négyszögletes alakú) optikai érzékelő elrendezés, amely 4a és 4 b részekből áll, ahol
4a a hullámvezető réteg (Ta2O5, n = 2.317 488 nm-en)
4b hordozó (Corning üveg, n = 1.538 488 nm-en)
Az izotróp emittálású lumineszcenciát detektáló optika:
megfelelő fókusztávolságú fókuszáló lencse a lumineszcencia maximumára hangolt interferenciaszűrő, pl. 30 nm-es félszélességgel megfelelő fókusztávolságú fókuszáló lencse detektor
Az érzékelő elrendezésbe visszacsatolt lumineszcenciát detektáló optika:
négyszögletes keresztmetszetű üvegszálköteg a lumineszcencia maximumára hangolt interferenciaszűrő, pl. 30 nm-es félszélességgel fotodióda
A továbbított fény detektálását végző elemek:
négyszögletes keresztmetszetű üvegszálköteg a lumineszcencia maximumára hangolt interferenciaszűrő, pl. 30 nm-es félszélességgel fotodióda
63.122/BT*17*96-11-21
- 18(forgatható) mintatartó cella:
Felső rész, amely az érzékelő elrendezéshez nyomva, azzal együtt folyadékcellát képez tömítő O-gyűrű folyadék belépő nyílás folyadék kilépő nyílás termosztatikus vezérlés belépő pontja termosztatikus vezérlés kilépő pontja
Az elrendezésben használt egyes elemek önmagukban ismerek és kereskedelmi forgalomban hozzáférhetők.
A találmányt a továbbiakban a következő példával részletesebben ismertetjük. Az M koncentráció mól/litert jelöl.
1. Példa
1.1. Optikai elrendezés
Egy argon-ion lézer gerjesztő fényét (gerjesztési hullámhossz 488 nm) forgó tükör segítségével a hordozó hátoldala felől a hullámvezető rétegen kiképezett rácsra irányítunk. A hullámvezető réteg felületére felülről termosztatikusan szabályozott folyadékcellát (áramlási cellát) helyezünk, amely O-gyűrűkkel van tömítve hullámvezetőhöz. A cella térfogata kb. 0.07 ml. A mintának az elhaló térben gerjesztett lumineszcenciáját és az átbocsátóit gerjesző fényt egyidejűleg mérjük 3 detektorral, térben elválasztva. Az elrendezést az 1. ábra szemlélteti vázlatosan. A 8 detektor egy fotodióda (UDT UV-50, United Detector Technology, Hawthome, CA, USA), amelyre interferenciaszűrőkön és fókuszáló lencséken át ráfókuszáljuk az izotróp módon emittált lumineszcenciát. A 14 detektor szintén fotodióda (SR 1133, Hamamatsu), amelyre azt a lumineszcenciát vezetjük, ami a hullámvezetőbe csatolódott vissza. Ezt a fényt interferencia szűrőn keresztül, optikai szálakkal vezetjük a diódára, és a folyamatos módusú haladó hullám haladási irányára merőlegesen detektáljuk. A jelet egy impedanciaillesztő erősítőn át erősítjük. Az áthaladó fényt hasonló módon vezetjük all detektorra, a haladó módus haladási irányában, közben
63.122/BT*18*96-11-21 • · · · · « • ·
- 19átvezetve a jelet egy interferenciaszurőn. A használt detektor egy fotodióda (UDT UV-50, United Detector Technology, Hawthome, CA, USA). A dióda jelét tovább erősítjük.
1.2 Az érzékelő elrendezés anyaga és a csatolási eredmény
1.2.1. Optikai érzékelő elrendezés geometria: 16 mm x 48 mm x 0.5 mm hullámvezető réteg Ta2O5, n = 2.317 488 nm-en, vastagság 100±5 nm.
hordozó: Corning üveg C7059, n = 1.538 488 nm-en.
Rács: négyszögletes rács, 4-5 nm-es mélységi modulációval, rácsperiódus 750 nm.
1.2.2 Csatolási eredmény 633 nm-es gerjesztéssel csatolási szög: 4-5 (másodrendű visszaverődés) csatolási hatásfok: 7% a rácson csillapítás: 2,5 dB/cm.
1.3. Fluoreszcein-i elölt immunoglobulin detektálása immobilizált protein A fehérjén
Minta oldat:
o
1x10 M fluoreszcein-jelölt immunoglobulin (Sigma Chemicals, F-IgG);
0.5 1 foszfát puffer, összetétel: 0.041 M Na2HPO4 és 0.028 M KH2PO4;
ml POE-(20)-szorbitol-monolaurát (Tween 20, ICI);
200 mg nátriumazid, 50 ml metanol, 1 literre felhígítva desztillált vízzel
A mintaoldatot 10 órán át inkubáltuk protein A (Sigma Chemicals, 1 mg/ml) vizes oldatával. Az esetleges szabadon maradó adszorpciós helyek semlegesítése céljából az érzékelő elrendezést desztillált vízzel átmostuk és további 1 óra hosszat inkubáltuk a semlegesítő oldattal, amely 10 g/1 BSA-t (bovine serum albumin, Sigma Chemicals) tartalmazott.
A mintaoldatot 9 percen át folyamatosan vezettük el az érzékelő elrendezés felületén, amelyen abszorbeálódott a protein A. Ezalatt a 9 perc alatt mértük az izotróp módon emittált
63.122/BT”19’96-11-21
íluoreszcenciát, az elhalóan visszacsatolt fluoreszcenciát és az átmenő fényt az 1.1 pontban leírtak szerint. Az elért érzékenység kb. 1 χ 10' M, F-IgG-re vetítve.
A következő alkalmazási példákon az 1. példában leírt érzékelő elrendezést és optikai elrendezést használtuk.
2. Példa
Fluoreszcein-j elölt immunoglobulin detektálása immobilizált protein A fehérjén
Használt oldatok:
1) pufferoldat, amely áll 0.5 1 foszfátpufferből (0.041 M Na2HPO4 + 0.028 M KH2PO4), 0.151 M NaCl, 250 mg/1 nátriumazid, 50 ml methanol, 1 g/1 marhaszérumalbumin (BSA); 0.5 ml POE-(20)-szorbitol monolaurát (Tween 20, ICI) 1 literre felhígítva desztillált vízzel;
2) a protein A (Sigma Chemicals) rögzítéséhez használt oldat: 1 mg/ml desztillált víz;
3) semlegesítő oldat: 1) pufferoldat + 10 mg/ml marhaszérum albumin, (bovine serum albumin, BSA, Sigma Chemicals);
4) öblítő oldat: 1) pufferoldat
5) mintaoldatok: fluoreszcein-j elölt immunoglobulin 10' M az 1) pufferoldatban;
6) regeneráló oldat: glicin puffer, pH 2.
