NO872349L - Reversibel immobilisering av analysereagenser i en analyseinnretning med flere soner. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører analytiske forsøksinn-retninger som er nyttige for bestemmelse av en analytt i en flytende forsøksmedlum. Spesielt vedrører foreliggende oppfinnelse forsøksinnretninger med flere soner inkorporert med to eller flere vekselvirkende eller inkompatible reagenser, spesielt immunoanalysereagenser, som tilveiebringer et detekterbart signal ved kontakt med analytt fra det flytende forsøksmedlet.

Et av problemene som møtes ved fremstilling av forsøksinn-retninger innbefattende en eller flere reagenssoner eller -lag inkorporert med analysereagenser er for tidlig inntredende vekselvirkning eller migrering av slike reagenser, enten under fremstillingsprosessen eller ved et tidspunkt før påføring av en flytende prøve på en slik innretning. Typisk finner slik prepatur vekselvirkning eller migrering sted i tilfeller hvor slike soner eller lag innbefatter materialer som f.eks. papir, gelatin eller agarose som er blitt hydratisert for å inkorporere de forskjellige analysereagensene, eller for å lette fremstillingen av en flerlagsforsøksinn-retning. Spesielt finner slik prematur vekselvirkning eller migrering av reagenser sted der hvor en enkelt sone eller et enkelt lag som inneholder vekselvirkende analysereagenser fremstilles i en hydratisert tilstand, så vel som tilfeller hvor to eller flere slike soner eller lag fremstilles samtidig, eller hvor etterfølgende hydratiserte soner eller lag fremstilles over en på forhånd tørket eller gelert sone eller lag. Følgelig tillater de hydratiserte tilstandene av soner eller lag analysereagensene å diffundere fritt inne i eller migrerende mellom slike soner eller lag og vekselvirke deri på et for tidlig tidspunkt under fremstillings- og/eller tørkeprosessen, derved påvirkes virkningen av innretningen, og i noen tilfeller gjøres innretningen i det vesentlige ubrukbar som en følge av slik vekselvirkning.

Det er derfor ønskelig å immobilisere, segregere eller på annen måte forhindre for tidlig inntredende migrering og etterfølgende vekselvirkning av analysereagenser inne i de forskjellige sonene eller lagene i et analytisk forsøks-element. Forskjellige typer slike analytiske forsøkselementer er kjente innen teknikken og er beskrevet f.eks. i US-patent nr. 4.333.733 og 4.356.149. Den kontinuerlige frigivelsen av en reagens i et analytisk forsøkselement for å redusere analyseinterferensen er beskrevet i US-patent nr. 4.333.733 hvori det analytiske elementet innbefatter en reaksjonssone, hvorpå en flytende prøve påføres, og en reagenssone inkorporert med en kromogen indikator. Reagenssonen er ugjennom-trengelig for analytt og vekselvirkende stoffer i form av proteiner, ved påføring av prøven vil derved den flytende delen trenge gjennom reagenssonen og forårsake at indikatoren frigis inn i reaksjonssonen. Flerlags kjemiske analytiske materialer for deteksjon av urea er beskrevet i US-patent nr. 4.356.149 hvori et reagenslag innbefattende et hydrofilt bindemiddel er inkorporert med hydrofobe partikler inneholdende en analysereagens. Partiklene er vann-ugjennomtrengelige og gjennomtrengelige bare for gassformige reaksjonsprodukter, f. eks. ammoniakk, hvorved analysereagensene direkte, eller indirekte, reagerer med det gassformige reaksjonsproduktet slik at det frembringes en endring i farge.

Det er også kjent innen teknikken å tilveiebringe flersone-eller f ler lagsf or søksinnretninger som har forskjellige immobiliserte reagenser inkorporert deri. Slike immobiliserte reagenser anvendes generelt i slike elementer eller forsøks-innretninger for inherent å separere bundne og frie spesies dannes f.eks. en antigen-antistoffreaksjon.

For eksempel er slike analytiske elementer for flerlags-immunoanalyse beskrevet i europeisk patentpublikasjon nr.

97 .952 og tysk publikasjon nr. DE-OS 3329728 hvor en j. immobilisert form av en bindende partner, så som et immobili-C sert antistoff til et antigen, og et antigen merket med et Aé detekterbart stoff er inmkorporert. Ved påføring av et^flytende forsøksmedlum på en slik innretning konkurrerer antigenet fra forsøksmedlet med det merkede antigenet inkorporert i innretningen om binding til det immobiliserte antistoffet. Separasjon av de bundne spesiene fra de fie spesiene finner sted ved migrering av de frie spesiene av det merkede antigenet bort fra den immobiliserte sonen.

Tilsvarende beskrives i de europeiske patentpublikasjonene nr. 51.183 og 66.648 slike innretninger hvor bestemmelsen av antigenet eller antistoffene i et flytende forsøksmedlum er avhengig av den konkurrerende bindingen av antigenet (eller antistoffet) med en merket form av antigenet (eller antistoffet) om en immobilisert form av bindende partner for dette, så som immobilisert antistoff (eller antigen).

En annen slik innretning er beskrevet i US-patent nr. 4.446.232 som er basert på prinsippet med konkurranse mellom bundne og frie spesies av analytt om et fastsatt antall gjenkjenningsseter på et enzym-merket antistoff. Bestemmelsen av analytt i en prøve avhenger av bindingen av analytten til enzym-merkede antistoffer i en sone av innretningen og som deretter passerer inn i en annen sone av innretningen hvor enzymaktiviteten av de enzym-bundne antistoffene bundet til analytt detekteres. En av sonene innbefatter videre bundet og immobilisert analytt som konkurrerer med analytt fra prøven om binding til de enzym-merkede antistoffene og som binder og immob i 1 i serer et hvilket som helst av de enzym-merkede antistoffene som ikke ble bundet til analytt fra prøven.

Analytiske elementer og forsøksinnretninger er også kjente innen teknikken hvor det anvendes immobiliseringsmidler inne i en sone eller soner av en slik innretning for å lokalisere reaksjonsprodukter som oppstår fra forskjellige spesifikke bindingsanalysereaksjoner inne i en slik innretning.

For eksempel foreslår de europeiske patentpublikasjonene nr. 1.183 og 66.648 lag for samling av det detekterbare reaksj onsproduktet innbefattende hydrofile stoffer med høy molekylvekt. EP 66.648 foreslår videre inkorporering av etsemidler i deteksjonslaget som har en sterk vekselvirkning med det detekterbare reaksjonsproduktet slik at det detekterbare reaksjonsproduktet kan samles deri. Slike etsemidler innbefatter kationiske polymerer, snioniske polymerer og kvarternære salter.

Tilsvarende beskriver US-patentene nr. 4.144.306 og 4.042.335 f ler lagsanalyt iske elementer som innbefatter et registreringslag inkorporert med et etsemiddel for et detekterbart spesies for å samle de detekterbare spesiene deri og derved forhindre diffusjon eller migrering av de detekterbare spesiene ut av registreringslaget.

En variasjon av slike innretninger er beskrevet i US-patent nr. 4.459.358 som beskriver et flerlagselement innbefattender#et spredningslag, et reaksjonslag inkorporert med et diffunderbart merket antistoff, og et registreringslag inkorporert med materialer utformet for ikke-spesifikk binding, immobilisering eller "beising" av antistoffer, så som latekspar-tikler. Ved påføring av et flytende forsøksmedlum på innretningen vil analytt fra forsøksmedlet forbinde seg med det merkede antistoffet i reaksjonslaget og immunoutfelles deri. Eventuelt tilstedeværende merket antistoff som ikke bindes til analytten diffunderer inn i registreringslaget hvor det immobiliseres av beisemidlet inkorporert deri.

Imidlertid er slike analytiske elementer og forsøksinn-retninger rettet mot permanent immobilisering av reagenser som ikke deltar i de innledende analysereaksjonene som er nødvendige for deteksjonen av en analytt i et flytende forsøksmedlum. Selv om immobiliseringen av slike reagenser tilveiebringer innretninger for å forhindre ytterligere migrering av reaksjonsprodukter dannet inne i en forsøksinn-retning, forblir imidlertid problemet med for tidlig migrering og vekselvirkning av analysereagenser som er nødvendig for dannelsen av reaksjonsproduktene som kan korreleres med mengden av en analytt i et flytende forsøksmedlum, ikke dessto mindre uløst.

Følgelig er det et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe i en analytisk forsøksinnretning analysereagenser som deltar i analysereaksjoner som er nødvendige for bestemmelse av analytt fra et flytende forsøksmedlum hvori reagensene forhindres fra for tidlig migrering og/eller vekselvirkning under fremstilling og før påføring av det flytende forsøksmedlet på en slik forsøksinnretning.

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse er å muliggjøre i det vesentlige øyeblikkelig frigivelse av reversibelt immobiliserte analysereagenser i en analytisk forsøksinn-retning etter påføring av et flytende forsøksmedlum på en slik innretning.

Videre er det et formål ved foreliggende oppfinnelse å tillate samtidig inkorporering av ellers diffunderbare og vekselvirkende analysereagenser i en forsøksinnretning under fremstillingen av denne.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en flersoneforsøks-innretning inkorporert med to eller flere vekselvirkende analysereagenser som deltar i analysereaks j oner som er nødvendige for bestemmelsen av analytt i et flytende forsøks-medlum som er reversibelt immobilisert i forsøkslnnretnlngen for å forhindre for tidlig migrering og etterfølgende vekselvirkning før påføring av det flytende forsøksmedlet på forsøksinnretnignen. Foreliggende oppfinnelse er spesielt nyttig ved fremstilling og lagring av en flersoneforsøks-innretning hvorved analysereagensene ellers ville oppløselig-gjøres og prematurt vekselvirke med hverandre under hydrati-seringsperioder og resultere i en mindre nyttig eller i det vesentlige inoperabel forsøksinnretning. Forsøkslnnretnlngen Innbefatter, i væskestrømskontakt, en reagenssone Innbefattende en fast, porøs matrlks inkorporert med en reversibelt immobilisert første reagens og en reaksj onssone innbefattende en fast porøs matrlks inkorporert med en andre reagens som er i stand til å vekselvirke med den første reagensen. Den første reagensen er reversibelt immobilisert inne i reagenssonen ved hjelp av en reversibel bindende vekselvirkning som eksisterer mellom den første reagensen og reagenssonematriksen, så som mellom den første reagensen og en uoppløseliggjort form av et bindende stoff inkorporert i reagenssonematriksen, hvori den første reagensen er immobilisert og forhindret fra å migrere ut av reagenssonen og inn i reaksj onssonen før påføring av det flytende forsøksmedlet. Den reversible bindende vekselvirkningen er tilstrekkelig brytbar ved kontakt av reagenssonen med et flytende forsøksmedlum som spesifikt vekselvirker med den første reagensen og reagenssonematriksen og avbryter den reversible bindende vekselvirkningen derimellom slik at en analytisk effektiv mengde av den første reagensen deri frigjøres og blir diffunderbar. Den første reagensen tillates deretter fritt å diffundere og migrere inn i reaksjonssonen og vekselvirke med den andre reagensen inkorporert deri slik at det tilveiebringes et detekterbart signal som kan korreleres med mengden analytt i det flytende forsøksmedlet.

