SE520150C2 - Quantitative and qualitative analysis of chemical substances - Google Patents

Quantitative and qualitative analysis of chemical substances

Info

Publication number
SE520150C2
SE520150C2 SE9502902A SE9502902A SE520150C2 SE 520150 C2 SE520150 C2 SE 520150C2 SE 9502902 A SE9502902 A SE 9502902A SE 9502902 A SE9502902 A SE 9502902A SE 520150 C2 SE520150 C2 SE 520150C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
analyte
recognition component
magnetic permeability
marker
binding
Prior art date
Application number
SE9502902A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9502902D0 (en
SE9502902L (en
Inventor
Dario Kriz
Christine Berggren Kriz
Original Assignee
Lifeassays Ab Publ
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
Application filed by Lifeassays Ab Publ filed Critical Lifeassays Ab Publ
Priority to SE9502902A priority Critical patent/SE520150C2/en
Publication of SE9502902D0 publication Critical patent/SE9502902D0/en
Publication of SE9502902L publication Critical patent/SE9502902L/en
Priority to US08/847,125 priority patent/US6110660A/en
Publication of SE520150C2 publication Critical patent/SE520150C2/en

Links

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
    • G01N33/58—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813—Hybridisation assays
    • C12Q1/6816—Hybridisation assays characterised by the detection means
    • 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
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54373—Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

The analysis can be made directly on an analyte (A), which in itself has a sufficiently large magnetic permeability, so that a measurable local variation of the material constant occurs dependent upon the formation of a complex between the analyte and the recognition component (I) and which can be detected with a coil (S). The analyte contains a ferromagnetic material (M). The analysis can also be made on an analyte which has low magnetic permeability, whereby a marker (B) with a sufficiently large magnetic permeability is allowed to bind (covalent or non-covalent) to the analyser, either before or after the binding of the analyte to the recognition component, thus inducing measurable local variations of the material constant, dependent upon the formation of a complex between the analyte coupled to the marker and the recognition component. The analyte-binding marker contains partly a ferromagnetic material and partly a binding substance (C) which is directed towards an epitope on the analyte other than that towards which the recognition component is direct.

Description

520 1so~"““_ ' ' n n. 0 Analyser kan göras på analyter (A), vilka har låg magnetisk permeabilitet (ulæl) varvid en analytbindande markör (B) med en tillräckligt stor magnetisk perrneabilitet (ur>>l) tillåts binda (kovalent eller icke-kovalent) till analyten, antigen före eller efter analytens inbindning till igenkänningskomponenten (I), och således inducerar mätbara lokala förändringar av materialkonstanten (ur) beroende på bildandet av ett komplex mellan analyten (kopplad till markören) och igenkänningskomponenten. 520 Analyzes can be performed on analytes (A) which have low magnetic permeability (ulel) allowing an analyte binding marker (B) with a sufficiently large magnetic permeability (ur >> l). bind (covalently or non-covalently) to the analyte, antigen before or after the binding of the analyte to the recognition component (I), and thus induce measurable local changes in the material constant (ur) due to the formation of a complex between the analyte (linked to the marker) and the recognition component.

Den analytbindande markören (B) innehåller dels ett ferromagnetiskt material (M) och dels en bindande substans (C) som riktas mot en annan epitop på analyten än den igenkänningskomponenten (I) är riktad emot. Se figur lb.The analyte binding marker (B) contains both a ferromagnetic material (M) and a binding substance (C) which is directed towards a different epitope on the analyte than the recognition component (I) is directed towards. See figure lb.

~ Analyser kan göras på analyter (A), vilka har låg magnetisk permeabilitet (ur: 1) varvid en analytliknande markör (E) med en tillräckligt stor magnetisk permeabilitet (ur>>l) tillåts att vid ett med analyten (A) kompetitivt förfarande binda till igenkänningskomponenten (I) och således inducera mätbara lokala förändringar av materialkonstanten (ur) beroende på bildandet av ett komplex (A-I eller B-l) mellan analyten (A) eller markören (B) och igenkänningskomponenten (I). Den analytliknande markören (B) innehåller dels ett ferromagnetiskt material (M) och dels en substans (D) som är analyt (A) eller en analytliknande substans som kan tävla om inbindingen till igenkänningskomponenten (I). Se ñgur le.~ Analyzes can be performed on analytes (A), which have low magnetic permeability (ur: 1) whereby an analyte-like marker (E) with a sufficiently large magnetic permeability (ur >> l) is allowed to in a process competitive with the analyte (A) bind to the recognition component (I) and thus induce measurable local changes in the material constant (ur) due to the formation of a complex (AI or B1) between the analyte (A) or the marker (B) and the recognition component (I). The analyte-like marker (B) contains both a ferromagnetic material (M) and a substance (D) which is analyte (A) or an analyte-like substance which can compete for binding to the recognition component (I). Se ñgur le.