Eljárás:
Az optikai érzékelő elrendezést 10 órán át inkubáltuk a 2) oldattal a protein A rögzítése céljából. Az esetleges szabadon maradó adszorpciós helyek semlegesítése céljából az érzékelő elrendezést desztillált vízzel átmostuk és további 1 óra hosszat inkubáltuk a semlegesítő oldattal, amely 10 g/1 BSA-t tartalmazott.
Az eljárás a következő egyedi lépésekből áll, amelyet a folyadékcellában hajtunk végre (áramlási ütem: 1 ml/perc)
- mosás 5 percen keresztül az 1) pufferoldattal, ezt követően a háttérjel rögzítése;
- az 5) mintaoldat hozzáadása 9 percen keresztül;
- mosás 5 percen keresztül az 1) pufferoldattal
63.122/BT*20*96-11-21
-21 - a 6) regeneráló oldat hozzáadása 5 percen keresztül;
- mosás 4 percen keresztül az 1) pufferoldattal.
Az izotróp módon emittált fluoreszcenciát és az érzékelő elrendezésbe visszacsatolt fluoreszcenciát, valamint az átmenő fényt mérjük az egész folyamat során, az 1. példa szerint.
Az izotróp módon emittált fluoreszcencia erős jele mellett erős jeleket mértünk a visszacsatolt fluoreszcenciától is, valamint az átmenő fény érzékelhető csökkenését mértük az analizálandó anyag jelenlétében. A fluoreszcencia jelek megnőttek a fluoreszcens analizálandó anyag hozzáadásával, és az adszorpciós görbe tipikus alakját mutatták. Ugyanakkora erősítés mellett a visszacsatolt fluoreszcencia jele csak egy 2-es faktorral kisebb, mint az izotróp módon emittált fluoreszcenciájé. A transzmissziós jel alakja gyakorlatilag a fluoreszcens jel tükörképe. A maximális fluoreszcencia eléréséig a transzmissziós jel 25%,-kai csökken. A transzmissziós jel ugyanannyival nő, mint amennyivel a fluoreszcens jel csökken a regenerációs lépés után.
3. példa
Fluoreszcein-i elölt immunoglobulin detektálása immobilizált protein A fehérjén
Használt oldatok:
1) pufferoldat, amely áll 1/3 foszfátpufferből (0.041 M Na2HPO4 + 0.028 M KH2PO4), 0.151 M NaCI, 200 mg/1 nátriumazid, 50 ml methanol, 1 literre felhígítva desztillált vízzel;
2) a protein A (Sigma Chemicals) rögzítéséhez használt oldat: lmg/ml desztillált víz;
3) semlegesítő oldat: 1) pufferoldat + 10 mg/ml marhaszérum albumin, (bovine serum albumin, BSA, Sigma Chemicals);
4) öblítő oldat: ezt használjuk a háttérjel detektálásához is, 1) pufferoldat + 1 mg/ml marhaszérum albumin, o
5) mintaoldatok: fluoreszcein-jelölt immunoglobulin különböző koncentrációkban: 10 M, 10'9M, ΙΟ10 Μ, 10'11 M az 1) pufferoldatban 1 mg/ml BSA adalékkal
6) regeneráló oldat: glicin puffer, pH 2.5
Eljárás:
63.122/BT*21*96-11-21 ···· ···· • · · • ··· · ··· ··· , · ♦ · · · · · ···········
-22Αζ optikai érzékelő elrendezést 2 órán át inkubáltuk a 2) oldattal a protein A rögzítése céljából. Az esetleges szabadon maradó adszorpciós helyek semlegesítése céljából az érzékelő elrendezést desztillált vízzel átmostuk és további 1 óra hosszat inkubáltuk a semlegesítő oldattal, amely 10 g/1 BSA-t tartalmazott.
Az eljárás a következő egyedi lépésekből áll;
- mosás 2 percen keresztül a 4 öblítő oldattal (0.1 ml/perc), a háttérjel rögzítése;
- a minta párhuzamos szivattyúzása egy hurokban, automata mintavevővel,
- a minta elvezetése az érzékelő elrendezés felett kb. 7 percig, a hurok kiürítésével (0.1 ml/perc, a kezdő és befejező pulzus között)
- öblítés a 4) oldattal
- a regeneráló oldat hozzáadását követően ismételt öblítés a 4) oldattal
Az izotróp módon emittált fluoreszcenciát és az átmenő fényt mérjük az egész folyamat során, az 1. példa szerint.
Egy további egyértelműen elkülöníthető fluoreszcenciajelet figyeltünk meg 10' M fluoreszcens-jelölt A immunoglobulin koncentráció mellett. A transzmisszió megváltozását o
10’ M koncentrációig detektáltuk.
Az adatok kiátlagolása után (9 pontos átlagok) 10'11 M koncentráció még mindig felismerhető.
A különböző koncentrációk mellett a jel változását a minta hozzáadása után a következőképpen detektáltuk, az eredeti háttérjellel összehasonlítva (jel/zaj viszony 1-4
mV):
[F-IgG] Fluoreszcencia jel [V]
10'8 1.0
10'9 0.2
1O’10 0.039
A transzmissziós jel változása
-10% nem mérhető nem mérhető
63.122/BT*22*96-11-21 ···· ···· • · ··· ···
-23 ΙΟ11 0.008 nem mérhető (átlagolás után)
A detektálási határ 10-11 M alatt van, amely 10-14 M fluoreszcein-j elölt IgG koncentrációnak felel meg.
