RU2642055C1 - Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов - Google Patents
Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642055C1 RU2642055C1 RU2017124874A RU2017124874A RU2642055C1 RU 2642055 C1 RU2642055 C1 RU 2642055C1 RU 2017124874 A RU2017124874 A RU 2017124874A RU 2017124874 A RU2017124874 A RU 2017124874A RU 2642055 C1 RU2642055 C1 RU 2642055C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- capillaries
- magnetic field
- sample
- immunological reactions
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/531—Production of immunochemical test materials
- G01N33/532—Production of labelled immunochemicals
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hematology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине, в частности к средствам исследования и диагностики с помощью биочипов. Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов включает подготовку пробы, смешение антигенов пробы с суперпарамагнитными частицами, соединенными с антителами к указанным антигенам пробы, транспортировку смеси в зону селективного детектирования по имуннологическим реакциям через капилляры и воздействие на смесь магнитным полем. При этом воздействие магнитным полем осуществляют во время прохождения смеси через капилляры, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода, причем используют изменяющееся во времени и в пространстве неоднородное магнитное поле. После прохождения по капиллярам смесь последовательно перемещают магнитным полем через все зоны селективного детектирования по имуннологическим реакциям. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к медицине, частности к средствам исследования и диагностики с помощью биочипов.
Биологические микрочипы широко используются в диагностике. В основе механизма действия биочипов лежит молекулярное распознавание анализируемых молекул молекулами биополимерами, нанесенными на чип. Это распознавание построено либо на взаимодействии рецепторов с лигандами (например, антител с антигенами), либо на гибридизации комплементарных цепей ДНК. В частности, разработаны биочипы, распознающие короткие олигонуклеотидные последовательности и позволяющие детектировать единичные мутации в генах. Известен способ исследования нуклеиновых кислот и белков с использованием биочипов (DE 10314746). Способ предусматривает подготовку биологической пробы и добавление в нее магнитных частиц с антителами, селективно связывающихся с возбудителями инфекций. В результате перемешивания смеси антитела селективно соединяются с возбудителями инфекций.
После окончания перемешивания смесь перемещают в зону селекции, представляющую собой подложку, на различных частях поверхности которой размещены различные группы антител (моно- или поликлональных) селективно связывающихся с возбудителями инфекций. Измеряя в микроскоп сравнительно (относительно возбудителей инфекций) крупные магнитные частицы через антитела и антигены, связанные с подложкой, определяют тип возбудителей инфекций.
Недостатком известного способа является низкая чувствительность из-за высокого уровня помех, создаваемых антигенами, несвязавшимися при перемешивании с соответствующими антителами соединенными с магнитными частицами.
Известен способ проведения анализов с помощью биочипа (KR 20130093323).
Способ предусматривает подготовку пробы и добавление в нее магнитных наночастиц. Полученная смесь помещается в зону селекции, например на подложку, под которой размещают постоянный магнит. В результате частицы аналита с со-соединенными с ними магнитными частицами фиксируются на подложке, подложка высушивается, а ее содержимое исследуется. Распределение анализируемых частиц на подложке зависит от целого ряда факторов. Это и вещество, форма и размеры наночастиц, параметры магнитного поля и т.д, что увеличивает вероятность ошибки при распознавании типа возбудителей инфекции.
Наиболее близким к заявляемому является известный способ анализа заболеваний или патогенных микроорганизмов с применением биочипа и с использованием существующих методов хемилюминесцентного биотестирования, используемых в крупных клинических лабораторных системах (US 2005221281).
Способ предусматривает подготовку пробы, смешение пробы с суперпарамагнитными частицами, соединенными антителами с биоматериалом пробы, транспортировку смеси в зону селекции через капилляры. При этом, чтобы обеспечить транспорт смеси через капилляр, используют средства создания давления на жидкость (шприц, вантуз, микроактюатор и т.д.). После прохождения капилляров и попадания зону селекции на смесь воздействуют магнитным полем, в результате чего комплексы из суперпарамагнитных частиц, соединенных антителами с биоматериалом пробы, «прилипают» к поверхности кюветы. После прохождения пробы поверхность кюветы промывается для удаления непрореагировавших остатков и выделенные частицы подвергаются анализу.