Den første reagensen og matriksen av reagenssonen velges slik at de innbefatter bindende preparater som har en stabil, spesifikk bindende vekselvirkning seg imellom som er tilstrekkelig brytbar og reversibel bare ved et på forhånd bestemt flytende forsøksmedlum som har spesifikke vekselvirkende egenskaper for den første reagensen og/eller matriksen slik at den bindende vekselvirkningen derimellom brytes. Slike spesifikke vekselvirkende bindingsegenskaper mellom den første reagensen og matriksen forhindrer ikke-spesifikk nedbrytning av den bindende vekselvirknigen, forårsaket f.eks. av oppløsningsmidlet som anvendes under fremstillingen av de forskjellige lagene, eller hydratisering av forsøksinn- retningen under lagringsperioder, før påføring av den aktuelle flytende prøven som har spesifikke brytningssegen-skaper for den bindende vekselvirkningen. Den reversible bindende vekselvirkningen vil derfor avhenge av de valgte sammensetningene av den første reagensen og matriksen og vil innbefatte reversible bindende vekselvirkninger så som ionebindingsvekselvirkninger, reversible kobalente bindingsvekselvirkninger, hydrofobe bindingsvekselsvirkninger, og reversible biokjemiske bindingsvekselvirkninger. Fig. 1 er et tverrsnitt av en flerlagsforsøksinnretning inkorporert med reversibelt immobiliserte analysereagenser Ifølge foreliggende oppfinnelse for utførelse av en immunoanalyse Innbefattende et enzym-merket antistoff som en av analysereagensene. Fig. 2 er et tverrsnitt av en flerlagsforsøksinnretning inkorporert med reversiblet immodiliserte analysereagenser ifølge foreliggende oppfinnelse for utførelse av en immunoanalyse innbefattende et fargestoff-merket antistoff som en av analysereagensene. Fig. 3 er et tverrsnitt av en flerlagsforsøksinnretning inkorporert med reversiblet immobiliserte analysereagenser ifølge foreliggende oppfinnelse for utførelse av en immunoanalyse for deteksjon av en analytt innbefattende fargestoff-merket analytt som en an analysereagensene. Fig. 4 er et tverrsnitt av en flerlagsforsøksinnretning inkorporert med reversiblet immobiliserte analysereagenser ifølge foreliggende oppfinnelse for utførelse av en immunoanalyse for deteksjon av en analytt innbefattende FAD-merket analytt som en av analysereagensene. Fig. 5 er et tverrsnitt av en flerlagsforsøksinnretning inkorporert med reversibelt immobiliserte analysereagenser ifølge foreliggende oppfinnelse for utførelse av en immuno-

analyse for deteksjon av en analytt Innbefattende analytt merket med et kromogent substratmateriale som en av analysereagensene .

Ifølge foreliggende oppfinnelse forhindres for tidlig migrering og etterfølgende vekselvirkning av analysereagenser i en soneinndelt eller lagdelt analytisk f orsøksinnretning før påføring av en flytende prøve som et resultat av den reversible immobiliseringen av en eller flere analysereagenser inne i en eller flere soner eller lag av en slik innretning. Foreliggende oppfinnelse er spesielt fordelaktig sammenlignet med fremstillingsprosessene for flersone- eller flerlagsforsøksinnretninger ifølge fremgangsmåter som er kjente innen teknikken. Ifølge slike kjente fremgangsmåter dannes de forskjellige sonene eller lagene enten samtidig eller trinnvis i en hydratisert eller på annen måte fluid tilstand hvori migreringen av analysereagensene inkorporert deri forøkes i betydelig grad, spesielt under fremstillingsprosessen. Som det skal beskrives i større detalj nedenfor, forblir analysereagenser som er reversibelt immobiliserte i en flersone- eller flerlagsforsøkslnnretning ifølge foreliggende oppfinnelse ikke-diffunderbare og forhindres derved fra for tidlig migrering under slike fremstillingsprosesser, så vel som under lagringsperioder for slike innretninger, inntil analysereagensene bringes i direkte fluid kontakt med en egnet flytende prøve. Ved kontakt med prøven frigis de reversibelt immibiliserte reagensene og gjøres diffunderbare og tillates derved fritt å migrere inn i en slik innretning.

For å forenkle beskrivelsen som følger skal forsøkslnn-retnlngen beskrevet i forbindelse med foreliggende oppfinnelse, i det følgende beskrives hovedsakelig som bestående av en lagdelt struktur, selv om det skal understrekes at andre typer soner kan gi det samme resultatet. Spesielt innbefatter forsøkslnnretnlngen ifølge foreliggende oppfinnelse minst to lag, så som et reagenslag og et reaksjonslag, og som det skal beskrives i større detalj senere, kan den videre innbefatte et deteksjonslag. De forskjellige lagene innbefatter en fast, porøs matrisk og står i fluid kontakt med hverandre hvorved lagene av forsøkslnnretnlngen som er forbundet med hverandre tillater diffusjon av et fluid inn i og mellom disse lagene. Slik fluid kontakt tillater migrering av analytt og forsøks-reagenser fra en fluid prøve mellom lagene av innretnignen og er fortrinnsvis uniform langs kontaktgrenseflaten mellom lagene som står i fluid kontakt. Ved påføring av den flytende prøven på reagenslaget vil følgelig den flytende prøven trenge gjennom og dif fundere inn i og gjennom reagenslaget inn i reaksjonslaget og, dersom et deteksjonslag er tilveiebragt, inn i deteksjonslaget.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er reagenslaget inkorporert med en reversibelt immobilisert første reagens som har en reversibelt vekselvirkende bindingsegenskap for matriksen av reagenslaget, og reagenslaget er inkorporert med en andre reagens som er i stand til å vekselvirke med den første reagensen slik at det tilveiebringes et detekterbart signal. Det skal understrekes at den reversible immobiliseringen av reagensene ifølge foreliggende oppfinnelse ikke skal være begrenset til den reversible immobiliseringen av bare den første reagensen, eller bare inne i matriksen av reagenslaget, men er ment å omfatte reversibel immobilisering av den andre reagensen eller andre vekselvirkende analysereagenser i ytterligere lag. Følgelig skal den reversible immobiliseringen av den første reagensen nå beskrives, mens reversibel immobilisering av andre vekselvirkende analysereagenser i forskjellige andre lag også er innbefattet.

Den reversible vekselvirkende bindingsegenskapen mellom den første reagensen og reagenslagmatriksen er en bindende vekselvirkning som avhenger av den spesielle sammensetningen av reagenslaget og/eller den første reagensen hvori den bindende vekselvirkningen derimellom er tilstrekkelig brytbar ved kontakt mellom matriksen og en spesifikk flytende prøve. Det skal understrekes at hastigheten for fritgivelse av en reversiblet immobilisert analysereagens ifølge foreliggende oppfinnelse fortrinnsvis foregår i det vesentlige øyeblikkelig ved kontakt med en aktuell flytende prøve. Det er foretrukket at slik øyeblikkelig frigivelse av analysereagenser tilveiebringer en rask mekanisme for frigivelsen av en tilstrekkelig mengde av slike reversibelt immobiliserte analysereagenser til å tillate at den nødvendige analyse-vekselvirknignen begynner i løpet av sekunder etter påføring av prøven.

Ved påførlong av den flytende prøven på innretningen og etterfølgende brytning av bindingsvekselvirkningen mellom den første reagensen og matriksen, frigis den første reagensen i en analytisk effektiv mengde og gjøres diffunderbar inne i reagenslaget og derved fri til å migrere inn i reaksjonslaget. Eventuelle deler av den første reagensen som migrerer inn i reaksjonslaget tillates deretter å vekselvirke med den andre reagensen som er inkorporert deri slik at det tilveiebringes et detekterbart signal som kan korreleres med mengden analytt i den flytende prøven. Der hvor naturen av bindingsvekselvirkningen mellom den første reagensen og matriksen f.eks. er svakt ionisk, er bindingsvekselvirkningen derigjennom brytbar ved hjelp av en flytende prøve som har en relativt lav saltkonsentrasjon, så som helt blod eller serum. Det er derfor vesentlig ved foreliggende oppfinnelse at sammensetningen av matriksen og den første reagensen velges slik at de innbefatter bindende sammensetninger som har en stabil bindingsvekselvirkning seg i mellom som er tilstrekkelig brytbar og reversibel bare ved en på forhånd bestemt flytende prøve som har de nødvendige, spesifikke vekselsvirk-ningsbrytende egenskaper til å bryte bindingsvekselvirkningen mellom en slik første reagens og matriksen. Det skal understrekes at valg av et egnet oppløsningsmiddel for anvendelse ved fremstillingen av reagenslaget ifølge foreliggende oppfinnelse, så vel som for fremstillingen av etterfølgende lag, også er vesentlig for foreliggende oppfinnelse. Spesielt må et slikt oppløsningsmiddel være inert med hensyn på den reversible bindende vekselvirkningen mellom den første reagensen og reagenslagmatriksen. Følgelig vil den første reagensen forbli bundet til reagenslagmatriksen i nærvær av oppløsningsmidlet hvori den bindende vekselvirkningen forblir stabil og ikke er i stand til å brytes av oppløsningsmidlet som en følge av dets inerte natur.

Foreliggende oppfinnelse er spesielt fordelaktig sammenlignet med tidligere kjente fremgangsmåter og fremstillingsprosesser for f lerlagsforsøksinnretninger. Ifølge slike kjente fremgangsmåter innbefatter f.eks. fremstillingen av en flerlags-forsøksinnretning typisk trinnene (a) Inkorporering av en første eller overliggende sone med visse av analysereagensene i reaksjonssystemet, (b) inkorporering av en andre eller underliggende sone med de gjenværende analysereagensene som er nødvendige for å vekselvirke med analysereagenser fra trinn (a), (c) tørking av de individuelle lagene, og (d) fiksering av lagene i laminær relasjon med hverandre. Andre fremgangsmåter innbefatter fremstilling av induviduelle lag med en Meyer-stav eller kaskade-beleggingsinnretning og laminering av slike lag med avstandsgiverlag derimellom, og som tilsvarende krever tørking av lagene før laminering. Ifølge slike fremgangsmåter er det nødvendig å tørke hvert av de individuelle lagene før laminering for å forhindre migrering av, f.eks., reagenser fra den første sonen inn i den andre sone, eller omvendt, som et resultat av fluid!teten mellom sonene dersom disse lamineres i våt tilstand.

Følgelig tillater seleksjon av slike kompatible sammensetninger som har de ønskede vekselvirkende egenskapene ifølge foreliggende oppfinnelse, samtidig inkorporering av analysereagenser i de forskjellige lagene som beskrevet ovenfor, så vel som samtidig sammensetning av slike lag uten behov for å tørke hvert av lagene før sammensetning eller laminering. Slike vekselvirkende egenskaper forhindrer følgelig ikke-spesifikke nedbrytning av bindingsveksels-virkningene mellom analysereagensene og matriksene ved f.eks. oppløsningsmidlet som anvendes under fremstillingen av slike lag som beskrevet ovenfor, eller under lagringsperioder for den ferdige innretningen, før påføring av den aktuelle flytende prøven som har spesifikke nedbrytende egenskaper for bindingsvekselvirkning derimellom.

