RU2362987C2 - Application of biphoton-excited fluorescence in field of clinical chemistry for analysis of components contained in clinical sample - Google Patents

Application of biphoton-excited fluorescence in field of clinical chemistry for analysis of components contained in clinical sample Download PDF

Info

Publication number
RU2362987C2
RU2362987C2 RU2006132720/28A RU2006132720A RU2362987C2 RU 2362987 C2 RU2362987 C2 RU 2362987C2 RU 2006132720/28 A RU2006132720/28 A RU 2006132720/28A RU 2006132720 A RU2006132720 A RU 2006132720A RU 2362987 C2 RU2362987 C2 RU 2362987C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluorescence
photon
analyzed
reaction
reactions
Prior art date
Application number
RU2006132720/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006132720A (en
Inventor
Эркки СОЙНИ (FI)
Эркки СОЙНИ
Алекси СОЙНИ (FI)
Алекси СОЙНИ
Юхани СОЙНИ (FI)
Юхани СОЙНИ
Нико МЕЛЬТОЛА (FI)
Нико МЕЛЬТОЛА
Original Assignee
Арктик Диагностикс Ой
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FI20040236A external-priority patent/FI20040236A0/en
Application filed by Арктик Диагностикс Ой filed Critical Арктик Диагностикс Ой
Publication of RU2006132720A publication Critical patent/RU2006132720A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2362987C2 publication Critical patent/RU2362987C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to field of analytic clinical chemistry. Analysed component is subjected to chemical reaction or reactions in one or several stages, or reactions in reaction sequence resulting in change of quantitatively determined property of compound or compounds. Said chemical reaction or reactions or reaction sequence results in formation of compound with biphoton fluorescence, or in change of characteristics of biphoton fluorescence in reaction system containing at least one compound with biphoton fluorescence, and analysed component is quantitatively evaluated by exciting said compound or compounds with biphoton fluorescence and measuring intensity of biphoton-escited fluorescence and comparing obtained values of measured fluorescence with method of data standardisation based on measurements obtained from standard material of said analysed component.
EFFECT: novel method of analysis of components contained in clinical sample.
17 cl, 7 dwg

Description

Область изобретенияField of Invention

Настоящее изобретение относится к области клинической химии и к применению двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции в качестве принципа детектирования данных количественного определения компонентов, анализируемых в клиническом образце.The present invention relates to the field of clinical chemistry and to the use of two-photon-excited fluorescence as a principle for detecting the quantitative determination of components analyzed in a clinical sample.

Предыдущий уровень техники в данной областиBACKGROUND OF THE INVENTION

Публикации и другие материалы, используемые в описании с целью иллюстрации предыдущего уровня техники в данной области, в частности дополнительные сведения, касающиеся практики, включены в текст посредством ссылки.Publications and other materials used in the description to illustrate the prior art in this field, in particular additional information regarding practice, are incorporated into the text by reference.

Анализы в области клинической химииClinical Chemistry Assays

Под определяемыми в клиническом образце компонентами авторы подразумевают в данном контексте метаболиты или другие компоненты сыворотки, которые обычно измеряют на практике в области клинической химии. Примерами таких анализируемых компонентов являются следующие компоненты: глюкоза, общий холестерин, холестерин ЛВП (HDL), холестерин ЛНП (LDL), триглицериды, билирубин, креатинин, общие белки, железо, магний, мочевина, мочевая кислота, ASAT, ALAT, амилаза, ЛДГ (LDH), GT, щелочная фосфатаза, липаза и креатинкиназа. В данном контексте, определяемые компоненты, содержащиеся в клиническом образце, не включают такие компоненты, которые измеряют способами, основанными на связывании по сродству, такими как количественный иммунный анализ, анализ конкурентного связывания, анализ, основанный на образовании антигенного мостика, или агглютинационный анализ (The Immunoassay Handbook, 1994, David Wild, Editor, ISBN 0-333-51179-4).The components defined in a clinical sample, the authors mean in this context, metabolites or other components of the serum, which are usually measured in practice in the field of clinical chemistry. Examples of such analyzed components are the following components: glucose, total cholesterol, HDL cholesterol, LDL cholesterol, triglycerides, bilirubin, creatinine, total proteins, iron, magnesium, urea, uric acid, ASAT, ALAT, amylase, LDH (LDH), GT, alkaline phosphatase, lipase and creatine kinase. In this context, the detectable components contained in the clinical sample do not include those components that are measured by affinity-based methods such as quantitative immunoassays, competitive binding assays, antigenic bridge formation assays, or agglutination assays (The Immunoassay Handbook, 1994, David Wild, Editor, ISBN 0-333-51179-4).

Наиболее часто определяемые в клиническом образце компоненты анализируют способами, основанными на фотометрическом определении. Аналитические протоколы включают в себя добавление одного или нескольких реагентов к образцу (например, кровь, плазма, сыворотка, моча или другая жидкость организма, разбавленная или неразбавленная в соответствующем водном или неводном разбавителе) и инкубацию при постоянных условиях в одном или нескольких случаях после добавления реагента или в промежутках между добавлениями реагента. И, наконец, абсорбцию анализируемой смеси измеряют при одном или нескольких диапазонах длин волн, с последующим расчетом концентрации анализируемого компонента с помощью стандартных калибровочных кривых. Большая часть клинических анализов основана на реакции, катализируемой ферментом, где фермент действует либо как анализируемый компонент, либо как специфический катализатор реакции для анализируемого компонента. В результате реакции, катализируемой ферментом, происходит изменение структуры молекулы субстрата, которое приводит к изменению абсорбционных характеристик субстрата. Изменение фотометрического показания при соответствующей длине волны пропорционально концентрации анализируемого компонента в образце. В случае, когда анализируемый компонент действует как субстрат и фермент служит в качестве реагента, реакция может закончиться, при этом измерение осуществляется по конечной точке, в то время как, когда фермент действует как анализируемый компонент, реакция протекает в строго контролируемых условиях и измерение осуществляется с помощью кинетических приемов. В этом контексте, термин "кинетическое измерение" означает, что образец количественно оценивают либо при определенной заданной временной точке (или временных точках), либо, в качестве альтернативы, если кинетика реакции хорошо охарактеризована и промоделирована математически, реакцию можно оценить при любой определенной временной точке (или временных точках) с последующим расчетом конечной ферментативной активности (концентрация в единицах активности), используя кинетические уравнения, рассчитанные заблаговременно для этого отдельного случая. Программы анализа и методология, которые обычно используются в клинической практике, описаны в учебниках и в литературе (Tiez Texbook of Clinical Chemistry, Ed. C.Burtis and E.Ashwood, W.B.Saunders Company). Другой тип клинических анализов представлен таким типом, который не включает в себя ферментативный катализ, но имеет чистую химическую основу (неферментативные реакции). Такие анализируемые компоненты включают в себя, например, анализ билирубина с помощью диазореагента, анализ сывороточного белка с помощью биуретовой реакции и анализ альбумина с помощью BCG-реагента (бромкрезоловый зеленый) (Tiez Texbook of Clinical Chemistry, p.702). В результате этих реакций образуется окрашенный конечный продукт, концентрацию которого измеряют посредством фотометрии в соответствующей области длин волн. Самая типичная форма фотометрического анализатора в клинической практике включает в себя одиночный световой пучок и разовые фотометрические кюветы. Это означает, что любая вариация в оптической длине разовых кювет или в оптических свойствах стенок кювет вызывает неточность в конечном результате анализа. Из-за этих свойств фотометрии и, с другой стороны, из-за жестких требований к точности клинических анализов, требования к качеству разовых кювет являются чрезвычайно необходимыми. По этой причине, кюветы для клинических анализов являются и остаются дорогостоящими. В практике клинической химии, цена кюветы составляет основу стоимости клинических анализов, осуществленных с помощью фотометрии.The components most commonly determined in a clinical sample are analyzed by methods based on photometric determination. Analytical protocols include the addition of one or more reagents to the sample (e.g., blood, plasma, serum, urine or other body fluid, diluted or undiluted in an appropriate aqueous or non-aqueous diluent) and incubation under constant conditions in one or more cases after the addition of the reagent or in between reagent additions. And finally, the absorption of the analyzed mixture is measured at one or more wavelength ranges, followed by calculation of the concentration of the analyzed component using standard calibration curves. Most clinical assays are based on an enzyme-catalyzed reaction, where the enzyme acts either as an analyte component or as a specific reaction catalyst for an analyte component. As a result of the reaction catalyzed by the enzyme, a change in the structure of the substrate molecule occurs, which leads to a change in the absorption characteristics of the substrate. The change in the photometric readings at the appropriate wavelength is proportional to the concentration of the analyzed component in the sample. In the case when the analyzed component acts as a substrate and the enzyme serves as a reagent, the reaction may end, while the measurement is carried out at the end point, while when the enzyme acts as the analyzed component, the reaction proceeds under strictly controlled conditions and the measurement is carried out with using kinetic techniques. In this context, the term “kinetic measurement” means that the sample is quantified either at a given predetermined time point (or time points), or, alternatively, if the kinetics of the reaction are well characterized and mathematically modeled, the reaction can be evaluated at any specific time point (or time points) followed by calculation of the final enzymatic activity (concentration in units of activity) using kinetic equations calculated separately for this in advance th case. Analysis programs and methodologies commonly used in clinical practice are described in textbooks and literature (Tiez Texbook of Clinical Chemistry, Ed. C. Burtis and E. Ashwood, W.B. Saunders Company). Another type of clinical analysis is represented by a type that does not include enzymatic catalysis, but has a pure chemical base (non-enzymatic reactions). Such assay components include, for example, bilirubin analysis with a diazoreagent, whey protein analysis with a biuret reaction, and albumin analysis with a BCG reagent (bromcresol green) (Tiez Texbook of Clinical Chemistry, p.702). As a result of these reactions, a colored final product is formed, the concentration of which is measured by photometry in the corresponding wavelength region. The most typical form of photometric analyzer in clinical practice includes a single light beam and single photometric cuvettes. This means that any variation in the optical length of single cells or in the optical properties of the walls of the cells causes inaccuracy in the final analysis result. Because of these photometric properties and, on the other hand, because of the stringent requirements for the accuracy of clinical analyzes, the quality requirements of single-cell ditches are extremely necessary. For this reason, clinical analysis cuvettes are and remain costly. In the practice of clinical chemistry, the price of a cuvette is the basis of the cost of clinical analyzes performed using photometry.

Некоторые из анализируемых компонентов клинического анализа также определяли методами, основанными на детекции флуоресценции (однофотонно-возбуждаемая флуоресценция). Указанные анализы были осуществлены путем замены хромогенного субстрата (или реагента), используемого в фотометрических методах, на флуорогенный субстрат (или реагент). В результате, сигнал флуоресценции, исходящий из анализируемой смеси, является пропорциональным концентрации компонента. Примерами таких анализов являются анализ глюкозы с помощью глюкозооксидазы, пероксидазы и Amplex Red™ (флуорогенный субстрат, торговое название молекулярных зондов, кат.No. A-12222) в качестве реагентов, и анализ креатинина с помощью креатининазы, креатиназы, саркозиноксидазы, пероксидазы и Amplex Red в качестве реагентов. Другим примером является анализ амилазы с помощью меченного флуорофором крахмала в качестве реагента (или другой аналог крахмала, такой как амилопектин или соответствующий синтетический реагент, такой как α-1,4-олигосахарид), где меченый крахмал является субстратом для фермента, причем гидролиз субстрата приводит к повышению флуоресценции по мере того, как фермент переваривает полимерный реагент (или олигомер) (Fluorescence Microplate Assays, Molecular Probes, Seventh edition, 2002, p.51). Другим примером флуорометрических методов анализа является анализ щелочной фосфатазы с помощью флуоресцеином меченного фосфата в качестве флуорогенного субстрата (Handbook of fluorescent probes and research products, 9th Ed., p.420, Molecular Probes, Eugene, OR, USA, 2002). Данный анализ основан на увеличении интенсивности флуоресценции при гидролизе флуорогенного субстрата анализируемым компонентом. Однако основанные на флуоресценции анализы используют, в основном, в исследовательских лабораториях, в то время как их использование в клинической практике является весьма ограниченным. В целом, основанные на флуоресценции методы дают порядки величин с большей чувствительностью и более широкого динамического диапазона, чем методы, основанные на фотометрии. В исследовательских лабораториях, эти качества дают явное преимущество, но в области клинической химии это преимущество не имело полезного применения, поскольку требования, предъявляемые к чувствительности или динамическому диапазону анализов в области клинической химии, часто являются скорее недостаточно высокими. Вместо этого, достоверность, точность результатов и стоимость реагента обычно рассматриваются как более важные критерии для анализов в области клинической химии. На примере указанных критериев было показано, что до настоящего времени флуорометрия не продемонстрировала явных преимуществ над фотометрией как способа детектирования в клинической практике.Some of the analyzed components of the clinical analysis were also determined by methods based on the detection of fluorescence (single-photon-excited fluorescence). These analyzes were carried out by replacing the chromogenic substrate (or reagent) used in the photometric methods with a fluorogenic substrate (or reagent). As a result, the fluorescence signal emanating from the analyzed mixture is proportional to the concentration of the component. Examples of such assays are glucose analysis using glucose oxidase, peroxidase and Amplex Red ™ (fluorogenic substrate, trade name for molecular probes, Cat.No. A-12222) as reagents, and creatinine analysis using creatinase, creatinase, sarcosine oxidase, peroxidase and Amplex Red as a reagent. Another example is the analysis of amylase using fluorophore-labeled starch as a reagent (or another starch analog, such as amylopectin or an appropriate synthetic reagent, such as α-1,4-oligosaccharide), where labeled starch is a substrate for the enzyme, and hydrolysis of the substrate results to increase fluorescence as the enzyme digests the polymer reagent (or oligomer) (Fluorescence Microplate Assays, Molecular Probes, Seventh edition, 2002, p.51). Another example of the fluorometric methods of analysis is the analysis of alkaline phosphatase using fluorescein-labeled phosphate as a fluorogenic substrate (Handbook of fluorescent probes and research products , 9 th Ed., P.420, Molecular Probes , Eugene, OR, USA, 2002). This analysis is based on an increase in the fluorescence intensity upon hydrolysis of the fluorogenic substrate with the analyzed component. However, fluorescence-based assays are used mainly in research laboratories, while their use in clinical practice is very limited. In general, fluorescence-based methods give orders of magnitude with greater sensitivity and a wider dynamic range than photometric-based methods. In research laboratories, these qualities give a clear advantage, but in the field of clinical chemistry this advantage did not have a useful application, since the requirements for the sensitivity or dynamic range of analyzes in the field of clinical chemistry are often rather not high enough. Instead, the reliability, accuracy of the results and the cost of the reagent are usually considered as more important criteria for analyzes in the field of clinical chemistry. Using the above criteria as an example, it was shown that until now, fluorometry has not demonstrated clear advantages over photometry as a method of detection in clinical practice.

Применения флуоресценции в биоаффинных анализахApplications of fluorescence in bioaffinity assays

Однофотонно-возбуждаемая флуоресценция нашла различные применения в области биоаналитики. Применения, такие как иммунологический анализ, анализ с помощью ДНК-гибридизации и анализ связывания рецептора, с использованием флуоресценции в качестве метода детектирования были внедрены в течение последних трех декад. В указанных анализах используют специфические биоаффинные реакции при определении анализируемого компонента в образце. Количество анализируемого компонента можно определять посредством контролирования сигнала флуоресценции, который зависит от количества связанного анализируемого компонента. Данные анализы также могут быть основаны на контролировании изменения в свойствах флуоресценции в течение реакции специфического связывания. Указанное изменение свойства флуоресценции может включать в себя либо изменение интенсивности флуоресценции, изменение длины волны испускания, изменение во времени спада импульса, либо в поляризации флуоресценции.Single-photon-excited fluorescence has found various applications in the field of bioanalytics. Applications such as immunological analysis, DNA hybridization analysis, and receptor binding analysis using fluorescence as a detection method have been introduced over the past three decades. In these analyzes, specific bio-affinity reactions are used to determine the analyte component in the sample. The amount of analyte component can be determined by monitoring the fluorescence signal, which depends on the amount of analyte component bound. These assays may also be based on monitoring changes in fluorescence properties during a specific binding reaction. The indicated change in the fluorescence property may include either a change in the fluorescence intensity, a change in the emission wavelength, a change in the pulse decay time, or in the polarization of the fluorescence.

Иммунологические анализы были широко использованы в клинической диагностике для определения некоторых заболеваний или физиологического состояния. Иммуноанализы могут быть разделены на два разных типа анализов, конкурентный и неконкурентный анализы. В конкурентном методе, меченый антиген (второй биоспецифический реагент) конкурирует с анализируемым компонентом за связывание с ограниченным числом антител (первый биоспецифический реагент). Концентрация анализируемого компонента может быть определена из соотношения меченого антигена, связанного с антителом, или из соотношения свободной фракции меченого антигена. В неконкурентном способе (иммунометрический метод), анализируемый компонент связывается с избыточным количеством связывающего антитела (первый биоспецифический реагент). Избыток меченого антитела (второй биоспецифический реагент) связывается с другим участком анализируемого компонента. Количество анализируемого компонента можно определить на основе фракции меченого антитела, связанного с анализируемым компонентом. Физическое разделение связанных и свободных фракций является необходимым приемом до детектирования, если принцип регистрации не дает возможности отличить сигнал связанной фракции от сигнала свободной фракции. Таким образом, методы анализа подразделяются на анализы с разделением и анализы без разделения, часто также названные как гетерогенный и гомогенный анализы. [Miyai К., Principles and Ptactice of immunoassay, (ed. Price C.P. and Newman D.J.) Stockton Press, New York 1991, 246 and Hemmilä I.A., Applications of Fluorescence in Immunoassays, (ed. Winefordner J.D.) John Wiley & Sons, New York 1991]. Способ с использованием трубки с покрытием обычно применяют для анализов с разделением, и в таких случаях свободную фракцию отделяют посредством повторяемых стадий промывки.Immunological tests have been widely used in clinical diagnosis to determine certain diseases or physiological conditions. Immunoassays can be divided into two different types of assays, competitive and non-competitive assays. In a competitive method, labeled antigen (second biospecific reagent) competes with the analyte for binding to a limited number of antibodies (first biospecific reagent). The concentration of the analyte component can be determined from the ratio of the labeled antigen bound to the antibody, or from the ratio of the free fraction of the labeled antigen. In a non-competitive method (immunometric method), the analyzed component binds to an excess of binding antibody (first biospecific reagent). Excess labeled antibody (second biospecific reagent) binds to another portion of the component being analyzed. The amount of analyte component can be determined based on the fraction of labeled antibody bound to the analyte component. The physical separation of bound and free fractions is a necessary technique before detection, if the registration principle does not make it possible to distinguish the signal of the bound fraction from the signal of the free fraction. Thus, analysis methods are divided into split analyzes and non-split analyzes, often also referred to as heterogeneous and homogeneous analyzes. [Miyai K., Principles and Ptactice of immunoassay, (ed. Price CP and Newman DJ) Stockton Press, New York 1991, 246 and Hemmilä IA, Applications of Fluorescence in Immunoassays, (ed. Winefordner JD) John Wiley & Sons, New York 1991]. The coated tube method is typically used for separation assays, and in such cases the free fraction is separated by repeated washing steps.

