JPH081439B2 - イムノアッセイ用分析要素及びアッセイ方法 - Google Patents
イムノアッセイ用分析要素及びアッセイ方法Info
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- JPH081439B2 JPH081439B2 JP2330877A JP33087790A JPH081439B2 JP H081439 B2 JPH081439 B2 JP H081439B2 JP 2330877 A JP2330877 A JP 2330877A JP 33087790 A JP33087790 A JP 33087790A JP H081439 B2 JPH081439 B2 JP H081439B2
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Description
リガンドのイムノアッセイ用要素およびその測定方法に
関する。
臨床化学における分析技法として広範な使用が見い出さ
れてきた。これらの反応の特異性のため、これらは、特
に非常に低濃度で存在する生物学的被分析体の定量にと
って有利である。このような被分析体(本明細書ではリ
ガンドと称する)としては、例えば抗体、治療薬、麻
薬、酵素、ホルモン、タンパク質などが挙げられる。
体(本明細書では、リガンド類縁体と称する)が固定さ
れた量の適当なバインディング物質(本明細書では、受
容体と称する)との反応に対して未標識リガンドと競争
状態に置かれる。リガンドの未知量は、バインディング
リガンド類縁体または未バインディング(遊離の)リガ
ンド類縁体いずれかの測定信号から決定することができ
る。この反応は以下のように進行する。
原体、蛍光原体、安定フリーラジカル、ならびに酵素補
因子、酵素阻害剤およびアロステリックエフェクターが
挙げられる。
要素を公表する。この要素では、バインディングしたリ
ガンドと遊離のリガンドとの分離が、受容体においてリ
ガンドとリガンド類縁体が複合化するのに十分にゆっく
りと液体試料が拡散するような多孔度を有するビーズ化
された展開層を使用することによって、達成されてい
る。その受容体は展開層に固定化されていてもよい。こ
れらのビーズは、主として20〜40μmの範囲内にある大
きなビーズであるが、一般に1〜200μmの多様なサイ
ズで存在する。このような展開層は、多種多様な被分析
体に対して有用である。このことは、拡散性の要件が類
似であるからである。
は限らない点に課題がある。相違するリガンドは、相違
する濃度の受容体を必要とする。非常に大きなビーズ
は、必要な受容体濃度にすべての場合に適する十分な表
面積を提供しない可能性がある。さらに、展開層で一般
に使用されるビーズは、抗体のような生物学的に活性な
物質が都合よく付着できるのに必要な表面品質と表面特
性を持たない。例えば、大きなビーズは抗体のような生
物学的な活性種の共有固定化のための反応性官能基を一
般に含まない。
さえも、それらの調製方法のため小さいビーズのように
抗体の固定化能は良好でない。展開層のビーズは、一般
に限定された凝集剤を使用する懸濁重合によって調製さ
れている。この調製は受容体とリガンドの固定化に悪影
響を示す。この調製方法は、ビーズ表面上に各種の残留
物、例えば界面活性剤やシリカ安定剤を残す。これらの
残留物は、ビーズへの受容体の付着を阻害する。これら
の残留物は、付着された受容体の作用もマスクする。マ
スクされた受容体は、その後にリガンドを固定化するこ
とができない。
るイムノアッセイ用分析要素であって、 前記展開層が、 (a)前記要素に適用される液体の均一な拡散を促進す
るような10〜200μmの範囲内の直径を有する多分散ポ
リマービーズの第1集団、及び (b)(i)0.1〜5μmの範囲内の直径を有し、(i
i)表面反応性基を介してビーズ表面に共有結合したレ
セプター類を有し、そして(iii)残留物質がない表面
を有する単分散ポリマービーズの第2集団、 の両方を含むことを特徴とする前記分析要素、並びに 支持体と展開層を含んでなるイムノアッセイ用分析要素
であって、 前記展開層が、前記要素に適用される液体の均一な拡散
を促進するような10〜200μmの範囲内の直径を有する
多分散ポリマービーズの第1集団を含み、そして前記展
開層と液絡する別の層に、(i)0.1〜5μmの範囲内
の直径を有し、(ii)表面反応性基を介してビーズ表面
に共有結合したレセプター類を有し、そして(iii)残
留物質がない表面を有する単分散ポリマービーズの第2
集団が配置されていることを特徴とする前記分析要素の
提供によって解決する。
と称し、第2集団を小さなビーズ類と称する。
ある。単分散とは、粒径分布の3σ(シグマ)が平均粒
径の7%以下であることを意味する。展開層の大きな粒
子は、典型的には、広範なサイズを有する多分散である
(第1集団)。
る液体中の免疫反応リガンドのアッセイ方法も提供す
る: A.標識リガンド類縁体の存在下で液体試料を展開層の限
定された領域に接触してその限定された領域内に固定化
されたリガンド−受容体複合体を形成し、そして液体の
拡散によって前記固定化された複合体から未複合体化リ
ガンドをほぼ水平方向に分離する工程、ならびに B.工程Aの終了後、前記限定された領域の中心にある前
記固定化された複合体を測定する工程。
素による液体中の免疫反応リガンドをアッセイするため
の方法も提供する。
定された領域に接触してその限定された領域内に固定化
されたリガンド−受容体複合体を形成する工程、 B.洗浄液を加えて前記固定化された複合体から未複合体