Den magnetiska permeabilíteten för materialet inuti och i närheten av en spole eller ledare påverkar dess induktans. Detta gör att induktansmätningar möjliggör bestämningar av magnetisk perrneabilitet, vilket i vått fall leder till att halten analyt kan kvantifieras. Detta kan göras genom att den magnetiska permeabiliteten mäts på igenkänningskomponenten (eventuellt inklusive matrisen den är immobiliserad till) direkt. Ett mera indirekt tillvägagångssätt innebär en mätning av minskningen i magnetisk penneabilitet i mätlösningen beroende på att en del av analyten eller markören fastnar p g a molekylära igenkänningen på igenkänningskomponenten.The magnetic permeability of the material inside and near a coil or conductor affects its inductance. This means that inductance measurements enable determinations of magnetic permeability, which in wet cases leads to the content of analyte being quantifiable. This can be done by measuring the magnetic permeability of the recognition component (possibly including the matrix to which it is immobilized) directly. A more indirect approach involves measuring the decrease in magnetic peneability in the measurement solution due to a portion of the analyte or marker adhering due to the molecular recognition on the recognition component.

Induktansen för en lång spole bestäms av ekvationen: L=(uA/l) N 2 (generellt inne i spolen) där u betecknar den magnetiska permeabiliteten, l betecknar spolens längd, A betecknar spolens tvärsnittsarea och N är antalet líndade varv på spolen. Således om A, l och N hâlles konstanta, samt om en kontrollerad mängd material befinner sig inne i spolen kan den magnetiska permeabiliteten för detta material bestämmas.The inductance of a long coil is determined by the equation: L = (uA / l) N 2 (generally inside the coil) where u denotes the magnetic permeability, l denotes the length of the coil, A denotes the cross-sectional area of the coil and N is the number of wound turns on the coil. Thus, if A, 1 and N are kept constant, and if a controlled amount of material is inside the coil, the magnetic permeability of this material can be determined.

Induktansen kan mätas på flera olika sättlß: * Genom att spolen placeras i en elektrisk mätbrygga, t.ex. en Maxwellbrygga.The inductance can be measured in several different ways: * By placing the coil in an electrical measuring bridge, e.g. a Maxwell jetty.

* Genom att mäta resonansfrekvensen hos en LC-krets i vilken spolen ingår.* By measuring the resonant frequency of an LC circuit in which the coil is included.

* Genom att applicera en potential puls och mäta strömsvaret.* By applying a potential pulse and measuring the current response.

* Genom att applicera en ström puls eller en icke-konstant ström (där strömförändringen per tidsenhet di/dt hålles konstant) och spänningssvaret studeras.* By applying a current pulse or a non-constant current (where the current change per unit time di / dt is kept constant) and the voltage response is studied.

* Genom induktiv koppling mellan två spolar.* By inductive connection between two coils.

* Genom att mäta spolens impedans. 520 150 Q gj, _' ; ' , L , , _ . . .* By measuring the impedance of the coil. 520 150 Q gj, _ '; ', L,, _. . .

Magnetism har använts för speciñk isolering i industriell skala, t.ex. den s.k. HGMS- tekniken (High Gradient Magnetic Separator) som används i samband med stora processer, såsom vattenrening, bearbetning av kaolin m m, samt cell/protein isolering med magnetiskt påverkbara partiklar (t ex av fabrikatet Dynal). Det finns på marknaden även induktiva givare, som bygger på att en spole fångar upp en magnetfältsändring. Dessa induktiva givare reagerar på fysikaliska egenskaper t.ex. att en flottör i en tank förses med en magnet eller ett ferromagnetiskt material. Den induktiva givaren reagerar således på tankens vätskenivå.Magnetism has been used for specific insulation on an industrial scale, e.g. the s.k. The HGMS technology (High Gradient Magnetic Separator) which is used in connection with large processes, such as water purification, processing of kaolin etc., as well as cell / protein insulation with magnetically actuable particles (eg from the manufacturer Dynal). There are also inductive sensors on the market, which are based on a coil capturing a magnetic field change. These inductive sensors react to physical properties e.g. that a fl otter in a tank is provided with a magnet or a ferromagnetic material. The inductive sensor thus reacts to the liquid level of the tank.