Чувствительность и динамический диапазон флуорометрии при однофотонном возбуждении являются выше и обширнее, чем таковые при фотометрии. Однако чувствительность является достаточной только для ограниченного количества анализов. Способы флуоресценции с разрешением во времени, хемилюминесценции или электрохемилюминесценции дают улучшенную чувствительность по сравнению с обычным устойчивым состоянием (т.е. мгновенным) флуоресценции. Указанные способы известны как в области научных исследований, так и в диагностике, и их рассматривают наряду с самыми чувствительными аналитическими методами (Hemmila and Mukkala, Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 2001).The sensitivity and dynamic range of fluorometry for single-photon excitation are higher and broader than those for photometry. However, sensitivity is sufficient only for a limited number of analyzes. Time-resolved fluorescence, chemiluminescence, or electrochemiluminescence fluorescence methods provide improved sensitivity compared to a conventional steady state (i.e., instantaneous) fluorescence. These methods are known both in the field of scientific research and in diagnostics, and they are considered along with the most sensitive analytical methods (Hemmila and Mukkala, Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 2001).

Двухфотонное возбуждениеTwo-photon excitation

В 1931 Maria Göppert-Mayer [Ann. Phys. 9 (1931) 273] показала, что молекула одновременно может поглощать два фотона. Это явление оставалось долгое время без какого-либо практического применения до тех пор, пока не стали доступными источники интенсивного лазерного излучения. Двухфотонное возбуждение создается тогда, когда при фокусировании интенсивного источника света плотность фотонов на единицу объема и в единицу времени становится достаточно высокой для того, чтобы два фотона могли быть одновременно поглощены одним и тем же хромофором. Поглощенная энергия состоит из суммы энергий двух фотонов. Возможность двухфотонного возбуждения будет зависеть от степени плотности 2-го фотона. Таким образом, поглощение двух фотонов является нелинейным процессом второго порядка. Одновременное поглощение двух фотонов одним хромофором приводит хромофор в возбужденное состояние. Затем, указанное возбужденное состояние ослабляется при спонтанной эмиссии фотона с более высокой энергией, чем фотоны освещения. В этом контексте процесс, который включает в себя двухфотонное возбуждение и последующую релаксацию, сопровождающуюся излучением, называют двухфотонно-возбуждаемой флуоресценцией (ТРЕ). ТРЕ обычно имеет характеристики излучения, подобные характеристикам однофотонно-возбуждаемой флуоресценции для такого же хромофора [Хu С.and Webb W.W., J. Opt. Soc. Am. B, 13 (1996) 481]. Спектр возбуждения, однако, иногда расширяется и/или гипсохромно смещается, если сравнивать со спектром однофотонного возбуждения. Молекулы, которые возбуждаются при одновременном поглощении двух фотонов и производят возбужденные состояния и флуоресцентное излучение, в данном контексте называют двухфотонными флуоресцентными красителями.In 1931, Maria Göppert-Mayer [Ann. Phys. 9 (1931) 273] showed that a molecule can simultaneously absorb two photons. This phenomenon remained for a long time without any practical application until sources of intense laser radiation became available. Two-photon excitation occurs when, when focusing an intense light source, the photon density per unit volume and per unit time becomes high enough so that two photons can be simultaneously absorbed by the same chromophore. The absorbed energy consists of the sum of the energies of two photons. The possibility of two-photon excitation will depend on the degree of density of the 2nd photon. Thus, the absorption of two photons is a second-order nonlinear process. The simultaneous absorption of two photons by one chromophore brings the chromophore into an excited state. Then, the aforementioned excited state is attenuated by spontaneous emission of a photon with a higher energy than the illumination photons. In this context, a process that involves two-photon excitation and subsequent relaxation accompanied by radiation is called two-photon-excited fluorescence (TPE). TPE typically has emission characteristics similar to those of single-photon-excited fluorescence for the same chromophore [Hu C. and Webb W.W., J. Opt. Soc. Am. B, 13 (1996) 481]. The excitation spectrum, however, sometimes expands and / or shifts hypsochromely when compared with the spectrum of single-photon excitation. Molecules that are excited by the simultaneous absorption of two photons and produce excited states and fluorescence radiation are referred to in this context as two-photon fluorescent dyes.

Одной из ключевых характеристик двухфотонного возбуждения является то, что возбуждение имеет место только в четко ограниченном 3-мерном пространстве (3D) фокусной точки. Следствием данной характеристики является высокая 3D концентрация в пространстве произведенного флуоресцентного излучения. Вследствие нелинейной природы возбуждения, минимальная фоновая флуоресценция производится вне фокусного объема, т.е., в среде, окружающей образец, и в оптических компонентах. Другой ключевой характеристикой двухфотонного возбуждения является то, что освещение и излучение имеют место в существенно различающихся областях длин волн. Результатом этой характеристики является то, что утечку рассеянного света в канале, регистрирующем флуоресцентное возбуждение, можно уменьшить с помощью фильтра низких частот (уменьшение по крайней мере на 10 порядков величин). Поскольку объем возбуждения является небольшим (в области фемтолитров, т.е., 10-15 литров), двухфотонное возбуждение является наиболее подходящим для наблюдения за небольшими объемами образцов и структур.One of the key characteristics of two-photon excitation is that excitation takes place only in a clearly defined 3-dimensional space (3D) of the focal point. The consequence of this characteristic is a high 3D concentration in the space of the produced fluorescent radiation. Due to the nonlinear nature of the excitation, minimal background fluorescence is produced outside the focal volume, i.e., in the medium surrounding the sample and in the optical components. Another key characteristic of two-photon excitation is that illumination and radiation occur in significantly different wavelength regions. The result of this characteristic is that the leakage of scattered light in a channel that detects fluorescence excitation can be reduced using a low-pass filter (decrease by at least 10 orders of magnitude). Since the excitation volume is small (in the area of femtoliters, i.e. 10-15 liters), two-photon excitation is most suitable for observing small volumes of samples and structures.

Биоаналитические применения флуоресценции с двухфотонным возбуждениемBioanalytical applications of fluorescence with two-photon excitation

Одним из ранних сообщений, касающихся аналитического использования двухфотонного возбуждения, была публикация Sepaniak et al. [Anal. Chem. 49 (1977), 1554]. Авторы обсуждали возможность использования флуоресценции с двухфотонным возбуждением для регистрации ВЭЖХ. Низкий фоновый уровень и простота системы были продемонстрированы. Исследователи Lakowicz et al. [J. Biomolec. Screening 4 (1999) 355] сообщили об использовании мультифотонного возбуждения при скрининге с высокой пропускной способностью. Они показали, что двухфотонно-индуцированная флуоресценция флуоресцеина может быть измерена с большой достоверностью в многолуночных планшетах с высокой плотностью размещения.One of the earliest reports regarding the analytical use of two-photon excitation was the publication of Sepaniak et al. [Anal. Chem. 49 (1977), 1554]. The authors discussed the possibility of using fluorescence with two-photon excitation for recording HPLC. The low background and simplicity of the system have been demonstrated. Researchers Lakowicz et al. [J. Biomolec. Screening 4 (1999) 355] reported the use of multiphoton excitation in screening with high throughput. They showed that two-photon-induced fluorescence of fluorescein can be measured with high reliability in multi-well plates with high density.

Большая часть биоаналитического применения флуоресценции с двухфотонным возбуждением, описанного в литературе, относится к двухфотонной микроскопии [Denk W. et al. патент США 5034613, Denk W. et al., Science 248 (1990) 73]. Использование двухфотонного флуоресцентного возбуждения в лазерной сканирующей микроскопии дает 3D пространственную разрешающую способность без использования маленьких отверстий, необходимых в конфокальной микроскопии. Вместе с простой оптической моделью, микроскопия с двухфотонным возбуждением обеспечивает 3D пространственную разрешающую способность, сравнимую со способностью обычной однофотонной конфокальной микроскопии. Развитие также приводит к промышленному производству двухфотонных лазерных сканирующих микроскопических систем. Препятствием к развитию способа является требование дорогостоящего лазера, способного генерировать сильные ультракороткие импульсы с высокой частотой повторения.Most of the bioanalytical application of fluorescence with two-photon excitation, described in the literature, refers to two-photon microscopy [Denk W. et al. US patent 5034613, Denk W. et al., Science 248 (1990) 73]. The use of two-photon fluorescence excitation in laser scanning microscopy gives 3D spatial resolution without using the small holes needed in confocal microscopy. Together with a simple optical model, two-photon excitation microscopy provides 3D spatial resolution comparable to that of conventional single-photon confocal microscopy. The development also leads to the industrial production of two-photon laser scanning microscopic systems. An obstacle to the development of the method is the requirement of an expensive laser capable of generating strong ultrashort pulses with a high repetition rate.

Последняя разработка менее дорогостоящей лазерной технологии является весьма ободряющей в связи с применением флуоресцентной технологии с двухфотонным возбуждением в рутинных биоаналитических способах [Hänninen P. et al., Nat. Biotechnol. 18 (2000) 548; Soini J.T. et al. Single Mol. 1 (2000) 203; Soini JT (2002) Crit. Rev. Sci. Instr., международные пуоликации WO 98/25143 и WO 99/63344]. Согласно международной публикации WO 98/25143 и международной публикации WO 99/63344, вместо дорогостоящих лазеров с режимом синхронизации мод для двухфотонного возбуждения могут быть использованы микрочип-лазеры с накачкой светодиодами с пассивной модуляцией добротности. Указанные лазеры являются монолитными, небольшими, простыми и низкими по стоимости. Международные публикации WO 98/25143 и WO 99/63344 описывают использование двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции в детектировании данных биоаффинного анализа. В этом способе биоаффинного анализа используются микрочастицы в качестве биоаффинной связывающей твердой фазы, с которой связывается первый биоспецифический реагент. В этом способе биоаффинного анализа используют биоспецифический второй реагент, который метят двухфотонным флуоресцентным красителем. Согласно способам, описанным в международных публикациях WO 98/25143 и WO 99/63344, биоаффинные комплексы образуются на поверхности микрочастиц, и количество биоаффинных комплексов количественно определяют путем измерения интенсивности двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции, исходящей из индивидуальных микрочастиц. Таким образом, этот способ позволяет производить биоаффинный анализ без разделения в микрообъемах.The latest development of less expensive laser technology is very encouraging in connection with the application of fluorescence technology with two-photon excitation in routine bioanalytical methods [Hänninen P. et al., Nat. Biotechnol. 18 (2000) 548; Soini J.T. et al. Single Mol. 1 (2000) 203; Soini JT (2002) Crit. Rev. Sci. Instr., International poetications WO 98/25143 and WO 99/63344]. According to the international publication WO 98/25143 and the international publication WO 99/63344, instead of expensive lasers with a mode locking mode for two-photon excitation, microchip lasers pumped by passive Q-switched LEDs can be used. These lasers are monolithic, small, simple and low in cost. International publications WO 98/25143 and WO 99/63344 describe the use of two-photon-excited fluorescence in the detection of bioaffinity analysis data. This bioaffinity assay method uses microparticles as a bioaffinity binding solid phase to which the first biospecific reagent binds. This bioaffinity assay method uses a biospecific second reagent that is labeled with a two-photon fluorescent dye. According to the methods described in international publications WO 98/25143 and WO 99/63344, bioaffinity complexes are formed on the surface of microparticles, and the amount of bioaffinity complexes is quantified by measuring the intensity of two-photon-excited fluorescence emanating from individual microparticles. Thus, this method allows bioaffinity analysis without separation in microvolumes.

Меченый второй биоаффинный реагент связывается на поверхности микрочастиц либо через молекулу анализируемого компонента с образованием трехкомпонентных биоаффинных комплексов (неконкурентный, иммунометрический метод), либо он связывается прямо с первым биоспецифическим реагентом с образованием двухкомпонентных биоаффинных комплексов (метод конкурентного связывания). Первый и второй биоспецифические реагенты являются биологически активными молекулами, такими как гаптены, биологически активные лиганды, лекарственные средства, пептиды, полипептиды, белки, антитела или фрагменты антител, нуклеотиды, олигонуклеотиды или нуклеиновые кислоты. Согласно международным публикациям WO 98/25143 и WO 99/63344 лазер с высокой эффективностью двухфотонного возбуждения фокусирован на реакционную суспензию, и двухфотонно-возбуждаемую флуоресценцию, исходящую от единичных микрочастиц, измеряют, когда они перемещаются по всему фокусному объему лазерного пучка. В качестве альтернативы, микрочастицы могут быть «уловлены» в течение периода регистрации флуоресценции оптической ловушкой, которая вызывается лазерным лучом. Захват микрочастиц к фокусной точке лазерного пучка основан на оптическом давлении, которое производится на микрочастицу посредством луча лазера. Согласно международной публикации WO 98/25143, оптическое улавливание повышает продолжительность существования частицы в фокусном объеме лазерного пучка и увеличивает рабочий цикл регистрации флуоресценции. Схема оптического расположения типичного флуорометрического устройства с двухфотонным возбуждением показана на фигуре 1 (ArcDia™ TPX Plate Reader). Конструкция устройства может различаться в зависимости от отдельного использования и применения. Наиболее важными компонентами, которые отличают устройство, являются:The labeled second bio-affinity reagent binds to the surface of the microparticles either through the molecule of the analyzed component to form three-component bio-affinity complexes (non-competitive, immunometric method), or it binds directly to the first bio-specific reagent to form two-component bio-affinity complexes (competitive binding method). The first and second biospecific reagents are biologically active molecules, such as haptens, biologically active ligands, drugs, peptides, polypeptides, proteins, antibodies or antibody fragments, nucleotides, oligonucleotides or nucleic acids. According to international publications WO 98/25143 and WO 99/63344, a laser with high two-photon excitation efficiency is focused on the reaction suspension, and two-photon-excited fluorescence emanating from single microparticles is measured when they move throughout the focal volume of the laser beam. Alternatively, microparticles can be "captured" during the period of registration of fluorescence by an optical trap, which is caused by a laser beam. The capture of microparticles to the focal point of the laser beam is based on the optical pressure that is produced on the microparticle by means of a laser beam. According to the international publication WO 98/25143, optical capture increases the duration of the particle in the focal volume of the laser beam and increases the working cycle of fluorescence detection. The optical arrangement of a typical two-photon excitation fluorometric device is shown in Figure 1 (ArcDia ™ TPX Plate Reader). The design of the device may vary depending on the individual use and application. The most important components that distinguish a device are:

- Лазерный луч фокусирован с помощью линз объектива микроскопа с минимумом числовой апертуры от 0,4 до 0,7.- The laser beam is focused using the lenses of the microscope objective with a minimum of numerical aperture from 0.4 to 0.7.

- Для улавливания микрочастиц используют двухмерный пьезоактивный сканер, который способен остановить сканирование мгновенно, когда микрочастица обнаруживается вблизи фокусного объема.- To capture the microparticles, a two-dimensional piezoelectric scanner is used, which is able to stop scanning instantly when the microparticle is detected near the focal volume.

- Лазер для ближней инфракрасной области спектра представляет собой импульсный лазер с длительностью импульса короче 10 наносекунд, частотой повторения импульсов выше 10 кГц и средней мощностью луча в образце порядка 100 мВт, с ТЕМ 00 типом выхода поляризованного луча. Типичным лазером является микрочип-лазер на Nd:YAG или Nd:LBS с пассивной модуляцией добротности [Danailov M.B. & ai., Appl. Phys. В 73, 1-6 (2001)]. Альтернативным лазером может быть Yb-промотированный волоконный лазер с синхронизацией мод [Grudinin А. В. & ai., Optics Letters (2003), Vol.28 Issue 17 Page 1522].- The near-infrared laser is a pulsed laser with a pulse duration shorter than 10 nanoseconds, a pulse repetition rate above 10 kHz and an average beam power in the sample of the order of 100 mW, with TEM 00 type of output of a polarized beam. A typical laser is a Nd: YAG or Nd: LBS microchip laser with passive Q switching [Danailov M.B. & ai., Appl. Phys. B 73, 1-6 (2001)]. An alternative laser may be a mode-locked Yb-promoted fiber laser [A. Grudinin & ai., Optics Letters (2003), Vol. 28 Issue 17 Page 1522].

Сигнал флуоресценции в видимой области оптического спектра определяют с помощью фотоумножителей СРМ, используя простой подсчет фотонов.The fluorescence signal in the visible region of the optical spectrum is determined using CPM photomultipliers using simple photon counting.

Текущее состояние вопроса в диагностическом тестировании in vitroCurrent status of the issue in in vitro diagnostic testing

Основными областями диагностического тестирования in vitro (IVD) являются: клинические анализы, биоаффинные анализы, гематология и микробиология. Из указанных четырех областей диагностика чаще требуется в практике клинической химии, однако, самый высокий объем продаж и темп роста приходится на биоаффинные анализы. Другие области, микробиология и гематология, вместе составляют 1/6 от объема продаж IVD, но они являются необходимыми для полного первичного диагноза и лечения.The main areas of in vitro diagnostic testing (IVD) are: clinical analyzes, bioaffinity tests, hematology and microbiology. Of these four areas, diagnosis is often required in clinical chemistry practice, however, the highest sales volume and growth rate are accounted for by bioaffinity analyzes. Other areas, microbiology and hematology, together account for 1/6 of IVD sales, but they are necessary for a complete initial diagnosis and treatment.

В обычной лабораторной практике небольших и средних больниц или поликлиник, обычно требуются три типа анализаторов: 1) устройство для подсчета клеток крови в гематологии, 2) автоматический анализатор для клинической химии и 3) анализатор для иммунологических анализов. Микробиологическое тестирование можно выполнить быстрым способом с помощью тест-полосок, путем визуализации микробных культур или с помощью иммуноанализа, таким образом, специализированных инструментов не требуется для считывания результатов проверки.In the usual laboratory practice of small and medium-sized hospitals or clinics, usually three types of analyzers are required: 1) a device for counting blood cells in hematology, 2) an automatic analyzer for clinical chemistry and 3) an analyzer for immunological analyzes. Microbiological testing can be performed quickly using test strips, by visualizing microbial cultures, or by immunoassay, so specialized tools are not required to read the test results.

Как обсуждалось выше, сегодня в диагностической лаборатории in vitro требуются по крайней мере три основных анализатора для осуществления ряда анализов, в которых чаще всего имеется потребность. Такое большое число анализаторов требует затрат, и эти затраты окупаются только тогда, когда пропускная способность образцов в лаборатории является достаточно высокой, чтобы резервное время работы анализатора было как можно меньше. Согласно современной тенденции, наблюдающейся в промышленно развитых странах, система здравоохранения подвергается критическому анализу относительно эффективности затрат. Правительство, выплачивающее компенсацию за расходы в системе здравоохранения, находится в затруднительном положении относительно снижения затрат. Исходя из этой ситуации как клинические лаборатории, так и производители анализаторов и наборов для анализов вынуждены сокращать общую стоимость операций на анализ и осуществлять IVD обслуживание более эффективно. В результате, происходит централизация IVD механически выполняемых работ в больших лабораториях. Однако эта тенденция находится в противоречии с необходимостью интенсивной терапии, терапии в условиях чрезвычайного положения и поликлинического дежурства, где IVD результаты анализа образцов одного больного требуются без промедления. Тенденция к централизации не применима в сельских областях, где расстояния от кабинета врача до центральной больницы являются значительными. Таким образом, кроме тенденции к централизации, существует повышенная потребность в проверке здоровья на местах (РОС) и в распределении IVD анализаторов.As discussed above, at least three core analyzers are required in the in vitro diagnostic laboratory today to perform some of the analyzes that are most often needed. Such a large number of analyzers is costly, and these costs are paid back only when the throughput of the samples in the laboratory is high enough so that the standby time of the analyzer is as low as possible. According to the current trend in industrialized countries, the healthcare system is undergoing critical analysis regarding cost-effectiveness. The government that pays compensation for expenses in the health system is in a difficult position to reduce costs. Based on this situation, both clinical laboratories and manufacturers of analyzers and test kits are forced to reduce the total cost of analysis operations and carry out IVD maintenance more efficiently. As a result, IVD is centralized to mechanically performed work in large laboratories. However, this trend contradicts the need for intensive care, emergency therapy and outpatient care, where IVD results of analysis of samples of one patient are required without delay. The trend towards centralization is not applicable in rural areas, where the distances from the doctor’s office to the central hospital are considerable. Thus, in addition to the trend towards centralization, there is an increased need for on-site health checks (ROS) and for the distribution of IVD analyzers.