化リガンドをほぼ水平方向に分離する工程、ならびに C.前記限定された領域の中心にある前記固定化された複
合体を測定する工程。
ライザーで使用することができる。
chniqes,206〜207ページで記載されるサンドイッチ法を
用いるアッセイを初めとするすべてのイムノアッセイで
有用である。しかしながら、便宜上本明細書では、競争
イムノアッセイの語で説明するであろう。後者のアッセ
イでは、測定する種と対応する標識種を共通の反応体の
一定量について競争させる。測定するこれらの種は、本
明細書においてリガンドと称しており、標識種はリガン
ド類縁体と称している。リガンドおよびリガンド類縁体
を特異的に認識しそして反応してそれらと複合体を形成
する化合物類は、本明細書において受容体と(または、
レセプター)と称している。受容体とリガンド類縁体
は、共役対(conjugate pair)を形成する。この対のい
ずれの構成員も受容体またはリガンドとして機能でき
る。
(例えば、全血、血清、血漿、尿、脊髄液、ヒトもしく
は動物組織の懸濁液、排泄物、唾液およびリンパ液な
ど)における低濃度の免疫反応リガンドを測定すること
ができる。リガンドは10-15モル濃度のような低濃度、
より一般的には10-10〜10-4モル濃度で測定することが
できる。
リガンド類としては、治療薬類(例えば、フェノバルビ
タール、テオフィリン、ベンタマイシン、キニジン、フ
ェニトイン、プロパノロール、カルバマゼピン、トブラ
マイシン、リドカイン、プロカインアミドなど)、天然
もしくは合成ステロイド類(例えば、コーチゾール、ア
ルドステロン、テストステロン、プロゲステロン、エス
トリオールなど)、ホルモン類(例えば、甲状腺ホルモ
ン、ペプタイドホルモン、インシュリンなど)、タンパ
ク質類(例えば、アルブミン、IgG、IgM、フェリチン、
C反応性タンパク質、アイソザイム、アポリポタンパク
質など)、抗原、モノクローナル抗体を初めとする抗体
および受容体とそのまま反応しうる他の種を挙げること
ができる。この発明は、治療薬、例えばジゴキシン、フ
ェニトイン、テオフィリンまたはフェノバルビタールお
よびホルモン、例えばチロキシンまたはトリヨードチロ
ニンの測定にとって特に有用である。
アミノ基またはスルフヒドリル基を有する生物学的に興
味深い受容体類としては、次のものが挙げられる。
プロテインG。
ジンまたはアビジン錯体。
導体類およびビオチン誘導体類としては、ストレプトア
ビジン、スクシニル化アビジン、アビジンモノマー、ビ
オシチン(すなわち、ビオチン−ε−N−リジン)、ビ
オチンヒドラジド、2−イミノビオチンのアミンもしく
はスルフヒドリル誘導体およびビオチニル−ε−アミノ
カプロン酸ヒドラジド、 ビオチン誘導体類、例えばビオチン−N−ヒドロキシ
スクシンイミドエステル、ビオチニル−ε−アミノカプ
ロン酸−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、スル
ホスクシンイミジル−6−(ビオリンアミノ)ヘキサノ
エート、N−ヒドロキシスクシンイミドイミノビオチ
ン、ビオチンブロモアセチルヒドラジド、p−ジアゾベ
ンゾイルビオシチンおよび3−(N−アレイミドプロピ
オニル)ピオシチンが含まれる。
を有するモノクローナル抗体類およびそれらの抗原。
な興味の対象とする他のタンパク質または生物学的高分
子に特異的な親和性を有するタンパク質類および他の生
物学的高分子。
糖、薬剤、DNA塩基類、DNAオリゴマー類およびホルモン
類に特異的な親和性を有する小分子種およびオリゴマー
種。
性を有するヘパリン、リポタンパク質類、血漿タンパク
質類など)に特異性を示すコンカナバリンAのような生
物学的分子の特定部類のものに特異性を有する高分子
類。
らびにアルブミン、アデニル含有補因子を要求する酵
素、凝集因子およびインターフェロンに特異性を有する
他のタンパク質特異的疎水性色素類のような生物学的分
子類に特異的親和性を有す小分子類。
ガンドは受容体となることができ、受容体はリガンドと
なることができる。例えば、フェノバルビタールを含ん
でなるリガンドは、それがフェノバルビタール抗体また
は標識フェノバルビタール抗体を用いるフェノバルビタ
ールのアッセイに向けられる場合には小さなビーズに付
着することができる。
面上に受容体を有する。これらの受容体は、受容体の遊
離アミノ基、スルフヒドリル基、カルボキシ基、アルデ
ヒド基またはケトン基と直接または間接的な反応性を有
する表面反応性基を介してそれらのビーズに結合され
る。
ニルスルホニル基、 c)反応性カルボキシル基 d)エポキシ基、 e)イソシアネート基、 f)アジリジン基、 g)アルデヒド基、 h)2−置換エチルカルボニル基、および i)スクシンイミドキシカルボニル基、が挙げられる。
表面反応性基a),b),c)およびi)が好ましい。
基a)〜i)が受容体の一部である時には、アミノ基、
スルフヒドリル基、カルボキシル基およびアルデヒド基
が受容体を小さなビーズに付着する表面活性基として役
立つことは、当業者に明らかであろう。
れるポリマー類は次の一般式に従う。
和モノマー類に由来する反復単位を表し、 −B−は、受容体の遊離アミノ基またはスルフヒドリ
ル基と直接または間接に反応しうる必要な反応性基を有
する1種以上のエチレン系不飽和モノマー類に由来する
反復単位を表し、 −D−は、−A−または−B−で表されるものと相違
する1種以上のエチレン系不飽和モノマー類に由来する
反復単位を表す。