Tidigare känt är ett stort antal patentskrifter, vilka innefattar mätningar av magnetiska fält eller magnetisk perineabilitet för bestämning av innehållet av magnetiskt material i ett prov, såsom tex. magnetit i järnmalm, jämoxid i slagg, halten katalytiskt aktivt nickel vid hydrogenering av fett, hårdinetallegerings kontroll, järninnehållet i oljor, detektion av paramagnetiska joner, ferromagnetiska material i cementblandningar, samt magnetiska syrgas analysatorer. Vid dessa bestämningar sker ingen molekylär igenkänning av analyten, vilket bidrar till en oftast låg specificitet och att analysen blir starkt begränsad till ferromagnetiska material. Nämnas kan även följande patentskrifter: Magnetisla aktiva reagentbärare [se patent US 6674l4]: Dessa är användbara för transport av antikroppar, enzymer eller haptener, vid tex. immunoassayer. Skriften berör endast användandet av bäraren såsom ett medel för isolering eller upgrening och det föreslås att detta kan kombineras med andra kemiska analystekniker. Dock berörs överhuvudtaget inte mätningar av den magnetiska permeabiliteten på bärarpartiklarna per se. Det samma gäller en annan patentskrift [se patent JP 62118255 A], där magnetiska partiklar användes på ett dylikt sätt för kemisk analys, varvid själva mätningen sker med hjälp av ljusspridningsfenomen.Previously known are a large number of patents, which include measurements of magnetic fields or magnetic perineability for determining the content of magnetic material in a sample, such as e.g. magnetite in iron ore, iron oxide in slag, the catalytically active nickel content in hydrogenation of grease, hard metal alloy control, the iron content in oils, detection of paramagnetic ions, ferromagnetic materials in cement mixtures, and magnetic oxygen analyzers. In these determinations, there is no molecular recognition of the analyte, which contributes to an often low specificity and that the analysis is severely limited to ferromagnetic materials. Mention may also be made of the following patents: Magnetisla active reagent carriers [see patent US 667414]: These are useful for the transport of antibodies, enzymes or haptens, in e.g. immunoassayer. The document only relates to the use of the carrier as a means of isolation or branching and it is suggested that this may be combined with other chemical analysis techniques. However, measurements of the magnetic permeability of the carrier particles per se are not affected at all. The same applies to another patent specification [see patent JP 62118255 A], where magnetic particles are used in such a way for chemical analysis, whereby the measurement itself takes place by means of light scattering phenomena.

Mätning av magetfältsändringgr har rapporterats tidigare bl.a. i kombination med magnetotaktiska bakterier för förutsägelse av hypoxi i vatten [se patent US 7873031: Denna patentskriñ behandlar magnetfâltsmätriingar på magnetiskt anrikade lager av bakterier innehållande magnetiska partiklar. Mängden sådana bakterier i lagret (som bidrager till magnetfaltets styrka) korrelerar till syrgashalten i den omgivande miljön.Measurement of gastric field changegr has been reported previously i.a. in combination with magnetotactic bacteria for the prediction of hypoxia in water [see patent US 7873031: This patent specification deals with magnetic field measurements on magnetically enriched layers of bacteria containing magnetic particles. The amount of such bacteria in the layer (which contributes to the strength of the magnetic field) correlates to the oxygen content in the surrounding environment.

Vidare har nyligen ett arbete publicerats beskrivande biomagnetiska neurosensorer4. Även detta arbete bygger på mätningar av magnetfält, som i detta fall beror på jonvandringar (vilka motsvarar en elektrisk ström som ger upphov till ett inducerat magnetfält) i en nerv. således är det fråga om en helt annan typ av detektion, där det inte rör sig om mätningar av en materialkonstant, som i vårt fall. Det bör även påpekas att magnetfälts mätningar är känsliga för störningar av den stora mängd elektroniskt brus som finns runt omkring oss. Vidare kan endast ämnen som påverkar nerven respektive bakterier detekteras och svaret kan vara mycket svårtolkat och komplext.Furthermore, a work has recently been published describing biomagnetic neurosensors4. This work is also based on measurements of magnetic fields, which in this case are due to ion migrations (which correspond to an electric current that gives rise to an induced magnetic field) in a nerve. thus, it is a question of a completely different type of detection, where it is not a question of measurements of a material constant, as in our case. It should also be pointed out that magnetic field measurements are sensitive to interference from the large amount of electronic noise that exists around us. Furthermore, only substances that affect the nerve or bacteria can be detected and the response can be very difficult to interpret and complex.

För att raktiskt exem lifiera det av oss föreslagna n a förfarandet i denna P . p. . ~ Y. patentansökan, redovisar vi nedan resultat från gjorda förstudier.To practically eczema live the n a procedure proposed by us in this P. p. ~ Y. patent application, we report below results from preliminary studies.