Тенденция к централизации IVDThe trend towards centralization IVD

Тенденция к централизации приводит к тому, что высокопроизводительные IVD-анализаторы устанавливают в центральных лабораториях. Сбор образцов у больных будет происходить либо на местах в отдаленных кабинетах врача, либо в медицинских центрах или в приемной центральной IVD-лаборатории. В первом случае, образцы, взятые у больных, должны быть собраны и транспортированы из отдаленных районов курьером в центральную IVD-лабораторию, в то время как в последнем случае требуется транспортировка самих больных. Очевидно, прямые затраты на проверку оказываются минимальными, когда анализы выполняют партиями в центральной лаборатории с помощью высокопроизводительных анализаторов. Однако структуры здравоохранения обычно фокусируют свое внимание на анализах, требующих прямых затрат и не в состоянии подсчитать косвенные затраты на IVD во всей системе здравоохранения. Часть денег направляют на транспортировку образцов или больных к центральным лабораториям и небольшую часть дают на (i) время ожидания больного, (ii) многочисленные визиты больного и (iii) свободностоящие образцы в неконтролируемых условиях. В незначительном количестве случаев, общая стоимостная структура служб IVD и материально-технического обеспечения принимается во внимание, когда методологию IVD и устройства выбирают власти. Кроме того, изменяемое время ожидания образцов индивидуального больного в неконтролируемых условиях (температура, экспозиция дневного света) неизбежно вызывает изменения в композиции образца, приводящие к ошибочным результатам анализа и ошибочному диагнозу.The trend towards centralization leads to the fact that high-performance IVD analyzers are installed in central laboratories. Collection of samples from patients will occur either locally in remote doctor's offices, or in medical centers or in a reception center IVD laboratory. In the first case, samples taken from patients should be collected and transported from remote areas by courier to the central IVD laboratory, while in the latter case, transportation of the patients themselves is required. Obviously, the direct verification costs are minimal when the analyzes are performed in batches in a central laboratory using high-performance analyzers. However, health care structures usually focus on analyzes that require direct costs and are not able to calculate the indirect costs of IVD throughout the health system. Part of the money is spent on transportation of samples or patients to central laboratories and a small part is given for (i) patient waiting time, (ii) numerous visits by the patient, and (iii) free-standing samples in uncontrolled conditions. In a small number of cases, the overall cost structure of IVD services and logistics is taken into account when the IVD methodology and devices are chosen by the authorities. In addition, the variable waiting time of samples of an individual patient under uncontrolled conditions (temperature, exposure to daylight) inevitably causes changes in the composition of the sample, leading to erroneous analysis results and an erroneous diagnosis.

Анализы, производимые в пунктах медицинского обслуживанияTests performed at health care facilities

Платформы для медицинского обслуживания (РОС) предназначены для проверки единичных образцов и характеризуются ограниченным портфелем заказов. Обычно, при проверке единичных образцов в РОС-пунктах используют нестандартные методы анализа, получают качественные или полуколичественные результаты, работают без надзора специалистов в клинической химии и без обращения к базе данных, обычно, РОС-тесты основываются на использовании собранных разовых площадок для анализа. Некоторые из них основаны на иммунохроматографических способах, которые включают в себя хроматографическую среду и зону проверки с иммобилизованным иммунным реагентом. Определение может иметь место визуально или, например, с помощью фотометрического метода, флуорометрического метода, резонанса поверхностного плазмона или электролюминесцентного метода. РОС-тестирование является эффективным. по затратам при ограниченном использовании - 1000-10000 тестов в год. В больших количествах, превышающих 10000 тестов в год, РОС-тесты становятся менее эффективными по затратам вследствие высокой цены на разовый анализ компонента. РОС-устройства являются практичными только в случаях, где немедленно требуются качественные результаты для образцов единичного больного.Platforms for medical care (ROS) are designed to test single samples and are characterized by a limited portfolio of orders. Typically, when testing single samples at ROS points, non-standard methods of analysis are used, they obtain high-quality or semi-quantitative results, work without the supervision of specialists in clinical chemistry and without resorting to a database, usually, ROS tests are based on the use of collected one-time sites for analysis. Some of them are based on immunochromatographic methods, which include a chromatographic medium and a test zone with an immobilized immune reagent. The determination can take place visually or, for example, using the photometric method, the fluorometric method, the resonance of a surface plasmon, or the electroluminescent method. ROS testing is effective. for costs with limited use - 1000-10000 tests per year. In large quantities exceeding 10,000 tests per year, ROS tests become less cost effective due to the high price of a one-time analysis of the component. ROS devices are practical only in cases where qualitative results are immediately required for samples of a single patient.

Децентрализация средств диагностического тестирования IVDDecentralization of IVD Diagnostic Testing Tools

В противоположность тенденции к централизации, наблюдается явное увеличение необходимости в распределении служб IVD и анализаторов. Под децентрализацией диагностического IVD-тестирования авторы подразумевают осуществление на практике IVD-диагностики с помощью компактных комплексных анализаторов для IVD, которые распределены в помещениях, где образцы берут у больных, таких как местные кабинеты врачей или отдаленные главные медицинские учреждения района. Анализаторы связаны с базой данных центральной лаборатории посредством сети дальней связи. Анализаторы функционируют и за их работой наблюдают специалисты в области клинической химии в центральной лаборатории, таким образом, анализаторы работают подобно химическим датчикам, расположенным близко к больному.In contrast to the trend towards centralization, there is a clear increase in the need for the distribution of IVD services and analyzers. By decentralization of diagnostic IVD testing, the authors mean the practical implementation of IVD diagnostics using compact complex analyzers for IVD, which are distributed in rooms where samples are taken from patients, such as local doctors' offices or remote main medical institutions of the region. The analyzers are connected to the database of the central laboratory through a long-distance communication network. The analyzers function and their work is monitored by specialists in the field of clinical chemistry in a central laboratory, so the analyzers work like chemical sensors located close to the patient.

Технология для распределения средств IVD все еще недостаточно развита. До сих пор не имеется какой-либо образцовой и подходящей методологии и коммерчески доступной аппаратуры, которые делали бы децентрализованные анализы IVD-диагностики эффективными по затратам. Это есть одна из главных причин современной тенденции к централизации IVD в промышленно развитых странах. Образцовый анализатор для децентрализованной IVD-диагностики должен выполнять все из наиболее часто требующихся анализов, включающих как клинические анализы, так и чувствительные иммуноанализы, с одним детектором. Для того, чтобы осуществлять эффективные по затратам анализы, анализатор для децентрализованной IVD-диагностики должен выполнять все анализы без разделения, другими словами, без стадий промывки. Такой свободный от разделения формат анализа должен в значительной степени упрощать обращение с жидкостной техникой, таким образом, делая аппарат меньше и менее дорогим для производства. Физический размер анализатора должен быть подходящим для настольного использования. Анализатор должен позволять осуществлять операции в небольших анализируемых объемах. Это вместе с форматом без разделения (без стадий промывки) должно сэкономить реагенты и жидкие расходные материалы, таким образом повышая эффективность по затратам на способ. Работа на анализаторе не должна требовать персонала, обладающего знаниями, необходимыми в клинической лаборатории. Стоимость анализатора не должна быть выше, чем, например, стоимость небольшого анализатора, применяемого в клинической химии, или анализатора, применяемого в иммунологии. Устройство должно включать специализированную программу обработки данных для применений в клинической химии и для количественной оценки анализов и должно осуществлять связь с сетью передачи данных для наблюдения специалистом в центральной лаборатории. Это означает, что анализаторы должны быть распространены в отдаленных местах, где берут образцы, в то время как экспертиза клинической химии, применение результатов анализа, контроль качества и содержания должны быть централизованы. В настоящее время имеется немного коммерчески доступных анализаторов и технологий, которые удовлетворяли бы указанным требованиям. Небольшие анализаторы, применяемые в клинической химии, и анализаторы, применяемые в иммунологии, обычно доступны как отдельные единицы. Некоторые из коммерческих анализаторов, применяемых в клинической химии, осуществляют также иммуноанализы в формате без разделения. Однако указанные иммуноанализы обычно основаны на принципах либо турбидиметрии, либо нефелометрии (анализ агглютинации), которые не позволяют осуществлять высокочувствительные анализы, но ограничиваются анализом компонентов с относительно высокой клинической исходной концентрацией.The technology for distributing IVD funds is still underdeveloped. Until now, there is no exemplary and suitable methodology and commercially available equipment that would make decentralized IVD diagnostics cost-effective. This is one of the main reasons for the current trend towards centralization of IVD in industrialized countries. An exemplary analyzer for decentralized IVD diagnostics should perform all of the most commonly required tests, including both clinical tests and sensitive immunoassays, with one detector. In order to carry out cost-effective analyzes, the analyzer for decentralized IVD diagnostics must perform all analyzes without separation, in other words, without washing steps. Such a separation-free analysis format should greatly simplify the handling of fluid technology, thus making the apparatus smaller and less expensive to manufacture. The physical size of the analyzer should be suitable for desktop use. The analyzer should allow operations in small volumes to be analyzed. This together with the format without separation (without washing stages) should save reagents and liquid consumables, thereby increasing the cost-effectiveness of the method. Work on the analyzer should not require personnel with the knowledge required in the clinical laboratory. The cost of the analyzer should not be higher than, for example, the cost of a small analyzer used in clinical chemistry, or an analyzer used in immunology. The device should include a specialized data processing program for applications in clinical chemistry and for the quantification of analyzes, and should communicate with a data network for observation by a specialist in a central laboratory. This means that analyzers should be distributed in remote locations where samples are taken, while clinical chemistry expertise, application of analysis results, quality and content control should be centralized. Currently, there are few commercially available analyzers and technologies that would satisfy these requirements. Small analyzers used in clinical chemistry and analyzers used in immunology are usually available as separate units. Some of the commercial analyzers used in clinical chemistry also carry out immunoassays in a non-split format. However, these immunoassays are usually based on the principles of either turbidimetry or nephelometry (agglutination analysis), which do not allow highly sensitive analyzes, but are limited to the analysis of components with a relatively high clinical initial concentration.

Для того чтобы справиться с анализами компонентов с более низкой исходной концентрацией, некоторые производители недавно разработали анализаторы, которые комбинируют клинические анализы с иммунологическими анализами, используя принцип гетерогенного иммуноанализа. Примером такого анализатора является анализатор Adaltis (Adaltis Italia S.p.A, Bologna, Italy), который осуществляет клинический анализ посредством регистрации данных с помощью фотометрии и иммуноанализы посредством регистрации данных с помощью хемилюминесценции. Принцип, на котором основан гетерогенный иммуноанализ, не позволяет, однако, осуществлять анализы без разделения и поэтому не является образцовым для децентрализованной IVD-диагностики. В заключение, рынок сбыта IVD находится в поиске новой инструментальной технологии, которая будет удовлетворять требованиям, обсуждаемым выше.In order to cope with the analysis of components with a lower initial concentration, some manufacturers have recently developed analyzers that combine clinical assays with immunological assays using the principle of heterogeneous immunoassay. An example of such an analyzer is the Adaltis analyzer (Adaltis Italia S.p.A, Bologna, Italy), which performs clinical analysis by recording data using photometry and immunoassays by recording data using chemiluminescence. The principle on which heterogeneous immunoassay is based does not, however, allow for analysis without separation and therefore is not exemplary for decentralized IVD diagnostics. In conclusion, the IVD market is looking for a new tool technology that will meet the requirements discussed above.

Одной из самых важных проблем фотометрической методологии является надобность дорогостоящих кювет для испытания. Если анализатор снабжен проточными кюветами, годными к повторному использованию, стоимость кюветы на анализ не составляет проблему. Однако проточные кюветы, годные к повторному использованию, обычно не используют в настоящее время вследствие их чувствительности к анализируемому компоненту и остающемуся реагенту и загрязнению. Таким образом, для большинства коммерческих анализаторов, применяемых в клинической химии, используют разовые фотометрические кюветы. Благодаря природе фотометрической регистрации данных, результат анализа зависит от оптического качества испытуемой кюветы и от длины оптического пути. Указанные требования качества вынуждают создавать высокие промышленные технологии, что делает продукцию кювет дорогостоящей и соответствующие анализы склонными к погрешности вследствие изменений от кюветы к кювете. По этой причине, кюветы для анализов, применяемых в клинической химии, являются и остаются дорогостоящими. Действительно, кювета является главной составляющей затрат на анализы в области клинической химии, которые основаны на фотометрической регистрации данных.One of the most important problems of the photometric methodology is the need for expensive test ditches. If the analyzer is equipped with reusable flow cells, the cost of the analysis cell is not a problem. However, reusable flow cells are not commonly used at present because of their sensitivity to the component being analyzed and the remaining reagent and contamination. Thus, for most commercial analyzers used in clinical chemistry, single photometric cuvettes are used. Due to the nature of photometric data recording, the result of the analysis depends on the optical quality of the tested cell and on the optical path length. These quality requirements force the creation of high industrial technologies, which makes the cell production expensive and the corresponding analyzes are prone to error due to changes from the cell to the cell. For this reason, cuvettes for analyzes used in clinical chemistry are and remain expensive. Indeed, the cuvette is the main component of the costs of analyzes in the field of clinical chemistry, which are based on photometric data recording.

Дополнительная проблема, касающаяся точности фотометрических анализов, связана с помехами, исходящими от матрикса образца. Сыворотка и плазма крови являются типичными образцами, где анализируют метаболиты. Однако образец может содержать мешающие определению матриксные компоненты, такие как билирубин, гемоглобин из гемолизированных эритроцитов, или мутность из-за частиц, липидов. Все указанные субстанции могут сильно мешать фотометрическим измерениям, если образец не разбавлять в большой степени до анализа.An additional problem regarding the accuracy of photometric analyzes is related to interference from the sample matrix. Serum and plasma are typical samples where metabolites are analyzed. However, the sample may contain interfering matrix components, such as bilirubin, hemoglobin from hemolysed red blood cells, or turbidity due to particles, lipids. All of these substances can greatly interfere with photometric measurements if the sample is not diluted to a large extent before analysis.

Третья проблема фотометрической регистрации данных относится к анализируемым объемам. Аналитическая чувствительность фотометрической регистрации зависит от длины оптического пути. Чем длиннее оптический путь, тем выше фактор разведения может быть использован. Это повышает диапазон допуска к помехам, создаваемым компонентами матрикса, и точность регистрации. Типичная оптическая длина у коммерческих анализаторов составляет от 5 до 8 мм. В зависимости от геометрии кюветы, эта длина приводит к анализируемому объему 100-300 микролитров. Такая кювета не является оптимальной для иммунологических анализов, поскольку стоимость реагентов для иммуноанализов обычно составляет в десять раз выше стоимости реагентов для клинической химии. Следовательно, анализаторы, применяемые в клинической химии, с фотометрической регистрацией являются относительно крупными по размеру, и для работы с ними требуются скорее большие объемы реагентов и разбавителей. Это свойство повышает затраты на иммуноанализы, и преимуществом маленьких анализируемых объемов нельзя воспользоваться.The third problem of photometric data recording relates to the analyzed volumes. The analytical sensitivity of photometric recording depends on the length of the optical path. The longer the optical path, the higher the dilution factor can be used. This increases the tolerance range for interference from matrix components and the accuracy of registration. Typical optical lengths for commercial analyzers are 5 to 8 mm. Depending on the geometry of the cell, this length leads to an analyzed volume of 100-300 microliters. Such a cuvette is not optimal for immunological analyzes, since the cost of reagents for immunoassays is usually ten times higher than the cost of reagents for clinical chemistry. Therefore, analyzers used in clinical chemistry with photometric recording are relatively large in size, and to work with them, rather large volumes of reagents and diluents are required. This property increases the cost of immunoassays, and the advantage of small analyzed volumes cannot be taken.

Суммируя вышесказанное, авторы заключают, что рынок сбыта средств IVD-диагностики не является достигшим желаемых результатов относительно технологии и анализатора, которые должны способствовать осуществлению обычных клинических анализов и высокочувствительных иммунологических анализов и которые должны выполнять все наиболее часто требующиеся анализы с методологией без разделения в микрообъемах. Кроме того, методология должна сводить к минимуму или исключать необходимость жидкостной обработки, отличной от разбавления и распределения образца. Методология должна способствовать выполнению анализов с высокой точностью путем использования разовых кювет с низкой стоимостью и без необходимости предварительно изготовленных трубок с нанесенным покрытием или другого дорогостоящего компонента анализа. Таким образом, анализатор должен сочетать функции двух больших клинических анализаторов - анализатора для клинической химии и иммуноанализатора, и, таким образом, способствовать осуществлению эффективных по затратам анализов в микрообъемах.Summarizing the above, the authors conclude that the market for IVD diagnostics does not achieve the desired results regarding the technology and analyzer, which should facilitate the implementation of routine clinical analyzes and highly sensitive immunological analyzes and which should perform all the most frequently required analyzes with a methodology without separation in microvolumes. In addition, the methodology should minimize or eliminate the need for liquid treatment other than dilution and distribution of the sample. The methodology should facilitate the analysis with high accuracy by using single-use ditches with low cost and without the need for pre-fabricated coated tubes or other expensive analysis component. Thus, the analyzer must combine the functions of two large clinical analyzers - an analyzer for clinical chemistry and an immunoanalyzer, and thus contribute to the implementation of cost-effective analyzes in microvolumes.

Цель и сущность изобретенияThe purpose and essence of the invention

Одной целью настоящего изобретения является разработка улучшенного способа количественной оценки компонентов в области клинической химии, содержащихся в клиническом образце.One objective of the present invention is to provide an improved method for the quantification of components in the field of clinical chemistry contained in a clinical sample.

Другой целью настоящего изобретения является применение устройства для улучшенной количественной оценки компонентов в области клинической химии, содержащихся в клиническом образце.Another objective of the present invention is the use of a device for improved quantification of components in the field of clinical chemistry contained in a clinical sample.

Также целью настоящего изобретения является создание улучшенной системы количественной оценки компонентов в области клинической химии, содержащихся в клиническом образце.It is also an object of the present invention to provide an improved system for quantifying the components in clinical chemistry contained in a clinical sample.

Другой целью настоящего изобретения является разработка программы для системы количественной оценки компонентов в области клинической химии, содержащихся в клиническом образце.Another objective of the present invention is to develop a program for a system for the quantitative evaluation of components in the field of clinical chemistry contained in a clinical sample.