4. példa
1.4 fluoreszcein-i elölt oligonukleotidek detektálása immobilizált kiegészítő szálaikkal egy hibridizációs mérésben
Használt oldatok:
1) hibridizációs puffer (pH 7.75), amely áll 0.069 M foszfátpufferből (0.041 M Na2HPO4 + 0.028 M KH2PO4), 0.176 M NaCl, 1 ml POE-(20)-szorbitol monolaurát (Tween 20, ICI), 1 g poliakrilsav PAA 5100, 500 mg/1 nátriumazid, 1 literre felhígítva desztillált vízzel;
2) mintaoldatok: fluoreszcein-j elölt oligomer, az érzékelő elrendezésen rögzített (immobilizált) oligomer komplementere, amely 16 bázispárból áll (fluoreszcein-5’GTTGTGTGGAATTGTG-3’ (10'12 M/l) az 1) hibridizációs pufferben);
3) semlegesítő oldat: 1) pufferoldat + 10 mg/ml marhaszérum albumin, (bovine serum albumin, BSA, Sigma Chemicals);
4) regeneráló oldat: 50 % (G/G) urea vizes oldatban.
Eljárás:
A rögzített mintát egy 3’CAACACACCTTAACAC-5’ oligonukleotid szintetizátorral (Applied Biosystems 394B) közvetlenül az érzékelő elrendezésre szintetizáltuk, amelyet 3glicidil-oxi-propil-trimetoxi-szilánnal szilanizáltunk, egy ismert eljárással részecskék oligonuklotid szintézisére (lásd pl. M.J. Gait, Oligonucleotid Synthesis. A practical approach. Oxford University Press, NY 1990). De az ismert szintézistől eltérően, a felületre való stabil lekötőcsoportként a 3’ végnél, 4-(4,4-dimetoxi-tritil)hidroxi-butirsavat használtunk, az érzékelő felületről történő későbbi leválás elkerülése érdekében. Vizes mosás után, az érzékelő elrendezést a rögzített detektáló szálakkal használjuk a detektálás során.
63.122/BT*23*96-11-21
-24Az eljárás a következő egyedi lépésekből áll:
- mosás 8 percen keresztül az 1) hibridizációs pufferoldattal (0.5 ml/perc), ezt követően a háttérjel rögzítése;
- a 2) mintaoldat hozzáadása 26 percen keresztül (0.05 ml/perc), (5 mp után 5 ml/perc öblítés);
- öblítés 5 percen keresztül az 1) hibridizációs pufferoldattal (0.5 ml/perc);
- a 3) regeneráló oldat hozzáadása 4 percen keresztül (0.5 ml/perc);
- öblítés 4 percen keresztül az 1) hibridizációs pufferoldattal(0.5 ml/perc).
Az izotróp módon emittált fluoreszcenciát és az átmenő fényt mérjük az egész folyamat során, az 1. példa szerint. A minta 10 percnél tovább tartó hozzáadását követően - amely 500 attomol fluoreszcein-jelölt tracer DNS-nek felel meg - 20 mV fluoeszcencia-jelet figyeltünk meg, kb. 1 mV jelzaj mellett.

Claims (38)

  1. Szabadalmi igénypontok:
    1. Eljárás lumineszcencia meghatározására sík dielektrikum optikai érzékelőelrendezéssel, amely átlátszó hordozóból és azon elhelyezett vékony transzparens hullámvezető rétegből áll, továbbá amely érzékelőelrendezés a gerjesző fény becsatolásához becsatoló ráccsal van ellátva, és amely érzékelőelrendezésnél a hordozó törésmutatója kisebb, mint a hullámvezető réteg törésmutatója, amely eljárás során folyadékmintát érintkezésbe hozunk a hullámvezető réteggel, és a mintában elhelyezkedő vagy a hullámvezető réteghez kötött lumineszcens tulajdonságokkal bíró összetevők által keltett lumineszcenciát optoelektronikus úton megmérjük, azzal jellemezve, hogy (A) a gerjesztő fényt becsatoljuk a sík hullámvezető rétegbe, hogy a gerjesztő fény végighaladjon a hullámvezető rétegen, miáltal a lumineszcens tulajdonságokkal bíró összetevők a gerjesztés hatására lumineszcenciát bocsátanak ki a hullámvezető réteg elhaló (evaneszcens) terében, (B) 3-60 nm- es mélységi modulációjú rácsot alkalmazunk, (C) a hullámvezető réteg vastagságát 40-60 nm közöttire választjuk, és (D) a mélységi modulációnak és a réteg vastagságának az arányát 0.5-nél kisebbre választjuk.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hordozónak kvarcot, szervetlen üveget vagy műanyagot választunk.
  3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hordozónak szervetlen üveget választunk.
  4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hordozónak polikarbonátot vagy poli-metil-metakrilátot választunk
  5. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy SiO2-ből, hőre lágyuló vagy hőre keményedő vagy szerkezetileg keresztkötéses műanyagból készített, a hordozó
    63.122/BT*25*96-11-21 ··»· ···· • · • · · • * törésmutatójánál nem nagyobb törésmutatójú köztes réteget alakítunk ki a hordozó é hullámvezető réteg között.
    es a
  6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a köztes réteg vastagsága nem nagyobb mint 10 pm.
  7. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lumineszcencia gerjesztésére lényegében párhuzamos fényt alkalmazunk.
  8. 8. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lumineszcencia gerjesztésére 300 nm és 1100 nm közötti hullámhosszú lézerfényt alkalmazunk.
  9. 9. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lumineszcencia gerjesztésére 450 nm és 850 nm közötti hullámhosszú lézerfényt alkalmazunk.
  10. 10. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lumineszcencia gerjesztésére 480 nm és 700 nm közötti hullámhosszú lézerfényt alkalmazunk.
  11. 11. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a sík átlátszó hullámvezető réteg anyagát 2-nél nagyobb törésmutatójú anyagból választjuk.
  12. 12. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a sík átlátszó hullámvezető réteg anyagát Ta2O5-ből vagy TiO2-ből választjuk.
  13. 13. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a sík átlátszó hullámvezető réteg vastagságát 80-160 nm-re választjuk.
  14. 14. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gerjesztő fényt becsatoló rácsot optikai refrakciós rácsként képezzük ki.
  15. 15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az optikai refrakciós rácsot relief rácsként képezzük ki.
    63.122/BT*26*96-11-21 ·*»· ···· · «· ·* • · ·· · · ·
  16. 16. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rács alakját sinuszosra, furészfog-alakúra vagy négyszögletesre választjuk.
  17. 17. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rács rácsperiódusát 200-1000 nm közöttire választjuk.
  18. 18. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rács mélységi modulációját 530 nm közöttire választjuk.
  19. 19. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rács vonal/vonalköz arányát 0.5-2 közöttire választjuk.