Ifølge foreliggende oppfinnelse kan et stort antall bindingsvekselvirkninger anvendes for reversibelt å immobilisere analysereagenser inne i de forskjellige lagene av en fler-lagsforsøksinnretning. Som beskrevet ovenfor avhenger slike bindingsvekselvirkninger av de vekselvirkende egenskapene for og mellom (a) analysereagensene og (b) matriksen innbefattende det inkorporerende laget av de reversibelt immodibli-serte analysereagensene, og (c) de brytende egenskapene for den flytende prøven som er nødvendig for å bryte den spesielle reversible bindende vekselvirknlgnen mellom analysereagensene og matriksen for derved å frigjøre og gjører di f funderbare, analysereagensene i en analytisk effektiv mengde i Innretningen. Slike nedbrytbare bindingsvekselvirkninger er kjente innen teknikken og innbefatter, men er Ikke begrenset til: ioniske bindingsvekselvirkninger; reversible kovalente bindingsvekselvirkninger; hydrofobe bindingsvekselvirkninger; reversible biokjemiske bindingsaffiniteter og lignende.

(a) Vekselvirkende analysereagenser

Analysereagensen som kan immobiliseres reversiblet inne i en forsøksinnretning ifølge foreliggende oppfinnelse kan være (i) en hvilken som helst analysereagens som er i stand til å vekselvirke med analytten fra den flytende prøven slik at det genereres et detekterbart signal som har en intensitet som er avhengig av mengden analytt som er tilstede, eller (ii) en hvilken som helst analysereagens som er nødvendig for å delta i en analysereaksjon eller annen vekselvirkning med analytten og/eller andre analysereagenser slik at det detekteres et slikt detekterbart signal. Avhengig av signalet som genereres og signaldeteksjonssystemet som er Inkorporert i en spesiell innretning, vil følgelig, ved kontakt med den flytende prøven og etterfølgende brytning av den reversible bindingsvekselvirkningen mellom dem reversibelt Immobiliserte analysereagensen og matriksen som beskrevet ovenfor, analysereagensen frigjøres og gjøres diffunderbar og tillates derved å vekselvirke med analytten og/eller andre analysereagenser slik at det detekterbare signalet genereres.

Generelt kan slik signalgenererende vekselvirkning mellom analytten som skal bestemmes og en eller flere analysereagenser, eller mellom f.eks. en første reagens og en andre reagens, være en kjemisk vekselvirkning eller aktivitet, katalytisk aktivitet som ved dannelsen av et enzym-substrat-kompleks, eller en hvilken som helst annen kjent form for kjemisk eller fysisk vekselvirkning som kan frigi, produsere eller på annen måte tilveiebringe et detekterbart signal som kan korreleres med nærværet og/eller konsentrasjonen av analytten som skal bestemmes.

Foreliggende oppfinnelse er spesielt nyttig for utførelse av immunoanalyser. Ved slike analyser innbefatter den reversible immobiliserte første reagensen som beskrevet ovenfor fortrinnsvis en merket form av analytten eller en bindende analog derav, eller en merket form av en bindende partner for analytten, merket med en detekterbar kjemisk gruppe som har en detekterbar fysisk, kjemisk eller vekselvirkende egenskap. Slike detekterbare kjemiske grupper er godt utviklet innenfor feltet analysereaksjonssystemer og generelt kan tilnærmet et hvilket som helst merke i slike fremgangsmåter anvendes ved foreliggende oppfinnelse.

Spesielt er slike kjemiske grupper som har detekterbare fysikalske egenskaper de gruppene som detekteres på bakgrunn av deres egne fysikalske egenskaper og som ikke krever en kjemsik reaksjon eller vekselvirkning med andre kjemikalier eller stoffer for å tilveiebringe et detekterbart signal. Slike grupper innbefatter hovedsakelig fluorescerende stoffer så som umbelliferon, fluorescein, resorufin, forskjellige rhodaminer, dansylderivater og aminonaftalensulfonsyre, (se Clin. Chem. (1979) 25:353); fosforescerende molekyler så som pyren, 4-nitrobifenyl, benzaldehyd, benzofenon eller de treverdige metallchelatene av dibenzoylmetan (f.eks. Al<+>^, Sc<+3>, T<+3>); kromoforer så som para- eller orto-nitrofenol, fenolftalein, naftol AS, para-nitroanilid og thymoftalein; radioisotoper så som 3H, 3E>S, 32p^1<25>jQg<14>q.Spinnmerker innbefattende nitroksydrester så som DOXYL-, PROXYL- og TEMPO-derivater; eller elektroaktive enheter så som protoner, fluorid, oksygen, ammoniakk og hydrogenperoksyd.

Kjemiske grupper som har detekterbare kjemiske egenskaper er de gruppene som detekteres på basis av deres egen kjemiske reaktivitet eller vekselvirkning med annet stoff for tilveie-bringelse av et detekterbart signal. Slike kjemiske grupper som har detekterbare kjemiske egenskaper genererer ikke et detekterbart produkt eller tilveiebringer på annen måte et detekterbart signal før vekselvirkning med en annen reagens, og innbefatter enzymatisk aktive grupper så som enzymer (se Clin. Chem. (1976) 22:1232, U.S. Reissue patent nr. 31.006 og US-patent nr. 2.019.308), enzymsubstrater (se britisk patent nr. 1.548.741), koenzymer (se US-patent nr. 4.230.797 og 4.238.565), enzyminhib i torer og -aktivatoerer, kjemilumin-escente spesies, kjemiske katalysatorer, metallkatalysatorer, elementer av enzymkanaldannelse, fluorofor-slukkere, eller energioverføringspar (se US-patent nr. 3.996.345; 4.174.384; 4.199.559 og 4.233.402), og spesifikt bindbare ligander så som biotin eller en hapten. F.eks. kan et kofaktor-merket spesies detekteres ved å tilsette det enzymet for hvilket merke er en kofaktor og et substrat eller substrater for enzymet. Videre kan spesies merket med hapten eller en annen spesifikt bindbar ligand (f.eks. biotin) detekteres ved å tilsette et antistoff til haptenen eller et protein (f.eks. avidin) som binder liganden som er merket med et detekterbart molekyl. Et slikt detekterbart molekyl kan være et molekyl med en målbar fysikalsk egenskap (f.eks. fluorescens eller absorbans).

Det skal understrekes at ifølge foreliggende oppfinnelse kan den reversible bindende vekselvirkningen mellom f.eks. den føreste reagensen og matriksen av det inkorporerende laget være (i) mellom analytten eller en analog derav, eller mellom partneren for analytten, og matriksen, eller (ii) mellom det spesielle merket og matriksen. I tillegg til de bindende vekselvirkningene som angitt i (i) og (ii) ovenfor, kan en "generisk" reversibel bindende vekselvirkning tilveiebringes mellom matriksen og en bindende gruppe hvorved merket kobles til analytten eller en analog derav, eller til den bindende partneren for analytten, eller mellom matriksen og en annen derivatenhet som er kjemisk tilsatt til analytten, analogen eller den bindende partneren. Dette oppnås ved inkorporering av en generisk enhet i den bindende eller annen derivatgruppe som vekselvirker med matriksen av det inkorporerende laget slik at den første reagensen reversibelt immobiliseres deri. Det er spesielt foretrukket å bygge på de reversible vekselvirkende bindende egenskapene for slik bindende gruppe eller derivatgruppe, fremfor de reversible bindende egenskapene for merket og/eller analytten eller analogen derav, eller bindende partner for analytten av den første reagensen, fordi endring av den grunnleggende kjemien for systemet ikke er påkrevet, derfor kan et antall første reagenssammensetninger syntetiseres ved anvendelse av en standardisert eller generisk forbindende eller derivatgruppe, hvorav alle vil være kompatible med en felles matrikssammensetning. F.eks. kan et fargestoffmerke så som rhodamin eller sulforhodamin, kobles til en analytt via en piperazingruppe hvorved i hvert tilfelle den reversible immobiliseringen av en slik reagens er resultatet av vekselvirkningen mellom piperazingruppen og en felles, kompatibel matrikssammensetning, så som karboksymetylcellulose.

Andre generiske enheter innbefatter oc-D-mannopyranosyl, cx-D-glykopyranosyl, eller sterisk beslektede grupper som kan inkorporeres i den bindende gruppen eller derivatiseringsgruppen av en merket reagens og reversibelt immobiliseres til en matrikssammensetning innbefattende, f.eks., konkanavalin-A og kryssbundet agarose hvori slik bindingsvekselvirkning brytes av en flytende prøve inneholdende oc-metylmannosid. Tilsvarende kan N-acetylglukosamin, og disakkarid og tri-sakkaridderivater derav, inkorporeres i den bindende gruppen eller derivatiseringsgruppen av en merket reagens og reversibelt immobiliseres til en matrikssammensetning inneholdende f.eks. hvetekimlektin og kryssbundet agarose, hvori slik bindende vekselvirkning brytes av en flytende prøve inneholdende N-acetylglukosamin.

(b) Vekselvirkende matrlks

De forskjellige lagene beskrevet heri innbefatter en porøs matrlks som er gjennomtrengellg for analytt og kritiske forsøksreagenser, en slik permeabilitet skyldes generelt porøsitet, evne til å svelle eller eventuell annen egenskap. Selv om forsøksinnretningslagene kan inneholde forskjellige porøse, fiberformige materialer så som cellulose, papir, ullfilt, filt, vevde stoffer o.l. (se f.eks. US-patent nr. 3.802.842; 3.809.605; 3.897.214 og 3.987.213), eller ikke-fiberformige, porøse materialer så som mikroporøse polymerer (se f.eks. US-patent nr. 3.552.929), innbefatter de matriksdannende materialene av forsøksinnretningslagene som tilveiebringer den reversible immobiliseringen av analysereagensene ifølge foreliggende oppfinnelse syntetiske polymerer så som polyvinylalkohol , polyvinylpyrrolidon, akrylamidpolymerer , natr iumpolyakrylat, polyhydroksyetylmetakrylat, kopolymerer inneholdende akrylsyre eller maleinsyre, og lignende; og hydrofile kolloider så som gelatin, agarose, nantriumalginat, karboksymetylcellulose, metylcellulose og lignende. Gjennomtrengelige materialer så som gelatin, agarose og lignende er spesielt foretrukne på grunn av deres uniforme gjennom-trengellghet for væsker, deres evne til å tillate passasje av lys eller annen elektromagnetisk stråling og, som beskrevet i større detalj nedenfor, evnen til å inkorporere en uoppløse-liggjort form av et bindende stoff som har den ønskede reversible bindingsegenskapen for en analysereagens ifølge foreliggende oppfinnelse.

Ifølge foreliggende oppfinnelse skyldes den reversible immobiliseringen av en analysereagens i matriksen av en inkorporerende lag de reversible vekselvirkende bindingsegenskapene som eksisterer mellom en analysereagens og matriksmaterialet. Selvom matriksmaterialet fortrinnsvis innbefatter et fast, porøst, gjennomtrengellg materialet inkorporert med en uoppløseliggjort form av et bindende stoff som har den ønskede reversible vekselvirkende bindende egenskapen for en slik reagens, kan det også anvendes matriksmaterialer innbefattende et fast, porøst, gjennomtrengelig materiale som enten er blitt modifisert, f.eks. kjemisk, biologisk eller ved inkorporering av bindende stoffer, slik at det har eller Inherent har, den ønskede reversible vekselvirkende bindingsegenskapen for en slik analysereagens.

