JP2019510233A - 磁性マイクロ粒子を使用して大きな体積からより小さな体積に分析物を濃縮するためのdmf方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
1.液体試料の体積(結合した分析物を有する磁性粒子を含む)
2.より小さな体積の試薬のドロップレット
3.分析物特異的レセプターでコートされた磁性マイクロ粒子(及び結合した分析物)
4.デジタルマイクロ流体デバイス
5.バーチャル流体フローチャネル
6.駆動電極
7.出口位置
8.磁石/磁場
9.保持位置
10.ポンプ機構
(DMFデバイスに付随する)
11.トッププレート基板(ガラス)
12.トッププレート電極(インジウムスズオキシド)
13.疎水性コーティング(テフロン(登録商標)、FluoroPel)
14.絶縁誘電体(パリレンC)
15.リザーバー(電極)
16.ボトムプレート基板(ガラス)
(種々雑多な)
17.磁性レンズ
18.「トッププレート」
19.試薬の体積
20.分析物特異的レセプター
21.分析物
22.リザーバーから延びる親水性ストリップ
23.出口から延びる親水性ストリップ
予備試験において、mLあたり1.04×107粒子の密度で磁性マイクロ粒子を含む100μL溶液を、記載した方法を使用して処理した。固定された磁性粒子をおよそ1.8μLの緩衝液溶液中に再懸濁した。結果として生じる密度を、mLあたり4.75±0.37×108粒子、およそ45倍の濃縮係数因子であると測定した。理論的には、リザーバーに添加され得る液体の量のみに依存して、この記載された方法により100倍以上の濃縮係数因子が達成できるはずである。
DMFによる磁性粒子ベースの捕捉バイオアッセイに対するアプローチは、DMFデバイス上で、捕捉剤でコートされた磁性マイクロ粒子及び試料を混合することを含む。この従来型のアプローチは、磁性粒子を分配すること、上清液体を除くこと、同様のサイズの体積の試料を分配すること及び磁性マイクロ粒子を有する試料のドロップレットを混合することを含む。捕捉され得る標的分析物の量は、当該試料体積において存在するものに限定され、及びこれらの体積は典型的には、50nL〜5μLのオーダーである。これは、試料内の標的分析物の濃度の特定の範囲を検出するのに十分であり得るが、分析検出器の検出制限より低い分析物の濃度を検出するのに十分ではないだろう。
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2. K. Choi, A. H. C. Ng, R. Fobel and A. R. Wheeler, in Annual Review of Analytical Chemistry, Vol. 5, eds. R. G. Cooks and E. S. Yeung, Annual Reviews, Palo Alto, 2012, vol. 5, pp. 413−440.
3. K. Choi, A. H. C. Ng, R. Fobel, D. A. Chang−Yen, L. E. Yarnell, E. L. Pearson, C. M. Oleksak, A. T. Fischer, R. P. Luoma, J. M. Robinson, J. Audet and A. R. Wheeler, Analytical Chemistry, 2013, 85, 9638−9646.
4. N. M. Lafreniere, J. M. Mudrik, A. H. C. Ng, B. Seale, N. Spooner and A. R. Wheeler, Analytical Chemistry, 2015, 87, 3902−3910.