  20. 20. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a minta és a hullámvezető között adhéziót javító réteget helyezünk el.
  21. 21. A 20. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az adhéziót javító réteg vastagságát 50 nm-nél nem nagyobbra választjuk.
  22. 22. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a detektálandó anyag detektálására alkalmas luminecszenciára képes vegyületet közvetlenül a hullámvezető réteg felületén rögzítjük.
  23. 23. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az analizálandó anyaghoz vagy ahhoz kötődő vegyülethez kötődő specifikus vegyületet rögzítünk vegyi vagy biokémiai detektorként az érzékelőelrendezés felületén, egy olyan többlépcsős mérés során, amelynek menetében az analizálandó anyag az egyik részlépésben kötésbe lép.
  24. 24. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az érzékelő elrendezés regenerálható és ismételten felhasználható.
    63.122/BT*27*96-11-21
  25. 25. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az izotróp módon emittált, elhalóan gerjesztett sugárzást detektáljuk.
  26. 26. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az érzékelő elrendezésbe visszacsatolt elhalóan gerjesztett lumineszcenciát az érzékelő szélén detektáljuk.
  27. 27. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egymástól függetlenül párhuzamosan detektáljuk az izotróp módon emittált lumineszcenciát és az elhaló módon gerjesztett visszacsatolt fényt.
  28. 28. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egyidejűleg meghatározzuk a hullámvezetőbe becsatolt gerjesztő fény abszorpcióját.
  29. 29. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gerjesztő fényt folyamatos módban (cw) csatoljuk be a hullámvezetőbe.
  30. 30. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gerjesztő fényt időzített pulzusként csatoljuk be és a lumineszcenciát időben felbontva detektáljuk.
  31. 31. A 30. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a pulzushosszat 1 ps-tól 100 mp-ig választjuk.
  32. 32. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gerjesztő fényt egy vagy több frekvencián moduláltan csatoljuk be, és minta lumineszcenciájának fázistolását és modulációját detektáljuk.
  33. 33. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mérendő mintát tojássárgája, vér, szérum, plazma vagy vizelet közül választjuk.
  34. 34. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mérendő mintát felületi víz, talaj vagy növénykivonat, bioeljárással vagy szintézissel készült elegy közül választjuk.
    63.122/BT*28*96-11-21
  35. 35. Az 1. igénypont szerinti eljárás alkalmazása biokémiai vegyületek meghatározására affinitásmérésekben.
  36. 36. Az 1. igénypont szerinti eljárás alkalmazása antitestek vagy antigének kvantitatív meghatározására.
  37. 37. Az 1. igénypont szerinti eljárás alkalmazása receptorok vagy ligandumok, oligonukleotidek, DNA vagy RNA törzsek, DNA vagy RNA analógok, enzimek, enzimszubsztrátok, enzim kofaktorok vagy inhibitorok, lektinek és karbohidrátok kvantitatív meghatározására.
  38. 38. Az 1. igénypont szerinti eljárás alkalmazása optikailag átlátszatlan folyadékokban lumineszcens komponensek kvantitatív meghatározására.
HU9603260A 1994-05-27 1995-05-17 Process for detecting evanescently excited luminescence HUT76407A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH164394 1994-05-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HU9603260D0 HU9603260D0 (en) 1997-01-28
HUT76407A true HUT76407A (en) 1997-08-28

Family

ID=4215258

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9603260A HUT76407A (en) 1994-05-27 1995-05-17 Process for detecting evanescently excited luminescence
HU9603261A HUT76406A (en) 1994-05-27 1995-05-17 Process for detecting evanescently excited luminescence

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9603261A HUT76406A (en) 1994-05-27 1995-05-17 Process for detecting evanescently excited luminescence

Country Status (21)

Country Link
US (2) US5822472A (hu)
EP (2) EP0760944B1 (hu)
JP (3) JP3645907B2 (hu)
KR (1) KR970703527A (hu)
CN (2) CN1149335A (hu)
AT (2) ATE216491T1 (hu)
AU (2) AU689604B2 (hu)
CA (2) CA2190643A1 (hu)
CZ (2) CZ347196A3 (hu)
DE (2) DE69505370T2 (hu)
DK (1) DK0760944T3 (hu)
ES (1) ES2174948T3 (hu)
FI (2) FI964664A (hu)
HU (2) HUT76407A (hu)
IL (2) IL113854A0 (hu)
MX (1) MXPA96005828A (hu)
PL (2) PL317402A1 (hu)
SK (2) SK151296A3 (hu)
TW (2) TW295624B (hu)
WO (2) WO1995033197A1 (hu)
ZA (2) ZA954327B (hu)

Families Citing this family (150)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3645907B2 (ja) * 1994-05-27 2005-05-11 ノバルティス アクチエンゲゼルシャフト 漸減励起された発光を検出する方法
US5814565A (en) 1995-02-23 1998-09-29 University Of Utah Research Foundation Integrated optic waveguide immunosensor
EP0824684B1 (en) * 1995-05-12 2007-11-07 Novartis AG Method for the parallel detection of a plurality of analytes using evanescently excited luminescence
GB9602542D0 (en) * 1996-02-08 1996-04-10 Fisons Plc Analytical device
EP0890095B1 (de) * 1996-03-30 2007-11-21 Novartis AG Integriert optischer lumineszenzsensor
JPH102860A (ja) * 1996-06-17 1998-01-06 Olympus Optical Co Ltd 微小物質検鏡装置
JP2001504213A (ja) * 1996-08-29 2001-03-27 ツェプトゼンス アクチエンゲゼルシャフト 化学的/生化学的な光センサ
ATE308039T1 (de) 1996-11-18 2005-11-15 Novartis Ag Messvorrichtung mit einem planaren optischen wellenleiter
EP0843173A1 (de) 1996-11-18 1998-05-20 Novartis AG Flusszelle sowie Vorrichtung zur Erzeugung evaneszent angeregter Strahlung
WO1999013320A1 (de) * 1997-09-10 1999-03-18 Artificial Sensing Instruments Asi Ag Optischer sensor und optisches verfahren zur charakterisierung einer chemischen und/oder biochemischen substanz
EP2112501A1 (de) 1998-02-05 2009-10-28 Novartis Ag Verfahren und Vorrichtung zur Lumineszenzmessung
ES2333283T3 (es) 1998-02-05 2010-02-18 Novartis Ag Procedimiento y dispositivo para medir la luminiscencia.