1〜100モル%であり、そしてqは0〜10モル%である。
不飽和モノマー類に由来する。このようなモノマー類は
水に不溶性である。限定されるものでないが、代表的な
疎水性モノマー類としては、スチレンおよびスチレン誘
導体類(例えば、ビニルトルエン、2,5−ジメチルスチ
レン、4−t−ブチルスチレンおよび2−クロロスチレ
ン)、アクリル酸およびメタクリル酸エステル類(例え
ば、n−ブチルアクリレート、プロピルメタクリレー
ト、メチルアクリレート、エチルアクリレート、2−エ
チルヘキシルメタクリレート、N−フェニルアクリルア
ミドおよびメチルメタクリレート)、アクリロニトリル
ならびにビニルアセテートが挙げられる。
ることができる。ある方法では、2以上のエチレン系の
不飽和重合性基を有するモノマー少量、すなわち15モル
%まで、好ましくは0.3〜5モル%を組み込む。これら
のモノマー類は、Aが誘導される疎水性モノマー間に含
まれる。代表的モノマー類はリサーチ・ジスクロージャ
ー(Research Disclosure)、出版19551,1980年7月、3
04ページに記載されており、例えば、ジビニルベンゼ
ン、エチレンジメタクリレート、N,N′−メチレンビス
アクリルアミド、2,2−ジメチル−1,3−プロピレンジア
クリレート、アリルアクリレート、エチリジントリメタ
クリレートおよびエチレンジアクリレートが挙げられ
る。
ン、ビニルトルエン、エチレンジメタクリレート、ブチ
ルアクリレート、ジビニルベンゼン、2−エチルヘキシ
ルメタクリレートおよびメチルメタクリレートである。
ないでアミノ基またはスルフヒドリル基と容易に反応す
る追加の表面反応性基を含んでなる。従って、B基はそ
のような反応性基を含むいずれかのモノマーから誘導す
ることができる。好ましいモノマー類としては、上記
a)〜i)に記載した追加の求電子的表面反応性基を含
んでなるものが挙げられる。
のものは、アミノ基およびスルフヒドリル基と容易に反
応する活性ハロゲン原子を有するものである。
ビニルクロロアセテート、ビニルブロモアセテート、ハ
ロアルキル化ビニル芳香族(例えば、クロロメチルスチ
レンまたはブロモメチルスチレン)、ハロアルキルアク
リル酸エステルまたハロアルキルメタクリル酸エステル
(例えば、クロロエチルメタクリレート、3−クロロ−
2−ヒドロキシプロピルメタクリレートおよび3−クロ
ロプロピルアクリレート)ならびに当業者に既知の他の
モノマー類が挙げられる。ハロアルキル化ビニル芳香
族、例えば炭素原子1〜3の活性ハロアルキル基を有す
るものは、反応性基として活性ハロゲン原子を使用する
場合に好ましい。クロロメチルスチレンが非常に有用で
ある。
を発揮するが、活性化2−置換エチルスルホニル基およ
びビニルスルホニル基を有するモノマー類は、温和な条
件下で製造中のプロセスコントロールをあまり必要とし
ないでそれらのポリマーにタンパク質を結合することが
できる点でさらなる利点を示す。このことが、より効率
的で経費のかからない製造を可能にする。後者の基を有
する代表的モノマー類の多くは、米国特許第4,161,407
号および同4,548,870号明細書に記載されるものを初め
とし、当該技術分野で既知である。
およびビニルスルホニルモノマー類は、下記式(II)に
よって示される。
(一般に炭素原子1〜6)、例えば、メチル、エチル、
イソプロピルまたはヘキシルである。好ましいRは水素
またはメチルである。
剤によって置換されるか、あるいは塩基で処理すること
によってHXの状態で除去される脱離基、例えばハロ、ア
セトキシ、メチルスルホニルオキシのようなアルキルス
ルホニルオキシ、p−トリルスルホニルオキシのような
アリールスルホニルオキシ、第三アンモニオ、例えば、
トリメチルアンモニオ塩もしくはピリジノ塩である)を
表す。R2は水素、置換もしくは未置換アルキル(一般
に、Rについて定義したような炭素原子1〜6)、また
は置換もしくは未置換アリール(一般に、核炭素原子6
〜12の、例えばフェニル、ナフチル、キシリルもしくは
トリル)である。好ましいR1は−CH2CH2Xである。活性
2−置換エチル基であるこの基は、脱離基Xの置換を害
さない何等かの基で置換されていてよい。
ルキレンであって、主鎖中の複数原子に結合する連結基
である。アルキレンのこの定義は、オキシ、チオ、−NR
3−〔ここで、R3は水素、炭素原子1〜6の置換もしく
は未置換アルキル(例えば、メチル、クロロメチルもし
くは2−ヒドロキシエチル)または炭素原子6〜10の置
換もしくは未置換アリール(例えば、フェニル、ナフチ
ルもしくはキシリル)である〕、エステル(−COO
−)、アミド(−CONH−)、ウリレン スルホニル(−SO2−)、カーボネート、スルホナミ
ド、アゾまたはホスフォノ基などで中断されているかあ
るいはそれらを末端基とするアルキレン基を包含するこ
とを意味している。代表的なアルキレン基としては、メ
チレン、エチレン、イソブチレン、ヘキサメチレン、カ
ルボニルオキシエトキシカルボニル、メチレンビス(イ
ミノカルボニル)、カルボニルオキシドデシレンカルボ
ニルオキシエチレン、カルボニルイミノメチレンイミノ
カルボニルエチレン)ならびに上記米国特許第4,161,40
7号および同4,548,870号明細書に記載されているか示唆
される他の基が挙げられる。
置換アリーレンであってもよい。代表的なアリーレン基
としては、フェニレン、トリレン、ナフチレンおよび上
記特許明細書に記載された他の基が挙げられる。また、
Lのこの定義に含まれるものは、上記アルキレン基およ
びアリーレン基のそれぞれが1個以上組み合わされた二