5. N. S. Mei, B. Seale, A. H. C. Ng, A. R. Wheeler and R. Oleschuk, Analytical Chemistry, 2014, 86, 8466−8472.
6. A. H. C. Ng, K. Choi, R. P. Luoma, J. M. Robinson and A. R. Wheeler, Analytical Chemistry, 2012, 84, 8805−8812.
7. A. H. C. Ng, M. Lee, K. Choi, A. T. Fischer, J. M. Robinson and A. R. Wheeler, Clinical Chemistry, 2015, 61, 420−429.
8. M. H. Shamsi, K. Choi, A. H. C. Ng and A. R. Wheeler, Lab on a Chip, 2014, 14, 547−554.
Claims (13)
- より小さな体積を有する試薬のドロップレットに液体試料体積から分析物を隔離する及び濃縮するための方法であって、
a)分析物を含む液体試料体積に分析物特異的レセプターでコートされた磁性マイクロ粒子をさらすこと;
b)デジタルマイクロ流体デバイスの部分を形成するリザーバー中に磁性マイクロ粒子を含む前記液体体積を置くこと;
c)液体がデジタルマイクロ流体デバイスから除かれる出口位置へリザーバーからデジタルマイクロ流体デバイスを横切るあらかじめ選択されたパターンの電圧を有するあらかじめ選択されたパターンの駆動電極をアクティブにすることによりデジタルマイクロ流体デバイスを横切るバーチャル流体フローチャネルを形成すること及び同時にバーチャル流体フローチャネルに沿うあらかじめ選択された保持位置で磁場を適用することであって、前記あらかじめ選択されたパターンの駆動電極をアクティブにする際に、リザーバー中の液体体積からの液体がリザーバーから出口位置への距離を横切り及びリザーバーから動く分析物特異的レセプターに結合される分析物を有する磁性マイクロ粒子が、保持位置に到着する際に、磁場により保持位置で実質上保持され、かつ残存する液体がポンピング機構の手段により出口位置へ依然として流れてデジタルマイクロ流体デバイスから除かれる、こと;
d)磁場により保持位置で保持される磁性マイクロ粒子の上に試薬のドロップレットを分配することであって、前記試薬のドロップレットが前記液体体積と比較してより小さな体積を有すること;
e)工程d)の前、その間又はその後のいずれかで保持位置での磁場を除くこと及び磁性マイクロ粒子を含む試薬のドロップレットをさらに処理すること;
を含み、かつ
f)それに結合される分析物を有する磁性マイクロ粒子を含む試薬のドロップレットが前記液体試料体積における分析物の濃度と比較してより高い濃度の磁性マイクロ粒子及び分析物を含む、
方法。 - ポンピング機構がパッシブポンピング機構である、請求項1に記載の方法。
- パッシブポンピング機構が吸収性ウィッキング媒体である、請求項2に記載の方法。
- ポンピング機構がアクティブポンピング機構である、請求項1に記載の方法。
- デジタルマイクロ流体デバイスが1プレートデジタルマイクロ流体デバイスである、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- デジタルマイクロ流体デバイスが2プレートデジタルマイクロ流体デバイスである、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- デジタルマイクロ流体デバイスがリザーバーからDMFデバイス上で磁性マイクロ粒子が隔離されるあらかじめ特定された位置に向かって延びる1つの親水性のストリップを含み、及び2つの親水性ストリップの間に隔離が起きる位置でのボトムプレート上の下部の駆動電極より短い長さである隙間があるように出口から同じあらかじめ特定された位置に向かって延びる第二の親水性ストリップを含み、かつ液体体積試料をロード後に、それが第一の親水性ストリップによりあらかじめ特定された位置に毛管作用で運ばれ、かつ前記あらかじめ特定された位置で駆動電極に対して電圧を適用することにより、液体試料が第二の親水性ストリップに橋渡しされ及びポンピング機構により吸収される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 液体試料体積からより小さな体積を有する試薬のドロップレットに分析物を隔離する及び濃縮するためのシステムであって、
a)駆動電極のアレイを有するデジタルマイクロ流体デバイス及び液体リザーバーから出口へ液体をポンピングするためのパッシブポンピング機構;
b)操作の際に1つ又は複数のあらかじめ選択された駆動電極に隣接する収束磁場を適用して保持位置を形成するために配置される磁石;
c)前記駆動電極のアレイにあらかじめ選択されたパターンの電圧を適用するためにプログラムされるコンピューター制御装置;
d)分析物特異的レセプターでコートされた磁性マイクロ粒子を前記デジタルマイクロ流体デバイスから離れて位置する分析物を含む液体試料体積にさらす及び磁性マイクロ粒子を含む前記液体体積をリザーバー中に置くための手段;
e)バーチャル流体フローチャネルに沿ってあらかじめ選択された保持位置で同時に磁場を適用しながら液体がデジタルマイクロ流体デバイスから除かれる出口位置にリザーバーからデジタルマイクロ流体デバイスを横切ってあらかじめ選択されたパターンの電圧を有するあらかじめ選択されたパターンの駆動電極をアクティブにすることによりバーチャル流体フローチャネルを形成するためにプログラムされるコンピューター制御装置であって、前記あらかじめ選択されたパターンの駆動電極をアクティブにする際に、リザーバー中の前記液体体積からの液体がリザーバーから出口位置への距離を横切り及びリザーバーから動く分析物特異的レセプターに結合される分析物を有する磁性マイクロ粒子が、保持位置に到着する際に、磁場により保持位置で実質上保持され、及び残存する液体がポンプ機構の手段により出口位置に依然として流れてデジタルマイクロ流体デバイスから取り除かれる、制御装置;
f)磁場により保持位置で保持される磁性マイクロ粒子の上に試薬のドロップレットを分配するための手段であって、前記試薬のドロップレットが前記液体体積と比較してより小さな体積を有し、保持位置で磁場を除き及び磁性マイクロ粒子を含む試薬のドロップレットをさらに処理するための手段;
を含み、かつ
g)それに結合される分析物を有する磁性マイクロ粒子を含む試薬のドロップレットが前記液体体積中の分析物の濃度と比較してより高い濃度の分析物を含む、
システム。 - パッシブポンピング機構が吸収性ウィッキング媒体である、請求項8に記載のシステム。
- ポンピング機構がアクティブポンピング機構である、請求項8に記載のシステム。
- デジタルマイクロ流体デバイスが1プレートデジタルマイクロ流体デバイスである、請求項8から10のいずれか一項に記載のシステム。
- デジタルマイクロ流体デバイスが2プレートデジタルマイクロ流体デバイスである、請求項8から10のいずれか一項に記載のシステム。
- デジタルマイクロ流体デバイスがリザーバーからDMFデバイス上で磁性マイクロ粒子が隔離されるあらかじめ特定された位置に向かって延びる1つの親水性のストリップを含み、及び2つの親水性ストリップの間に隔離が起きる位置でのボトムプレート上の下部の駆動電極より短い長さである隙間があるように出口から同じあらかじめ特定された位置に向かって延びる第二の親水性ストリップを含み、かつ液体体積試料をロード後に、それが第一の親水性ストリップによりあらかじめ特定された位置に毛管作用で運ばれ、及び前記あらかじめ特定された位置で駆動電極に対して電圧を適用することにより、液体試料が第二の親水性ストリップに橋渡しされ及びポンピング機構により吸収される、請求項8から12のいずれか一項に記載のシステム。
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