US6758337B2 (en) * 1999-03-02 2004-07-06 Meadwestvaco Packaging Systems, Llc Beverage carton with strap type carrying handle
EP0957354A3 (en) * 1998-03-20 2000-03-22 IA Inc. Method and apparatus for measuring binding between biological molecules
DE19815109A1 (de) * 1998-04-03 1999-10-07 Bodenseewerk Perkin Elmer Co Vorrichtung zum Nachweis eines Fluoreszenzfarbstoffs
FR2778986B1 (fr) 1998-05-22 2000-07-21 Suisse Electronique Microtech Capteur optique utilisant une reaction immunologique et un marqueur fluorescent
WO2000005582A2 (en) * 1998-07-21 2000-02-03 Burstein Laboratories, Inc. Optical disc-based assay devices and methods
US6320991B1 (en) 1998-10-16 2001-11-20 Imation Corp. Optical sensor having dielectric film stack
US6245518B1 (en) 1998-12-11 2001-06-12 Hyseq, Inc. Polynucleotide arrays and methods of making and using the same
EP1031828B1 (en) * 1999-02-25 2006-09-13 C.S.E.M. Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Sa Integrated-optical sensor and method for integrated-optically sensing a substance
US6192168B1 (en) * 1999-04-09 2001-02-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Reflectively coated optical waveguide and fluidics cell integration
US6137117A (en) * 1999-06-21 2000-10-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Integrating multi-waveguide sensor
GB2367616B (en) * 1999-06-23 2004-06-16 Patrick Toomey Water detection and source identification methods for structures using electromagnetic radiation spectroscopy
US6771376B2 (en) * 1999-07-05 2004-08-03 Novartis Ag Sensor platform, apparatus incorporating the platform, and process using the platform
JP4684507B2 (ja) 1999-07-05 2011-05-18 ノバルティス アーゲー センサープラットホームを使用する方法
JP5006494B2 (ja) 1999-08-13 2012-08-22 バイエル・テクノロジー・サービシーズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 複数の分析物を測定するためのデバイス及び方法
US6667179B1 (en) * 1999-10-28 2003-12-23 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Semiconductor luminescence quenchers for detecting proximal molecular binding events
US7167615B1 (en) 1999-11-05 2007-01-23 Board Of Regents, The University Of Texas System Resonant waveguide-grating filters and sensors and methods for making and using same
FR2801977B1 (fr) * 1999-12-02 2002-05-17 Commissariat Energie Atomique Amplification d'un signal de fluorescence emis par un echantillon surfacique
JP4599019B2 (ja) 1999-12-17 2010-12-15 バイエル・テクノロジー・サービシーズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング フローセル配列及び多重分析対象物測定のためのその利用
US6510263B1 (en) * 2000-01-27 2003-01-21 Unaxis Balzers Aktiengesellschaft Waveguide plate and process for its production and microtitre plate
AU2001262178A1 (en) * 2000-04-14 2001-10-30 Zeptosens Ag Grid-waveguide structure for reinforcing an excitation field and use thereof
AU2001261094A1 (en) 2000-04-28 2001-11-12 Edgelight Biosciences, Inc. Micro-array evanescent wave fluorescence detection device
JP4812223B2 (ja) 2000-06-02 2011-11-09 バイエル・テクノロジー・サービシーズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 多分析対象物測定のためのキット及び方法
EP1311824A4 (en) * 2000-06-25 2010-12-08 Affymetrix Inc OPTICALLY ACTIVE SUBSTRATES
WO2002012865A1 (de) 2000-08-09 2002-02-14 Artificial Sensing Instruments Asi Ag Wellenleitergitterstruktur und optische messanordnung
EP1327135B1 (de) * 2000-09-04 2010-02-24 Bayer Technology Services GmbH System und verfahren zur multianalytbestimmung
ES2300358T3 (es) * 2000-09-05 2008-06-16 Bayer Technology Services Gmbh Procedimiento para la precipitacion de monocapas y capas multiples de acidos organofosforicos y organofosfonicos y sus sales, asi como su uso.
WO2002046766A2 (de) 2000-12-06 2002-06-13 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Bioanalytisches reagens verfahren zu dessen herstellung und sensorplattformen sowie nachweisverfahren beruhend auf der verwendung des bioanalytischen reagens
FR2818382B1 (fr) * 2000-12-20 2003-02-21 Commissariat Energie Atomique Support pour determiner un analyte tel qu'une cible adn ou arn, comportant un filtre spectral selectif
DE10108483A1 (de) * 2001-02-22 2002-09-05 Bayer Ag Phosphorhaltige Polymere für optischen Signalwandler
PT1237128E (pt) 2001-03-01 2012-10-30 Sicpa Holding Sa Detector de características de luminescência melhorado
US20040052489A1 (en) * 2001-04-02 2004-03-18 Duveneck Gert Ludwig Optical structure for multi-photon excitation and the use thereof
DE10133844B4 (de) * 2001-07-18 2006-08-17 Micronas Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Analyten
US6782013B2 (en) * 2001-07-25 2004-08-24 Jds Uniphase Corporation Waveguide wavelength locker
US6671304B2 (en) * 2001-08-28 2003-12-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Amplitude-modulated laser for high-bandwidth communications systems
ATE528117T1 (de) 2001-08-30 2011-10-15 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren zur herstellung von abformkörpern, insbesondere optischen strukturen, und deren verwendung
US20030124599A1 (en) * 2001-11-14 2003-07-03 Shiping Chen Biochemical analysis system with combinatorial chemistry applications
DE10158149A1 (de) * 2001-11-28 2003-06-18 Bayer Ag Silangruppen enthaltende Polymere
US7179654B2 (en) * 2002-03-18 2007-02-20 Agilent Technologies, Inc. Biochemical assay with programmable array detection
JP2003308714A (ja) * 2002-04-17 2003-10-31 Fuji Photo Film Co Ltd 導光フィルム
US20030232427A1 (en) * 2002-06-18 2003-12-18 Montagu Jean I. Optically active substrates for examination of biological materials