Недостатками данного способа являются большой уровень помех, создаваемых антигенами, несоединившимися через антитела с магнитными частицами в зоне пробоподготовки. Данные частицы захватываются антителами, фиксированными на подложке в зоне селективного детектирования, и блокируют в данном месте захват антител с магнитными частицами, которые детектируются в микроскопе. В результате размер зоны детектирования уменьшается, что приводит к уменьшению чувствительности детектирования данным способом.
Заявляемый способ направлен на повышение чувствительности детектирования.
Указанный результат достигается тем, что способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов включает подготовку пробы, смешение суперпарамагнитных частиц, соединенных антителами с антигенами пробы, транспортировку смеси в зону селективного детектирования по имуннологическим реакциям через капилляры и воздействие на смесь магнитным полем. При этом воздействие магнитным полем осуществляют во время прохождения смеси через капилляры, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода и используя изменяющееся во времени и в пространстве неоднородное магнитное поле.
Отличительными признаками заявляемого способа являются:
- воздействие магнитным полем осуществляют во время прохождения смеси через капилляры, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода;
- используют изменяющееся во времени и в пространстве неоднородное магнитное поле, перемещаемое вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода.
После перемешивания в зоне пробоподготовки часть антигенов пробы может быть не соединена через антитела с суперпарамагнитными частицами. На данные комплексы магнитное поле не действует, и большая их часть останавливается в мертвой пристеночной зоне капилляров, не достигая зоны селективного детектирования по имуннологическим реакциям. На другую часть, с суперпарамагнитными частицами, действует внешнее магнитное поле, перемещающее суперпарамагнитные частицы, соединенные через антитела с антигенами пробы. В результате действия данной фильтрации в зоне селективного детектирования по имуннологическим реакциям уменьшается количество антигенов пробы без суперпарамагнитных частиц, уменьшающих чувствительность данного способа детектирования.
Повышение чувствительности обеспечивается наличием «микрофлюидного эффекта» - формирования мертвой зоны на стенках капилляров. Эффект заключается в следующем.
Все материалы из зоны пробоподготовки перемещаются по капиллярам в зону диагностики. Перемещение осуществляется под воздействием диффузии, градиента давления, межатомного взаимодействия. Движение внутри капилляра характеризуется возникновением пристеночной мертвой зоны, в которой частицы практически не перемещаются, поскольку силы взаимодействия с неподвижными атомами стенки препятствуют перемещению частиц.
Однако воздействие магнитного поля на суперпарамагнитные частицы создает силы, превосходящие силы взаимодействия, препятствующие перемещению частиц вдоль капилляра. В результате перемещающееся вдоль капилляра магнитное поле будет «тянуть» за собой суперпарамагнитную частицу и соединенные с ней антигены пробы и антитела. Скорость перемещения суперпарамагнитных частиц в результате многократно превышает скорости перемещения непрореагировавших частиц. В результате концентрация суперпарамагнитных частиц на выходе из капилляра становится многократно большей, что уменьшает вероятность ошибки при диагностировании.
Таким образом осуществляется фильтрация (отсев, селекция) непрореагировавших частиц, перемещаемых к зоне селективной детектирования по имуннологическим реакциям.
Воздействие неоднородным магнитным полем осуществляют во все время прохождения смеси по капиллярам, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода.
В каждой из областей селективного детектирования по имуннологическим реакциям находятся антитела только определенного типа. Для дальнейшего повышения чувствительности смесь после прохождения по капиллярам последовательно перемещают магнитным полем через все зоны селективного детектирования по имуннологическим реакциям. Таким образом уменьшаются потери антигенов пробы по сравнению с традиционным методом анализа, при котором анализируемые антигены пробы равномерно распределялись по всем областям селективного детектирования.