Selv om hvert av de forskjellige lagene av en flerlagsfor-søksinnretning kan være inkorporert med reversibelt immobiliserte analysereagenser, skal det undertrekes at en flerlags-forsøksinnretning kan være konstruert inneholdende ett eller flere, men færre enn alle, slike lag konstruert ifølge foreliggende oppfinnelse. Der hvor følgelig færre enn alle lag av en flerlagsinnretning er inkorporert med en eller flere reversiblet immobiliserte analysereagenser ifølge foreliggende oppfinnelse, kan de matriksdannende materialene av de andre lagene være like eller forskjellige fra de lagene som er konstruert ifølge foreliggende oppfinnelse. Der hvor f.eks. en flerlagsforsøksinnretning innbefatter reagenslag og et reaksjonslag ved anvendelse av agarose som et felles matr iksmater iale, kan matriksen av bare reagenslaget være kjemisk eller biologisk modifisert, eller kan videre innbe fatte en uoppløseliggjort form av et bindende stoff, hvori den første reagensen er reversibelt immobilisert dertil ifølge foreliggende oppfinnelse, mens samtidig matriksen derav vil være samsvarende med matriksmaterialet i reaksjonslaget .

Omvendt kan alternative matriksmaterialer anvendes for den reversible immobiliseringen av analysereagensene i ett lag, disse alternative matr iksmater ialene kan være forskjellige fra matriksmatrialene i naboliggende lag, dette resulterer i et unikt lag av en helt annerledes sammensetning. Der hvor imidlertid alternative matriksmaterialer som er forskjellige fra, eller unike med hensyn på, naboliggende eller følgende lag anvendes i stedet for matriksmaterialer som er samsvarende med hverandre som beskrevet ovenfor, er det vesentlig at slike alternative materialer tilveiebringer et tilfredsstillende transportmedium som er kompatibelt med slike andre forskjellige lag for å tillate den frie migreringen av analysereagenser og diffusjonen av fluider derimellom som beskrevet ovenfor.

(i) Matriks_inkorgorert_med_uogglø

Den reversible immobiliseringen av analysereagenser innenfor et spesielt lag av en flerlagsforsøksinnretning foregår fortrinnsvis ved inkorporering av en uoppløseliggjort form av et vekselvirkende bindende stoff for slike analysereagenser inne i slikt lag. Dette bindende stoffet har de egnede reversible vekselvirkende bindende egenskapene som er nødvendige for den reversible immobiliseringen av en analysereagens derpå. Følgelig må det vekselvirkende bindende stoffet ikke bare være et stoff som kan forbli uoppløselig-gjort inne i et slikt lag under alle fluidbetingelser, spesielt 1 nærvær av et oppløsningsmiddel under fremstillingen av et slikt lag, men må samtidig også tilveiebringe reversibel immobilisering av en analysereagens dertil, hvori den bindende vekselvirkningen mellom analysereagensen og det vekselvirkende bindende stoffet er i stand til å brytes slik at analysereagensen frigjøres som beskrevet ovenfor.

Avhengig av den ønskede mekanismen ved hvilken en analysereagens skal immobiliseres reversibelt til et vekselvirkende bindende stoff inne i et spesielt lag, f.eks. ioniske bindende vekselvirkninger, hydrofobe bindende vekselvirkninger, o.l., er et antall vekselvirkende bindende stoffer som er kjente innen teknikken tilgjengelige og kan anvendes for inkorporering derav i slikt lag. Slike vekselvirkende bindende stoffer som har en analysereagens reversibelt immobilisert dertil kan inkorporeres gjennom homogen suspen-sjon eller emulsjon av, f.eks., gelatin eller agarose som deretter kan anvendes for å danne de ønskede lagene ved fremgangsmåter som er kjente innen teknikken, og innbefatter derivatiserte fiberformige materialer så som derivatisert cellulose, derivatiserte syntetiske polymerer o.l.; derivatiserte kornformige materialer så som derivatisert "Sephadex", derivatiserte lateksmikrosfærer, o.l.; og derivatiserte mikrokrystal 1 inske materialer så som derivatiserte mikrokrystallinsk cellulose o.l. Spesielt foretrukne materialer innbefatter anion-veksel ingsmaterialer så som dietylaminoetylcellulose, epiklorhydrintrietanolamincellulose, trietyl-aminoetylcellulosebromid, polyetylenimincellulose, kvarterni-sert ionevekslercellulose o.l.; og kationvekslerveksler-materialer så som karboksymetylcellulose, fosfatcellulose o.l.

Det hvor det f.eks. er ønskelig reversiblet å immobilisere en merket reagens som har en samlet positiv ladning, f.eks. en analytt eller analog derav merket med et kromogens fargestoff så som rhodamin, Inne i et spesielt lag innbefattende gelatin eller agarose, kan et slikt lag dannes ved inkorporering av et svakt surt kationvekslingsmateriale deri, så som karboksy-metylcel lulose , som har en slik merket reagens reversiblet immobilisert dertil. Ved påføring av en flytende prøve, så som helt blod eller urin, på en forsøksinnretning innbefatt ende et slikt lag, vil de fysiologiske saltene i prøven nedbryte den reversible bindende vekselvirkningen mellom karboksymetylcellulose og den merkede reagensen hvorved den merkede reagensen frigjøres og derved tillates fritt å migrere inn i og gjennom naboliggende lag av en slik innretning for å initiere de nødvendige vekselvirkningene slik at det generes et detekterbart signal som beskrevet tidligere .

Tilsvarende kan en merket reagens som har en samlet negativ ladning anvendes, så som et fluorescein-merket anti-analytt-antistoffkonjugat hvori et svakt anionvekslermateriale så som dietylaminoetylcellulose anvendes som det uoppløseliggjort vekselvirkende bindende stoffet i et slikt inkorporerende lag.

Lectiner, som er proteiner eller glykoproteiner av et ikke-immunt opphav, er spesielt nyttige for å etablere en reversibel biokjemisk vindende affinitet mellom en analysereagens og matriksen av et spesielt lag av en flerlagsforsøksinn-retning ifølge foreliggende oppfinnelse. Slik reversibel biokjemisk bindingsaffinitet kan være mellom analysereagensen og lectiner som er immobilisert på en fast bærer så som hvetekimlectin-"Sepharose 6MB", helix pomatia lectin-"Sepharose 6MB", linselectin-"Sepharose 4B", o.l. Andre uoppløseliggjorte vekselvirkende bindende stoffer som er i stand til å tilveiebringe en reversibel biokjemisk bindings-af f initet for en analysereagens innbefatter konkanavalin A-"Sepharose 4B", cibakron blå-"Sepharose CL6B", lysin-"Sepharose 4B", o.l.

Tilsvarende kan en analysereagens reversibelt immobiliseres ved hjelp av en reversibel biokjemisk bindende affinitet innbefattende hydrogen binding mellom en analysereagens og et vekselvirkende bindende stoff. Slike vekselvirkende bindende stoffer kan være immobilisert på en fast bærer og innbefatte polyuridylsyre-"Sepharose 4B", polyadenylsyre-"Sepharose 4B", og lignende.

I tillegg innbefatter andre reversible bindende vekselvirkninger reversible kovalente bindende vekselvirkninger innbefattende, f.eks., en analysereagens reversibelt immobilisert til tiopropyl-"Sepharose" inkorporert i en agarosematr iks , og hydrofobe bindende vekselvirkninger innbefattende en bindende vekselvirkning mellom en analysereagens og hydrofobe bærere så som fenyl-"Sepharose 4B", oktyl-"Sepharose 4B", heksyl-"Sepharose 4B" og lignende.

Det skal understrekes at de spesielle reversible bindende vekselvirkningene etablert med de vekselvirkende bindende stoffene omtalt ovenfor, brytes med spesifikke flytende prøver og/eller fortynningsmidler, hvilket skal beskrives i større detalj senere.

(ii) Modifikas^on_av_matriksmaterialet

Alternativt kan et matriksmateriale eller en sammensetning modifiseres kjemisk med en reaktiv gruppe som har de ønskede reversible vekselvirkende bindende egenskapene for en spesiell analysereagens for reversibelt å immobilisere en slik analysereagens deri. Slik modifikasjon vil gi den nødvendige bindingsvekselvirkningen mellom matriksen og analy sereagensen slik at analyser eagensen reversibelt immobiliseres deri uten behov for å inkorporere et ytterligere vekselvirkende bindende stoff, så som et fiberformig eller mikrokrystal 1 insk materiale som beskrevet tidligere, slik at det tilveiebringes den samme funksjonen som de vekselvirkende bindende stoffene beskrevet ovenfor.

Modifikasjonen av et matriksmateriale eller en sammensetning for reversibel immobilisering av en analysereagens dertil oppnås ved kjemisk binding eller kobling av vekselvirkende bindende stoffer eller reaktive grupper direkte til matriksmaterialet eller sammensetningen. Det skal understrekes at de reaktive gruppene kan være kjemisk bundet eller koblet til matriksmaterialer som f.eks. gelatin eller agarose, ved fremgangsmåter som er kjente innen teknikken, og kan være en hver reaktiv gruppe som er i stand til å tilveiebringe de nødvendige reversible vekselvirkende bindingsegenskapene som beskrevet tidligere. Slike reaktive grupper innbefatter ioniske reaktive grupper så som dietylaminoetyl, epiklor-hydrin, trietylaminoetyl , karboksymetyl og fosfatsubstitu-enter, o.l.; hydrofobe reaktive grupper så som fenyl, oktyl og heksylsubstituenter, o.l.; reversible kovalente grupper så som tiopropylsubstituenter o.l.; og reversible biokjemiske bindingsaffinitetbindende grupper så som konkaanavalin A, avidin, 5'-adeninmonofosfat, 2',5'-adenindifosfat, lysin, polyuridylsyre, polyadenylsyre o.l.

(c) Flytende prøve

Den flytende prøven som inneholder analytten som skal bestemmes kan være en naturlig forekommende eller kunstig dannet væske som mistenkes for å inneholde analytt, og er vanligvis et biologisk fluid eller en fortynning av dette, avhengig av de påkrevde nedbrytningsegenskapene derav som er nødvendige for å bryte en spesiell reversibel bindingsvekselvirkning mellom matriksen og analysereagensen. Biologiske fluider hvorfra analytt kan bestemmes innbefatter serum, helt blod, plasma, urin, saliva og fostervann og cerebrospinal-væske.

Naturen av den flytende prøven vil avhenge av nannturen av den spesielle bindende vekselvirkningen som eksisterer mellom matriksen og den reversibelt immobiliserte analysereagensen og de nødvendige nedbrytende egenskapene av en slik flytende prøve for vekselvirkningen. Når den flytende prøven er et biologisk fluid, vil typisk naturen av den bindende vekselvirkningen mellom matriksen og analysereagensen eller reagensene som er reversibelt immobilisert dertil være svakt ionisk av natur, dvs. anionisk eller kationisk, hvorved den bindende vekselvirkningen derimellom brytes av den relativte lave konsentrasjonen av fysiologisk salt i en slik biologisk prøve, derved frigjøres en slik analysereagens eller reagenser og tillates å migrere for deltagelse i de nødvendige analysevekselvirkningene inne i forsøksinnretningen.