US7154598B2 (en) * 2002-07-12 2006-12-26 Decision Biomarkers, Inc. Excitation and imaging of fluorescent arrays
US7384742B2 (en) * 2002-08-16 2008-06-10 Decision Biomarkers, Inc. Substrates for isolating reacting and microscopically analyzing materials
US7164533B2 (en) 2003-01-22 2007-01-16 Cyvera Corporation Hybrid random bead/chip based microarray
US7872804B2 (en) 2002-08-20 2011-01-18 Illumina, Inc. Encoded particle having a grating with variations in the refractive index
US7508608B2 (en) 2004-11-17 2009-03-24 Illumina, Inc. Lithographically fabricated holographic optical identification element
US7900836B2 (en) 2002-08-20 2011-03-08 Illumina, Inc. Optical reader system for substrates having an optically readable code
EP1535241A1 (en) 2002-08-20 2005-06-01 Cyvera Corporation Diffraction grating-based optical identification element
US20040137468A1 (en) * 2002-08-30 2004-07-15 Brian Warner Solid phase based nucleic acid assays combining high affinity and high specificity
ATE520027T1 (de) 2002-09-03 2011-08-15 Bayer Technology Services Gmbh Analytische plattform und nachweisverfahren mit gegebenenfalls nach fraktionierung in einer probe nachzuweisenden analyten als immobilisierten spezifischen bindungspartnern
WO2004023142A1 (de) * 2002-09-03 2004-03-18 Zeptosens Ag Analytische plattform und nachweisverfahren mit den in einer probe nachzuweisenden analyten als immobilisierten spezifischen bindungspartnern
EP1540592A1 (en) 2002-09-12 2005-06-15 Cyvera Corporation Method and apparatus for labeling using diffraction grating-based encoded optical identification elements
US7092160B2 (en) 2002-09-12 2006-08-15 Illumina, Inc. Method of manufacturing of diffraction grating-based optical identification element
US20100255603A9 (en) 2002-09-12 2010-10-07 Putnam Martin A Method and apparatus for aligning microbeads in order to interrogate the same
CA2498916A1 (en) 2002-09-12 2004-03-25 Cyvera Corporation Chemical synthesis using diffraction grating-based encoded optical elements
DE10245435B4 (de) * 2002-09-27 2006-03-16 Micronas Gmbh Vorrichtung zur Detektion mindestens eines in einer zu untersuchenden Probe enthaltenen Liganden
US7445938B2 (en) * 2003-01-24 2008-11-04 General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. System and method for detecting presence of analytes using gratings
US7027163B2 (en) * 2003-01-24 2006-04-11 General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. Grating sensor
US7545494B2 (en) 2003-07-23 2009-06-09 Bayer Technology Services Gmbh Analytical system and method for analyzing nonlinear optical signals
DE10353694A1 (de) * 2003-11-18 2005-06-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikroskopievorrichtung
GB0327755D0 (en) * 2003-12-01 2003-12-31 Elliott Stephen R Optical-sensor chip
JP4480130B2 (ja) * 2003-12-16 2010-06-16 キヤノン株式会社 光学分析装置
US7433123B2 (en) 2004-02-19 2008-10-07 Illumina, Inc. Optical identification element having non-waveguide photosensitive substrate with diffraction grating therein
EP1730530A1 (en) * 2004-03-03 2006-12-13 Bayer Technology Services GmbH Analytical platform and method for generating protein expression profiles of cell populations
US7080839B2 (en) * 2004-06-29 2006-07-25 Michael Shackleford Blackjack variations
WO2006014410A1 (en) 2004-07-02 2006-02-09 Bayer Healthcare Llc Light guide test sensor for use in determining an analyte in a fluid sample and methods for manufacturing the same
ES2292273B1 (es) * 2004-07-13 2009-02-16 Fabrica Nacional De Moneda Y Timbre - Real Casa De La Moneda Pigmentos luminiscentes utilizados en documentos de seguridad y procedimiento de deteccion de los mismos.
WO2006020363A2 (en) 2004-07-21 2006-02-23 Illumina, Inc. Method and apparatus for drug product tracking using encoded optical identification elements
US7678567B2 (en) * 2004-07-26 2010-03-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical biosensor
EP1621869B1 (en) * 2004-07-26 2015-08-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical biosensor
CN101696937B (zh) * 2004-07-30 2012-07-04 株式会社东芝 光学式生物传感器
CN100449313C (zh) * 2004-07-30 2009-01-07 株式会社东芝 光学式生物传感器
WO2006055736A1 (en) 2004-11-16 2006-05-26 Illumina, Inc. And methods and apparatus for reading coded microbeads
US7403284B2 (en) * 2004-12-16 2008-07-22 Andevices, Inc. Integrated optics based high-resolution spectrophotometer
JP2005099054A (ja) * 2004-12-27 2005-04-14 Olympus Corp 微小物質の蛍光測定装置
US7327908B1 (en) * 2005-03-07 2008-02-05 Lightsmyth Technologies Inc. Integrated optical sensor incorporating sets of diffractive elements
GB0507835D0 (en) * 2005-04-18 2005-05-25 Solexa Ltd Method and device for nucleic acid sequencing using a planar wave guide
ES2525324T3 (es) 2005-04-26 2014-12-22 Bayer Intellectual Property Gmbh Nuevo aparato y procedimiento de recubrimiento de sustratos portadores para la detección de analitos mediante un procedimiento de detección por afinidad
US7136005B1 (en) * 2005-05-05 2006-11-14 Analog Devices, Inc. Accurate low noise analog to digital converter system
EP1913348A1 (en) * 2005-08-08 2008-04-23 Corning Incorporated Method for increasing a read-out speed of a ccd-detector
JP2009511896A (ja) 2005-10-12 2009-03-19 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 全ポリマー光導波路センサ
EP2269724A1 (de) 2005-10-29 2011-01-05 Bayer Technology Services GmbH Verfahren zur Bestimmung eines oder mehrerer Analyten in komplex zusammengesetzten Proben biologischen Ursprungs und dessen Verwendung