Ett exempel på en användbar rnarlcör och bestämningen av denna: För att exemplifiera med en möjlig markör valde vi att använda speciella järnoxid-dextran partiklar, vilka uppvisar en stor magnetisk permeabilitet. Partiklarna är dock så små (uppskattningsvis 1-300 nm) att lösningen är kolloid och dextranhöljet (i kombination med att partiklarna har en låg magnetisk rernanens) medverkar till att ingen 520 150 ¿~» aggregering av partiklarna sker. Mätningar av den magnetiska permeabiliteten på lösningar innehållande olika koncentrationer av sådana partiklar utfördes.An example of a useful marker and its determination: To exemplify with a possible marker, we chose to use special iron oxide-dextran particles, which exhibit a large magnetic permeability. However, the particles are so small (approximately 1-300 nm) that the solution is colloidal and the dextran sheath (in combination with the particles having a low magnetic retention) contributes to no aggregation of the particles. Measurements of the magnetic permeability of solutions containing different concentrations of such particles were performed.

Lösningama placerades i en mätspole vars induktans påverkades och i sin tur inverkade på antingen resonansfrekvensen (se figur 2) för en LC-krets i vilken spolen ingick eller på balanseringen (se figur 3), uttryckt som en spänningsskillnad (respons), av en Maxwell brygga i vilken spolen ingick. Av de båda figurerna (2 och 3) framgår att sambandet mellan utsignal (resonansfrekvens ändring i Hz eller spänningsskillnad (respons) i mV) står i ett linjärt samband med halten partiklar i mätlösningen (uttryckt i form av koncentrationen jäm). Detta exempel illustrerar att det är fullt möjligt att använda de beskrivna teknikema, baserade på mätningar av magnetisk permeabilitet, för att bestämma halten markör/analyt vilket är användbart om bestämningar av markörhalts-lanalythalts-minskningen i mätlösningen skall bestämmas.The solutions were placed in a measuring coil whose inductance was affected and in turn affected either the resonant frequency (see Figure 2) of an LC circuit in which the coil was included or the balancing (see Figure 3), expressed as a voltage difference (response), by a Maxwell bridge in which the coil was included. From the two figures (2 and 3) it appears that the relationship between output signal (resonant frequency change in Hz or voltage difference (response) in mV) is in a linear relationship with the content of particles in the measurement solution (expressed in the form of the concentration even). This example illustrates that it is quite possible to use the described techniques, based on measurements of magnetic permeability, to determine the level of marker / analyte, which is useful if determinations of the marker content-lanalithium decrease in the measurement solution are to be determined.

Exempel på en kemisk analys av en modellanalyt vilken per se har en tillräckligt stor magnetisk permeabilitet: I detta delförsök valde vi att använda järnoxid-dextran partiklarna såsom en modellanalyt för analyter vilka per se har en tillräckligt stor magnetisk permeabilitet för att en bestämning, utan markörer, skall vara möjlig.Example of a chemical analysis of a model analyte which per se has a sufficiently large magnetic permeability: In this sub-experiment we chose to use the iron oxide-dextran particles as a model analyte for analytes which per se have a sufficiently large magnetic permeability for a determination, without markers , shall be possible.

Concanavalin A valdes som igenkänningskomponent (eftersom den binder till dextran) och immobiliserades till en bärare (sepharos gel / Pharmacia). Efter inkubering i mätlösningar innehållande olika halt av modellanalyt användes Maxwellbrygge- principen, beskriven tidigare, för analys av den magnetiska penneabiliteten hos det bildade komplexet. Av figur 4 framgår att spänningsskillnaden (responsen) (övre kurvan) ökar med ursprungshalten modellanalyt i mätlösningen (uttryckt i form av koncentrationen järn). Då samma försök utfördes på en bärare utan Concanavalin A noterades inga spänningsskillnader (undre kurvan). Detta bestyrker vikten av den molekylära igenkänningen för den kemiska analysen.Concanavalin A was selected as a recognition component (because it binds to dextran) and immobilized on a carrier (sepharose gel / Pharmacia). After incubation in measurement solutions containing different contents of model analyte, the Maxwellbrygge principle, described earlier, was used to analyze the magnetic penile stability of the complex formed. Figure 4 shows that the voltage difference (response) (upper curve) increases with the original content of model analyte in the measurement solution (expressed in the form of the concentration of iron). When the same experiment was performed on a carrier without Concanavalin A, no voltage differences were noted (lower curve). This confirms the importance of the molecular recognition for the chemical analysis.