Imidlertid skal det understrekes at den flytende prøven ikke skal være begrenset til en ufortynnet biologisk prøve, men kan være en blanding av en biologisk prøve og et fortynnings-middel eller additiv, så som en fysiologisk saltoppløsning, som er i stand til å bryte den bindende vekselvirkningen mellom en spesiell matrlks og en analysereagens eller reagenser. Valget av fortynnlngsmiddel eller additiv som skal anvendes vil naturligvis avhenge av den spesielle bindende vekselvirkningen mellom matriksen og analysereagensen ved bestemmelse av de nedbrytende egenskapene av et slikt fortynnlngsmiddel for en slik bindingsvekselvirkning. Når den reversible bindende vekselvirkningen er ionisk av natur som beskrevet ovenfor, kan i tillegg til de nedbrytende egenskapene av en ufortynnet biologisk prøve for en slik bindende vekselvirkning et fortynnlngsmiddel så som fysiologisk saltvann (f.eks. 100 mM fosfatbufret saltvann) tilsettes til en prøve for å bryte slik bindende vekselvirkning mellom en analysereagens og et matriksmateriale innbefattende, f.eks. dietylaminoetylcellulose eller karboksymetylcellulose.

Der hvor en hydrofob bindende vekselvirkning eksisterer mellom en spesiell matrlks og en analysereagens brytes tilsvarende en slik bindingsvekselvirkning ved å redusere ionestyrken av en den flytende prøven eller, f.eks., ved å redusere polariteten av prøven. Polariteten av en flytende prøve kan nedsettes ved å tilsette et ikke-ionisk rensemiddel så som "NP-40" eller "TVeen", eller ved å tilsette etylen-glykol til prøven.

Det skal understrekes at i spesielle tilfeller krever de spesifikke bindende vekselvirkningene innbefattende reversible biokjemiske bindingsaffiniteter mellom en analyse reagens og et vekselvirkende bindende stoff eller matriksmateriale, nærværet av et spesifikt fortynnlngsmiddel eller additiv i forsøksmedlet innbefattende en konkurrerende ligand som er i stand til binding til en uoppløseliggjort form av et bindende stoff for liganden eller en ligandreseptor inkorporert i reagenslaget. I et slikt tilfelle er den merkede analysereagensen også konjugert til en slik ligand hvori liganden av analysereagensen konkurrerer med det konkurrerende 1 igandfortynningsmidlet eller additivet om binding til det bindende stoffet for liganden eller ligandreseptoren. Det skal understrekes at under slike konkurransebetingelser forhindrer binding av den konkurrerende liganden til det bindende stoffet eller reseptoren analysereagensen fra binding til det bindende stoffet slik at det derved tillates fri migrering derav inn i deteksjonslaget.

Spesielt er reversible biokjemiske bindingsaffinitetsveksel-virkninger innbefattende bindende vekselvirkninger med bindende stoffer så som konkanavalin A, hvetekimlectln, helix promatia lectin, linselectin, monomert avidin, 5'-adeninmonofosfat eller 2 ' , 5'-adenindlfosfat, og lysin, spesifikt avbrutt med konkurrerende ligander så som a-metylmannosid, N-acetylglykosamin, N-acetyl-a-D-galaktosamin, metyl-a-D-mannosid eller metyl-a-D-glukosid, derivatisert biotin så som destiobiotin , diaminobiotin, eller 2-iminobiotin, nikotin-aminadenindinukleotid eller nikotinamidadenindinukleotidfos-fat, og c-aminokaproinsyre.

Andre reversible biokjemiske bindingsaffinitetsvekselvirk-ninger Innbefattende den reversible biokjemiske bindings-affiniteten mellom polyuridylsyre eller polyadenylsyre og en analysereagens som brytes spesifikt ved hjelp av en buffer-oppløsning inneholdende formamid, så vel som den reversible kovalente bindingsvekselvirkningen mellom, f.eks., en tiopropylsubstituent og en analysereagens som er spesifikt avbrutt av L-cystein, ditioltreitol, p<->merkaptoetanol, eller andre tiol-reduserende midler.

Flerlagsanalytiske elementer

Den reversible immobiliseringen av analysereagenser ifølge foreliggende oppfinnelse kan anvendes ved tilnærmet en hvilken som helt flerlagsforsøksinnretning innbefattende enten immunoanalyse eller ikke-immunoanalyseforsøksutgaver som krever deltagelse av en eller flere analysereagenser i et analysereaksjonssystem for bestemmelsen av analytt fra en flytende prøve, hvori slike analysereagenser må forhindres fra for tidlig migrering og vekselvirkning med hverandre før påføring av en flytende prøve. Inkorporeringen av slike analysereagenser under dannelsen av forskjellige lag for anvendelse i sammensetningen i en flerlagsforsøksinnretning tillater fiksering av slike lag i en laminær relasjon til hverandre uten behov for tørking av hvert lag før laminering av et lag med et annet. Dette er spesielt fordelaktig sammenlignet med tidligere kjente fremgangsmåter for fremstilling av flerlagsforsøksinnretninger, som beskrevet ovenfor, hvorved de forskjellige lagene fremstilt ved slike fremgangsmåter må tørkes før laminering for å forhindre oppløseliggjørelse og etterfølgende for tidlig vekselvirkning mellom analysereagenser inkorporert deri. Avhengig av den spesielle analyseutgaven kan alle eller noen av de nødvendige analysereagensene være reversibelt immobilisert i et eller flere slike lag ifølge foreliggende oppfinnelse. Der hvor færre enn alle de nødvendige analysereagensene er reversibelt immobilisert ifølge foreliggende oppfinnelse, kan de gjenværende analysereagensene være inkorporert i en oppløselig form i ett eller flere slike lag, eller kan være immobiliserte ifølge fremgangsmåter kjent innen teknikken. Det skal imidlertid understrekes at i tilfeller hvor noen av slike analysereagenser er inkorporert i en oppløselig form, må slike analysereagenser ikke være i stand til prematurt å vekselvirke med andre analysereagenser før påføring av en flytende prøve.

Ifølge foreliggende oppfinnelse kan flere lag Inkorporert med en eller flere reversibelt immobiliserte analysereagenser sammensettes samtidig, eller trinnvis, ved anvendelse av film-dannere for å fremstille etter hverandre følgende, overliggende belegg, eller ved upoerponere lag av en fiberformig matriks så som filterpapir, glassfiber eller vevd polyester, før tørking av hvert lag som derved dannes. Alternativt kan flere etter hverandre følgende lag dannes samtidig ved hjelp av en kaskadebelegger. Reversibel immobilisering av analysereagenser i slike lag eller soner forhindrer oppløseliggjørelse av slike analysereagenser ved hjelp av, f.eks., oppløsningsmidlet som anvendes under fremstillingen av et etterfølgende nabolag som diffunderer inn i det på forhånd fremstilte nabolaget eller lagene og som ellers resulterer i oppløseliggjørelse og for tidlig migrering av analysereagenser deri og derimellom.

Naturen av de spesielle analysereagensene som skal immobiliseres reversibelt i ett eller flere lag av en flerlagsfor-søksinnretning, vil avhenge av den spesielle forsøksutgaven, dvs. om det er ikke-immunoanalyse eller immunoanalyseutgave. Der hvor analysen innbefatter en ikke-immunoanalyse type fremgangsmåte, som f.eks. for deteksjon av en transaminase i en flytende prøve, kan de nødvendige analysereagensene for deteksjon av transaminaseaktivitet inkorporeres i en fler-lagsforsøksinnretning ifølge foreliggende oppfinnelse. Typisk innbefatter deteksjonen av transaminaseaktivitet en innledende reaksjon mellom aminosyre og en ketosyre i nærævr av en transaminasekatalysator som resulterer i dannelse av, f.eks., pyruvinsyre, og etterfølgende måling derav med et egnet substrat og et indikator system, som deretter kan korreleres med mengden av transaminase i den flytende prøven. Under slike reaksjonsbetingelser er det nødvendig å isolere ketosyre fra frie amingrupper og/eller reagenser inneholdende frie amingrupper for å forhindre for tidlig vekselvirkning derav før påføring av den flytende prøven på forsøkslnn-retnlngen. Følgelig kan ketosyre reversiblet immobiliseres i reagenslaget ifølge foreliggende oppfinnelse, og de gjenværende analysereagensene inkorporeres i etterfølgende lag av en slik forsøksinnretning.

Tilsvarende kan analysereagenser som er nødvendige for utførelse av en spesiell bindingsanalyse, så som en immunoanalyse, inkorpores i forskjellige lagene av en flerlags-f orsøksinnretning ifølge foreliggende oppfinnelse. Den spesifikke bindingsanalysebestemmelsen av analytt fra et flytende forsøksmedlum innbefatter typisk binding mellom analytten, en reversibelt immobilisert merket reagens, og en bindende partner for analytten, eller analytten eller en bindende analog derav. Den merkede reagensen innbefatter analytten eller en bindende analog derav, eller en bindende partner for analytten, avhengig av naturen av den immobiliserte reagensen, merket med en detekterbar kjemisk gruppe som har en detekterbar kjemisk eller fysisk egenskap som beskrevet tidligere. Under slike reaksjonsbetingelser, innbefattende vekselvirkende immunoanalysereagenser, er det nødvendig å forhindre prematurvekselvirkning mellom den merkede reagensen og de aktuelle reagensene i deteksjonssystemet for en slik merket reagens før påføring av den flytende prøven på en slik forsøksinnretning. Følgelig kanaa den merkede reagensen immobiliseres reversiblet i reagenslaget ifølge foreliggende oppfinnelse, og reagensene i deteksjonssystemet kan inkorporeres i etterfølgende lag av en slik forsøksinnretning, hvilket skal beskrives i større detalj nedenfor.

Fortrinnsvis er den andre reagensen, eller andre analysereagenser som tilsvarende er i stand til å vekselvirke med den første reagensen slik at det tilveiebringes et detekterbart signal, inkorporert i et deteksjonslag i en immobilisert form ved fremgangsmåter som er kjente innen teknikken. I motsetning til den første reagensen som er reversiblet immobilisert ifølge foreliggende oppfinnelse som beskrevet tidligere, er slike immobiliserte analysereagenser ikke i stand til å oppløseliggjøres eller på annen måte fjernes fra et slikt lag ved kontakt med det flytende forsøksmedlet eller andre flytende reagenser. Følgelig forhindrer immobiliseringen av slike analysereagenser prematurmigrering derav inn i naboliggende eller etterfølgende lag av en forsøksinn-retning, hvilket ellers ville resultere i prematurvekselvirkning mellom analysereagenser og/eller den etterfølgende genereringen og deteksjonen av et interfererende, ikke-spesifikt signal.

Der hvor en analysereaksjon eller vekselvirkning innbefatter en merket reagens innbefattende en kjemisk gruppe som har en detekterbar kjemisk egenskap som beskrevet tidligere, så som et enzym, resulterer vekselvirkningen, f.eks. mellom enzymet og en andre reagens, så som et substrat for enzymet, inkorporert i deteksjonslaget, i genereringen av et reaksjonsprodukt som enten 1 seg selv tilveiebringer et detekterbart signal, eller som krever ytterligere vekselvirkning med et annet stoff eller andre stoffer for å tilveiebringe et detekterbart signal , avhengig av naturen av merket på den merkede reagensen og den andre reagensen. Det skal understrekes at reaksjonsproduktet også kan være inherent immobilisert som et resultat av immobiliseringen av den merkede reagensen og den andre reagensen, eller kan genereres i en oppløselig form som kan immobiliseres ved hjelp av et immobilisert bindende middel i deteksjonslaget som har en bindende affinitet for reaksj onsproduktet. Et slikt immobilisert bindende middel kan også være et immobilisert stoff som er nødvendig for genereringen av et detekterbart signal ved vekselvirkning med reaksjonsproduktet, i tilfeller hvor reaksjonsproduktet ikke seg selv tilveiebringer et detekterbart signal som beskrevet tidligere.

Tilsvarende i tilfeller hvor den merkede reagensen innbefatter en kjemisk gruppe som har en detekterbar fysikalsk egenskap som beskrevet tidligere, kan en slik merket reagens videre innbefatte et bindende sete for den andre reagensen som innbefatter et bindende stoff eller en bindende motpart for det bindende setet av den merkede reagensen. Følgelig avhenger valget av et egnet bindende stoff for immobilisering i deteksjonslaget nødvendig av den selektive gjenkjennelsen av et slikt bindende sete av et slikt bindende stoff. F.eks. innbefatter den merkede reagensen en ligandenhet som danner et spesifikt bindende par med det bindende stoffet. Spesielt innbefatter foretrukne representative bindende par for ligandenheten og det bindende stoffet slike bindende par som haptener og antistoffer, eller fragmenter derav, til slike haptener; biotin og avidin; karbohydrater og lectiner; og antistoff, eller fragment derav, som har en intakt bindende sete for protein Å og protein A; og lignende. Ytterligere bindende par innbefatter komplementære enkeltkjedede oligo-nukleotidsekvenser; effektormolekyler og reseptorpar; prostetiske grupper og apoprotein; enzymkofaktorer og enzymer; polymere syrer og baser; fargestoffer og proteinbindemidler; peptider og spesifikke proteinbindemidler (f. eks. ribonuklease, S-peptid og ribonuklease S-protein); enzyminhibitorer (reversible og irreversible), enzymer og lignende.

Videre kan den merkede reagensen selektivt immobiliseres ved binding til et adsorbsjonsmiddelmateriale for den merkede reagensen, så som et ionevekslingsmateriale, som virker som det bindende stoffet som er immobilisert i deteksjonslaget. Andre materialet som også kan anvendes som et bindende stoff for den første eller merkede reagensen, naturligvis forutsatt at det bindende sete på den merkede reagensen og det bindende stoffet har selektivitet for binding til hverandre og ikke er utsatt for betydelig ikke-spesifikk binding til andre reagenser i analysesystemet.

Generelt innbefatter en slik flerlagsforsøksinnretning (i) et reagenslag inkorporert med den reversibelt immobiliserte merkede reagensen ifølge foreliggende oppfinnelse, (ii) et reaksjonslag inkorporert med en immobilisert eller uoppløse- liggjort form av en bindende partner for analytten, så som et antistoff dertil, hvor den merkede reagensen innbefatter en merket form av analytten eller en bindende analog derav, eller en immobilisert eller uoppløseliggjort form av analytten eller bindende analog derav, hvor den merkede reagensen innbefatter en merket form av en bindende partner for analytten, og (iii) et deteksjonslag for mottagelse av og måling av eventuelle mengder av den analytt-bundne merkede reagensen som migrerer deri.

Det skal understrekes at ifølge foreliggende oppfinnelse forblir den reversibelt immobiliserte merkede reagensen i reagenslaget immobil før påføring av den flytende prøven på forsøkslnnretnlngen, hvor den flytende prøven har de nødvend-ige vekselvirkende egenskapene for å bryte den reversible bindende vekselvirkningen mellom den merkede reagensen og matriksen av reagenslaget som beskrevet tidligere. Ved påføring av den flytende prøven på forsøkslnnretnlngen, diffunderer følgelig den flytende prøven Inn i reagenslaget og vekselvirker med, og bryter den bindende vekselvirkningen mellom den merkede reagensen og reagenslagmatriksen slik at det derved frigis en analytisk effektiv mengde av fritt difunderbart merket reagens deri. Samtidig tillates analytt fra den flytende prøven og blandes med den merkede reagensen, og blandingen migrerer fra reagenslaget inn i og gjennom reaksjonslaget, og Inn i deteksjonslaget hvor merket av den merkede reagensen detekteres og korreleres med mengden analytt i den flytende prøven.

Forskjellige fremgangsmåter som er kjente innen teknikken er tilgjengelige for permanent immobilisering av andre reagenser enn den reversiblet immodibli serte reagensen, f.eks. i reaksj onslaget eller deteksj onslaget av forsøkslnnretnlngen ifølge foreliggende oppfinnelse. Immobilisering ved kovalent tilknytning av reagensen kan anvendes, så vel som andre fremgangsmåter som anvender ikke-kovalent binding. Immobilisering av reagenser kan f.eks. oppnås ved direkte inkorpo rering i bærermatriksen av innretningen, så som cellulose i papir, eller i gelatin eller agarose i filmer. Alternativt kan reagensene bindes til en polymerbærer som deretter inkorporeres i matriksen av innretningen, hvor polymeren har tilstrekkelig størrelse til å forhindre betydelig diffusjon mellom det bindende laget og deteksjonslaget. I gelativ vil f.eks. polymerer med høyere molekylvekt enn 10 000 vise neglisjerbar diffusjon gjennom gelatinmatriksen. Reagensene kan også bindes direkte eller via en polymerhovedkjede til meget små partikler så som polystyrenmikrokuler som deretter kan inkorporeres i matriksene av innretningen. Slike partikler er lett tilgjengelige i et område av størrelser og innbefatter polystyren, mikrokrystallinsk cellulose, kryssbundne dekstraner og kryssbundne agaroser, o.l. Et vidt område av velkjente kjemiske teknikker er tilgjengelige for å koble reagenser på bæreren.

Det skal understrekes at bortsett fra reflekterende lag og strålings-blokkerende midler, som skal beskrives i større detalj nedenfor, er de forskjellige sonene eller lagene og bærerne av foreliggende oppfinnelse strålings-gjennomtrengelige i de fleste tilfeller. Slike soner eller lag og bærere tillater effektiv passasje av synlig lys, fluorescent eller mlninescent emisjon, radioaktiv stråling o.l. Valget av et spesielt strålings-gjennomtrengellg materiale vil avhenge av den spesielle strålingen som velges for anvendelse med et element hvori materialet skal inkorporeres.

Deteksjon av signalet produsert ved hjelp av merket kan oppnås med anvendelse av et egnet instrument, så som et spektrofotometer, dvs. reflektometer, fluorometer eller luminometer . Der hvor deteksjonen f.eks. er basert på absorbans eller fluorescens rettes en energistråle fra et slikt instrument enten på eller gjennom reagenslaget eller på eller gjennom reaksjonslaget, eller på eller gjennom deteksjonslaget når et slikt lag er tilveiebragt. Når på den annen side, deteksjonen er basert på luminescens, anvendes et egnet instrument som detekterer slik luminescens uten behov for en energikilde.

Selv om de forskjellige lagene av flerlagsinnretningen ifølge foreliggende oppfinnelse kan være selvbærende, er det foretrukket at slike lag belegges på eller på annen måte anbringes på et bærerelement. Bærerelementet kan være opakt, reflekterende, eller transparent for lys eller annen energi. Et bærerelement som velges for de forskjellige lagene må være kompatibelt med den planlagte fremgangsmåten for signal-detektering. Der hvor f.eks. kjemien for forsøkslnnretnlngen genererer et gassformig produkt for deteksjon ved hjelp av en gassfølsom elektrode, må bærerelementet være et fluidgjennom-trengelig lag i væskekontakt med en slik elektrode. Foretrukne bærerelementer innbefatter transparente bærermateri-aler som er i stand til å transmittere elektromagnetisk stråling av en bølgelengde i området mellom ca. 200 nm og ca. 900 nm. Bæreren må naturligvis ikke transmittere over hele området 200-900 nm, selvom det for fluorometrisk deteksjon av analytiske resultater gjennom bæreren er ønskelig at bæreren transmitterer over et videre område eller alternativt transmitterer ved eksitasjons- og emissjonsspektra for det fluorescente materialene som benyttes for deteksjon. Det kan også være ønskelig å ha en bærer som transmitterer over en trangere bølgelengde båndbredde og som har redusert trans-mittans for nærliggende bølgelengder. Dette klan f.eks. oppnås ved å impregnere eller belegge bæreren med ett eller flere fargestoffer som har egnede absorpsjonsegenskaper.

Et strålingsgjennomtrengelig eller transparent bærerelement tillater en energi stråle, så som lys, å passere gjennom. Strålen ble deretter enten reflektert, f.eks. fra strålings-blokkerende lag hvilket skal beskrives i større detalj senere, tilbake til en registreringskomponent av instrumentet, eller transmitterer gjennom innretningen til en regi st rer ingskomponent av instrumentet. I tilfeller hvor et opakt eller reflekterende bærerelement anvendes, rettes en energi stråle gjennom de forskjellige lagene av innretningen og reflekteres av det reflekterende laget tilbake til registreringskomponent av innretningen.

Under henvisning til figurene, illustreres f.eks. i fig. 1 en flerlagsimmunoanalyseforsøksinnretning innbefattende et reagenslag inkorporert med en reversibelt immobilisert merket reagens innbefattende et enzym-merket anti-analytt antistoff, et reaksjonslag inkorporert med en immobilisert form av analytt eller en analog derav, og et deteksjonslag inkorporert med en immobilisert form av et substrat for enzymet, alle disse er montert, eller på annen måte anbragt, på et reflekterende bærerelement. Det skal understrekes at den immobiliserte form av analytten i reaksjonslaget, så vel som den immobiliserte formen av substratet i deteksjonslaget som beskrevet tidligere, ikke er i stand til å oppløseliggjøres eller på annen måte fjernes fra de respektive lagene ved kontakt med den flytende prøven som diffunderer deri.

Ved påføring av den flytende prøven på reagenslaget vil prøven diffundere inn i reagenslaget og bryte den reversible bindingsvekselvirkningen mellom den merkede reagensen og reagensmatriksen, hvorved analytten fra prøven ble bundet til antistoffet dertil av den merkede reagensen og hvorved det analytt-merkede antistoffkomplekset som derved dannes er fritt til å migrere inn i og gjennom reaksjonslaget og inn i deteksj onslaget. Merket reagens som ikke er bundet til analytt fra prøven blir immobilisert ved binding til den immobiliserte reagensen i reaksjonslaget. Enzymet av analytt-merket antistof fkomplekset som migrerer inn i deteksjonslaget, reagerer med substratet og frembringer dannelse av et detekterbart produkt, f.eks. fluorescent eller luminescent, som fortrinnsvis forblir værende i deteksjonslaget.

For å måle den ønskede enzym-substratreaksjonen rettes en energistråle gjennom henholdsvis reagenslaget, reaksjonslaget og deteksjonslaget, hvor strålen deretter reflekteres tilbake til registreringsinnretningen av instrumentet ved hjelp av det reflekterende bærerelementet. Naturen av stålen som passerer gjennom de forskjellige lagene og reflekteres av bærerelementet påvirkes av mengden produkt inne I deteksjonslaget, hvorved en detekterbar endring i strålen korreleres med mengden analytt i forsøksmedlet. Det skal understrekes at siden det detekterbare signalet produseres bare etter enzym-substratreaksjonen, foreligger det intet behov for et stålings-blokkerende lag eller lignende, idet det ikke finnes noe interfererende signal som tilfellet ville være ved anvendelse av en kjemisk gruppe som har en detekterbar fysikalsk egenskap. I dette henseende påvirkes energistrålen bare av reaksjonsproduktet av enzym-substratreaksjonen.

Der hvor omvendt den bindende partneren er merket med en kjemisk gruppe som har en detekterbar fysikalsk egenskap, er det nødvendig å tilveiebringe en innretning som forhindrer deteksjon av signalet som produseres av et eventuelt over-skudd av merket bindende partner som ble bundet av den immobiliserte analytten i reaksjonslaget. En slik innretning er illustrert i fig. 2 som innbefatter et reagenslag inkorporert med en reversibelt immobilisert bindende partner, dvs. ant i-analyttant i stof f, merket med et fargestoff, et reaksj onslag Inkorporert med en immobilisert form av analytten eller en analog derav, og et deteksjonslag Inkorporert med en immobilisert form av et bindemiddel for fargestoff-konjugatet som lokaliserer signalet av den analytt-bundne merkede bindende partneren som migrer fra reagenslaget inn i deteksjonslaget. De forskjellige lagene er montert, eller på annen måte anbragt, på et transparent eller strålings-gjennomtrengelig bærerelement hvorigjennom det rettes en energistråle. Det skal understrekes at idet eventuelle deler av den merkede bindende partneren som ikke ble bundet til analytten fra prøven, vil bli immobilisert i reaksj onslaget, er det nødvendig å forhindre deteksjon av signalet som produseres derfra. Dette oppnås ved inkorporering av et strålings-blokkerende og/eller reflekterende stoff i reaksj onslaget, eller alternativt, ved å anbringe et strålings-blokkerende og/eller reflekterende lag mellom reaksj onslaget og deteksj onslaget. Når følgelig en energikilde rettes gjennom det strål ings-gj ennomtrengelige bærerelementet og inn i deteksj onslaget, absorberes energien eller reflekteres tilbake gjennom deteksjonslaget og bærerelementet av det strålings-blokkerende stoffet eller laget og påvirkes derved at merket som er tilstede i deteksjonslaget, men ikke av merket fra den immobiliserte merkde bindende partneren i reaksjonslaget.

Det reflekterende laget er eventuelt absorberende for detekterende stråling, f.eks. for å lette signaldeteksjon ved ref leksj onsradiometr i , f. eks. ref leksjonsfotometri , fluorescens, eller en lignende teknikk. Ved å inkorporere et slikt lag mellom reaksjons- og deteksj onslaget, vil et eventuelt signal som produseres fra den analytt-bundne merkede bindende partneren i deteksjonslaget, detekteres uten et interfererende signal produsert av den immobil i serte-ubundne merkede bindende partneren i reaksjonslaget som et resultat av at et slikt ikke-gjennomtrengelig reflekterende lag er inkorporert mellom lagene. På denne måten kan signalet som produseres av hvert lag detekteres, måles, og korreleres med mengden analytt i det flytende forsøksmediumet.

Alternativt kan det være ønskelig å anvende strålings-blokkerende midler som vil være inkorporert i reaksjonslaget. Reflekterende pigmenter, så som titandioksyd, bariumsulfat eller sinkoksyd kan benyttes for dette formålet. "Blush"-polymerer kan også anvendes, enten uavhengig, eller inkorporert med et reflekterende pigment for å øke reflektiviteten eller andre egenskaper. Slike strålings-blokkerende lag og midler er kjente innen teknikken og innbefatter de som er beskrevet i US-patent nr. 4.042.335 og 4.255.384.

Der hvor en fluorofos benyttes som merket i den merkede reagensen, kan det detekterbare signalet alternativt maskeres fra deteksjonssystemet ved anvendelse av slukkefenomen uten behov for strålings-blokkerende lag eller materialer. De lagene eller sonene hvori signalet skal blokkeres, f.eks. reagenslaget når det måles i deteksj onslaget, kan inkorporeres med et immobilisert stoff som effektivt slukker fluorescensen av merket som et resultat av endringer i mediets polaritet eller inkorporering av slukkende grupper så som tunge atomer, f.eks. jod.

Under henvisning til fig. 3 er det vist en flerlagsforsøks-innretning innbefattende et reagenslag inkorporert med et reversibelt immobilisert fargestoff-merket analyttkonjugat, et reaksj onslag inkorporert med en immobilisert form av et ant i-analyttant i stof f , et reflekterende lag, og et deteksj onslag for mottak og måling av fargestoff-merket analyttkonjugat som migrerer deri, og som eventuelt kan inkorporeres med en immobilisert form av et bindemiddel for fargestoff-konjugatet, hvorav alle er montert, eller på annen måte anbragt, på et transmissivt bærerelement. Ved påføring av en flytende prøve inneholdende analytt på reagenslaget, diffunderer den flytende prøven inn i reagens- og reaksjonslaget, så vel som inn i deteksj onslaget, og vekselvirker med og bryter den reversible bindende vekselvirkningen mellom det merkede konjugatet og reagenslagmatriksen slik at en analytisk effektiv mengde derav frigjøres og gjøres diffunderbar inne i forsøkslnnretnlngen.

Ifølge denne spesielle immunoanalyseutførelsen konkurrerer analytt fra prøven med det frigitte fargestoff-merkede analyttkonjugatet fra reagenslaget om binding til anti-analyttantistoffet immobilisert i reaksjonslaget. Eventuelle deler av analytten fra prøven eller f argestof f-merket analyttkonjugat som bindes til det immboliserte anti-analytt-antistoffet, forhindres fra videre migrering ut av reaksjonslaget og, omvendt, tillates å migrere inn i deteksjonslaget når det ikke er bundet på denne måten. Merket av konjugatet som migrerer inn i deteksjonslaget detekteres og korreleres med mengden analytt i prøven. Det skal understrekes at i tilfeller hvor et bindemiddel for fargestoffkonjugatet eventuelt er immobilisert i deteksjonslaget, blir fargestoff-konjugatet bundet til bindemidlet og lokaliserer derved signalet som genereres av fargestoffkonjugatet deri.

Andre immunoanalyseutgaver innbefatter, men skal ikke være begrenset til, deteksjon av analytt ved anvendelse av flavinadenindinukleotid (FAD)-merket analyttkonjugat i et immunoanalysesystem, som beskrevet i US-patent nr. 4.493.890, inkorporert i en flerlagsforsøksinnretning som den som er vist i fig. 4, og deteksjon av analytt ved anvendelse av et kromogent analyttkonjugat i et immunoanalysesystem inkorporert i en flerlagsforsøksinnretning som den som er vist i fig. 5.

Spesielt innbefatter flerlagsforsøksinnretningen i fig. 4 et reagenslag inkorporert med et reversibelt immobilisert FAD-merket-analyttkonjugat, et reflekterende lag, et reaksjonslag inkorporert med et reversibelt immobilisert antistoff til analytten, og et deteksjonslag inkorporert med deteksjons-reagenser som innbefatter apoglukoseoksidase, peroksidase, glykose, og et indikatorpreparat som tilveiebringer en kromogen respons på hydrogenperoksyd i nærvær av peroksidase. Ved tilsats av prøve og resulterende frigivelse av FAD-analyttkonjugatet migrerer blandingen til reaksjonslaget hvor analytt og merket analytt konkurrerer om binding til antistoffet. FAD-analyttkonjugat som ikke blir bundet fortsetter å migrere inn i deteksjonslaget hvor FAD-delen av konjugatet aktiverer apoglukoseoksidase. Resulterende glukoseoksidase virker på glukose slik at det produseres hydrogenperoksyd som forårsaker en kromogen respons på indikatorpreparatet relatert til konsentrasjonen av analytt i prøven.

Flerlagsforsøksinnretningen i fig. 5 innbefatter et reagenslag inkorporert med et reversibelt immobilisert kromogent analyttkonjugat, så som analytt merket med et kromogent substratmaterlale, et eventuelt reflekterende lag for å intensivere signalet som genereres i deteksjonslaget, et reaksjonslag inkorporert med et reversibelt immobilisert antistoff til analytten, og et deteksjonslag inkorporert med en immobilisert form av et enzym som er i stand til å virke på substratet slik at det frigjøres et kromogen, montert, eller på annen måte anbragt, på et transmissivt bærerelement. Ved påføring av prøven vil her igjen det frigitt merkede konjugatet blandes med analytt fra prøven og migrere til reaksjonslaget hvor de konkurrerer om binding til antistoffet. Merket reagens som ikke ble bundet til antistoffet i reaksjonslaget fortsetter å migrere til deteksjonslaget hvor den påvirkes av enzymet slik at det produseres et kromogent signal relatert med konsentrasjonen av analytt i prøven.

Det skal understrekes at de forskjellige lagene av flerlags-forsøksinnretningen ifølge foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til lagene og konfigurasjonene beskrevet ovenfor. Ytterligere lag for anvendelse med flerlagsforsøksinnret-ningen er beskrevet og er kjente innen teknikken, disse forsterker og/eller modulerer virkningen av slike forsøksinn-retninger. F. eks. kan en spredende sone eller et lag være innbefattet, dette ville være anbragt like over og i nær kontakt med reagenslaget. Spredningssonen utmåler og fordeler jevnt en påført flytende prøve på den underliggende reagenssonen. Slike spredninssoner eller lag er kjente innen teknikken og innbefatter de som er beskrevet i US-patent nr. 3.992.158 og 4.427.632.

Innretningen kan også innbefatte en mellomliggende sone eller et lag mellom de forskjellige lagene som tjener som et klebe-eller "subbing"-lag som letter adhesjonen mellom lagene og som videre letter adhesjonen av lagene til et fast bærerelement. Det kan også anvendes mellomliggende soner eller lag som f.eks. inneholder reagenser for fjernelse av interferende agenser som kan forhindre deteksjon av noe av analytten, eller kan være en strålings-blokkerende sone eller lag som maskerer soner eller lag av innretningen for å forhindre interferens ved deteksjon av produktet. Det kan også anvendes strålingsblokkerende lag som maskerer nærværet av forskjellige interfererende stoffer som finnes i prøver, så som røde celler i helt blod. Det kan også anvendes en mellomliggende sone eller et lag som f.eks. beskrevet i US-patentnr. 4.166.093 som inhiberer eller forhindrer uønsket tilbake-migrering av et detekterbart stoff fra reagenssonen inn i spredningslaget, hvor det detekterbare stoffet kan bli maskert eller på annen måte være vanskelig å detektere.

Innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse kan også være i en flersoneinnretning som har reagenssoner, deteksjonssoner, og lignende sammensatt i en konfigurasjon som er spesielt tilpasset for kromatografisk analyse. En slik innretning vil innbefatte et absorps j onsmiddelområde som neddykkes i det flytende forsøksmedlet, hvorved forsøksmedlet vil diffundere i en oppadgående retning inn i de forskjellige sonene.

Sonene av en slik flersoneforsøksinnretning foreligger i form av reagensputer som er montert på et bærerelement av plast utformet for å neddykkes eller dyppes i et flytende forsøks-medlum. De sone-dannende reagensputene er anbragt på bærerelementet ende mot ende, hvorved endene derav står i væske-strømskontakt med hverandre. Spesielt innbefatter slike reagensputer en nedre, flytende forsøksmedium-absorberende pute eller sone, reagens- og reaksjonsputer eller -soner, anbragt over førstnevnte, og en deteksjonspute eller -sone anbragt over reaksjonssonen.

Det skal understrekes at reagens-, reaksjons- og deteksjons-sonene er inkorporert med de forskjellige reagensene av fler lagsforsøksinnretningen beskrevet ovenfor og utfører de samme funksjonene. I denne utførelsen blir imidlertid den nederste absorberende puten av flersoneforsøksinnretningen neddykket i det flytende forsøksmedlet, i steden for at en flytende prøve av mediet påføres på forsøkslnnretnlngen. På denne måten tjener den absorberende puten som en veke for absorpsjonen av forsøksmedlum og den oppadgående diffusjonen derav inn i henholdsvis reagenssonen, reaksjonssonen og deteksjonssonen. Innretninger av konfigurasjoner som beskrevet i US-patent nr. 4.301.139 og 4.361.537 som innbefatter anvendelse av utviklingsfluider kan også tilpasses til foreliggende oppfinnelse.

Foreliggende oppfinnelse skal nå illustreres ved hjelp av det følgende, ikke-begrensende eksemplet.

Eksempel

Reversibel immobilisering av kationisk fargestoff-merket analytt til anionisk reagenslagmatriks

(a) K§t ionisk_f argestof f -merket_analyttkon^uga.t_

En oppløsning av 24,2 mg (54 jjmol) 8-[karboksypropyl-(bis-N,N-3-aminopropylpiperazin )] - teofyllintrihydrokloridhydrat oppløst i ml vannfritt dimetylacetamid (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, USA) og 15 jjI trietylamin (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, USA) ble omrørt over natten ved romtemperatur som en reaksj onsblanding med 24 mg (54 jjmol) tetrametylrhod-aminisotiocyanat (Research Organics, Cleveland, USA). Forløpet av reaksjonen ble overvåket på tynnsj Iktskromato-grafiplater av silikagel utviklet med en blanding av 95:5 (v/v) metanol og trietylamin. Etter 24 timer ble reaksjonen terminert ved å fjerne oppløsningsmidlet fra reaksjonsbland-ingen på en rotasjonsfordamper, og rhodamin-konjugatproduktet (tetrametylrhodaminisotiocyanat-8-[karboksypropyl-(bis-N,N-3-aminopropylpiperazin)]teofyllin) ble isolert ved flamme-kromatografi på en 2,5 x 30 cm kolonne av Merck-silikagel, kvalitet 60, 230-400 mesh, 60 Å (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, USA) bragt i likevekt med metanol. Kolonnen ble først eluert med 1000 ml metanol og deretter med 1000 ml av en 95:5 (volum/volum) blanding av metanol-trietylamin og rhodamin-konjugatproduktet ble samlet.

(b) Anionisk_reagenslagmatriks

En mikrogranulær form (30-60 pm) av karboksymetylcellulose ( "Whatman CM-52") ble vasket 1 0,2 M eddlksyre og deretter vasket med delonlsert vann. 1,0 mM rhodaminkonjugat fra trinn (a) ble tilsatt til like store volumer av en 50$ oppslemmlng av den vaskede karboksymetylcellulosen i delonlsert vann og inkubert i 5 minutter ved romtemperatur. Rhodamin-konjugat-oppløsningen ble vasket med delonlsert vann og tilsatt som en våtkake til ca. 3 volumdeler av en oppløsning av 0,2$ agarose ( "IEF"-kvalitet, Pharmacia, Inc., Piscataway, USA) og 0,1 "TRITON X-100" (Sigma Chemical Co., St. Louis, USA) og blandet som en oppslemmlng i ca. 30 sekunder ved 50°C.

(c) Flerlagsforsøksinnretning

En flerlagsforsøksinnretning ble fremstilt ved anvendelse av et transparent bærerelement ("Trycite", Dow Chemical Co., Midland, USA) og derpå ble det dannet, henholdsvis, et deteksj onslag av 10$ gelatin (American Scientific Company, McGaw Park, USA) og 0,1$ "Triton X-100" i et lag med en våttykkelse på 300 pm, et reflekterende lag av 30$ titandioksyd (J.T. Baker Chemical Co., Philipsburg, USA) dispergert i 10$ gelatin og 0,1$ "Triton X-100" i et lag med våttykkelse 60 pm, et andre øvre lag av 5$ gelatin, 0,5$ "Calgon" (Calgon Corp., Pittsburgh, USA), 0,016$ natriumdodecylbenzensulfonat (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, USA) og 0,1$ "Triton X-100" i et lag med en våttykkelse på 100 pm, et første øvre lag av 1,0$ agarose og 0,1$ "Triton X-100" i et lag med våttykkelse 0,51 mm, og rhodamin-konjugatoppslemmingen fra trinn (b) anbragt i et lag med våttykkelse 0,51 mm. Forsøkslnnretnlngen ble deretter tørket under en kald luftstrøm Inntil den var fullstendig tørr (ca. 30 minutter). Etter tørking var den rosa fargen av rhodamin-konjugatet synlig fra reagenslaget av forsøkslnnretnlngen, mens i det vesentlige Ingen rosafarge var synlig fra deteksjonslaget av forsøkslnnretnlngen, dette indikerer at rhodamin-konjugatet forble reversibelt immobili sert i reagenslaget under den våte lamineringen og tørke-prosessen.

(d) Op_eras^on_av_f or søks innretningen

En 50 pl prøve av en flytende forsøksmediumoppløsning av f osf atbuf f ret saltvann (pH 7,5) ble påført på reagenslagmatriksen for å bryte den ioniske bindingsvekselvirkningen mellom rhodamin-konjugatet og matriksen for å frigi rhodamin-konjugatet og gjøre dette diffunderbart i reagenslaget. Rhodamin-konjugatet ble deretter tillatt å diffundere og migrere inn i og gjennom de naboliggende lagene og inn i deteksjonslaget, hvor det optiske signalet (rosafarging) tilveiebragt av rhodaminmerket på rhodamin-konjugatet var klart synlig. Etter at reaksjonen var fullstendig (ca. 60 sekunder), var i det vesentlige ingen rosafarging synlig fra reagenslaget av forsøkslnnretnlngen, hvilket indikerer frigivelse og etterfølgende diffusjon av i det vesentlige alt rhodamin-konjugatet inn i deteksjonslaget.

Claims (10)

1. Flersoneforsøksinnretning for bestemmelse av en analytt i et flytende forsøksmedlum, hvor forsøkslnnretnlngen tilveiebringer et detekterbart signal ved kontakt med det flytende forsøksmedlet og innbefatter, i væskestrømskontakt, en reagenssone innbefattende en fast, porøs matrlks og en første reagens, og en reaksjonssone innbefattende en fast, porøs matrlks inkorporert med en andre reagens som vekselvirker med den første reagensen og analytten fra det flytende forsøks-medlet slik at det detekterbare signalet tilveiebringes, karakterisert ved at den første reagensen er reversibelt immobilisert i reagenssonen ved hjelp av en bindende vekselvirkning mellom den første reagensen og reagenssonematriksen som er tilstrekkelig brytbar ved kontakt mellom matriksen og forsøksmedlet til å frigi og derved gjøre diffunderbar, en analytisk effektiv mengde av den første reagensen.

2. Forsøksinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at den andre reagensen er reversibelt immobilisert i reaksjonssonen ved hjelp av en bindende vekselvirkning mellom den andre reagensen og matriksen av reaksj onssonen som er tilstrekkelig brytbar ved kontakt mellom matriksen og forsøksmedlet til å frigi, og derved gjøre diffunderbar, en analytisk effektiv mengde av den andre reagensen.

3. Forsøksinnretning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 og 2, karakterisert ved at den reversible bindende vekselvirkningen er mellom den første reagensen og en uoppløsellggjort form av et bindende stoff inkorporert i reagenssonematriksen.

4. Forsøksinnretning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at det bindende stoffet inkorporert i reagensmatriksen er et ioneveksler-materiale.

5. Forsøksinnretning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at den reversible bindende vekselvirkningen er (a) en ionisk bindende vekselvirkning og det flytende forsøksmedlet innbefatter en saltoppløsning, (b) en reversibel kovalent bindende vekselvirkning og det flytende forsøksmedlet innbefatter et reduserende middel, (c) en hydrofob bindende vekselvirkning og det flytende forsøksmedlet innbefatter et ikke-ionisk rensemiddel, eller (d) en reversibel biokjemisk bindende affinitet og det flytende forsøksmedlet Innbefatter en konkurrerende ligand.

6. Forsøksinnretning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at det flytende forsøksmedlet innbefatter en ufortynnet biologisk fluidprøve som er i stand til å bryte den bindende vekselvirknignen mellom reagenssonematriksen og den første reagensen, eller en blanding av en biologisk fluid prøve og et fortynnlngsmiddel som er i stand til å bryte den bindende vekselvirknignen mellom reagenssonematriksen og den første reagensen.

7. Forsøksinnretning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at den første reagensen er en merket reagens innbefattende (i) analytten eller en bindende analog derav, eller (ii) en bindende partner av analytten, merket med en detekterbar kjemisk gruppe, og reaksjonssonen er inkorporert med en Immobilisert form av, henholdsvis, (i) en bindende partner av analytten, eller (ii) analytten eller en bindende analog derav.

8. Forsøksinnretning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 7, karakterisert ved at den detekterbare kjemiske gruppen av den merkede reagensen er koblet til analytten, den bindende analogen eller bindende partneren ved hjelp av en forbindende gruppe og hvori den reversible bindende vekselvirkningen er mellom matriksen av reagenssonen og den detekterbare kjemiske gruppen eller den forbindende gruppen for den merkede reagensen.

9. Forsøksinnretning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at reagens- og reaksjonssonene foreligger i form av lag i fluidstrømskontakt og hvor forsøkslnnretnlngen i tillegg innbefatter et deteksjonslag innbefattende en fast, porøs matrlks for mottagelse av en første reagens som diffunderer fra reaksjonslaget og et fast, ikke-porøst bærerelement anbragt på motsatt side av deteksjonslaget fra reagenslaget.

10. Forsøksinnretning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, karakterisert ved at den detekterbare kjemiske gruppen i den merkede reagensen har en detekterbar fysikalsk egenskap som tilveiebringer et detekterbart signal eller den detekterbare kjemiske gruppen har en detekterbar kjemisk egenskap hvori deteksjonslaget er inkorporert med et deteksjonsmiddelpreparat som vekselvirker med den kjemiske gruppen slik at det detekterbare signalet tilveiebringes.