DE102005062785A1 (de) * 2005-12-28 2007-07-05 Robert Bosch Gmbh Regensensor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und Verfahren zur Herstellung des Regensensors
US20070196863A1 (en) * 2006-02-17 2007-08-23 Hanson Technologies, Inc. Prion protein detection
US9423397B2 (en) 2006-03-10 2016-08-23 Indx Lifecare, Inc. Waveguide-based detection system with scanning light source
US7951583B2 (en) 2006-03-10 2011-05-31 Plc Diagnostics, Inc. Optical scanning system
US9528939B2 (en) 2006-03-10 2016-12-27 Indx Lifecare, Inc. Waveguide-based optical scanning systems
US9976192B2 (en) 2006-03-10 2018-05-22 Ldip, Llc Waveguide-based detection system with scanning light source
US8288157B2 (en) 2007-09-12 2012-10-16 Plc Diagnostics, Inc. Waveguide-based optical scanning systems
SE529711C2 (sv) * 2006-03-22 2007-11-06 Aamic Ab Fluorescensläsare
US7830575B2 (en) 2006-04-10 2010-11-09 Illumina, Inc. Optical scanner with improved scan time
EP2411530A2 (en) 2006-04-26 2012-02-01 Bayer Technology Services GmbH Solid phase based nucleic acid assays combining high affinity capturing and detection by specific hybridization
US20080101744A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Honeywell International Inc. Optical Waveguide Sensor Devices and Methods For Making and Using Them
US20100093107A1 (en) * 2006-12-14 2010-04-15 University Of Massachusetts Polymer-protein substrates for immunosorbent fluorescence assays
JP4458133B2 (ja) * 2007-02-27 2010-04-28 ソニー株式会社 核酸増幅装置
US9475051B2 (en) 2007-02-27 2016-10-25 Sony Corporation Nucleic acid amplifier
US20090325211A1 (en) * 2007-10-06 2009-12-31 Ye Fang System and method for dual-detection of a cellular response
AT506177B1 (de) * 2008-03-26 2009-07-15 Univ Graz Tech Optischer sensor
EP2110694B1 (en) 2008-04-18 2013-08-14 Sony DADC Austria AG Method for manufacturing an optical waveguide, optical waveguide, and sensor arrangement
DE102008019928A1 (de) * 2008-04-21 2009-12-31 Siemens Healthcare Diagnostics Gmbh Polyelektrolyt-Monoschichten mit kovalenten Bindungsstellen für optische Signalwandler
GB2461026B (en) 2008-06-16 2011-03-09 Plc Diagnostics Inc System and method for nucleic acids sequencing by phased synthesis
US8300993B2 (en) * 2009-03-02 2012-10-30 Mbio Diagnostics, Inc. Waveguide with integrated lens
US8331751B2 (en) * 2009-03-02 2012-12-11 mBio Diagnositcs, Inc. Planar optical waveguide with core of low-index-of-refraction interrogation medium
US9212995B2 (en) 2009-03-02 2015-12-15 Mbio Diagnostics, Inc. System and method for detecting multiple molecules in one assay
US8586347B2 (en) 2010-09-15 2013-11-19 Mbio Diagnostics, Inc. System and method for detecting multiple molecules in one assay
US9658222B2 (en) 2009-03-02 2017-05-23 Mbio Diagnostics, Inc. Planar waveguide based cartridges and associated methods for detecting target analyte
DE102009016712A1 (de) 2009-04-09 2010-10-14 Bayer Technology Services Gmbh Einweg-Mikrofluidik-Testkassette zur Bioassay von Analyten
EA201171178A1 (ru) 2009-04-09 2012-05-30 Байер Кропсайенс Аг Устройство и способ для определения и количественного анализа аналитов, в частности, микотоксинов
CA2759396A1 (en) 2009-04-29 2010-11-04 Plc Diagnostics Inc. Waveguide-based detection system with scanning light source
US8154716B2 (en) * 2009-09-04 2012-04-10 Octrolix Bv Waveguide-based sensor
DE102010019095B4 (de) 2010-04-30 2016-12-08 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Fluoreszenzlebensdauermessung
US8507294B2 (en) * 2011-07-13 2013-08-13 Empire Technology Development Llc Method and system for analyte monitoring using surface plasmons with a refreshable surface
US9989525B2 (en) 2013-03-15 2018-06-05 Axela Inc. Diffraction based biosensor containing two diffractive gratings
US20150077756A1 (en) * 2013-06-13 2015-03-19 Lumense, Inc. System and method for continuous real-time monitoring of water at contaminated sites
JP6573899B2 (ja) 2013-11-17 2019-09-11 クアンタム−エスアイ インコーポレイテッドQuantum−Si Incorporated 分子をプローブし、検出し、及び分析するための、外部光源を備えた集積デバイス
US10018566B2 (en) 2014-02-28 2018-07-10 Ldip, Llc Partially encapsulated waveguide based sensing chips, systems and methods of use
US9702813B2 (en) * 2014-07-23 2017-07-11 Infineon Technologies Ag Sensing systems and methods using a coupling structure
KR102384909B1 (ko) 2014-08-08 2022-04-11 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 수신된 광자들의 시간 비닝을 위한 집적 디바이스
JP6812341B2 (ja) 2014-08-08 2021-01-13 クアンタム−エスアイ インコーポレイテッドQuantum−Si Incorporated 分子の探索、検出及び解析のための光学システム及びアッセイチップ
CN106796176B (zh) 2014-08-08 2021-02-05 宽腾矽公司 用于对分子进行探测、检测和分析的带外部光源的集成装置
US11181479B2 (en) 2015-02-27 2021-11-23 Ldip, Llc Waveguide-based detection system with scanning light source
US10174363B2 (en) 2015-05-20 2019-01-08 Quantum-Si Incorporated Methods for nucleic acid sequencing
US11466316B2 (en) 2015-05-20 2022-10-11 Quantum-Si Incorporated Pulsed laser and bioanalytic system
US10605730B2 (en) 2015-05-20 2020-03-31 Quantum-Si Incorporated Optical sources for fluorescent lifetime analysis
US10246742B2 (en) 2015-05-20 2019-04-02 Quantum-Si Incorporated Pulsed laser and bioanalytic system
AU2017219894B2 (en) 2016-02-17 2021-12-09 Tesseract Health, Inc. Sensor and device for lifetime imaging and detection applications
KR20220084181A (ko) 2016-12-16 2022-06-21 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 콤팩트한 빔 셰이핑 및 스티어링 어셈블리
JP6913169B2 (ja) 2016-12-16 2021-08-04 クアンタム−エスアイ インコーポレイテッドQuantum−Si Incorporated コンパクトなモードロックレーザモジュール
BR112019012540A2 (pt) 2016-12-22 2019-11-12 Quantum-Si Incorporated fotodetector integrado com pixel de acondicionamento direto
TWI653449B (zh) 2018-01-31 2019-03-11 國立交通大學 光子晶體與磁珠結合的螢光免疫檢測裝置和方法
DE102018202591A1 (de) * 2018-02-21 2019-08-22 Robert Bosch Gmbh Optisches System sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems
CA3067154A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-03 Illumina, Inc. Illumination for fluorescence imaging using objective lens
CN112424587A (zh) 2018-06-15 2021-02-26 宽腾矽公司 用于具有脉冲光源的先进分析仪器的数据采集控制
WO2019246328A1 (en) 2018-06-22 2019-12-26 Quantum-Si Incorporated Integrated photodetector with charge storage bin of varied detection time
US11255790B2 (en) 2019-01-08 2022-02-22 Boe Technology Group Co., Ltd. Fluid detection panel with filter structure and fluid detection device with filter structure
CN109632660B (zh) 2019-01-17 2022-04-05 京东方科技集团股份有限公司 流体检测面板
US11747561B2 (en) 2019-06-14 2023-09-05 Quantum-Si Incorporated Sliced grating coupler with increased beam alignment sensitivity
DE102021133357A1 (de) 2021-12-15 2023-06-15 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Sensorelement, Sensorsystem und Verfahren zum Herstellen des Sensorelements
TWI796944B (zh) * 2022-01-28 2023-03-21 國立中山大學 螢光增強基板及螢光檢測裝置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4582809A (en) * 1982-06-14 1986-04-15 Myron J. Block Apparatus including optical fiber for fluorescence immunoassay
US4815843A (en) * 1985-05-29 1989-03-28 Oerlikon-Buhrle Holding Ag Optical sensor for selective detection of substances and/or for the detection of refractive index changes in gaseous, liquid, solid and porous samples
BR8807884A (pt) * 1988-02-14 1990-11-13 Walter Lukosz Processo de interferencia otico integrado
GB8807486D0 (en) * 1988-03-29 1988-05-05 Ares Serono Res & Dev Ltd Waveguide sensor
GB8827853D0 (en) * 1988-11-29 1988-12-29 Ares Serono Res & Dev Ltd Sensor for optical assay
US5082629A (en) * 1989-12-29 1992-01-21 The Board Of The University Of Washington Thin-film spectroscopic sensor
DE69119750T2 (de) * 1990-03-02 1996-10-02 Fisons Plc Messzelle für chemische oder biochemische proben
EP0478923B1 (en) * 1990-08-31 1997-11-05 Texas Instruments Incorporated Method of fabricating self-aligned heterojunction bipolar transistors
DE4228853C2 (de) * 1991-09-18 1993-10-21 Schott Glaswerke Optischer Wellenleiter mit einem planaren oder nur geringfügig gewölbten Substrat und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung eines solchen
US5294799A (en) * 1993-02-01 1994-03-15 Aslund Nils R D Apparatus for quantitative imaging of multiple fluorophores
US5418371A (en) * 1993-02-01 1995-05-23 Aslund; Nils R. D. Apparatus for quantitative imaging of multiple fluorophores using dual detectors
JP3645907B2 (ja) * 1994-05-27 2005-05-11 ノバルティス アクチエンゲゼルシャフト 漸減励起された発光を検出する方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE69526438D1 (de) 2002-05-23
AU2734695A (en) 1995-12-21
US5959292A (en) 1999-09-28
WO1995033197A1 (en) 1995-12-07
ATE216491T1 (de) 2002-05-15
KR970703527A (ko) 1997-07-03
AU2317995A (en) 1995-12-21
SK151296A3 (en) 1997-07-09
AU689604B2 (en) 1998-04-02
CA2190362A1 (en) 1995-12-07
IL113849A0 (en) 1995-08-31
PL317379A1 (en) 1997-04-01
EP0759159B1 (en) 1998-10-14
TW278135B (hu) 1996-06-11
WO1995033198A1 (en) 1995-12-07
JP3645907B2 (ja) 2005-05-11
DE69505370D1 (de) 1998-11-19
FI964664A0 (fi) 1996-11-22
DE69526438T2 (de) 2002-10-31
PL317402A1 (en) 1997-04-14
JPH10501616A (ja) 1998-02-10
ES2174948T3 (es) 2002-11-16
MXPA96005828A (es) 2005-07-15
CN1149335A (zh) 1997-05-07
EP0760944B1 (en) 2002-04-17
JP2005326426A (ja) 2005-11-24
CZ347196A3 (en) 1997-06-11
HU9603260D0 (en) 1997-01-28
CZ347296A3 (en) 1997-03-12
SK151396A3 (en) 1997-07-09
HU9603261D0 (en) 1997-01-28
DE69505370T2 (de) 1999-04-01
ZA954327B (en) 1995-11-27
CA2190643A1 (en) 1995-12-07
US5822472A (en) 1998-10-13
FI964664A (fi) 1997-01-24
ATE172300T1 (de) 1998-10-15
IL113854A0 (en) 1995-08-31
EP0760944A1 (en) 1997-03-12
CN1149336A (zh) 1997-05-07
HUT76406A (en) 1997-08-28
EP0759159A1 (en) 1997-02-26
FI964684A (fi) 1997-01-27
ZA954325B (en) 1995-11-27
DK0760944T3 (da) 2002-08-05
JPH10501617A (ja) 1998-02-10
TW295624B (hu) 1997-01-11
FI964684A0 (fi) 1996-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HUT76407A (en) Process for detecting evanescently excited luminescence
US6395558B1 (en) Optical chemical/biochemical sensor
Duveneck et al. Novel bioaffinity sensors for trace analysis based on luminescence excitation by planar waveguides
US7558446B2 (en) All polymer optical waveguide sensor
US6078705A (en) Sensor platform and method for the parallel detection of a plurality of analytes using evanescently excited luminescence
US20100055666A1 (en) Biosensor with evanescent waveguide and integrated sensor
US5804453A (en) Fiber optic direct-sensing bioprobe using a phase-tracking approach
Ruckstuhl et al. Highly sensitive biosensing using a supercritical angle fluorescence (SAF) instrument
MXPA97008698A (en) Sensor platform and method for the parallel detection of a plurality of analysts using luminescence evanescently excit
EP1966596A2 (en) Luminescence sensor operating in reflection mode
Ives et al. Total internal reflection fluorescence surface sensors
Liley Optical transducers
CA2260095C (en) Process and device for carrying out quantitative, fluorescence affinity tests

Legal Events

Date Code Title Description
DFD9 Temporary protection cancelled due to non-payment of fee