Сущность заявленного способа поясняется примером реализации и фиг.1, на которой схематично показано течение пробы от зоны подготовки к зоне селекции по капилляру (микроканалу). На фиг.1 цифрами обозначены: 1 - капилляр; 2 - мертвая зона для микрофлюидного потока; 3 - отдельная суперпарамагнитная частица; 4 - антитело; 5 - антиген пробы; 6 - комплекс, состоящий из антигена пробы, антитела и суперпарамагнитной частицы; 7 - направление вектора силы, воздействующего на суперпарамагнитную частицу в результате воздействия поля.
Способ реализуется следующим образом.
Биочип состоит из 3-х зон:
- пробоподготовки,
- селекции по суперпарамагнитным частицам (обеспечивается пропуск только их и соединенных с ними антигенами пробы и антителами дальше),
- селекции по имуннологическим реакциям и оптического детектирования.
В зону пробоподготовки вводят:
- антитела, соединенные посредством стрептавидина с суперпарамагнитными частицами;
- антигены пробы.
Ввод данных биологических материалов осуществляют шприцем.
В зоне пробоподготовки осуществляют перемешивание антигенов пробы и соединение их с антителами (предварительно соединенными с суперпарамагнитными частицами). Перемешивание осуществляют перемещающимся внешним магнитным полем.
В зоне селекции по суперпарамагнитным частицам осуществляется перемещение комплексов 6 «суперпарамагнитная частица + антиген пробы + с антитело». Перемещение этих комплексов с суперпарамагнитными частицами осуществляют транспортировкой по капиллярам при воздействии на поток внешним перемещающимся магнитным полем. Остальные частицы вследствие микрофлюидного эффекта задерживаются в «мертвом» пристеночном слое.
Из данной зоны селекции выходят в основном только суперпарамагнитные частицы, соединенные с антигенами пробы.
В зоне селекции и детектирования проходят имуннологические селективные реакции соединения антигенов пробы и антител. Для этого осуществляют последовательное перемещение суперпарамагнитных частиц (связанных с антителами и антигенами пробы) внешним магнитным полем через различные секции с антителами. При перемещении через секции производятся селективные имуннологические реакции и их соединение с антителами, закрепленными на подложке. В результате данных реакций закрепленными на подложке становятся и суперпарамагнитные частицы. Размеры суперпарамагнитных частиц и их оптический контраст многократно превышают по данным характеристикам бактерии и вирусы. Измеряя оптическим способом наличие закрепленных на подложке суперпарамагнитных частиц и их концентрацию, определяют количественные и качественные результаты имуннологических реакций.
В современных биочипах антигены пробы распределяют равномерно по зонам детектирования. При этом доля антигенов пробы в ячейке с соответствующими антителами уменьшается в количество секций раз. С целью повышения чувствительности антигены пробы, соединенные с суперпарамагнитными частицами, перемещают последовательно от одной детектирующей секции к другой и т.д. Поэтому при перемещении антигенов пробы через соответствующую зону концентрация антигенов пробы, перемещенных в соответствующую зону, не уменьшается.
Claims (1)
- Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов, включающий подготовку пробы, смешение антигенов пробы с суперпарамагнитными частицами, соединенными с антителами к указанным антигенам пробы, транспортировку смеси в зону селективного детектирования по имуннологическим реакциям через капилляры и воздействие на смесь магнитным полем, отличающийся тем, что воздействие магнитным полем осуществляют во время прохождения смеси через капилляры, перемещая его вдоль капилляров по направлению от входа в них смеси до выхода, при этом используют изменяющееся во времени и в пространстве неоднородное магнитное поле, причем после прохождения по капиллярам смесь последовательно перемещают магнитным полем через все зоны селективного детектирования по имуннологическим реакциям.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017124874A RU2642055C1 (ru) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017124874A RU2642055C1 (ru) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2642055C1 true RU2642055C1 (ru) | 2018-01-23 |
Family
ID=61023842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017124874A RU2642055C1 (ru) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2642055C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000079276A1 (en) * | 1999-06-18 | 2000-12-28 | Cardiogenics, Inc. | Method for conducting chemiluminescent binding assay |
| RU2166751C1 (ru) * | 2000-03-09 | 2001-05-10 | Никитин Петр Иванович | Способ анализа смеси биологических и/или химических компонентов с использованием магнитных частиц и устройство для его осуществления |
| RU2456618C2 (ru) * | 2006-10-12 | 2012-07-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Система и способ обнаружения с помощью магнитной и/или электрической метки |
| RU2521639C2 (ru) * | 2008-03-14 | 2014-07-10 | Клондиаг Гмбх | Анализы |
| RU2528885C2 (ru) * | 2011-10-04 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инноград Пущино" | Способ детекции аналита из раствора на частицах и устройство для его реализации |
| RU2530718C2 (ru) * | 2008-05-27 | 2014-10-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Устройство и способы детектирования аналитов в слюне |
-
2017
- 2017-07-12 RU RU2017124874A patent/RU2642055C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000079276A1 (en) * | 1999-06-18 | 2000-12-28 | Cardiogenics, Inc. | Method for conducting chemiluminescent binding assay |
| RU2166751C1 (ru) * | 2000-03-09 | 2001-05-10 | Никитин Петр Иванович | Способ анализа смеси биологических и/или химических компонентов с использованием магнитных частиц и устройство для его осуществления |
| RU2456618C2 (ru) * | 2006-10-12 | 2012-07-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Система и способ обнаружения с помощью магнитной и/или электрической метки |
| RU2521639C2 (ru) * | 2008-03-14 | 2014-07-10 | Клондиаг Гмбх | Анализы |
| RU2530718C2 (ru) * | 2008-05-27 | 2014-10-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Устройство и способы детектирования аналитов в слюне |
| RU2528885C2 (ru) * | 2011-10-04 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инноград Пущино" | Способ детекции аналита из раствора на частицах и устройство для его реализации |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20210341554A1 (en) | Rapid magnetic biosensor | |
| US20220016630A1 (en) | Micro-Fluidic System Using Micro-Apertures for High Throughput Detection of Cells | |
| Ouellet et al. | Parallel microfluidic surface plasmon resonance imaging arrays | |
| CN111295578B (zh) | 颗粒分离系统和方法 | |
| US9140697B2 (en) | Device for capturing circulating cells | |
| CN103930210B (zh) | 微流体系统 | |
| RU2530718C2 (ru) | Устройство и способы детектирования аналитов в слюне | |
| US10151753B2 (en) | Microfluidic devices for isolating particles | |
| Teste et al. | A low cost and high throughput magnetic bead-based immuno-agglutination assay in confined droplets | |
| JP7496368B2 (ja) | 診療地点濃度分析器 | |
| US20070059683A1 (en) | Veterinary diagnostic system | |
| US9588117B2 (en) | Detecting cells secreting a protein of interest | |
| Szydzik et al. | An automated optofluidic biosensor platform combining interferometric sensors and injection moulded microfluidics | |
| Shin et al. | Inertia-activated cell sorting of immune-specifically labeled cells in a microfluidic device | |
| CN109416314A (zh) | 用于浓缩颗粒的方法、系统和装置 | |
| RU2642055C1 (ru) | Способ селективного анализа на основе иммунологических реакций с использованием биочипов | |
| WO2017213074A1 (ja) | 流体デバイス、システムおよび試料物質の検出方法 | |
| US10591472B2 (en) | Use of antioxidants in methods and means for detection of target molecules in a blood sample | |
| US10401354B2 (en) | Biosensor having decoupled capture chamber and detection chamber, using particle aggregation and size-separation | |
| Yoon et al. | Backscattering particle immunoassays in wire-guide droplet manipulations | |
| KR101993305B1 (ko) | 유체 분석용 마이크로 칩 | |
| Mortato et al. | pH controlled staining of CD4+ and CD19+ cells within functionalized microfluidic channel | |
| ES2799727T3 (es) | Pruebas cruzadas de muestras de sangre | |
| US11879830B2 (en) | Quantitative large area binding sensor for detecting biomarkers | |
| Ogden | Miniaturizing Medicine–Strategies for Developing and Improving Point-Of-Care Biosensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190713 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200826 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210928 |