Exempel på en kemisk analys av en analyt (glukos), som har låg magnetisk permeabilitet (urr-l). genom ett kompetitivt förfarande mellan analyten och en markör: I detta delförsök visar vi att det är möjligt att kvantitativt och kvalitativt mäta halten av en analyt, som har låg magnetisk perrneabilitet (ul-el). Vi valde som modell att använda glukos som analyt, järnoxid-dextran partiklar (beskrivna ovan) som den kompetitiva markören och Concanavalin-A som igenkänningskomponenten. Concanavalin-A var immobiliserad till en bärare (sepharos gel / Pharmacia). Eftersom glukos och markören (via sin dextran komponent) båda har affinitet för Concanavalin-A tävlade dessa om inbindningen till denna. Vid låga halter eller i frånvaro av glukos binder endast markören till igenkänningskomponenten. Med ökande halt glukos i mätlösningen utgörs en allt mindre andel av de båda inbundna substanserna (glukos respektive markör) till igenkänningskomponenten av markören. Således är det möjligt att på detta sätt bestämma glukos koncentrationen i ett okänt prov. Genom att placera igenkänningskomponenten Concanavalin-A inuti spolen kunde mängden inbunden markör detekteras för olika glukoskoncentrationer. Resultatet finns avbildat i figur 5.Example of a chemical analysis of an analyte (glucose), which has low magnetic permeability (urr-1). by a competitive procedure between the analyte and a marker: In this sub-experiment we show that it is possible to quantitatively and qualitatively measure the content of an analyte, which has low magnetic perneability (ul-el). We chose as a model to use glucose as analyte, iron oxide-dextran particles (described above) as the competitive marker and Concanavalin-A as the recognition component. Concanavalin-A was immobilized on a vehicle (sepharose gel / Pharmacia). Because glucose and the marker (via their dextran component) both have affinity for Concanavalin-A, they competed for binding to it. At low levels or in the absence of glucose, only the marker binds to the recognition component. With increasing glucose content in the measurement solution, an ever smaller proportion of the two bound substances (glucose and marker respectively) to the recognition component of the marker is constituted. Thus, it is possible in this way to determine the glucose concentration in an unknown sample. By placing the recognition component Concanavalin-A inside the coil, the amount of bound marker could be detected for different glucose concentrations. The result is depicted in Figure 5.

Av denna kalibreringskurva för glukosanalys framgår att spänningsskillnaden hos Maxwellbryggan, kompenserad för maximal inbindning av markör, (responsförändring) står i samband med glukoshalten i mätlösningen (övre kurvan).From this calibration curve for glucose analysis it appears that the voltage difference of the Maxwell bridge, compensated for the maximum binding of the marker, (response change) is related to the glucose content in the measurement solution (upper curve).

Kontrollförsöket utan igenkänningskomponent bekräftar att frånvaron av molelcylär igenkänning medför att detta samband uteblir (undre kurvan). Vi lyckades även att utföra mätningar på glukos med igenkännigkomponenten immobiliserad inuti spolen, varvid alltså en kemisk (bio)senor för glukos demonstrerades. 520 2 LITTERATUR REFEREiNSEilš i 150 112* 5 ,¥' .' --r_.-'-V ¿'I 1. E. Dj urle, Electricitetslära, Teknisk Högskolelitteratur i Stockholm AB, 1983 2. D. Kriz, Towards chemical sensors, Lund 1994 3. L. Grahm, H.-G. J ubrink och A. Lauber, Elektrisk mätteknik 1 & 2, Bokförlaget teknikinforxnation, Lund och Linköping 1992. 4. Christopher W. Babb, David R. Coon, Garry A. Rechnitz, Anal. Chem., 1995, 67, 763-769. ' .i = ~“ c=' l ' 520150 gi :a 'f ' y :ax fl i g ;:*' .. 25 .i t 3 F IGURTEXTER Figur 1. Tre olika varianter (a, b och c) av ett mättörfarande byggande på kombinationen molekylär igenkánning och mätning av magnetisk pezmeabilitet.The control experiment without recognition component confirms that the absence of molecular recognition means that this connection is missing (lower curve). We also managed to perform measurements on glucose with the recognition component immobilized inside the coil, thus demonstrating a chemical (bio) tendon for glucose. 520 2 LITERATURE REFEREINSEilš i 150 112 * 5, ¥ '.' --r _.-'- V ¿'I 1. E. Dj urle, Electricitetslära, Teknisk Högskolelitteratur i Stockholm AB, 1983 2. D. Kriz, Towards chemical sensors, Lund 1994 3. L. Grahm, H.-G. J ubrink and A. Lauber, Elektrisk mätteknik 1 & 2, Bokförlaget teknikinforxnation, Lund and Linköping 1992. 4. Christopher W. Babb, David R. Coon, Garry A. Rechnitz, Anal. Chem., 1995, 67, 763-769. '.i = ~ “c =' l '520150 gi: a' f 'y: ax fl ig;: *' .. 25 .it 3 F IGURTEXTER Figure 1. Three different variants (a, b and c) of a measurement procedure based on the combination of molecular recognition and measurement of magnetic pezmeability.