Таким образом, настоящее изобретение относится к in vitro диагностическому способу количественной оценки компонента в области клинической химии, содержащегося в клиническом образце, где анализируемый компонентThus, the present invention relates to an in vitro diagnostic method for quantifying a component in the field of clinical chemistry contained in a clinical sample, where the analyzed component

a) претерпевает химическую реакцию или реакции с реагентом или реагентами, протекающую в одну или нескользко стадий, или последовательность реакций, илиa) undergoes a chemical reaction or reactions with a reagent or reagents, proceeding in one or non-slip steps, or a sequence of reactions, or

b) катализирует химическую реакцию или реакции, или реакцию в последовательности реакций, реагента или реагентов, в одну или несколько стадий;b) catalyzes a chemical reaction or reactions, or a reaction in a sequence of reactions, reagent or reagents, in one or more stages;

в реакционной системе, причем указанная реакция, или реакции, или последовательность реакций приводит к изменению количественно определяемого свойства соединения или соединений указанной реакции, или реакций, или последовательности реакций. Характерным признаком способа является то, чтоin a reaction system, wherein said reaction, or reactions, or a sequence of reactions leads to a change in the quantitatively determined property of a compound or compounds of said reaction, or reactions, or a sequence of reactions. A characteristic feature of the method is that

i) указанная химическая реакция, или реакции, или последовательность реакций приводит кi) the specified chemical reaction, or reactions, or a sequence of reactions leads to

- образованию соединения с двухфотонной фруоресценцией или- the formation of compounds with two-photon fluorescence or

- изменению свойств двухфотонной флуоресценции реакционной системы, включающей в себя по крайней мере одно соединение с двухфотонной флуоресценцией;- a change in the properties of two-photon fluorescence of the reaction system, which includes at least one compound with two-photon fluorescence;

иand

ii) указанное анализируемое вещество количественно определяют с помощью возбуждения указанного соединения или соединений с двухфотонной флуоресценцией и измерения интенсивности двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции, и соотнесения указанной измеренной интенсивности флуоресценции с методом стандартизации данных, основанным на измерениях, полученных от эталонного материала указанного анализируемого компонента.ii) said analyte is quantified by excitation of said compound or two-photon fluorescence compounds and measurement of two-photon-excited fluorescence intensity and correlation of said measured fluorescence intensity with a standardization method based on measurements obtained from a reference material of said analyte component.

Настоящее изобретение также относится к применению флуорометрического устройства, основанного на флуоресценции при двухфотонном возбуждении, для in vitro диагностического количественного определения анализируемого компонента или компонентов в клиническом образце или образцах, где способ указанного количественного определения одного или более указанных анализируемых компонентов включает в себя одну или более химических реакций, приводящих к образованию по крайней мере одного соединения с двухфотонной флуоресценцией, или к изменению свойств двухфотонной флуоресценции реакционной системы, включающей в себя по крайней мере одно соединение с двухфотонной флуоресценцией.The present invention also relates to the use of a two-photon fluorescence based fluorometric device for in vitro diagnostic quantification of an analyte component or components in a clinical sample or samples, wherein the method for said quantitative determination of one or more of these analyte components includes one or more chemical reactions leading to the formation of at least one two-photon fluorescence compound, or to a change the properties of two-photon fluorescence of a reaction system comprising at least one compound with two-photon fluorescence.

Настоящее изобретение также относится к системе для in vitro диагностического количественного определения по крайней мере одного анализируемого компонента в клиническом образце или образцах. Характерным для системы является то, что она включает в себяThe present invention also relates to a system for in vitro diagnostic quantification of at least one analyte component in a clinical sample or samples. Characteristic of the system is that it includes

а) флуорометрическое устройство, в котором используется двухфотонно-возбуждаемая флуоресценция для количественной оценки одного или нескольких анализируемых в клинических образцах компонентов, иa) a fluorometric device that uses two-photon-excited fluorescence to quantify one or more components analyzed in clinical samples, and

b) блок обработки данных с программой для специализированной обработки данных указанной количественной оценки указанного анализируемого компонента или компонентов с помощью указанного флуорометрического устройства, где указанная количественная оценка одного или более указанных анализируемых компонентов включает в себя одну или более химических реакций, приводящих к образованию по крайней мере одного соединения с двухфотонной флуоресценцией или к изменению свойств двухфотонной флуоресценции реакционной системы, содержащей по крайней мере одно соединение с двухфотонной флуоресценцией.b) a data processing unit with a program for specialized data processing of said quantitative assessment of said analyte component or components using said fluorometric device, wherein said quantitative assessment of one or more of said analyte components includes one or more chemical reactions leading to at least one compound with two-photon fluorescence or to a change in the properties of two-photon fluorescence of a reaction system containing it least one compound with two-photon fluorescence.

Настоящее изобретение также относится к программному продукту для системы, которая характеризуется тем, что программный продукт содержит средства контролирования блока обработки данных системы определения количества, чтобы осуществлять или контролировать количественное определение анализируемого компонента путем возбуждения соединения или соединений с двухфотонной флуоресценцией, измерения интенсивности двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции и соотнесения указанной измеренной интенсивности флуоресценции с методом стандартизации данных, основанным на измерениях, полученных от эталонного материала указанного анализируемого компонента.The present invention also relates to a software product for a system that is characterized in that the software product comprises means for controlling the data processing unit of the quantification system in order to carry out or control the quantification of the analyzed component by excitation of a compound or compounds with two-photon fluorescence, measuring the intensity of two-photon-excited fluorescence and correlation of the indicated measured fluorescence intensity with the standard method ation data based on measurements obtained from reference material of said analyte.

Краткое описание рисунковBrief Description of Drawings

Фиг.1 представляет собой пример схемы оптической конфигурации флуорометрического детектора, который основан на двухфотонном возбуждении и используется как измерительное устройство согласно настоящему изобретению.Figure 1 is an example of an optical configuration of a fluorometric detector, which is based on two-photon excitation and is used as a measuring device according to the present invention.

Фиг.2 представляет собой графическое изображение влияния степени гемолиза на восстановление сигнала однофотонно-возбуждаемой флуоресценции и двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции.Figure 2 is a graphical depiction of the effect of the degree of hemolysis on the restoration of the signal of single-photon-excited fluorescence and two-photon-excited fluorescence.

На фиг.3 представлена кривая отклика сигнала и профиль точности анализа билирубина.Figure 3 presents the response curve of the signal and the accuracy profile of the analysis of bilirubin.

На фиг.4 представлена кривая отклика сигнала в анализе билирубина в логарифмической шкале.Figure 4 presents the response curve of the signal in the analysis of bilirubin in a logarithmic scale.

На фиг.5 представлены стандартные кривые анализа глюкозы с тремя различными периодами времени инкубации.5 shows standard glucose assay curves with three different incubation time periods.

На фиг.6 представлена стандартная кривая анализа щелочной фосфатазы.6 shows a standard alkaline phosphatase assay curve.

На фиг.7 представлена стандартная кривая анализа креатинина.7 shows a standard curve for the analysis of creatinine.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Изобретение направлено на разработку технологии и методологии, которые удовлетворяют требованиям, предъявляемым к децентрализованному анализатору для IVD-диагностики, описанной выше. Изобретение относится к применению технологии двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции (ТРЕ) и аппаратуре, применяемой для клинических анализов в области клинической химии. Изобретение основано на удивительном открытии того, что ТРЕ можно применять не только для чувствительных биоаффинных анализов (которые уже были описаны в литературе, как упоминалось выше), но также для анализируемых компонентов, содержащихся в клиническом образце, и изобретение позволяет осуществлять указанные два класса анализов с эффективностью по затратам посредством одного и того же анализатора. Значимость изобретения повышается, если учесть удивительное открытие того, что методология ТРЕ исключительно приемлема к помехам, создаваемым матриксом образца. Матрикс может плохо влиять на анализы, которые основаны на фотометрии и обычной флуоресценции с однофотонным возбуждением. ТРЕ-методология позволяет осуществлять иммунологические анализы и клинические анализы без разделения, в микрообъемах, с помощью разовых кювет низкой стоимости (например, стандартные титрационные микропланшеты). Кюветы с качеством, требуемым для спектрофотометрического определения, в данном случае не требуются. Изобретение в значительной степени способствует снижению общей стоимости клинических анализов, поскольку кювета, имеющая спектрофотометрическое качество, является самым дорогим расходным компонентом типичного клинического анализа. Таким образом, ТРЕ-методология позволяет осуществлять высокочувствительные биоаффинные анализы и клинические анализы с помощью одного прибора с улучшенными техническими характеристиками. ТРЕ-методология также позволяет снизить анализируемые объемы до 10% от объемов, применяемых в обычной практике. ТРЕ-анализатор может быть настольным и не включает в себя никакой жидкостной обработки, отличной от разбавления образца и распределения.The invention is directed to the development of technologies and methodologies that satisfy the requirements for a decentralized analyzer for IVD diagnostics described above. The invention relates to the use of two-photon-excited fluorescence (TPE) technology and equipment used for clinical analyzes in the field of clinical chemistry. The invention is based on the surprising discovery that TPE can be used not only for sensitive bio-affinity assays (which have already been described in the literature, as mentioned above), but also for the analyzed components contained in a clinical sample, and the invention allows these two classes of assays to be performed with cost-effectiveness through the same analyzer. The significance of the invention increases, given the surprising discovery that the TPE methodology is exceptionally acceptable to the interference created by the sample matrix. The matrix can adversely affect analyzes that are based on photometry and conventional single-photon excitation fluorescence. The TPE methodology allows for immunological and clinical analyzes without separation, in microvolumes, using single low-cost cuvettes (for example, standard microtiter plates). Ditches with the quality required for spectrophotometric determination are not required in this case. The invention significantly helps to reduce the overall cost of clinical tests, since a cell having spectrophotometric quality is the most expensive component of a typical clinical analysis. Thus, the TPE methodology allows highly sensitive bio-affinity analyzes and clinical analyzes using a single instrument with improved technical characteristics. The TRE methodology also allows you to reduce the analyzed volumes to 10% of the volumes used in ordinary practice. The TPE analyzer may be benchtop and does not include any liquid treatment other than sample dilution and distribution.

ТерминыTerms

- Однофотонно-воэбуждаемая флуоресценция: Процесс, который включает в себя линейное поглощение одного фотона флуорофором и последующее ослабление возбужденного состояния, сопровождающееся излучением.- Single-photon-excited fluorescence: A process that involves the linear absorption of a single photon by a fluorophore and the subsequent attenuation of an excited state, accompanied by radiation.

- Двухфотонно-возбуждаемая флуоресценция (ТРЕ): Процесс, при котором хромофор возбуждается при одновременном поглощении двух фотонов с последующим ослаблением возбужденного состояния, сопровождающимся излучением.- Two-photon-excited fluorescence (TPE): A process in which a chromophore is excited by the simultaneous absorption of two photons, followed by attenuation of the excited state, accompanied by radiation.

- Соединение с двухфотонной флуоресценцией: Соединение, которое может быть возбуждено посредством двухфотонного возбуждения, т.е. путем одновременного поглощения двух фотонов, с последующим ослаблением возбужденного состояния, сопровождающимся излучением.- Two-photon fluorescence compound: A compound that can be excited by two-photon excitation, i.e. by simultaneously absorbing two photons, followed by attenuation of the excited state, accompanied by radiation.

- Биоаффинные анализы: Общее название для всех биологических анализов, которые основаны на реакциях связывания по сродству, т.е. на реакции, в которой образуются биоаффинные комплексы. Эти анализы включают в себя, например, иммуноанализы и анализы методом гибридизации нуклеиновых кислот. Анализы, которые основаны на химических реакциях, катализируемых ферментами, не являются анализами связывания по сродству.- Bioaffinity assays: General name for all biological assays that are based on affinity binding reactions, i.e. on the reaction in which bioaffinity complexes are formed. These assays include, for example, immunoassays and nucleic acid hybridization assays. Assays that are based on enzyme-catalyzed chemical reactions are not affinity binding assays.

- Компонент, анализируемый посредством биоаффинного анализа: Общее название для анализируемых компонентов, которые определяют количественно в клинической практике посредством биоаффинных анализов, используя, например, антитела или ДНК зонды в качестве специфического связывающегося по сродству зонда.- Component analyzed by bio-affinity analysis: General name for the analyzed components, which are quantified in clinical practice by bio-affinity analyzes, using, for example, antibodies or DNA probes as a specific affinity binding probe.

- Анализы в области клинической химии: Общее название для количественных анализов, которые включают в себя химическую реакцию, измеренную на регулярной основе в клинической практике, исключая биоаффинные анализы.- Clinical chemistry assays: Generic name for quantitative assays, which include a chemical reaction that is measured on a regular basis in clinical practice, excluding bioaffinity assays.

- Анализируемый в клиническом образце компонент: Общее название для анализируемых компонентов, которые количественно определяют средствами «анализов, основанных на методах клинической химии».- Component analyzed in a clinical sample: General name for the analyzed components, which are quantitatively determined by means of “analyzes based on methods of clinical chemistry”.

- Флуорогенный субстрат: Субстрат, который характеризуется либо увеличением, либо уменьшением интенсивности флуоресценции, или изменением длины волны излучения, когда он подвергается реакции, катализируемой ферментом.- Fluorogenic substrate: A substrate that is characterized by either an increase or decrease in the fluorescence intensity, or a change in the radiation wavelength when it undergoes a reaction catalyzed by an enzyme.

- 3SD: Стандартное отклонение, умноженное на коэффициент 3. Указанную функцию постоянно используют для определения нижнего предела регистрации данных.- 3SD: Standard deviation multiplied by a factor of 3. The specified function is constantly used to determine the lower limit of data recording.

- Измерение кинетических характеристик: Образец определяют количественно либо при определенной заданной временной точке (или определенных временных точках), или, в качестве альтернативы, если кинетика реакции хорошо охарактеризована и моделирована математически, реакцию можно измерить при любой определенной временной точке (или временных точках) с последующим расчетом конечной ферментативной активности (концентрация в единицах активности), используя кинетическое уравнение, установленное до работы для данного отдельного использования.- Measurement of kinetic characteristics: The sample is quantified either at a specific given time point (or specific time points), or, alternatively, if the reaction kinetics are well characterized and mathematically modeled, the reaction can be measured at any specific time point (or time points) with the subsequent calculation of the final enzymatic activity (concentration in units of activity) using the kinetic equation established before work for this particular used i.

- Анализ стандартизации данных: Количественное определение основано на использовании соответствующего эталонного материала для калибровки сигнального ответа, полученного из детектора, в соответствующей анализируемому компоненту концентрации или единицах активности, и на методе специфической ответной информации, обеспеченной производителем наряду с эталонным материалом.- Data standardization analysis: The quantification is based on the use of an appropriate reference material for calibrating the signal response received from the detector in the corresponding concentration component or activity units analyzed, and on the method of specific response information provided by the manufacturer along with the reference material.

- Химическая реакция. Реакция, где химические или биохимические соединения реагируют с образованием нового соединения или соединений, т.е. реакция, где химическая первичная структура соединения изменяется, или реакция, где изменение химической структуры происходит на уровне ковалентного связывания.- Chemical reaction. A reaction wherein chemical or biochemical compounds react to form a new compound or compounds, i.e. a reaction where the chemical primary structure of a compound changes, or a reaction where a change in chemical structure occurs at the level of covalent binding.

Предпочтительные варианты осуществления изобретенияPreferred Embodiments

Настоящее изобретение касается in vitro диагностического способа анализа, посредством которого можно определять количественно анализируемые компоненты в клинических образцах (например, кровь, плазма, сыворотка, моча или другие жидкости организма), используя принцип двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции в качестве способа регистрации данных. Анализ осуществляют без разделения.The present invention relates to an in vitro diagnostic assay method by which it is possible to quantitatively analyze components in clinical samples (e.g., blood, plasma, serum, urine or other body fluids) using the principle of two-photon-excited fluorescence as a method of recording data. The analysis is carried out without separation.

Типичным способом согласно настоящему изобретению является in vitro диагностический способ количественной оценки анализируемого в клиническом образце компонента, где анализируемый компонент, содержащийся в клиническом образце,A typical method according to the present invention is an in vitro diagnostic method for quantifying the component analyzed in a clinical sample, wherein the component analyzed in the clinical sample

a) претерпевает химическую реакцию или реакции с реагентом или реагентами, илиa) undergoes a chemical reaction or reactions with a reagent or reagents, or

b) катализирует химическую реакцию или реакции реагента или реагентов;b) catalyzes a chemical reaction or reactions of a reagent or reagents;

в реакционной системе, включающей в себя реакцию или реакции в последовательности, где указанная реакция, или реакции указанного анализируемого компонента, или катализируемые реакции приводят к изменению измеряемой характеристики соединения или соединений указанной реакционной системы. Характерным для способа является то, чтоin a reaction system comprising a reaction or reactions in the sequence where said reaction, or reactions of said analyte component, or catalyzed reactions lead to a change in the measured characteristic of a compound or compounds of said reaction system. A characteristic of the method is that

i) указанная химическая реакция, или реакции указанного анализируемого компонента, или каталитические реакции приводят кi) said chemical reaction, or reactions of said analyte component, or catalytic reactions lead to

- образованию соединения, проявляющего двухфотонную флуоресценцию или- the formation of a compound exhibiting two-photon fluorescence or

- изменению свойств двухфотонной флуоресценции реакционной системы, включающей в себя по крайней мере одно соединение, проявляющее двухфотонную флуоресценцию; и- a change in the properties of two-photon fluorescence of a reaction system comprising at least one compound exhibiting two-photon fluorescence; and

ii) указанный анализируемый компонент количественно оценивают с помощью возбуждения указанного соединения или соединений, проявляющего двухфотонную флуоресценцию, и измерения интенсивности двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции, и соотнесения указанной измеренной интенсивности флуоресценции с методом стандартизации данных, основанным не на измерениях, полученных от эталонного материала указанного анализируемого компонента.ii) said analyte component is quantified by excitation of said compound or compounds exhibiting two-photon fluorescence, and measuring the intensity of two-photon-excited fluorescence, and correlating said measured fluorescence intensity with a method for standardizing data not based on measurements obtained from a reference material of said analyte component .

Предпочтительный способ согласно настоящему изобретению включает в себя стадии:A preferred method according to the present invention includes the steps of:

a) осуществления контакта клинического образца, содержащего анализируемый компонент, со специфическим для анализа реагентом или реагентами;a) contacting the clinical sample containing the component to be analyzed with the reagent or reagents specific to the analysis;

b) осуществления в реакционной системе химической реакции анализируемого компонента с указанным реагентом или реагентами или осуществления химической реакции или реакций указанного реагента или реагентов, катализируемой анализируемым компонентом;b) the implementation in the reaction system of a chemical reaction of the analyzed component with the specified reagent or reagents or the implementation of the chemical reaction or reactions of the specified reagent or reagents catalyzed by the analyzed component;

с) возможно, повтор стадий а) и b) один или несколько раз;c) possibly repeating steps a) and b) one or more times;

d) указанная реакция или реакции стадии или стадий b) приводят к образованию соединения, проявляющего двухфотонную флуоресценцию, или приводят к изменению характеристик двухфотонной флуоресценции указанной реакционной системы, включающей в себя по крайней мере одно соединение, проявляющее двухфотонную флуоресценцию; иd) said reaction or reactions of a step or steps b) lead to the formation of a compound exhibiting two-photon fluorescence, or lead to a change in the characteristics of two-photon fluorescence of said reaction system comprising at least one compound exhibiting two-photon fluorescence; and

е) количественной оценки анализируемого компонента путем возбуждения указанного соединения или соединений, проявляющего двухфотонную флуоресценцию, измерения интенсивности двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции и соотнесения указанной измеренной интенсивности флуоресценции с методом стандартизации данных, основанным на измерениях, полученных от эталонного материала указанного анализируемого компонента.f) quantifying the analyte component by exciting said compound or compounds exhibiting two-photon fluorescence, measuring the two-photon-excited fluorescence intensity and correlating said measured fluorescence intensity with a data standardization method based on measurements obtained from the reference material of said analyte component.

Измерения интенсивности флуоресцентного сигнала, исходящего вследствие двухфотонного возбуждения флуоресценции, выполняли кинетически или по сигналу в конечной точке.Measurements of the intensity of the fluorescent signal emanating due to two-photon excitation of fluorescence were performed kinetically or by signal at the end point.

Количественное определение анализируемого компонента или компонентов, содержащегося в клиническом образце, можно осуществлять для нескольких образцов, а также для нескольких анализируемых в образце компонентов путем повторения способа согласно настоящему изобретению для каждого образца и/или анализируемого компонента.Quantification of an analyte component or components contained in a clinical sample can be carried out for several samples, as well as for several components analyzed in a sample, by repeating the method of the present invention for each sample and / or component being analyzed.

Обычно, анализируемый компонент включает в себя, но не ограничивается альбумином, общим белком, гемоглобином, аммиаком, карбонатом, прямым билирубином, общим билирубином, кальцием, хлоридом, железом, магнием, фосфатом, холестерином ЛВП, холестерином ЛНП, общим холестерином, креатинином, фруктозамином, глюкозой, лактатом, триглицеридами, мочевиной, мочевой кислотой, кислой фосфатазой, щелочной фосфатазой, аланинаминотрансферазой, аспартатам-инотрансферазой, панкреатической амилазой, общей амилазой, холинэстеразой, креатинкиназой, глутамилтрансферазой, глутаматдегидрогеназой, гидроксибутиратдегидрогеназой, лактатдегидрогеназой и липазой.Typically, an analyte component includes, but is not limited to, albumin, total protein, hemoglobin, ammonia, carbonate, direct bilirubin, total bilirubin, calcium, chloride, iron, magnesium, phosphate, HDL cholesterol, LDL cholesterol, total cholesterol, creatinine, fructosamine , glucose, lactate, triglycerides, urea, uric acid, acid phosphatase, alkaline phosphatase, alanine aminotransferase, aspartate inotransferase, pancreatic amylase, total amylase, cholinesterase, creatine kinase, glutamate ltransferazoy, glutamate dehydrogenase, hydroxybutyrate, lactate dehydrogenase, and lipase.

Флуорометрическое устройство, использующее принцип флуоресценции при двухфотонном возбуждении, может быть использовано, согласно настоящему изобретению, для количественной оценки одного или нескольких анализируемых компонентов, содержащихся в клинических образцах. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения некоторые анализируемые в клиническом образце компоненты, например такие, которые описаны выше, могут быть определены количественно с помощью одного и того же флуорометрического устройства, в котором используется принцип флуоресценции при двухфотонном возбуждении. Обычно по крайней мере 2, предпочтительно 5, более предпочтительно 10, даже более предпочтительно 20 и наиболее предпочтительно все из описанных выше анализируемых в клиническом образце компонентов могут быть последовательно определены количественно с помощью одного и того же устройства. То же флуорометрическое устройство может, конечно, быть использовано для количественного определения анализируемых компонентов биоаффинным методом.A fluorometric device using the principle of fluorescence upon two-photon excitation can be used, according to the present invention, for the quantitative evaluation of one or more of the analyzed components contained in clinical samples. According to a preferred embodiment of the present invention, some components analyzed in a clinical sample, for example, those described above, can be quantified using the same fluorometric device that uses the principle of fluorescence upon two-photon excitation. Typically, at least 2, preferably 5, more preferably 10, even more preferably 20, and most preferably all of the components analyzed in the clinical sample described above can be sequentially quantified using the same device. The same fluorometric device can, of course, be used for the quantitative determination of the analyzed components by the bio-affinity method.

Устройство, которое предполагают использовать согласно изобретению, обычно включает в себя импульсный лазер для двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции с длительностью импульсов излучения короче 10 наносекунд, с частотой повторения импульсов выше 10 кГц, с ТЕМ 00 типом выхода поляризованного луча, со средней мощностью импульсов излучения в образце от 20 до 200 мВт, предпочтительно от 85 до 120 мВт и наиболее предпочтительно приблизительно 100 мВт.The device to be used according to the invention typically includes a pulsed laser for two-photon-excited fluorescence with a pulse duration of shorter than 10 nanoseconds, with a pulse repetition rate above 10 kHz, with TEM 00 type of output of a polarized beam, with an average power of radiation pulses in the sample from 20 to 200 mW, preferably from 85 to 120 mW, and most preferably about 100 mW.

Согласно настоящему изобретению концентрацию анализируемого компонента можно определить количественно с помощью двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции. Обычно, лазер направляют на реакционную суспензию посредством линз объектива, предпочтительно высокой числовой апертуры, и двухфотонно-возбуждаемая флуоресценция генерируется в фокусном объеме (или объемах), собирается из такого же объема (или объемов) и определяется количественно в одном или нескольких каналах длин волн.According to the present invention, the concentration of the analyte component can be quantified using two-photon-excited fluorescence. Typically, a laser is directed to the reaction suspension through objective lenses, preferably a high numerical aperture, and two-photon-excited fluorescence is generated in the focal volume (or volumes), collected from the same volume (or volumes) and quantified in one or more wavelength channels.

Согласно настоящему изобретению интенсивность флуоресценции, обычно, пропорциональна концентрации или активности анализируемого компонента. Ответный сигнал может исходить из анализируемого компонента как такового, или он может исходить от реагента или продукта реакции, концентрация которого либо уменьшается (реагента), либо увеличивается (продукта реакции), как функция концентрации анализируемого компонента. Ответный сигнал может исходить также от продукта реакции или продукта последовательности реакций или каскада реакций, где анализируемый компонент действует как реакционный компонент или катализирует по крайней мере одну из реакций из последовательности реакций или каскада реакций.According to the present invention, the fluorescence intensity is usually proportional to the concentration or activity of the analyte component. The response signal may come from the analyzed component as such, or it may come from the reagent or reaction product, the concentration of which either decreases (reagent) or increases (reaction product), as a function of the concentration of the analyzed component. The response signal may also come from the product of the reaction or the product of the reaction sequence or cascade of reactions, where the analyzed component acts as a reaction component or catalyzes at least one of the reactions from the reaction sequence or cascade of reactions.

В качестве альтернативы, сигнал может исходить от флуоресцентного реагента, испускание от которого поглощается (или гасится) продуктом реакции, где образование указанного продукта реакции является пропорциональным концентрации или активности анализируемого компонента.Alternatively, the signal may come from a fluorescent reagent, the emission from which is absorbed (or quenched) by the reaction product, where the formation of said reaction product is proportional to the concentration or activity of the component being analyzed.

Некоторые из способов анализа компонентов, определяемых в клиническом образце, которые первоначально были разработаны для регистрации однофотонно-возбуждаемой флуоресценции, можно применять как таковые или после небольшой модификации в виде регистрации двухфотонно-возбужденной флуоресценции, тогда как некоторые другие способы анализа не являются конструктивными, но требуют больших модификаций для того, чтобы их можно было применять для регистрации двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции. Является ли способ применимым как таковой или требует модификаций, зависит от химических свойств флуорогенного компонента способа анализа.Some of the methods for analyzing components defined in a clinical sample that were originally developed for recording single-photon-excited fluorescence can be used as such or after a small modification in the form of registration of two-photon-excited fluorescence, while some other methods of analysis are not constructive, but require large modifications so that they can be used to register two-photon-excited fluorescence. Whether the method is applicable as such or requires modifications depends on the chemical properties of the fluorogenic component of the analysis method.

Изобретение также относится к системе и к программному продукту для осуществления количественного способа. Система включает в себя много элементов из предыдущей известной системы, с помощью которой осуществляют количественный анализ, но блок управления системы контролирует элементы, чтобы обеспечить выполнение количественного способа согласно изобретению. Блок управления системы предпочтительно включает в себя процессор, блок памяти и измерительное устройство. Сигналы из фотоумножителей и возможных других датчиков принимаются и измеряются в измерительном устройстве. Параметры измерения и полученные данные хранятся в блоке памяти. Программа, обеспечивающая работу процессора, также хранится в средствах памяти. Сохраняющий программный продукт включает в себя средства регулирования процессора для осуществления стадий способа количественного определения согласно изобретению. Предпочтительный программный продукт может включать в себя способы регулирования устройства обработки данных, входящего в состав системы осуществления количественного определения, чтобы выполнять или контролировать любую комбинацию одной или более стадий способа согласно изобретению.The invention also relates to a system and a software product for implementing a quantitative method. The system includes many elements from the previous known system, with the help of which a quantitative analysis is carried out, but the control unit of the system monitors the elements to ensure the implementation of the quantitative method according to the invention. The system control unit preferably includes a processor, a memory unit, and a measurement device. Signals from photomultipliers and possible other sensors are received and measured in a measuring device. Measurement parameters and received data are stored in a memory block. The program that provides the processor is also stored in memory. The storage software product includes processor control means for implementing the steps of the quantification method of the invention. A preferred software product may include methods for adjusting a data processing device included in a quantification system to perform or monitor any combination of one or more steps of the method of the invention.

Преимущества изобретенияAdvantages of the Invention

В настоящем изобретении описано применение двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции в качестве способа регистрации данных клинических анализов, отличающееся следующими удивительными преимуществами по сравнению с внедренными способами:The present invention describes the use of two-photon-excited fluorescence as a method of recording clinical analysis data, characterized by the following surprising advantages compared to the implemented methods:

Преимущество 1:Advantage 1:

Помехи, создаваемые присутствием матриксных компонентов в образце, таких как гемоглобин (подвергнутая гемолизу сыворотка) или билирубин (т.е. желтуха, билирубинемия), как было показано, в значительной степени меньше с регистрацией данных посредством двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции, чем с фотометрией. Кроме того, такое же преимущество обнаружено, когда регистрацию данных посредством двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции сравнивают с обычной однофотонно-воэбуждаемой флуорометрией. Это преимущество иллюстрировано примером 1, который описывает изучение зависимости интенсивности сигнала флуоресценции от степени гемолиза образца. Результаты указанного исследования представлены графически на фиг.2. На фигуре показано, что увеличение степени гемолиза сопровождается уменьшением сигнала флуоресценции вследствие поглощения гемоглобином. В случае однофотонно-возбуждаемой флуорометрии, увеличение степени гемолиза от 0 до 1,5 г/литр вызывает значительное снижение сигнала флуоресценции, от 100% падает до 55%, в то время как на двухфотонно-возбуждаемую флуоресценцию гемолиз в такой же степени практически не оказывает влияния. Степень гемолиза, 1,5 г/литр, является скорее умеренной и встречается часто в клинической лаборатории. Указанный пример демонстрирует, что анализы клинической химии с регистрацией посредством двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции являются исключительно толерантными к эффектам матрикса, поэтому, регистрация с помощью двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции дает значительно улучшенную точность по сравнению с анализами с регистрацией посредством однофотонно-возбуждаемой флуоресценции. Вообще, анализируемые компоненты клинического образца характеризуются скорее узкой нормированной областью значений. Это означает, что даже незначительное изменение концентрации анализируемого компонента может иметь значительный физиологический эффект или отражать значительное физиологическое нарушение. Для таких анализов требуется высокая точность и аккуратность. С точки зрения аппаратуры, точность 2-3% CV (коэффициент вариации) может быть легко достигнута с помощью различных методов регистрации, таких как фонометрия или однофотонная флуорометрия, но соблюдать точность в такой же области представляет собой основную проблему для современных технологий регистрации данных анализа в клинической химии. Действительно, многие из способов анализа в клинической химии, которые основаны на фотометрии или однофотонно-возбуждаемой флуорометрии, не могут обеспечить удовлетворительную точность для образцов, содержащих матриксный компонент, мешающий определению. Регистрация посредством двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции, описанная в данном изобретении, способствует устранению проблемы относительно точности анализа, поскольку является исключительно устойчивой к влиянию матриксных компонентов, таких как продукты гемолиза сыворотки.The interference caused by the presence of matrix components in the sample, such as hemoglobin (hemolysed serum) or bilirubin (i.e. jaundice, bilirubinemia), has been shown to be significantly less with data recording by means of two-photon-excited fluorescence than with photometry. In addition, the same advantage is found when data recording by means of two-photon-excited fluorescence is compared with conventional single-photon-excited fluorometry. This advantage is illustrated by Example 1, which describes the study of the dependence of the fluorescence signal intensity on the degree of hemolysis of a sample. The results of this study are presented graphically in figure 2. The figure shows that an increase in the degree of hemolysis is accompanied by a decrease in the fluorescence signal due to absorption by hemoglobin. In the case of single-photon-excited fluorometry, an increase in the degree of hemolysis from 0 to 1.5 g / liter causes a significant decrease in the fluorescence signal, from 100% drops to 55%, while hemolysis practically does not exert the same degree of two-photon-excited fluorescence. influence. The degree of hemolysis, 1.5 g / liter, is rather moderate and is often found in the clinical laboratory. This example demonstrates that analyzes of clinical chemistry with registration using two-photon-excited fluorescence are extremely tolerant to matrix effects, therefore, registration using two-photon-excited fluorescence gives significantly improved accuracy compared to analyzes with registration using single-photon-excited fluorescence. In general, the analyzed components of the clinical sample are characterized by a rather narrow normalized range of values. This means that even a slight change in the concentration of the analyzed component can have a significant physiological effect or reflect a significant physiological disturbance. Such analyzes require high accuracy and accuracy. From the point of view of equipment, accuracy of 2-3% CV (coefficient of variation) can be easily achieved using various registration methods, such as phonometry or single-photon fluorometry, but maintaining accuracy in the same area is a major problem for modern technologies for recording analysis data in clinical chemistry. Indeed, many of the methods of analysis in clinical chemistry, which are based on photometry or single-photon-excited fluorometry, cannot provide satisfactory accuracy for samples containing a matrix component that interferes with determination. Registration by means of two-photon-excited fluorescence described in this invention eliminates the problem of the accuracy of the analysis, since it is extremely resistant to the influence of matrix components, such as serum hemolysis products.

Преимущество 2Advantage 2

Второе преимущество настоящего изобретения относится к кюветам для анализа. Благодаря свойству двухфотонно-возбуждаемой флуорометрии, интенсивность сигнала флуоресценции не зависит от длины оптического пути или от общего объема кюветы. Вместо этого, ТРЕ-флуоресценция генерируется только в фокусном объеме пучка с дифракционной расходимостью, который располагается в нескольких сотнях микрометров от тыльной поверхности окна кюветы. Флуоресцентный сигнал собирается от того же пучка с дифракционной расходимостью посредством таких же линз объектива (эпифлуоресцентная регистрация). Таким образом, этот формат возбуждения исключает необходимость иметь кюветы с точной оптической длиной и способствует использованию разовых кювет для анализа с низкой стоимостью, таких как стандартные микротитрационные планшеты. Это преимущество иллюстрируется в примере 2, который описывает изучение влияния оптического качества окна кюветы для анализа на точность измерения флуоресценции. Результаты (таблица 1) показывают, что оба микротитрационных планшета, один с донным окном из высококачественного оптического стекла и другой с донным окном из необработанной полимерной пленки, проявляют практически равную точность сигнала (<2% CV). Этот пример указывает на то, что двухфотонно-возбуждаемая флуоресценция способствует использованию стандартных кювет с низкой стоимостью без нарушения точности анализа. Следовательно, способ регистрации ТРЕ исключает необходимость в дорогостоящих кюветах высокого оптического качества и способствует проведению более рентабельных анализов в клинической химии, чем способы предыдущего уровня техники, основанные на фотометрии или однофотонно-возбуждаемой флуорометрии.A second advantage of the present invention relates to analysis cuvettes. Due to the property of two-photon-excited fluorometry, the intensity of the fluorescence signal does not depend on the length of the optical path or on the total volume of the cell. Instead, TRE fluorescence is generated only in the focal volume of the beam with diffraction divergence, which is located several hundred micrometers from the back surface of the cell window. A fluorescent signal is collected from the same beam with diffraction divergence by means of the same objective lenses (epifluorescence recording). Thus, this excitation format eliminates the need for cuvettes with an exact optical length and encourages the use of single cuvettes for low cost analysis, such as standard microtiter plates. This advantage is illustrated in Example 2, which describes the study of the influence of the optical quality of a cuvette window for analysis on the accuracy of fluorescence measurements. The results (table 1) show that both microtiter tablets, one with a bottom window made of high-quality optical glass and the other with a bottom window made of untreated polymer film, show almost equal signal accuracy (<2% CV). This example indicates that two-photon-excited fluorescence promotes the use of standard low cost cuvettes without compromising analysis accuracy. Therefore, the TPE registration method eliminates the need for expensive cells of high optical quality and promotes more cost-effective analyzes in clinical chemistry than the prior art methods based on photometry or single-photon-excited fluorometry.

Преимущество 3Advantage 3

Третье преимущество настоящего изобретения относится к анализируемым объемам. Поскольку уровень сигнала ТРЕ не зависит от анализируемого объема, регистрация посредством ТРЕ позволяет снизить анализируемые объемы, не влияя на эффективность анализа. Обычные анализируемые объемы в современной практике клинической химии составляют от 100 до 200 мкл. С регистрацией посредством ТРЕ анализируемые объемы можно без труда снизить до 10 мкл или даже ниже. Такое уменьшение анализируемого объема обычно сопровождается снижением расхода реагента и стоимости. Этот аспект усиливает экономическую эффективность способа регистрации с помощью ТРЕ.A third advantage of the present invention relates to assay volumes. Since the TPE signal level does not depend on the analyzed volume, registration with the TPE allows to reduce the analyzed volumes without affecting the analysis efficiency. Typical assay volumes in modern clinical chemistry practice range from 100 to 200 μl. With registration by TPE, the analyzed volumes can be easily reduced to 10 μl or even lower. Such a decrease in the analyzed volume is usually accompanied by a decrease in reagent consumption and cost. This aspect enhances the cost-effectiveness of the TPE registration method.

Преимущество 4Advantage 4

Четвертое преимущество настоящего изобретения заключается в более высокой чувствительности регистрации посредством ТРЕ по сравнению с фотометрией. Самый нижний предел регистрации ТРЕ микрофлуорометра (смотри пример 1) для флуорофора в водном буферном растворе, такого как флуорофор ArcDia BF560 в сыворотке, составляет около 100 рМ (10-10 моль/литр), в то время как фотометрия (длина пути = 5-8 мм) позволяет регистрировать такое же соединение (коэффициент молярной абсорбции 80000 M-1·см-1) в концентрации 100 нМ (10-7 моль/литр). Таким образом, разница в пределах регистрации двух способов регистрации составляет три порядка величин. Что касается анализов в клинической химии, разница в пределах регистрации, вероятно, является меньше, в пользу ТРЕ, из-за ограничений, являющихся результатом кинетики реакции способов анализа. Так как анализируемые в клиническом образце компоненты обычно существуют скорее в высоких концентрациях, предел регистрации при фотометрии обычно является весьма удовлетворительным. Однако более низкий предел имеет преимущество, когда образец содержит мешающий определению матриксный компонент. При увеличении разведения образца, на способ регистрации ТРЕ матриксный компонент влияет в меньшей степени, таким образом, такой способ обеспечивает большую точность анализа.A fourth advantage of the present invention is a higher detection sensitivity by TPE compared to photometry. The lowest registration limit of the TPE microfluorometer (see Example 1) for a fluorophore in an aqueous buffer solution such as the ArcDia BF560 fluorophore in serum is about 100 rM (10 -10 mol / liter), while photometry (path length = 5- 8 mm) allows you to register the same compound (molar absorption coefficient of 80,000 M -1 · cm -1 ) at a concentration of 100 nM (10 -7 mol / liter). Thus, the difference in the registration limits of the two registration methods is three orders of magnitude. As for the analyzes in clinical chemistry, the difference in the limits of registration is probably less in favor of TPE, due to the limitations resulting from the kinetics of the reaction of the methods of analysis. Since components analyzed in a clinical sample usually exist at higher concentrations, the detection limit for photometry is usually very satisfactory. However, a lower limit is advantageous when the sample contains an interfering matrix component. With increasing sample dilution, the matrix component is less affected by the TPE registration method, so this method provides greater analysis accuracy.

Преимущество 5Advantage 5

Пятое преимущество настоящего изобретения проистекает вследствие того факта, что анализаторы, применяемые в клинической химии, основанные на детекции ТРЕ, дают возможность проводить высокочувствительные иммунологические анализы в формате без разделения. Прототип такого анализатора в настоящее время сконструирован, и его использование для осуществления высокочувствительных биоаффинных анализов продемонстрировано. Таким образом, способ детекции ТРЕ позволяет разработать анализатор, который будет удовлетворять всем требованиям, подходящим для успешного функционирования анализатора, предназначенного для децентрализованной IVD-диагностики, (i) путем осуществления как анализа в клинической химии, так и чувствительных: иммуноанализов с одним и тем же регистрирующим устройством, (ii) посредством обеспечения типа анализа без разделения, (iii) с помощью разработки простой конструкции компактного анализатора настольного типа, (iv) допуская проведение анализов с уменьшенными реакционными объемами, (v) с помощью проведения автоматизированных операций после «ручной» загрузки образца (в данном случае, персонал со специальным опытом в клинической химии не требуется), (vi) путем обеспечения связи с сетью передачи данных для наблюдения экспертом в центральной лаборатории, (vii) посредством осуществления анализов с повышенной рентабельностью по сравнению с самыми современными способами.A fifth advantage of the present invention stems from the fact that analyzers used in clinical chemistry based on TPE detection make it possible to carry out highly sensitive immunological assays in a non-split format. A prototype of such an analyzer has now been constructed, and its use for highly sensitive bio-affinity assays has been demonstrated. Thus, the TPE detection method allows us to develop an analyzer that will satisfy all the requirements suitable for the successful functioning of an analyzer designed for decentralized IVD diagnostics, (i) by performing both analysis in clinical chemistry and sensitive ones: immunoassays with the same a recording device, (ii) by providing an analysis type without separation, (iii) by developing a simple design of a compact benchtop analyzer, (iv) allowing analysis with reduced reaction volumes, (v) by means of automated operations after “manual” loading of the sample (in this case, personnel with special experience in clinical chemistry are not required), (vi) by providing communication with the data transmission network for observation by an expert in the central laboratories, (vii) through analysis with increased profitability compared to the most modern methods.

Подробное описание фигурDetailed description of figures

Фиг.1Figure 1

Фиг.1 представляет собой пример схемы оптической конфигурации флуорометрического детектора, который основан на двухфотонном возбуждении и используется как измерительное устройство согласно настоящему изобретению. Конструкция может различаться в зависимости от отдельного использования и области применения. Обычно элементы характеризуются следующим образом.Figure 1 is an example of an optical configuration of a fluorometric detector, which is based on two-photon excitation and is used as a measuring device according to the present invention. Design may vary depending on individual use and application. Typically, the elements are characterized as follows.

- Кювета является одноразовой кюветой или микротитрационным планшетом, включающим оптическое нижнее окно. Различные микрожидкостные чипы (технология, основанная на лабораторных чипах) также могут быть использованы.- The cuvette is a disposable cuvette or microtiter plate including an optical bottom window. Various microfluidic chips (technology based on laboratory chips) can also be used.

- Линзы являются линзами объектива микроскопа с числовой апертурой минимум 0,5.- The lenses are the lenses of a microscope objective with a numerical aperture of at least 0.5.

- Сканер является двухмерным пьезодвижущимся сканером, способным остановить сканирование мгновенно, если микрочастица находится вблизи фокусного пучка.- The scanner is a two-dimensional piezoelectric scanner that can stop scanning instantly if the microparticle is near the focal beam.

- Лазером является импульсный лазер с ближним инфракрасным спектром с длиной волны излучения короче 10 наносекунд, с частотой повторения импульсов выше 10 кГц и средней мощностью импульсов излучения от 10 до 100 мВт, с ТЕМ 00 типом выхода поляризованного пучка. Типичным лазером является микрочип-лазер на Nd:YAG или Nd:LBS с пассивной модуляцией добротности.- The laser is a near-infrared pulsed laser with a radiation wavelength shorter than 10 nanoseconds, with a pulse repetition rate above 10 kHz and an average radiation pulse power of 10 to 100 mW, with TEM 00 type of polarized beam output. A typical laser is a Nd: YAG or Nd: LBS microchip laser with passive Q switching.

- Вр является фильтром для пропускания полос.- BP is a filter for bandwidth.

- M1 и М2 являются зеркалами для отражения луча.- M1 and M2 are mirrors for reflecting the beam.

- BS является расщепляющим пучок устройством.- BS is a beam splitting device.

- РН представляет собой отверстие.- The pH is a hole.

- SD является детектором, рассеивающим свет, работающим при выходной длине волны лазера.- SD is a light scattering detector operating at the output laser wavelength.

- DM1-DM3 являются дихроичными зеркалами.- DM1-DM3 are dichroic mirrors.

- PD представляет собой фотодиод для мониторинга лазерного импульса.- PD is a photodiode for monitoring a laser pulse.

- М3 является зеркалом.- M3 is a mirror.

- F1-F2 представляют собой интерференционные светофильтры, оптимально настроенные на длину волны эмиссии меченого реагента.- F1-F2 are interference filters that are optimally tuned to the emission wavelength of the labeled reagent.

- СРМ1-СРМ3 являются фотоумножителями для однофотонного счета.- CPM1-CPM3 are photomultipliers for single-photon counting.

- Блок управления, включающий:- The control unit, including:

- измерительное устройство для получения сигналов из датчиков /фотоумножителей,- a measuring device for receiving signals from sensors / photomultipliers,

- процессор для контролирования элементов системы для осуществления количественного способа согласно изобретению,- a processor for monitoring elements of the system for implementing the quantitative method according to the invention,

- блок памяти для хранения результатов измерений и других данных анализа и программы, реализованной программно, для работы процессора.- a memory unit for storing measurement results and other analysis data and a program implemented programmatically for the processor.

Фиг.2Figure 2

На фиг.2 показано влияние степени гемолиза на возвращение сигнала однофотонно-возбуждаемой флуоресценции (треугольник) и двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции (квадрат).Figure 2 shows the effect of the degree of hemolysis on the return of a single-photon-excited fluorescence signal (triangle) and two-photon-excited fluorescence (square).

Фиг.3Figure 3

На фиг.3 представлена кривая сигнального ответа (квадрат) и соответствующего профиля точности (треугольник) метода анализа билирубина. Величины точности даны в единицах коэффициента вариаций (CV%).Figure 3 shows the signal response curve (square) and the corresponding accuracy profile (triangle) of the bilirubin analysis method. Accuracy values are given in units of coefficient of variation (CV%).

Фиг.4Figure 4

На фиг.4 представлена кривая сигнального ответа метода анализа билирубина в логарифмической шкале. 3SD уровень отрицательного контроля также представлен (горизонтальная линия).Figure 4 presents the curve of the signal response of the analysis method of bilirubin in a logarithmic scale. A 3SD level of negative control is also presented (horizontal line).

Фиг.5Figure 5

На фиг.5 представлены стандартные кривые метода анализа глюкозы с тремя различными периодами времени инкубации. На фигуре также показан уровень 3SD отрицательных контрольных образцов.Figure 5 shows the standard curves of a glucose analysis method with three different incubation time periods. The figure also shows the level of 3SD negative control samples.

Фиг.66

На фиг.6 представлена стандартная кривая метода анализа щелочной фосфатазы. Ордината (наклон) рассчитана, исходя из изменения интенсивности флуоресценции как функции времени, и она соответствует ферментативной активности образца.Figure 6 presents the standard curve of the method of analysis of alkaline phosphatase. The ordinate (slope) is calculated based on the change in the fluorescence intensity as a function of time, and it corresponds to the enzymatic activity of the sample.

Фиг.77

На фиг.7 представлена стандартная кривая для креатинина. Пересечение стандартной кривой и линии для 3SD отрицательных контрольных образцов (горизонтальная пунктирная линия) дает предел детектирования для данного метода анализа.7 shows a standard curve for creatinine. The intersection of the standard curve and the line for 3SD negative control samples (horizontal dashed line) gives the detection limit for this analysis method.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Изобретение иллюстрируется примерами 1-15 следующим образом, однако, применения в случаях, где настоящее изобретение доказало преимущества, не ограничиваются указанными примерами.The invention is illustrated by examples 1-15 as follows, however, applications in cases where the present invention has proven advantages are not limited to these examples.

Пример 1Example 1

Влияние гемолиза на интенсивность сигнала однофотонно-возбуждаемой флуоресценции и двухфотонно-возбуждаемой флуоресценцииThe effect of hemolysis on the signal intensity of single-photon-excited fluorescence and two-photon-excited fluorescence

Бычий сывороточный альбумин (БСА) подвергали мечению флуоресцирующим реагентом, ArcDia BF560 (Arctic Diagnostic Oy, Turku, Finland) с получением конъюгата метка-БСА со степенью замещения 2, 7. Конъюгат разбавляли раствором гемоглобина (вариабельная концентрация гемоглобина, трис 50 мМ, NaCl 150 мМ, Bovine serum albumin (BSA) was tagged with a fluorescent reagent, ArcDia BF560 (Arctic Diagnostic Oy, Turku, Finland) to obtain a label-BSA conjugate with a degree of substitution of 2, 7. The conjugate was diluted with a hemoglobin solution (variable concentration of hemoglobin, Tris 50 mM, NaCl 150 mm

NaN3 10 мМ, твин 20 0,01%, БСА 0,5%, рН 8,0) до концентрации 100 нМ. Этот раствор распределяли в лунки микротитрационного планшета либо 384-луночного типа (Greiner BIO-One GmbH, Code: 788096, µClear SV-plate, 2nd Gen, с черными стенками и дном из полимерной пленки), либо 96-луночного типа (Greiner BIO-One GmbH, Code 655096) в количествах 10 и 100 мкл соответственно. Количественное определение с 96-луночным планшетом осуществляли с помощью обычного однофотонно-возбуждаемого флуорометра (Ascent, Thermo Electron Oy, Vantaa, Finland), используя фильтр для возбуждения 530 нм и фильтр для эмиссии 590 нм. Количественное определение с 384-луночным планшетом осуществляли с планшетом-ридером ArcDia™ TPX Plate Reader (Arctic Diagnostic Oy, Turku, Finland), прототипом микрофлуорометра, специально сконструированного для измерения флуоресценции с поверхности индивидуальных микрочастиц согласно принципу биоаффинных анализов ArcDia TPX [Hänninen et al., Nat. Biotechnol. 18 (2000) 548]. Прибор, используемый в данном исследовании, представляет собой модификацию системы, которая недавно была описана подробно исследователем Soini et al. (Rev. Sci. Instr. 2002, 37, 7, 2680). С помощью планшета-ридера можно измерять образцы в стандартных микротитрационных планшетах. Он снабжен функцией автоматической фокусировки для точного расположения лазерного пучка в образце, находящегося в лунке микротитрационного планшета, и длинным рабочим расстоянием объектива для облегчения считывания из микролунок различной толщины дна. Схема оптической конфигурации прибора показана на фиг.1. Микрочип -лазер на Nd:YAG с пассивной модуляцией добротности, с накачкой светодиодами LASER (NanoPulse NP-07014-400, Nanolase, Meylan France) использовали в качестве источника света для флуоресценции при двухфотонном возбуждении. Лазер генерирует импульсы с длительностью в наносекундах при 1064 нм с 17 кГц частотой повторения импульсов. Падающий лазерный пучок сфокусирован через дно микролунки планшета в образец с помощью линз объектива микроскопа (Lens, Leica C-Plan 63х/0,75, Leica Microsystems, Bensheim, Germany). Средняя мощность импульсов излучения лазера сфокусированного лазерного пучка составляет ~40 мВт. Сигнал двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции направлен через дихроичное зеркало DM1 и фильтруется с помощью дихроичного зеркала DM2 кг фильтра полосы пропускания F1 и записывается с помощью фотоумножителя СРМ1 в области длин волн 535-600 нм. Сигналы флуоресценции трех повторных образцов были усреднены и нормализованы, представлены как функция концентрации гемоглобина на фиг.2, где показано значительное влияние гемоглобина на сигнал однофотонно-возбуждаемой флуоресценции, в то время как в случае двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции наблюдалось только слабое влияние. Полученные результаты свидетельствуют о том, что способ детектирования ТРЕ дает значительно большую точность анализа, чем способы, основанные на однофотонно-возбуждаемой флуоресценции.NaN 3 10 mM, Tween 20 0.01%, BSA 0.5%, pH 8.0) to a concentration of 100 nM. This solution was dispensed into the wells of a microtiter plate of either a 384-well type (Greiner BIO-One GmbH, Code: 788096, µClear SV-plate, 2 nd Gen, with black walls and a bottom made of a polymer film), or a 96-well type (Greiner BIO -One GmbH, Code 655096) in quantities of 10 and 100 μl, respectively. Quantification with a 96-well plate was carried out using a conventional single-photon-excited fluorometer (Ascent, Thermo Electron Oy, Vantaa, Finland) using a 530 nm excitation filter and a 590 nm emission filter. Quantification with a 384-well plate was performed with an ArcDia ™ TPX Plate Reader (Arctic Diagnostic Oy, Turku, Finland), a prototype microfluorometer specifically designed to measure fluorescence from the surface of individual microparticles according to the ArcDia TPX bioaffinity assay principle [Hänninen et al. , Nat. Biotechnol. 18 (2000) 548]. The device used in this study is a modification of a system that has recently been described in detail by Soini et al. (Rev. Sci. Instr. 2002, 37, 7, 2680). Using a tablet reader, you can measure samples in standard microtiter tablets. It is equipped with an automatic focusing function for accurately positioning the laser beam in the sample located in the well of a microtiter plate, and a long working distance of the lens to facilitate reading from microwells of various bottom thicknesses. The optical configuration of the device is shown in figure 1. A passive Q-switched Nd: YAG microchip laser pumped by LASER LEDs (NanoPulse NP-07014-400, Nanolase, Meylan France) was used as a light source for fluorescence upon two-photon excitation. The laser generates pulses with a duration in nanoseconds at 1064 nm with a 17 kHz pulse repetition rate. The incident laser beam is focused through the bottom of the microwell of the tablet into the sample using microscope objective lenses (Lens, Leica C-Plan 63x / 0.75, Leica Microsystems, Bensheim, Germany). The average power of laser pulses from a focused laser beam is ~ 40 mW. The signal of two-photon-excited fluorescence is directed through a dichroic mirror DM1 and filtered using a dichroic mirror DM2 kg passband filter F1 and recorded using a CPM1 photomultiplier in the wavelength range of 535-600 nm. The fluorescence signals of three repeated samples were averaged and normalized, presented as a function of hemoglobin concentration in Fig. 2, which shows a significant effect of hemoglobin on a single-photon-excited fluorescence signal, while in the case of two-photon-excited fluorescence, only a weak effect was observed. The results obtained indicate that the TPE detection method gives significantly greater analysis accuracy than methods based on single-photon-excited fluorescence.

Пример 2Example 2

Влияние материала кюветы на точность определений между кюветамиThe influence of the material of the cell on the accuracy of definitions between the cells

Мышиные моноклональные антитела подвергали мечению флуоресцентной меткой ArcDia BF 560-SE (Arctic Diagnostics Oy, Turku, Finland) согласно стандартному протоколу [M.E.Waris et al. Anal. Biochem. 309 (2002), 67-74] с получением конъюгата со степенью замещения 3,2 метки на IgG. Конъюгат разбавляли буфером (трис 50, NaCl 150 mm, NaN3 10 мМ, БСА 0,5%, твин 20 0,01%, рН 8,0) до концентрации 50 нМ и распределяли в лунки двух различных микропланшетов 384-луночного типа. Один из микропланшетов был стандартным микропланшетом низкой стоимости с донным окном из полимерной пленки (Greiner BIO-One GmbH, Code: 788096, µClear SV-plate, 2nd Gen, с черными стенками и дном из полимерной пленки), в то время как другой планшет был специальным планшетом с донным окном, сделанным из высококачественного оптического стекла (Greiner, SensoPlateTM 96 Well). Образцы измеряли посредством двухфотонно-возбуждаемого микрофлуориметра (ArcDia TPX Plate Reader, описанного в примере 1) в восьми параллельных образцах, используя время интегрирования 10 секунд на лунку. Изменения между кюветами рассчитывали в единицах коэффициента вариации. Полученные результаты показывают (таблица 1), что два различных планшета дают сравнимую точность измерений между кюветами.Mouse monoclonal antibodies were tagged with a ArcDia BF 560-SE fluorescent label (Arctic Diagnostics Oy, Turku, Finland) according to the standard protocol [MEWaris et al. Anal. Biochem. 309 (2002), 67-74] to give a conjugate with a degree of substitution of 3.2 tags per IgG. The conjugate was diluted with buffer (Tris 50, NaCl 150 mm, NaN 3 10 mM, BSA 0.5%, Tween 20 0.01%, pH 8.0) to a concentration of 50 nM and distributed into the wells of two different 384-well microplates. One of the microplates was a standard low-cost microplate with a polymer film bottom window (Greiner BIO-One GmbH, Code: 788096, µClear SV-plate, 2 nd Gen, with black walls and a polymer film bottom), while the other tablet was a special tablet with a bottom window made of high-quality optical glass (Greiner, SensoPlateTM 96 Well). Samples were measured using a two-photon-excited microfluorimeter (ArcDia TPX Plate Reader described in Example 1) in eight parallel samples using an integration time of 10 seconds per well. Changes between cuvettes were calculated in units of the coefficient of variation. The results obtained show (table 1) that two different tablets give comparable measurement accuracy between the cuvettes.

Таблица 1Table 1 Точность ТРЕ измерений при использовании (i) кювет из высококачественного оптического стекла и (ii) кювет с оптической стенкой из полимерной пленкиAccuracy of TPE measurements using (i) cuvettes made of high-quality optical glass and (ii) cuvettes with an optical wall made of a polymer film Планшет из полимерной пленкиPolymer film tablet Планшет из оптического стеклаOptical glass tablet Кювета №Ditch No. СигналSignal CV (%)CV (%) Кювета №Ditch No. СигналSignal CV (%)CV (%) 1one 63,063.0 0, 950, 95 1one 66,166.1 0,810.81 22 64,064.0 22 67,267.2 33 63,363.3 33 67,567.5 4four 64,464,4 4four 66,866.8 55 63,263,2 55 66,866.8 66 64,764.7 66 67,267.2 77 63,863.8 77 67,067.0 88 63,663.6 88 66,066.0

Пример 3Example 3

Анализ общего билирубинаAnalysis of total bilirubin

Анализ общего билирубина осуществляли по модифицированному протоколу анализа общего билирубина Sigma Diagnostics® (процедура по 605), который основан на реакции между билирубином и солями диазония. Процедура анализа по 605 была выполнена за исключением того, что добавление реагента щелочного тартрата не производили. Билирубин растворяли в смеси, содержащей 1 часть диметилсульфоксида и 2 части карбоната натрия (100 мМ, водн.), и далее разбавляли буфером (бычий сывороточный альбумин 40 г/л, трис 100 мМ, рН 7,4) с получением билирубиновых стандартов 2, 5, 10, 15 и 20 мг/дл. Стандартный образец билирубина в количестве 2 мкл помещали в кювету для анализа (384-луночный планшет, Greiner BIO-ONE GmbH, Code: 788096), далее добавляли раствор кофеина (10 мкл, кофеин 25 г/л, бензоат натрия 38 г/л, в растворе NaAc, code 605-2, Sigma) и раствор диазореагента (5 мкл, сульфаниловая кислота 1,25 мМ, NaNO2 1 мМ, НСl 0,05 M). Смесь хорошо перемешивали с последующим добавлением цистеинового реагента (1 мкл, code 605-6, Sigma, реконструированного с помощью 10,5 мл H2O). Реакционную смесь инкубировали в течение 3 мин при комнатной температуре. Флуоресценцию, исходящую из образца, собирали в области 630-660 нм с помощью микрофлуориметра с двухфотонным возбуждением (ArcDia TPX Plate Reader, описанного в примере 1), используя время интегрирования 10 секунд. Флуоресцентный сигнал имел место как функция стандарта билирубина, как показано на фиг.3 и 4 (т.е. стандартная кривая).The analysis of total bilirubin was carried out according to a modified protocol for the analysis of total bilirubin Sigma Diagnostics ® (procedure 605), which is based on the reaction between bilirubin and diazonium salts. The 605 analysis procedure was performed except that no alkaline tartrate reagent was added. Bilirubin was dissolved in a mixture containing 1 part of dimethyl sulfoxide and 2 parts of sodium carbonate (100 mM, aq.), And then diluted with buffer (bovine serum albumin 40 g / l, Tris 100 mM, pH 7.4) to obtain bilirubin standards 2, 5, 10, 15 and 20 mg / dl. A standard sample of bilirubin in an amount of 2 μl was placed in a cuvette for analysis (384-well plate, Greiner BIO-ONE GmbH, Code: 788096), then a solution of caffeine (10 μl, caffeine 25 g / l, sodium benzoate 38 g / l, was added in a solution of NaAc, code 605-2, Sigma) and a solution of a diazoreagent (5 μl, sulfanilic acid 1.25 mm, NaNO 2 1 mm, Hcl 0.05 M). The mixture was well mixed, followed by the addition of a cysteine reagent (1 μl, code 605-6, Sigma, reconstructed with 10.5 ml of H 2 O). The reaction mixture was incubated for 3 min at room temperature. Fluorescence emanating from the sample was collected at 630-660 nm using a two-photon excitation microfluorimeter (ArcDia TPX Plate Reader described in Example 1) using an integration time of 10 seconds. The fluorescent signal took place as a function of the bilirubin standard, as shown in FIGS. 3 and 4 (i.e., the standard curve).

Пример 4Example 4

Анализ глюкозыGlucose test

Флуорометрический анализ глюкозы основан на двух последовательных ферментативных реакциях. Первая, глюкоза окисляется молекулярным кислородом в присутствии глюкозооксидазы. В результате реакции образуются глюконолактон и перекись водорода. На следующей, второй реакции, флуорогенный реагент, Amplex Red™, окисляется перекисью водорода в присутствии фермента пероксидазы хрена (HRP) с получением флуоресцентного продукта "резоруфина". Процедура реакции была следующая: стандартный исходный раствор глюкозы приготовляли путем растворения 0,198 г моногидрата D- (+)-глюкозы в 10 мл буфера для анализа (NaH2PO4 10 мМ, NaCl 150 мМ, рН 6,2). Исходный раствор затем разбавляли буфером с получением стандартов глюкозы различных концентраций. Коктейль с реагентом для анализа приготовляли путем смешивания, в равных объемных отношениях, глюкозооксидазы (6 Е/мл, Sigma G-7016), HRP (300 мЕ/мл, Sigma Р8375) и Amplex Red (75 PM, Molecular Probe A-12222). Коктейль с реагентом использовали без промедления. Коктейль с реагентом для анализа (75 мкл) распределяли по лункам для анализа (96-луночный планшет Greiner BIO-One GmbH, cat. No GRE 655096) и добавляли стандартный образец (75 мкл). Пробы инкубировали в течение различных периодов времени (15 мин, 30 мин и 1 ч) при 32°С и затем производили измерения в определенные периоды времени посредством микрофлуориметра с двухфотонным возбуждением (ArcDia ТРХ Plate Reader, описанный в примере 1), используя время интегрирования 10 секунд. Сигнальный ответ и точность анализа, сравненные между кюветами, представлены на фиг.5 и в таблице 2 соответственно.Fluorometric glucose analysis is based on two consecutive enzymatic reactions. First, glucose is oxidized by molecular oxygen in the presence of glucose oxidase. As a result of the reaction, gluconolactone and hydrogen peroxide are formed. In the next, second reaction, the fluorogenic reagent, Amplex Red ™, is oxidized with hydrogen peroxide in the presence of the horseradish peroxidase enzyme (HRP) to produce the resorufin fluorescent product. The reaction procedure was as follows: a standard glucose stock solution was prepared by dissolving 0.198 g of D- (+) glucose monohydrate in 10 ml of assay buffer (NaH 2 PO 4 10 mM, NaCl 150 mM, pH 6.2). The stock solution was then diluted with buffer to give glucose standards of various concentrations. An assay reagent cocktail was prepared by mixing, in equal volume proportions, glucose oxidase (6 U / ml, Sigma G-7016), HRP (300 mU / ml, Sigma P8375) and Amplex Red (75 PM, Molecular Probe A-12222) . The reagent cocktail was used without delay. An assay reagent cocktail (75 μl) was dispensed into the assay wells (Greiner BIO-One GmbH 96-well plate, cat. No. GRE 655096) and a standard sample (75 μl) was added. Samples were incubated for various time periods (15 min, 30 min and 1 h) at 32 ° C and then measured at specific time periods using a two-photon excitation microfluorimeter (ArcDia TPX Plate Reader described in Example 1) using an integration time of 10 seconds. The signal response and analysis accuracy compared between the cuvettes are presented in figure 5 and table 2, respectively.

Таблица 2table 2 Точность анализа глюкозы, сравненная между кюветамиGlucose accuracy compared between cuvettes Глюкоза (мкМ)Glucose (μM) 15 мин15 minutes Время инкубации 30 минIncubation time 30 min 1 ч1 hour 1one 4%four% 4%four% 2%2% 33 3%3% 3%3% 3%3% 1010 2%2% 1%one% 1%one% 30thirty 1%one% 1%one% 0,02%0.02% 100one hundred 1%one%

Пример 5Example 5

Анализ амилазыAmylase Analysis

Для анализа амилазы, α-1,4-олигосахарид подвергали мечению флуорофором и гасящим агентом относительно восстановительного конца и невосстановительного конца соответственно. Образованный конъюгат демонстрировал снижение испускания флуоресценции по сравнению с испусканием свободного флуорофора вследствие близости гашения фрагментом гасящего агента. Конъюгат функционирует как субстрат для фермента амилазы и, таким образом, может быть использован для определения активности амилазы в клинических образцах. В присутствии амилазы, конъюгат олигосахарида расщепляется. Таким образом, флуорофор и гасящий агент расщепляются на части, что приводит к менее эффективному гашению и повышению определяемого флуоресцентного испускания.For analysis of amylase, the α-1,4-oligosaccharide was subjected to fluorophore and quenching agent labeling with respect to the reducing end and non-reducing end, respectively. The resulting conjugate showed a decrease in fluorescence emission compared with the emission of free fluorophore due to the proximity of quenching by a quenching agent fragment. The conjugate functions as a substrate for the amylase enzyme and, thus, can be used to determine the activity of amylase in clinical samples. In the presence of amylase, the oligosaccharide conjugate is cleaved. Thus, the fluorophore and the quenching agent are split into parts, which leads to less efficient quenching and an increase in detectable fluorescence emission.

Пример 6Example 6

Анализ щелочной фосфатазыAlkaline phosphatase assay

Анализ щелочной фосфатазы (ALP, ЕС 3.1.3.1) можно осуществить с помощью флуорогенного субстрата, гидролиз которого ферментом щелочной фосфатазой приводит к повышению флуоресценции. Повышение флуоресценции как функции времени (=наклон) является пропорциональным активности анализируемого компонента. В данном примере, анализ осуществляли с использованием DDAO-фосфата (Molecular Probes, D-6487) в качестве флуорогенного субстрата. Анализ выполняли следующим образом: исходный раствор ALP приготовляли путем растворения 0,54 мг лиофилизированной щелочной фосфатазы (Р-5931, Sigma, 42 Е/мг) в 0,54 мл воды. Исходный раствор ALP далее разбавляли раствором 1,0 мМ MgCl2 с получением стандартных растворов ALP с различными концентрациями. Исходный раствор DDAO-фосфата приготовляли путем растворения 1,11 мг DDAO-фосфата в 0,525 мл N,N-диметилформамида. Реагент для анализа приготовляли путем разбавления 66 мкл исходного раствора DDAO-фосфата 7,36 мл глицинового буфера (100 мМ глицин, 1,0 М MgCl2, 1,0 мМ ZnCl2, pH 10,4). Реагент для анализа (75 мкл) распределяли по лункам (96-луночный планшет Greiner BIO-One GmbH cat. No. GRE-655096) с последующим добавлением стандартного образца ALP (7,5 мкл). Реакционную смесь инкубировали при 32°С и флуоресценцию измеряли кинетически посредством микрофлуориметра с: двухфотонным возбуждением (ArcDia TPX Plate Reader) с интервалами 5 мин при времени интегрирования 15 сек.Analysis of alkaline phosphatase (ALP, EC 3.1.3.1) can be carried out using a fluorogenic substrate, hydrolysis of which by alkaline phosphatase enzyme leads to increased fluorescence. The increase in fluorescence as a function of time (= slope) is proportional to the activity of the analyzed component. In this example, analysis was performed using DDAO phosphate (Molecular Probes, D-6487) as a fluorogenic substrate. The analysis was performed as follows: an ALP stock solution was prepared by dissolving 0.54 mg of lyophilized alkaline phosphatase (P-5931, Sigma, 42 U / mg) in 0.54 ml of water. The ALP stock solution was further diluted with a 1.0 mM MgCl 2 solution to give standard ALP solutions with various concentrations. An DDAO phosphate stock solution was prepared by dissolving 1.11 mg of DDAO phosphate in 0.525 ml of N, N-dimethylformamide. An assay reagent was prepared by diluting 66 μl of the DDAO phosphate stock solution with 7.36 ml of glycine buffer (100 mM glycine, 1.0 M MgCl 2 , 1.0 mM ZnCl 2 , pH 10.4). The assay reagent (75 μl) was dispensed into wells (96-well Greiner BIO-One GmbH cat. No. GRE-655096 plate), followed by the addition of a standard ALP sample (7.5 μl). The reaction mixture was incubated at 32 ° C and fluorescence was measured kinetically using a microfluorimeter with: two-photon excitation (ArcDia TPX Plate Reader) at intervals of 5 minutes with an integration time of 15 seconds.

На основании кинетических данных было рассчитано увеличение интенсивности флуоресценции как функции времени (=наклон) для каждого стандартного образца, и результаты представлены на фиг.6.Based on the kinetic data, the increase in fluorescence intensity as a function of time (= slope) for each standard sample was calculated, and the results are presented in Fig.6.

Пример 7Example 7

Анализ креатининаCreatinine analysis

Данный метод анализа креатинина основан на использовании различных ферментов и двухстадийного протокола анализа. На первой стадии креатин метаболизирует посредством трех последовательных катализируемых ферментами реакций (креатиназа, саркозиноксидаза, каталаза). За удалением креатина следует вторая стадия, где креатинин анализируют посредством четырех последовательных реакций, катализируемых ферментами (креатининаза, креатиназа, саркозиноксидаза и пероксидаза хрена). Каскад реакций приводит к образованию флуоресцентного конечного продукта "резоруфина".This method of creatinine analysis is based on the use of various enzymes and a two-step analysis protocol. In the first stage, creatine is metabolized through three sequential enzyme-catalyzed reactions (creatinase, sarcosine oxidase, catalase). The removal of creatine is followed by a second step, where creatinine is analyzed by four sequential enzyme-catalyzed reactions (creatininase, creatinase, sarcosine oxidase and horseradish peroxidase). The cascade of reactions leads to the formation of a fluorescent end product "resorufin".

Стандартный раствор креатинина (10 микролитров, в буфере, содержащем 10 мМ NaH2PO4, 150 мМ NaCl, титрован до рН 8) распределяли по лункам (384-луночный планшет от Greiner BIO-ONE, cat. No. GRE 7810966) и далее добавляли 5 мкл реагента 1 для анализа (содержащего саркозиноксидазу 80 кЕ/л, креатиназу 140 кЕ/л, пероксидазу хрена 20 кЕ/л, раствор каталазы 200 кЕ/л). Реакционную смесь инкубировали при комнатной температуре в темноте в течение 45 мин. Затем в лунки распределяли по 5 мкл реагента 2 для анализа (содержащего креатининазу 60 кЕ/л, Amplex Red 300 мкМ). Реакционную смесь инкубировали в течение 15 мин и измеряли флуоресценцию с помощью планшет-ридера ArcDia TPX Plate Reader (Koskinen J.O. et al., 2004, Anal. Biochem. 328, 210-218), используя режим измерения раствора и время интегрирования 10 сек. Результаты представлены на фиг.7.A standard creatinine solution (10 microliters, in a buffer containing 10 mM NaH 2 PO 4 , 150 mM NaCl, titrated to pH 8) was dispensed into wells (384-well plate from Greiner BIO-ONE, cat. No. GRE 7810966) and further 5 μl of reagent 1 was added for analysis (containing sarcosine oxidase 80 kE / L, creatinase 140 kE / L, horseradish peroxidase 20 kE / L, catalase solution 200 kE / L). The reaction mixture was incubated at room temperature in the dark for 45 minutes. Then 5 μl of reagent 2 for analysis (containing creatininase 60 kE / L, Amplex Red 300 μM) was dispensed into the wells. The reaction mixture was incubated for 15 min and fluorescence was measured using an ArcDia TPX Plate Reader (Koskinen JO et al., 2004, Anal. Biochem. 328, 210-218) using a solution measurement mode and integration time of 10 sec. The results are presented in Fig.7.

Пример 8Example 8

Анализ креатинкиназыCreatine Kinase Assay

Креатинкиназа катализирует реакцию между креатинфосфатом и АДФ (ADP) с образованием креатина и АТФ (АТР). Метод анализа креатинкиназы основан на определении перекиси водорода после превращения креатина с добавлением креатиназы и саркозиноксидазы. Последовательность реакций приводит к высвобождению перекиси водорода, которую измеряют стандартным методом с использованием флуорогенного субстрата "Ampiex Red" и пероксидазы хрена в качестве катализатора.Creatine kinase catalyzes the reaction between creatine phosphate and ADP (ADP) to form creatine and ATP (ATP). The method of analysis of creatine kinase is based on the determination of hydrogen peroxide after the conversion of creatine with the addition of creatinase and sarcosine oxidase. The sequence of reactions leads to the release of hydrogen peroxide, which is measured by the standard method using fluorogenic substrate "Ampiex Red" and horseradish peroxidase as a catalyst.

Пример 9Example 9

Анализ аланиламинотрансферазы (ALAT)Alanylaminotransferase Assay (ALAT)

Метод анализа аланинаминотрансферазы основан на определении пирувата после превращения L-аланина и 2-оксоглутарата до пирувата и L-глутамата. Далее, пируват взаимодействует с фосфатом с помощью катализатора пируватоксидазы с образованием ацетилфосфата, перекиси водорода и двуокиси углерода. В конце концов, перекись водорода измеряют стандартным методом с использованием флуорогенного субстрата "Amplex Red" и пероксидазы хрена в качестве катализатора.The method of analysis of alanine aminotransferase is based on the determination of pyruvate after the conversion of L-alanine and 2-oxoglutarate to pyruvate and L-glutamate. Further, pyruvate is reacted with phosphate using a pyruvate oxidase catalyst to form acetyl phosphate, hydrogen peroxide and carbon dioxide. Finally, hydrogen peroxide is measured by a standard method using an Amplex Red fluorogenic substrate and horseradish peroxidase as a catalyst.

Пример 10Example 10

Анализ аспартатаминотрансферазы (ASAT)Aspartate aminotransferase assay (ASAT)

Аспартатаминотрансфераза катализирует превращение L-аспартата и 2-оксоглутарата в оксалоацетат и L-глутамат. Далее, оксалоацетат превращается в пируват при добавлении оксалоацетатдекарбоксилата. Далее, пируват взаимодействует с фосфатом, реакцию катализирует пируватоксидаза с образованием ацетилфосфата, перекиси водорода и двуокиси углерода. В конце реакции, перекись водорода измеряют стандартным методом, используя флуорогенный субстрат "Amplex Red" и пероксидазу хрена в качестве катализатора.Aspartate aminotransferase catalyzes the conversion of L-aspartate and 2-oxoglutarate to oxaloacetate and L-glutamate. Further, oxaloacetate is converted to pyruvate by the addition of oxaloacetate decarboxylate. Further, pyruvate interacts with phosphate, the reaction catalyzes pyruvate oxidase to form acetyl phosphate, hydrogen peroxide and carbon dioxide. At the end of the reaction, hydrogen peroxide was measured by a standard method using an Amplex Red fluorogenic substrate and horseradish peroxidase as a catalyst.

Пример 11Example 11

Анализ кальцияCalcium Analysis

Кальций определяли количественно с помощью специфических агентов, хелатирующих кальций, способом, который характеризуется повышением эффективности флуоресценции или изменением длины волны испускания при образовании комплекса с ионами кальция.Calcium was quantified using specific calcium chelating agents in a manner that is characterized by an increase in fluorescence efficiency or a change in the emission wavelength when complexed with calcium ions.

Пример 12Example 12

Анализ общего холестеринаTotal cholesterol analysis

Вначале сложные эфиры холестерина образца превращаются в холестерин и жирные кислоты при добавлении холестеринэстеразы. Затем, холестерин превращается в холест-4-ен-3-он с помощью реакции, катализируемой холестериноксидазой. Указанное превращение сопровождается освобождением перекиси водорода, которую определяют количественно стандартным методом, используя флуорогенный реагент "Amplex Red" в качестве субстрата, пероксидазу хрена в качестве катализатора, и детектирование производят с помощью флуорометра с двухфотонным возбуждением.Initially, the cholesterol esters of the sample are converted to cholesterol and fatty acids with the addition of cholesterol esterase. Then, cholesterol is converted to cholest-4-en-3-one by a reaction catalyzed by cholesterol oxidase. This conversion is accompanied by the release of hydrogen peroxide, which is determined quantitatively by the standard method, using the Amplex Red fluorogenic reagent as a substrate, horseradish peroxidase as a catalyst, and detection using a two-photon excitation fluorometer.

Пример 13Example 13

Анализ холестерина ЛВПHDL Cholesterol Analysis

Фракции липопротеина, отличные от фракции ЛВП, блокируют путем добавления блокирующих реагентов (α-циклодекстрин и Mg2+). Фракцию холестерина ЛВП превращают в холест-4-ен-3-он при добавлении фермента холестериноксидазы с повышенной специфичностью к холестерину ЛВП. Указанное превращение сопровождается: освобождением перекиси водорода, которую количественно определяют стандартным методом, используя флуорогенный реагент "Amplex Red" в качестве субстрата, пероксидазу хрена в качестве катализатора, и детектирование производят с помощью флуорометра с двухфотонным возбуждением.Fractions of lipoprotein other than HDL are blocked by the addition of blocking reagents (α-cyclodextrin and Mg 2+ ). The HDL cholesterol fraction is converted to cholesterol-4-en-3-one by adding the cholesterol oxidase enzyme with increased specificity to HDL cholesterol. This conversion is accompanied by the release of hydrogen peroxide, which is quantified by the standard method using Amplex Red fluorogenic reagent as a substrate, horseradish peroxidase as a catalyst, and detection is carried out using a two-photon excitation fluorometer.

Пример 14Example 14

Анализ триглицеридовTriglyceride Analysis

Триглицериды гидролизуются при добавлении липазы с образованием жирных кислот и глицерина. Затем, глицерин фосфорилируется путем обработки АТФ и глицеролкиназы с образованием глицерол-3-фосфата и АДФ. В конце концов, глицерол-3-фосфат окисляется посредством О2 с добавлением глицеролфосфатоксидазы с образованием дигидроксиацетонфосфата и перекиси водорода. Перекись водорода количественно определяют стандартным методом, используя флуорогенный реагент "Amplex Red" в качестве субстрата, пероксидазу хрена в качестве катализатора, и детектирование производят с помощью флуорометра с двухфотонным возбуждением.Triglycerides are hydrolyzed by the addition of lipase to form fatty acids and glycerol. Then, glycerol is phosphorylated by treating ATP and glycerol kinase to form glycerol-3-phosphate and ADP. Finally, glycerol-3-phosphate is oxidized via O 2 with the addition of glycerol phosphate oxidase to form dihydroxyacetone phosphate and hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide is quantitatively determined by the standard method using Amplex Red fluorogenic reagent as a substrate, horseradish peroxidase as a catalyst, and detection using a two-photon excitation fluorometer.

Claims (17)

1. Диагностический способ in vitro количественного определения компонента, содержащегося в клиническом образце, применяемый в области клинической химии, где анализируемый компонент
a) подвергается химической реакции или реакциям с реагентом или реагентами в одну или несколько стадий, или в последовательности реакций, или
b) катализирует химическую реакцию или реакции, или реакцию в последовательности реакций реагента или реагентов в одну или несколько стадий
в реакционной системе, причем указанная реакция или реакции, или последовательность реакций приводит к изменению подвергаемого измерению свойства соединения или соединений указанной реакции или реакций или последовательности реакций, отличающийся тем, что
i) указанная химическая реакция или реакции, или последовательность реакций приводит к
образованию соединения с двухфотонно-возбуждаемой флуоресценцией, или
изменению свойств двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции реакционной системы, содержащей по крайней мере одно соединение с двухфотонной флуоресценцией; и
ii) указанный анализируемый компонент количественно оценивают посредством возбуждения указанного соединения или соединений с двухфотонной флуоресценцией и измерения двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции и соотнесения данных измерения флуоресценции с методом стандартизации данных, основанным на измерениях, полученных от эталонного материала указанного анализируемого компонента.
1. In vitro diagnostic method for the quantitative determination of the component contained in a clinical sample, used in the field of clinical chemistry, where the analyzed component
a) undergoes a chemical reaction or reactions with a reagent or reagents in one or more stages, or in a sequence of reactions, or
b) catalyzes a chemical reaction or reactions, or a reaction in a sequence of reactions of a reagent or reagents in one or more stages
in the reaction system, wherein said reaction or reactions, or reaction sequence, changes the measured property of a compound or compounds of said reaction or reactions or reaction sequence, characterized in that
i) the specified chemical reaction or reactions, or a sequence of reactions leads to
the formation of a compound with two-photon-excited fluorescence, or
a change in the properties of two-photon-excited fluorescence of a reaction system containing at least one two-photon fluorescence compound; and
ii) said analyte component is quantified by excitation of said compound or two-photon fluorescence compounds and measurement of two-photon-excited fluorescence and correlation of fluorescence measurement data with a standardization method based on measurements obtained from a reference material of said analyte component.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя стадии
a) осуществления контакта клинического образца, содержащего анализируемый компонент, со специфическим реагентом или реагентами для анализа;
b) осуществления в реакционной системе химической реакции анализируемого компонента с указанным реагентом или реагентами, или осуществления химической реакции или реакций указанного реагента или реагентов, катализируемой анализируемым компонентом;
c) возможно, повторения стадий а) и b) один или несколько раз;
d) указанная реакция или реакции стадии или стадий b) приводит к образованию соединения, проявляющего двухфотонную флуоресценцию, или приводит к изменению характеристик двухфотонной флуоресценции указанной реакционной системы, включающей в себя по крайней мере одно соединение, проявляющее двухфотонную флуоресценцию; и
e) количественной оценки указанного анализируемого компонента путем возбуждения указанного соединения или соединений, проявляющего двухфотонную флуоресценцию, измерения двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции и соотнесения величин указанной измеренной флуоресценции с методом стандартизации данных, основанным на измерениях, полученных от эталонного материала указанного анализируемого компонента.
2. The method according to claim 1, characterized in that it includes stages
a) contacting the clinical sample containing the component to be analyzed with a specific reagent or reagents for analysis;
b) the implementation in the reaction system of a chemical reaction of the analyzed component with the specified reagent or reagents, or the implementation of the chemical reaction or reactions of the specified reagent or reagents catalyzed by the analyzed component;
c) possibly repeating steps a) and b) one or more times;
d) said reaction or reactions of step or steps b) leads to the formation of a compound exhibiting two-photon fluorescence, or leads to a change in the characteristics of two-photon fluorescence of said reaction system comprising at least one compound exhibiting two-photon fluorescence; and
e) quantifying said analyte component by exciting said compound or compounds exhibiting two-photon fluorescence, measuring two-photon-excited fluorescence and correlating said measured fluorescence values with a standardization method based on measurements obtained from a reference material of said analyte component.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что флуоресценцию, являющуюся результатом двухфотонного возбуждения, измеряют кинетически.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fluorescence resulting from two-photon excitation is measured kinetically. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что флуоресценцию, являющуюся результатом двухфотонного возбуждения, измеряют как сигнал в конечной точке.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fluorescence resulting from two-photon excitation is measured as a signal at the end point. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что количественное определение анализируемого компонента, содержащегося в клиническом образце, осуществляют для нескольких образцов путем повторения стадий от а) до е) по п.2 для каждого образца.5. The method according to claim 2, characterized in that the quantitative determination of the analyzed component contained in the clinical sample is carried out for several samples by repeating steps a) to e) according to claim 2 for each sample. 6. Способ по п.2, отличающийся тем, что несколько анализируемых компонентов, содержащихся в клиническом образце, определяют количественно путем повторения стадий от а) до е) по п.2 для каждого анализируемого компонента.6. The method according to claim 2, characterized in that several of the analyzed components contained in the clinical sample are quantified by repeating steps a) to e) according to claim 2 for each analyzed component. 7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что компонент или компоненты, содержащиеся в клиническом образце, выбирают из группы, состоящей из альбумина, общего белка, гемоглобина, аммиака, карбоната, билирубина прямого, билирубина общего, кальция, хлорида, железа, магния, фосфата, холестерина ЛВП, холестерина ЛНП, общего холестерина, креатинина, фруктозамина, глюкозы, лактата, триглицеридов, мочевины, мочевой кислоты, кислой фосфатазы, щелочной фосфатазы, аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы, панкреатической амилазы, общей амилазы, холинэстеразы, креатинкиназы, глутамилтрансферазы, глутаматдегидрогеназы, гидроксибутиратдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы и липазы.7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the component or components contained in the clinical sample is selected from the group consisting of albumin, total protein, hemoglobin, ammonia, carbonate, direct bilirubin, total bilirubin, calcium, chloride, iron, magnesium, phosphate, HDL cholesterol, LDL cholesterol, total cholesterol, creatinine, fructosamine, glucose, lactate, triglycerides, urea, uric acid, acid phosphatase, alkaline phosphatase, alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase, pancreatic amyl cholinesterase, creatine kinase, glutamyl transferase, glutamate dehydrogenase, hydroxybutyrate dehydrogenase, lactate dehydrogenase and lipase. 8. Применение флуорометрического устройства, работающего на принципе флуоресценции при двухфотонном возбуждении для in vitro диагностического количественного определения анализируемого компонента или компонентов, содержащихся в клиническом образце или образцах, где указанное количественное определение одного или более указанных анализируемых компонентов включает в себя одну или более химических реакций, приводящих к образованию по крайней мере одного соединения с двухфотонной флуоресценцией, или к изменению свойств двухфотонной флуоресценции реакционной системы, содержащей по крайней мере одно соединение с двухфотонной флуоресценцией.8. The use of a fluorometric device operating on the principle of fluorescence during two-photon excitation for in vitro diagnostic quantification of the analyzed component or components contained in a clinical sample or samples, where the specified quantitative determination of one or more of these analyzed components includes one or more chemical reactions, leading to the formation of at least one two-photon fluorescence compound, or to a change in the properties of two-photon fluorescence fluorescence of the reaction system comprising at least one compound with two-photon fluorescence. 9. Применение по п.8, отличающееся тем, что устройство представляет собой импульсный лазер для двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции
a) с длительностью импульсов лазерного излучения короче 10 нс,
b) с частотой повторения импульсов выше 10 кГц,
c) с ТЕМ 00 типом выхода поляризованного пучка, и
d) со средней мощностью пучка в образце от 20 до 200 мВт, предпочтительно от 85 до 120 мВт и наиболее предпочтительно приблизительно 100 мВт.
9. The application of claim 8, characterized in that the device is a pulsed laser for two-photon-excited fluorescence
a) with laser pulses shorter than 10 ns,
b) with a pulse repetition rate above 10 kHz,
c) with TEM 00 type of output of the polarized beam, and
d) with an average beam power in the sample of from 20 to 200 mW, preferably from 85 to 120 mW, and most preferably about 100 mW.
10. Применение по п.8 или 9, отличающееся тем, что анализируемый компонент или компоненты, содержащиеся в клиническом образце, выбирают из группы, состоящей из альбумина, общего белка, гемоглобина, аммиака, карбоната, билирубина прямого, билирубина общего, кальция, хлорида, железа, магния, фосфата, холестерина ЛВП, холестерина ЛНП, общего холестерина, креатинина, фруктозамина, глюкозы, лактата, триглицеридов, мочевины, мочевой кислоты, кислой фосфатазы, щелочной фосфатазы, аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы, панкреатической амилазы, общей амилазы, холинэстеразы, креатинкиназы, глутамилтрансферазы, глутаматдегидрогеназы, гидроксибутиратдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы и липазы.10. The use of claim 8 or 9, characterized in that the analyzed component or components contained in the clinical sample are selected from the group consisting of albumin, total protein, hemoglobin, ammonia, carbonate, direct bilirubin, total bilirubin, calcium, chloride , iron, magnesium, phosphate, HDL cholesterol, LDL cholesterol, total cholesterol, creatinine, fructosamine, glucose, lactate, triglycerides, urea, uric acid, acid phosphatase, alkaline phosphatase, alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase, pancreatic ase total amylase, cholinesterase, creatine kinase, glutamyl transferase, glutamate dehydrogenase, hydroxybutyrate dehydrogenase, lactate dehydrogenase and lipase. 11. Применение по п.10, отличающееся тем, что одно и то же флуорометрическое устройство последовательно используют для количественного определения по крайней мере 2, предпочтительно 5, более предпочтительно 10, еще более предпочтительно 20 и наиболее предпочтительно всех анализируемых в клиническом образце компонентов из группы.11. The use of claim 10, characterized in that the same fluorometric device is sequentially used to quantify at least 2, preferably 5, more preferably 10, even more preferably 20 and most preferably all components of the group analyzed in a clinical sample . 12. Применение по п.8 или 9, отличающееся тем, что одно и то же флуорометрическое устройство также используют для количественного определения анализируемых биоаффинным методом компонентов.12. The use of claim 8 or 9, characterized in that the same fluorometric device is also used for the quantitative determination of components analyzed by the bio-affinity method. 13. Система для in vitro диагностического количественного определения по крайней мере одного анализируемого компонента, содержащегося в клиническом образце или образцах, отличающаяся тем, что система включает в себя
a) флуорометрическое устройство, работающее на принципе флуоресценции при двухфотонном возбуждении, для количественной оценки одного или нескольких анализируемых в клиническом образце компонентов, блок управления, включающий блок памяти и измерительное устройство, и
b) блок обработки данных с программой для специализированной обработки данных для указанного количественного определения указанного анализируемого компонента или компонентов с помощью указанного флуорометрического устройства, где указанное количественное определение одного или более указанных анализируемых компонентов включает в себя одну или более химических реакций, приводящих к образованию по крайней мере одного соединения с двухфотонной флуоресценцией, или к изменению свойств двухфотонной флуоресценции реакционной системы, содержащей по крайней мере одно соединение с двухфотонной флуоресценцией.
13. System for in vitro diagnostic quantification of at least one analyte component contained in a clinical sample or samples, characterized in that the system includes
a) a fluorometric device operating on the principle of fluorescence upon two-photon excitation, for quantifying one or more components analyzed in a clinical sample, a control unit including a memory unit and a measuring device, and
b) a data processing unit with a program for specialized data processing for the specified quantitative determination of the specified analyzed component or components using the specified fluorometric device, where the specified quantitative determination of one or more of these analyzed components includes one or more chemical reactions leading to at least at least one compound with two-photon fluorescence, or to a change in the properties of two-photon fluorescence of the reaction system, won at least one compound with two-photon fluorescence.
14. Система по п.13, отличающаяся тем, что она включает в себя магазины для кювет, предназначенных для анализа, вмещающие пробирки для образцов и кюветы.14. The system according to item 13, characterized in that it includes shops for cuvettes intended for analysis, containing test tubes for samples and cuvettes. 15. Система по п.13 или 14, отличающаяся тем, что она включает в себя раздаточное устройство для разбавления образца и для распределения его в кюветы для анализа.15. The system according to item 13 or 14, characterized in that it includes a dispensing device for diluting the sample and for distributing it into cuvettes for analysis. 16. Система по п.13 или 14, отличающаяся тем, что она включает в себя механизмы для перемещения кювет для анализа и/или распределяющей головки.16. The system according to item 13 or 14, characterized in that it includes mechanisms for moving the cuvette for analysis and / or distribution head. 17. Система по п.13 или 14, отличающаяся тем, что она включает в себя блок управления для автоматического контроля системы. 17. The system according to item 13 or 14, characterized in that it includes a control unit for automatic control of the system.
RU2006132720/28A 2004-02-13 2005-02-11 Application of biphoton-excited fluorescence in field of clinical chemistry for analysis of components contained in clinical sample RU2362987C2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US54419704P 2004-02-13 2004-02-13
FI20040236A FI20040236A0 (en) 2004-02-13 2004-02-13 Use of dual-photon-excited fluorescence in assays of clinical chemistry analytes
US60/544,197 2004-02-13
FI20040236 2004-02-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006132720A RU2006132720A (en) 2008-03-20
RU2362987C2 true RU2362987C2 (en) 2009-07-27

Family

ID=39279463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006132720/28A RU2362987C2 (en) 2004-02-13 2005-02-11 Application of biphoton-excited fluorescence in field of clinical chemistry for analysis of components contained in clinical sample

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2362987C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU204836U1 (en) * 2020-12-29 2021-06-15 Ооо "Биомедицинские Системы" DEVICE FOR MEASURING CELL CHARACTERISTICS BY LASER DIFFRACTION AND FLUORESCENT ANALYSIS
RU2813337C1 (en) * 2022-10-09 2024-02-12 Общество с ограниченной ответственностью "ОпенТу" Lanthanide complexes exhibiting luminescent properties, method of determining glucose concentration based on them

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU204836U1 (en) * 2020-12-29 2021-06-15 Ооо "Биомедицинские Системы" DEVICE FOR MEASURING CELL CHARACTERISTICS BY LASER DIFFRACTION AND FLUORESCENT ANALYSIS
RU2813337C1 (en) * 2022-10-09 2024-02-12 Общество с ограниченной ответственностью "ОпенТу" Lanthanide complexes exhibiting luminescent properties, method of determining glucose concentration based on them

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006132720A (en) 2008-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10295465B2 (en) Use of two-photon excited fluorescence in assays of clinical chemistry analytes
Mikkelsen et al. Bioanalytical chemistry
JP6400630B2 (en) System and method for maximizing sample usage
JP6298043B2 (en) Multi-application method for photometric determination of the amount of an analyte in a fluid sample with an automated analyzer
US6551842B1 (en) Method and device for detecting analytes in fluids
Crouch et al. Kinetic determinations and some kinetic aspects of analytical chemistry
US9523640B2 (en) Method of fluorescent measurement of samples, and devices therefrom
EP1153299B1 (en) Chemical and biochemical assay method and apparatus
JP2002540427A5 (en)
US7599057B2 (en) Method and apparatus for detection of biological organisms using Raman scattering
US20200166528A1 (en) Methods for Improving Assays of Biological Samples
Bachmann et al. Spectrophotometry
Zhou et al. Polymeric microsphere enhanced surface plasmon resonance imaging immunosensor for occult blood monitoring
JP2008228637A (en) Method for measuring amount of hydrogen peroxide by using fluorescence correlation spectrometry, and method for utilizing the same
RU2362987C2 (en) Application of biphoton-excited fluorescence in field of clinical chemistry for analysis of components contained in clinical sample
US20060199209A1 (en) Enhanced detection of biological and bioactive components by resonance Raman spectroscopy
Soini et al. Two-photon fluorescence excitation in detection of biomolecules
Rocca et al. Rapid quantitative assays for glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) and hemoglobin combined on a capillary-driven microfluidic chip
JP2019194622A (en) Point-of-care coagulation assay method and system by optical detection
Allen et al. Detection of Small‐Molecule Aggregation with High‐Throughput Microplate Biophysical Methods
Tachi et al. Microchip-based homogeneous immunoassay using a cloned enzyme donor
Kocheril et al. Amplification-free nucleic acid detection with a fluorescence-based waveguide biosensor
Tiffany et al. Fluorometric fast analyzer: some applications to fluorescence measurements in clinical chemistry
US20020110842A1 (en) Photochemical amplified immunoassay
Huang et al. High‐Throughput Measurements of Biochemical Responses Using the Plate:: Vision Multimode 96 Minilens Array Reader