価の基、例えば、アリーレンアルキレン、アルキレンア
リーレンアルキレンおよび当業者によって容易に決定さ
れる他の基が挙げられる。好ましくは、Lは未置換フェ
ニレンアルキレン、あるいは1個以上のアルキル基(R
について定義したような)、アルコキシ基(一般に炭素
原子1〜6の、例えば、メトキシ、プロポキシもしくは
ブトキシ)またはハロ基で置換されたフェニレンアルキ
レン、あるいはカルボニルイミノメチレンイミノカルボ
ニルエチレンである。
ノマー類およびビニルスルホニルモノマー類としては、
m−およびp−(2−クロロエチルスルホニルメチル)
スチレン、m−およびp−〔2−(p−トリルスルホニ
ルオキシ)エチルスルホニルメチル〕スチレン、m−お
よびp−ビニルスルホニルメチルスチレン、N−〔m−
およびp−(2−クロロエチルスルホニルメチル)フェ
ニル〕アクリルアミド、ならびにN−〔2−(2−クロ
ロエチルスルホニル)エチルホルムアミドメチル〕アク
リルアミドが挙げられる。最初のモノマーが好ましい。
好ましい反応性基はカルボキシル基である。
例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、2−
カルボキシエチルアクリレート、フマール酸、マレイン
酸、2−カルボキシエチルメタクリレート、カルボキシ
メチルスチレン、メタクリルアミドヘキサン酸およびN
−(2−カルボキシ−1,1−ジメチルエチル)アクリル
アミドなどを組み入れるか、あるいはカルボキシル基に
転化することができる他の反応性基を有するポリマーの
さらなる化学反応(例えば、マレイン酸無水物のような
無水物の加水分解、または表面メチロール基もしくはア
ルデヒド末端基の酸化)によって粒子に付加することが
できる。
るアミノ基およびスルフヒドリル基との反応が遅すぎる
ので、補助的な架橋剤を使用してこれらのカルボキシル
基にタンパク質、例えば、抗原、抗体、ハプテンなどを
共有結合する。補助的架橋剤の有用なものは、周知のカ
ルボジイミド類、例えば、1−シクロヘキシル−3−
〔2−モルホリニル−4−エチル〕カルボジイミドメト
−p−トルエンスルホネートがあり、このものは米国特
許第4,181,636号明細書に記載されるように写真ゼラチ
ン層のゼラチンを架橋したり診断試薬を調製するのに使
用されてきた。
第4,421,847号明細書に記載されるようなカルバモイル
オニウム塩が挙げられる。代表的なカルバモイルオニウ
ム化合物類としては、1−(4−モルホリノカルボニ
ル)−4−(2−スルホエチル)ピリジニウムヒドロキ
シド(分子内塩)および1−(4−モルホリノカルボニ
ル)−ピリジニウムクロライドが挙げられる。
とができる他のモノマー類としては、エポキ基を含むモ
ノマー類(例えば、グリシジルアクリレート、グリシジ
ルメタクリレート、ビニルグリシジルエーテルまたはメ
タクリルグリシジルエーテル)、イソシアネート基を含
むモノマー類(例えば、イソシアネートアクリレート、
イソシアネートエチルメタクリレートまたはα,α−ジ
メチルメタイソプロペニルベンジルイソシアネート)、
アジリジン基を含むモノマー類〔例えば、ビニルカルバ
モイルアジリジン、N−メタクリロイルアジリジン、N
−アクリロイルアジリジンおよび2−(1−アジリジニ
ル)エチルアクリレート〕、アルデヒド基を含むモノマ
ー類(例えば、ビニルベンズアルデヒドまたはアクロレ
イン)あるいは2−置換エチルカルボニル含有モノマー
類(例えば、2−クロロエチルアクリレート、2−クロ
ロエチルメタクリレート、2−メチルスルホニルオキシ
エチルメタクリレートおよび2−p−トリルスルホニル
オキシエチルアクリレート)が挙げられる。
チレン系不飽和モノマー類から誘導される反復単位が挙
げられる。これらのモノマー類は、得られる粒子につい
て水性溶液中の分散安定性を付与するかまたは固定化さ
れたリガンドの生物学的活性に影響を及ぼすイオン性基
または他の親水性基を有することができる。限定される
ものではないが、有用なイオン性モノマー類としては、
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナ
トリウム、3−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸
ナトリウム、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナト
リウムおよびスチレンスルホン酸ナトリウム、ならびに
他の既知のスルホネート類、スルフェート類、カルボキ
シレート類、それらの塩類また無水物が挙げられ、そし
て有用な非イオン極性モノマー類としては、2−ヒドロ
キシエチルアクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピル
アクリレート、アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル
メタクリレート、N−イソプロピルアクリルアミド、2
−ヒドロキシプロピルメタクリレート、アクリロニトリ
ルおよびN−イソブトキシメチルアクリルアミドが挙げ
られる。好ましいモノマー類は、2−アクリルアミド−
2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム、アクリル酸
ナトリウム、3−アクリロイルオキシプロパンスルホン
酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、2−ヒドロキ
シエチルアクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピルア
クリレート、アクリルアミド、N−イソプロピルアクリ
ルアミドおよびアクリロニトリルが挙げられる。
ポリマーからなる均質な粒子、または、例えば米国特許
第3,700,609号明細書に記載されるようなグラフトポリ
マー類のような1種のポリマーより多くからなるかもし
くは、例えば米国特許第4,401,765号明細書に記載され
るようなコアー−シェルポリマー類からなる均質な粒子
であることができる。これは、例えば反応性基または分
散安定性を付与する基を含むものを粒子表面上に存在さ
せるポリマーの反復単位のいずれかが高価な場合に有利
である。ポリマー粒子は、比較的安価なモノマー類また
は価格の上昇を抑制するモノマー類から製造し、次いで
必要な表面基を有する別異のポリマーの重合を続けてシ
ェルを付加することができる。
式、半連続式および連続式を含む)を用いて製造するこ
とができる。乳化重合を使用すると、一般に例えば米国
特許第4,415,700号(上述)およびResearch Disclosure
発行15963(1977年,7月)に記載されるように界面活性
剤または乳化剤を用いることなく小さな粒子を提供でき
るので、乳化重合が好ましい。Research Disclosure
は、Kenneth Moson Publications,Ltd.(The Old Harbo
urmaster's,8 North Street,Emsworth,Hampshire Polo
7DD,England)から入手可能な刊行物である。
供するには段階的乳化重合を使用することができる。コ
アーの乳化重合は、標準的な条件下で反応器に反応体を
連続的に加えることによって実質的に反応が終了するま
で行われる。次に、シェルポリマーを形成するのに必要
なモノマー類と触媒が、前記コアーポリマーのラテック
スを含む反応器に連続的に加えられる。この方法で、シ
ェルはコアーモノマーとシェルモノマーの混合物となる
よりむしろ限定された既知の組成を有する。
のが挙げられる。ポリ(m−およびp−クロロメチルス
チレン)、ポリ(スチレン−コ−m−およびp−クロロ
メチルスチレン−コ−2−ヒドロキシエチルアクリレー
ト)(67:30:3モル比)、ポリ(スチレン−コ−m−お
よびp−クロロエチルスルホニルメチルスチレン)(9
5.5:4.5モル比)、ポリ{スチレン−コ−N−〔m−お
よびp−(2−クロロエチルスルホニルメチル)フェニ
ル〕アクリルアミド}(99.3:0.7モル比)、ポリ(m−
およびp−クロロメチルスチレン−コ−メタクリル酸)
(95:5,98:2および99.8:0.2モル比)、ポリ(スチレン
−コ−m−およびp−クロロエチルスルホニルメチルス
チレン−コ−メタクリル酸)(93.5:4.5:2モル比)、ポ
リ{スチレン−コ−N−〔m−およびp−(2−クロロ
エチルスルホニルメチル)フェニル〕アクリルアミド−
コ−メタクリル酸}(97.3:0.7:2モル比)、ポリ(スチ
レン−コ−m−および−p−クロロメチルスチレン)
(70:30モル比)、ポリ(スチレン−コ−ビニルベンジ
ルクロライド−コ−アクリル酸)(85:10:5モル比)、
ポリ(スチレン−コ−アクリル酸)(99:1モル比)、ポ
リ(スチレン−コ−メタクリル酸)(90:10モル比)、
ポリ(スチレン−コ−アクリル酸−コ−m−およびp−
ジビニルベンゼン)(89:10:1モル比)、ポリ(スチレ
ン−コ−2−カルボキシエチルアクリレート)(90:10
モル比)、ポリ(メチルメタクリレート−コ−アクリル
酸)(70:30モル比)、ポリ(スチレン−コ−m−およ
びp−ビニルベンズアルデヒド)(95:5モル比)、なら
びにポリ(スチレン−コ−m−およびp−ビニルベンズ
アルデヒド−コ−メタクリル酸)(93:5:2モル比)。
てそれらの粒子に共有結合される。これらの基は、生物
学的受容体の求核性遊離アミノ基およびスルフヒドリル
基と直接的または間接的な反応性を有する。
ど)を含むかまたは含むように変性されたタンパク質で
ある場合、ポリマー粒子は表面反応性求核性基、例えば
アミン、スルフヒドリルなどを有することができる。
方法には、一般に既知の反応を用いるビーズへの選ばれ
た受容体の共有結合方法が含まれる。多くのペンダント
基、例えばハロアルキル、2−置換活性化エチルスルホ
ニルおよびビニルスルホニルにより受容体をビーズに直
接結合することができる。一般に、水性緩衝液(通常、
pH5〜10)中、ポリマー粒子濃度0.1〜40重量%(好まし
くは、0.1〜10重量%)でビーズが受容体と混合され
る。受容体量はポリマーに対する比として、0.1:1000〜
1:10、好ましくは1:100〜1:10である。混合は温度範囲
5〜50℃、好ましくは5〜40℃で、0.5〜48時間行われ
る。いずれか適当な緩衝剤を使用することができる。
ドと共有結合を起こすために変性または活性化しなけれ
ばならない。例えば、カルボキシル基は上記既知のカル
ボジイミド類またはカルバモイルオニウ類を用いて活性
化しなければならない。
学的種のアミノ基に対するカプリング剤として働くこと
のできるシアノゲンブロマイドと反応できるジオール化
合物を形成する。アルデヒド類はアミン類と反応して、
その後還元して共有結合を形成することのできるシッフ
塩基を形成することができる。また、アルデヒドは酸に
酸化することができ、カルボキシル基に対する上記と同
様な化学試薬を使用してアミド結合を形成することがで
きる。
ポリマーが反応性カルボキシル基を有する場合にはその
粒子上のカルボキシル基とカルボジイミド化合物もしく
はカルバモイルオニウ化合物との反応によって形成され
る中間体と反応しうる反応性アミノ基またはスルフヒド
リル基を含む限り、反応性アミノ基またはスルフヒドリ
ル基のいずれかを含む受容体は、単分散ポリマービーズ
に結合することができる。
直接反応する反応性基を有する小さなポリマービーズ
は、必要があれば適当な緩衝剤の存在下で、受容体と単
に混合するだけで反応させることができる。
ビーズへの受容体の結合は2段階で行われ、第1段階は
カルボジイミド化合物もしくはカルバモイルオニウム化
合物とポリマー粒子の水性懸濁液を接触させてカルボキ
シル基の代わりに中間的な反応性基を有する反応性中間
体ポリマー粒子を生成する。この段階は、適当な酸また
は所定のpHを提供する緩衝剤を使用して適当なpHで行
う。反応を進行することができる限り制限されるもので
ないが、一般にpHは6未満である。より好ましくは、pH
は3.5と7との間にある。粒子表面のカルボキシル基に
対するカルボジイミド化合物またはカルバモイルオニウ
ム化合物のモル比は、1:10〜1:500にある。
性中間体を反応性アミノ基またはスルフヒドリル基含有
受容体と接触する。こうして共有結合が粒子と受容体と
の間に形成される。受容体に対するポリマー粒子の重量
比は、一般に1:1000〜1:1、好ましくは1:100〜1:10であ
る。
ば、1〜100ul)を収容するのに適する多孔性を有す
る。好ましくは、展開層は等方性多孔質であり、この性
質は特定区域を占める粒子間を相互に連結する空隙によ
って作製される。等方性多孔質とは、展開層が適用され
た液体をその層のすみからすみまで容易にそして均一に
拡散することを意味する。
01号および同4,430,436号で公表されている。特に有用
な展開層は、米国特許第4,258,001号明細書に記載され
る有機ポリマー粒子とこれらの粒子に粘着性のポリマー
によって形成される粒状構造を有するものである。
ぼ球状の直径20〜40μmの範囲内にある粒子サイズを有
するものである。これらが大きなビーズの第1集団ポリ
マービーズとなる。
よび合成ポリマーの両方を含む多種多様な有機ポリマー
から構成することができる。しかしながら、それらは上
述の特許に記載された1種以上の付加ポリマー類から好
ましくは構成される。
8,001号の第1表に列挙されるものが挙げられる。その
表中のカッコ内の数字は、ポリマーを製造するのに使用
したモノマーブレンドにおけるモノマー類の重量比を表
す。ポリ(ビニルトルエン−コ−p−t−ブチルスチレ
ン−コ−メタクリル酸)〔61:37:2〕、ポリ(スチレン
−コ−n−ブチルアクリレート)〔75:25〕およびポリ
スチレンが好ましいポリマー類である。これらの有機ポ
リマー粒子は、必要により当該技術分野で既知の他の添
加剤を含めることができる。
子を相互に結合して整然とした三次元格子を展開層中に
提供する。
8,001の第II表および米国特許第4,283,491号に列挙され
たものが挙げられる。ポリ(メチルアクリレート−コ−
2−アセトアセトキシエチルメチルアクリレート−コ−
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸)
〔88:7:5〕、ポリ(N−ビニル−2−ピロリドン)、ポ
リ(n−ブチルアクリレート−コ−スチレン−コ−2−
アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリ
ウム塩)〔75:20:5)およびポリ(メチルアクリレート
−コ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホ
ン酸ナトリウム塩−コ−アセトアセトキシエチルメタク
リレート〕(95:2:3〕が好ましい粘着性ポリマーであ
る。
特許に示されている。
る。このような支持体は適当な寸法安定性で、好ましく
は200と900nmとの間の波長の電磁線を透過する非孔質の
透明(すなわち、輻射線透過性)材料であることができ
る。個々の要素について選ばれる支持体は意図する検出
様式(反射、透過または蛍光分光)に適合性があらねば
ならない。有用な支持体材料としては、ポリスチレン、
ポリエステル類〔例えば、ポリ(エチレンテレフタレー
ト)〕、ポリカーボネート類、セルロースエステル類
(例えば、酢酸セルロース)などが挙げられる。
は試薬層/展開層の組み合わさった層および他の必要な
添加剤、カプリング酵素などを含むゼラチン緩衝層を含
むことができる。大きなポリマービーズと小さなポリマ
ービーズは、同一または相違する層のいずれかに塗布す
ることができる。小さなビーズは、大きなビーズと同時
にまたは前後に塗布することができる。
たは天然のバインダー材料、例えばゼラチンまたは他の
天然に見い出されるコロイド、ホモポリマー類およびコ
ポリマー類、例えばポリ(アクリルアミド)、ポリ(ビ
ニルピロリドン)、ポリ(N−イソプロピルアミド)、
ポリ(アクリルアミド−コ−N−ビニル−2−ピロリド
ン)および類似のコポリマー類中に分散された1種以上
の試薬を含むインジケーター組成物を含めることができ
る。
必要により含めることができる。本発明のすべての層は
互いに液絡している。すなわち、液体並びに液体中の試
薬及び未複合化反応生成物が、隣接層の重畳領域間を通
過できることを意味する。
成することができるいずれか適当な標識を用いて行うこ
とができる。有用な標識類としては、放射線タグ、色
素、蛍光体類、酵素類、酵素基質類、酵素阻害剤類、ア
ロステリックエフェクター類、補因子類および他の既知
酵素モデュレーター類を挙げることができる。酵素、例
えばグルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、アル
カリ性ホスファターゼおよびガラクトシダーゼが好まし
い標識類である。
質が要素に存在するかまたは洗液に加えられる。これら
の基質は、バインディング反応と同時にまたはその前後
に要素へ加えることができる。供給された標識に対して
適当な基質を測定する方法は臨床化学分野の当業者の通
常の技術範囲内にある。基質類は、酵素標識と直接反応
する物質または標識の酵素反応を伴う一連の反応に関与
する物質であることができる。例えば、酵素標識がペル
オキシダーゼである場合には、基質は過酸化水素であ
る。例えばグルコースオキシダーゼを使用すると、一般
に基質グルコースは試薬層または洗液中に0.01モル/
m2、好ましくは0.001〜0.1モル/m2の量で存在する当業
者は、アッセイで使用する酵素標識量に対して個々の基
質量をどのように調整するか知っているであろう。
素モデュレーターが使用される場合、試薬層は標識の反
応の結果として検出可能種を提供する1種以上の試薬を
含んでなるインジケーター組成物を含む。インジケータ
ー組成物としては、基質と酵素標識リガンド類縁体の酵
素反応の結果として比色法で検出可能種を提供する比色
インジケーター組成物が好ましい。
素を提供する単一化合物または色素を生成する試薬の組
み合わせであることができる。例えば、基質としてグル
コースが使用され、そして酵素標識としてグルコースオ
キシダーゼが使用される場合、比色インジケーター組成
物は反応して色素を提供するカプラーおよび酸化可能な
化合物を含むことができる。また、この組成物はロイコ
染料ならびにペルオキシダーゼまたはグルコースオキシ
ダーゼがグルコースをグルコン酸に転化する場合に生成
される過酸化水素の形成の結果として検出可能な色素を
生ずる他の適当な過酸化水素化物様化合物を含むことが
できる。有用なロイコ染料は当該技術分野で既知であ
り、例えば米国特許第4,089,747号およびヨーロッパ特
許公開第0162685号公報に記載されるようなものが挙げ
られる。比色インジケーター組成物の具体的な量および
その各種成分は、当業者の常識の範囲内にある。
知の出発原料と方法で調製するかまたは市販のものから
入手することができる。一般に、この類縁体のリガンド
部分は、共有結合を介して標識(例えば、酵素部分また
は蛍光体)に結合される。
る。一般に、液体中のリガンド量は、供給ロール、チッ
プパケットまたは他の供給源から要素を取り出し、次い
でその展開層の限定領域に液体試料1〜100μlを物理
的に接触させて測定される。接触される限定領域は、一
般に100mm2未満である。
には、試験試料が要素と接触するのと同時にまたはその
前にリガンド類縁体を混合することができる。
を迅速またはその結果の入手を促進するのに必要である
かも知れないインキュベーションまたは加熱などのいず
れかの条件下にさらされる。
るかまたは酵素標識と基質の酵素反応の結果形成される
検出可能種を検出するための適当な装置に要素を通過す
ることによって測定される。例えば、これらの種は、通
常の既知の方法で用いられる適当な放射能測定装置、蛍
光測定装置または分光光度計によって検出することがで
きる。酵素反応では、得られた生成物は、例えば、試験
試料が接触した限定領域の中心における反射濃度もしく
は透過濃度または蛍光を測定することによって決定す
る。測定される前記領域は、一般に、競争アッセイにつ
いては直径3〜5mmである。液体試料中のリガンド量
は、前記限定領域の中心で測定される標識量に反比例す
る。好ましい態様では、未複合体化リガンドから複合体
化リガンドを分離するのに、別に洗浄段階が必要であ
る。一般に標識の測定は、試料の接触後5〜180秒して
洗液を散布または適用した後に行われる。
の例では、コアー/シェル単分散ポリマービーズは、各
種の他のモノマー類、例えばm+p−ビニルベンジルク
ロライド、m+p−(2−クロロエチルスルホニルメチ
ル)スチレン、アクリル酸、メタクリル酸、o,m+p−
ジビニルベンゼンおよびエチレングリコールジメチルア
クリレートと共重合されたポリスチレンを含む。特定の
単分散ビーズのモル%組成を有するビーズは次のもので
あった。
9.4:0.6)を含んでなるコアーとポリ(スチレン−コ−
m+p(2−クロロエチルスルホニルメチル)スチレン
−コ−o,m+p−ジビニルベンゼン(99.8:1.2)を含ん
でなるシェル、ジゴキシンおよびフェニトインに有用。
レート)(99:1)を含んでなるコアーとポリ(スチレン
−コ−m+p−(2−クロロエチルスルホニルメチル)
スチレン−コ−エチレングリコールジメタクリレート)
(93.5/4.5/1)を含んでなるシェル、ジゴキシンおよび
チロキシンに有用。
ン−コ−メタクリル酸)であった。このサイズ範囲は約
20μm〜約40μmであった。
リルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム
塩−コ−2−アセトアセトキシエチルメタクリレート)
(94.9:2.1:3)であった。
剤) ALP(アルカリ性ホスファターゼ) ANS(8−アニリノ−1−ナフタレンスルホン酸) チロキシンおよびフェニトイン用洗浄液は、2−アミ
ノ−2−メチル−1−プロパノール(1.5M,pH10.3)中
p−ニトロフェニルホスフェート基質(15mM)を含んで
なる。
1682〜1685ページ(1984)の方法で調製した。
ダントイン−3−(ω−吉草酸)を用いるB.F.Erlanger
らのJ.Biol.Chem.,234,1090ページ(1959)の方法によ
って調製した。
ware U.S.A)、 Triton(商標)X−100界面活性剤(Rohm&Hnas,Philad
ephia,Pennsylvania,U.S.A)、ならびに残りはEastman
Kodak Co.製(Rochester,New York,U.S.A)または既知
の出発原料および方法で調製した。
し、1I.U.は酵素に対する標準的なpHと温度条件下で1
分当たり基質1マイクロモル(μmole)の転化を触媒す
るのに要する酵素活性量として定義した。
ーを含んでなる。好ましいポリマーは、ポリビニルアル
コール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、
ポリ(アクリルアミド−コ−N−ビニル−2−ピロリド
ン)もしくはゼラチンまたはこれらのポリマー類の組み
合わされたものである。
用いるT4の競争イムノアッセイを具体的に説明する。次
の要素構造はT4のアッセイに有用である。
4標準を、DMSO中1×10-3MT4保存液から下記に記載の
緩衝剤で調製した。この緩衝剤は、リン酸緩衝化生理食
塩水(pH7.4)ならびにウシ血清アルブミン(1%)お
よびANS(8.7×10-4M)から構成した。T4−ALP結合物
溶液を、1.0×10-8Mの濃度で調製した。これらのT4液
と、T4−ALP溶液を1対1で混合し、T4−ALPの最終濃度
を5×10-9Mとした。
で5分後、洗液(10μl)を加えて要素の中心からバイ
ンディングしていないT4−ALPを洗い出した。1分後、3
7℃で400nmにて要素の中心で30秒間ΔDRを測定した。ウ
イルアムス−クラッパー(Williams−Clapper)変換
〔J.Optical Soc.Am.,43,595ページ(1953)〕を使用し
てDT値に変換した。結果を第2表に示した。
において改良された変化を示す。
る。
の放射状洗浄イムノアッセイを具体的に説明する。0.15
M塩化ナトリウム(Nacl)中複数のフエニトイン標準と
0.1%ウシ血清アルブミンを含む第1の一連の水性溶液
を調製した。これらの溶液を緩衝溶液(0.02M MOPS,pH
7,0.15M Naclおよび2%BSA)と1:1で混合した。第2の
一連の水性溶液を上記のように調製し、10nMフェニトイ
ン−アルカリ性ホスファターゼ結合物を含ました緩衝溶
液と1:1で混合した。
を前記結合物を組み入れた要素上にスポットした。第2
の一連のフェニトイン標準(10μlアリコート)を前記
結合物を組み入れていない要素上にスポットした。37℃
で5分インキュベーション後、洗液(10μl)を要素に
加えてスポットの中心からバインディングしていない前
記結合物を洗い出した。37℃で1分後、400nmにおける
反射濃度(ΔDR)の変化をスポットの中心で30秒かけて
測定した。
を提供する。小さなポリマービーズは、いずれかのイム
ノアッセイに必要な受容体濃度の収容に必要な表面積を
提供する。これらのビーズは、抗体のような受容体を固
定化するのに必要な表面反応性官能基を提供するポリマ
ーから調製される。さらに、これらのビーズは受容体の
付着を阻害し、そしてまた受容体をマスクする界面活性
剤および乳化剤などの物質を含まない。
Claims (4)
- 【請求項1】支持体と展開層を含んでなるイムノアッセ
イ用分析要素であって、 前記展開層が、 (a)前記要素に適用される液体の均一な拡散を促進す
るような10〜200μmの範囲内の直径を有する多分散ポ
リマービーズの第1集団、及び (b)(i)0.1〜5μmの範囲内の直径を有し、(i
i)表面反応性基を介してビーズ表面に共有結合したレ
セプター類を有し、そして(iii)残留物質がない表面
を有する単分散ポリマービーズの第2集団、 の両方を含むことを特徴とする前記分析要素。 - 【請求項2】前記展開層が、(a)インジケーター組成
物用試薬、(b)隣接ビーズの表面領域を介して相互に
結合して凝集し、水性液体中で実質的に非膨潤性である
三次元格子を形成した前記ポリマービーズの第1集団を
含む粒状構造体、及び(c)前記ポリマービーズの第2
集団を含んでなる請求項1記載の分析要素。 - 【請求項3】支持体と展開層を含んでなるイムノアッセ
イ用分析要素であって、 前記展開層が、前記要素に適用される液体の均一な拡散
を促進するような10〜200μmの範囲内の直径を有する
多分散ポリマービーズの第1集団を含み、そして前記展
開層と液絡する別の層に、(i)0.1〜5μmの範囲内
の直径を有し、(ii)表面反応性基を介してビーズ表面
に共有結合したレセプター類を有し、そして(iii)残
留物質がない表面を有する単分散ポリマービーズの第2
集団が配置されていることを特徴とする前記分析要素。 - 【請求項4】A.標識リガンド類縁体の存在下で液体試料
を展開層の限定された領域に接触してその限定された領
域内に固定化されたリガンド−受容体複合体を形成し、
そして液体の拡散の際に前記固定化された複合体から未
複合化リガンドをほぼ水平方向に分離する工程、及び B.工程Aの終了後、、前記限定された領域の中心にある
前記固定化された複合体を測定する工程、を含んでなる
請求項1から3までのいずれか1項に記載の分析要素に
よる液体中の免疫反応性リガンドのアッセイ方法。
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