Figur 2. Resonansfrekvensmâtningar på mâtlösningar innehållande olika halt järnoxid-dextran partiklar (markör).Figure 2. Resonance frequency measurements on measurement solutions containing different contents of iron oxide-dextran particles (marker).

Figur 3. Maxwellbryggemätningar på mätlösningar innehållande olika halt järnoxid-dextran partiklar (markör).Figure 3. Maxwell bridge measurements on measuring solutions containing different contents of iron oxide-dextran particles (marker).

Figur 4. Maxwellbryggemâtningar på concanawalin-A sepharose (igenkänningskomponent-bärare) som har inkuberats i mâtlösningar innehållande olika halt jämoxid-dextran partiklar (modellanalyt).Figure 4. Maxwell bridge measurements on concanawalin-A sepharose (recognition component carrier) that have been incubated in measurement solutions containing different levels of iron oxide-dextran particles (model analyte).

Figur 5. Maxwellbryggemätningar på concanaxalin-A . sepharose (igenkänningskomponent-bärare) som har inkuberats i mâtlösningar innehållande olika halt glukos (modellanalyt) och konstant halt järnoxid-dextran partiklar (rnarkör), och där en kompetitiv inbindning har skett.Figure 5. Maxwell bridge measurements on concanaxaline-A. sepharose (recognition component carrier) which has been incubated in measurement solutions containing different levels of glucose (model analyte) and constant levels of iron oxide-dextran particles (core), and where a competitive binding has taken place.

Claims (10)

10 l5 20 25 30 35 520 150 7 PATENTKRAV10 l5 20 25 30 35 520 150 7 PATENT REQUIREMENTS 1. l. Förfarande för kvantitativ och kvalitativ bestäm- ning av kemiska substanser (analyter) k ä n n e - t e c k n a t av att funktionsprincipen dels grundas på mätning av magnetisk permeabilitet med hjälp av en spole innehållande sagda substans dels även på användandet av en eller flera igenkänningskomponenter, vilka ansvarar för den specifika molekylära identifieringen av analyten genom olika typer av interaktioner både kovalenta men även icke-kovalenta såsom t ex elektrostatiska, hydro- foba, vätebindningar och van der Waals.1. l. Method for quantitative and qualitative determination of chemical substances (analytes) characterized - characterized in that the principle of operation is partly based on measurement of magnetic permeability by means of a coil containing said substance and also on the use of one or more recognition components , which are responsible for the specific molecular identification of the analyte through various types of interactions both covalent but also non-covalent such as, for example, electrostatic, hydrophobic, hydrogen bonds and van der Waals. 2. Förfarande enligt krav 1 samt även k ä n n e - t e c k n a t av att analyten per se har tillräckligt (pr>>l) förändring av materialkonstanten (pr) hos komplexet stor magnetisk permeabilitet så att en måtbar mellan analyten och igenkänningskomponenten sker vid in- bindning.Method according to claim 1 and also characterized in that the analyte per se has sufficient (pr >> l) change of the material constant (pr) of the complex large magnetic permeability so that a measurable between the analyte and the recognition component takes place upon binding . 3. Förfarande enligt krav 1 samt även k ä n n e - t e c k n a t av att analyten har låg magnetisk per- meabilitet (pfßl) varvid en analytbindande markör med en tillräckligt stor magnetisk permeabilitet (pr>>l) tilläts binda (kovalent eller icke-kovalent) till analyten, antingen före eller efter analytens inbindning till igen- känningskomponenten, och således inducerar mätbara för- ändringar av materialkonstanten (pr) hos komplexet mellan analyten (kopplad till markören) och igenkänningskompo- nenten.Method according to claim 1 and also characterized in that the analyte has low magnetic permeability (pfßl) wherein an analyte-binding marker with a sufficiently large magnetic permeability (pr >> l) is allowed to bind (covalent or non-covalent) to the analyte, either before or after the binding of the analyte to the recognition component, and thus inducible measurable changes in the material constant (pr) of the complex between the analyte (coupled to the marker) and the recognition component. 4. Förfarande enligt krav l samt även k ä n n e - t e c k n a t av att analyten har låg magnetisk permea- bilitet (pfwl) varvid en analytliknande markör med en tillräckligt stor magnetisk permeabilitet (pr>>l) tillåts att vid ett med analyten kompetitivt förfarande binda till igenkänningskomponenten och således inducera mätbara förändringar av materialkonstanten (pr) hos komplexet mellan analyten eller markören och igenkänningskomponen- ten. lO 15 20 25 30 35 520 150 8Method according to claim 1 and also characterized in that the analyte has low magnetic permeability (pfwl) wherein an analyte-like marker with a sufficiently large magnetic permeability (pr >> l) is allowed to bind in a process competitive with the analyte. to the recognition component and thus induce measurable changes in the material constant (pr) of the complex between the analyte or marker and the recognition component. lO 15 20 25 30 35 520 150 8 5. Förfarande enligt endera av kraven 1-4 samt även k ä n n e t e c k n a t av att mätbara förändringar av materialkonstanten (ur) hos själva mätlösningen, efter inkubering med igenkänningskomponenten och efterföljande separation av densamma, användes för den kvalitativa och kvantitativa bestämningen av analyten.Method according to either of Claims 1 to 4 and also characterized in that measurable changes in the material constant (s) of the measurement solution itself, after incubation with the recognition component and subsequent separation thereof, were used for the qualitative and quantitative determination of the analyte. 6. Förfarande enligt endera av kraven 3-5 samt även k ä n n e t e c k n a t av att markörsubstanserna erhål- ler en tillräckligt stor magnetisk permeabilitet (ur>>1) p g a att de innehåller material med stor magnetisk per- meabilitet såsom övergångselement och faser av dessa: järn, nickel, kobolt, gadolium och mangan, samt kemiska föreningar eller legeringar eller halvledare, innehållan- k ä n n e t e c k n a s markörsubstan- de dessa. Vidare serna, i de fall de är analytbindande, att de innehåller igenkänningskomponenten som binder (kovalent eller icke- kovalent) till en annan epitop på analyten än igenkän- ningskomponenten beskriven i krav 1-5, och i de fall de är analytliknande, att de innehåller kovalent eller icke- kovalent bunden analyt eller annan substans som till sin form och placering av funktionella grupper efterliknar analyten och således kan binda in till igenkänningskompo- nenten beskriven i krav 1-5.Method according to either of Claims 3 to 5 and also characterized in that the marker substances obtain a sufficiently large magnetic permeability (from >> 1) because they contain materials with a high magnetic permeability such as transition elements and phases thereof: iron, nickel, cobalt, gadolium and manganese, as well as chemical compounds or alloys or semiconductors, the contents of which are marked markers. Furthermore, in cases where they are analyte-binding, they contain the recognition component that binds (covalently or non-covalently) to an epitope on the analyte other than the recognition component described in claims 1-5, and in cases where they are analyte-like, they contains covalently or non-covalently bound analyte or other substance which in its form and location of functional groups mimics the analyte and thus can bind to the recognition component described in claims 1-5. 7. Förfarande enligt endera av kraven 1-6 samt även k ä n n e t e c k n a t av att mätningarna av den magne- tiska permeabiliteten sker genom mätning av sagda spoles induktans med en elektrisk mätbrygga (t ex Maxwell) eller med hjälp av resonansfrekvensen hos en LC-krets i vilken spolen ingår eller med hjälp av potential/ström pulser eller med metoder där potential/ström derivatan med av- seende på tiden är konstant eller med impedansmätningar eller mätningar grundade på induktiv koppling.Method according to either of Claims 1 to 6 and also characterized in that the measurements of the magnetic permeability take place by measuring the inductance of said coils with an electrical measuring bridge (eg Maxwell) or by means of the resonant frequency of an LC circuit. in which the coil is included or by means of potential / current pulses or by methods where the potential / current derivative is constant with respect to time or with impedance measurements or measurements based on inductive coupling. 8. Anordning vars funktionsprincip grundas på endera av kraven 1-7 och som även k ä n n e t e c k n a s av att mätningen av den magnetiska permeabiliteten och igen- känningskomponenten är fysiskt integrerade varvid anord- lO l5 20 520 150 9 ningen är en kemisk sensor eller biosensor i de fall igenkånningskomponenten har ett biologiskt ursprung.Device whose operating principle is based on either of claims 1-7 and which is also characterized in that the measurement of the magnetic permeability and the recognition component are physically integrated, the device being a chemical sensor or biosensor in in those cases the recognition component has a biological origin. 9. Anordning vars funktionsprincip grundas på endera av kraven l-7 och som även k ä n n e t e c k n a s av att mätningen av den magnetiska permeabiliteten och igen- känningskomponenten är fysiskt separerade eller integre- rade i ett flödessystem där analyt injiceras, varvid an- ordningen är ett kemiskt flödesinjektions-analyssystem (FIA, Flow-injection analyses).A device whose operating principle is based on either of claims 1-7 and which is also characterized in that the measurement of the magnetic permeability and the recognition component are physically separated or integrated in a flow system where analyte is injected, the device being a chemical flow injection analysis system (FIA). 10. Anordning vars funktionsprincip grundas på endera av kraven l-9 och som även k ä n n e t e c k - n a s av att den är avsedd för klinisk diagnostik (för t ex proteiner, virus, HIV, bakterier, fager, svampar, hormoner, antigen, antikroppar, cancermarkörer och andra sjukdomsmarkörer, metaboliter, glukos, gifter, presta- tionshöjande medel och droger) i olika typer av kropps- vätskor (såsom helblod, plasma, serum, saliv, urin, svett, tårar, våvnadsextrakt och fecesextrakt) eller för industriell analys eller för tillämpningar inom jord- bruksteknik/veterinärmedicin eller för militära försvars ändamål eller som del av medicinska anordningar eller för miljöövervakande applikationer eller för tillämpningar inom robotik.Device whose principle of operation is based on either of claims 1 to 9 and which is also characterized by the fact that it is intended for clinical diagnostics (for eg proteins, viruses, HIV, bacteria, phages, fungi, hormones, antigens, antibodies , cancer markers and other disease markers, metabolites, glucose, toxins, performance enhancing agents and drugs) in various types of body fluids (such as whole blood, plasma, serum, saliva, urine, sweat, tears, tissue extracts and faeces extracts) or for industrial analysis or for applications in agricultural technology / veterinary medicine or for military defense purposes or as part of medical devices or for environmental monitoring applications or for applications in robotics.
SE9502902A 1995-08-20 1995-08-20 Quantitative and qualitative analysis of chemical substances SE520150C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9502902A SE520150C2 (en) 1995-08-20 1995-08-20 Quantitative and qualitative analysis of chemical substances
US08/847,125 US6110660A (en) 1995-08-20 1997-05-01 Procedure for quantitative and qualitative determination of chemical substances, based on molecular recognition and measurement of magnetic permeability

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9502902A SE520150C2 (en) 1995-08-20 1995-08-20 Quantitative and qualitative analysis of chemical substances

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9502902D0 SE9502902D0 (en) 1995-08-20
SE9502902L SE9502902L (en) 1997-02-21
SE520150C2 true SE520150C2 (en) 2003-06-03

Family

ID=20399240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9502902A SE520150C2 (en) 1995-08-20 1995-08-20 Quantitative and qualitative analysis of chemical substances

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE520150C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SE9502902D0 (en) 1995-08-20
SE9502902L (en) 1997-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cui et al. An AC electrokinetic impedance immunosensor for rapid detection of tuberculosis
Li et al. AC electrokinetics-enhanced capacitive immunosensor for point-of-care serodiagnosis of infectious diseases
Aytur et al. A novel magnetic bead bioassay platform using a microchip-based sensor for infectious disease diagnosis
US6110660A (en) Procedure for quantitative and qualitative determination of chemical substances, based on molecular recognition and measurement of magnetic permeability
CN101046464B (en) Sensor element and detection method of magnetic particles, and detection method of target substance
US20100120016A1 (en) Methods and systems for detection of contaminants
Wang et al. An electrochemical aptasensor using coaxial capillary with magnetic nanoparticle, urease catalysis and PCB electrode for rapid and sensitive detection of Escherichia coli O157: H7
US10151750B2 (en) Magnetic and/or electric label assisted detection system and method
EP2503335A2 (en) Method and device for detecting analytes
US20120244630A1 (en) Multiplexed analyte concentration measurement
CN101528942A (en) Methods and systems for detection of contaminants
CN101313217A (en) Sensitive magnetic catch assay by building a strong binding couple
WO2012137009A1 (en) A device for detecting an analyte
Meyer et al. Francisella tularensis detection using magnetic labels and a magnetic biosensor based on frequency mixing
Shirzadfar et al. Characterization of a needle-type giant magnetoresistance sensor for detection of escherichia coli’s magnetic marker
Larsson et al. Magnetic transducers in biosensors and bioassays
David et al. Assessment of pathogenic bacteria using periodic actuation
Gheorghiu Detection of pathogenic bacteria by magneto-immunoassays: a review
CN104132966B (en) Biological sample detector based on nonlinear magnetization characteristic of magnetic beads
JP2007292748A (en) Sensor element, detection method of magnetic particle using the same, and detection method of target substance
EP1488230B1 (en) Drift compensated magnetic permeability detector
CN104634968A (en) Biosensor system for pathogenic bacterium detection
SE520150C2 (en) Quantitative and qualitative analysis of chemical substances
Wu et al. Simple, fast and highly sensitive detection of gram-negative bacteria by A novel electrical biosensor
WO2018063034A1 (en) Multiplex assay method using magnetic labels and device for the implementation thereof

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed