TW201920954A - 使用雙液相系統以加強性病感染的診斷的方法與設備 - Google Patents

Abstract

本發明涉及通過提高橫向流動免疫分析法 (LFA) 的靈敏度來提高檢測或診斷性傳染病 (STIs) 或性傳染病的病原體的準確度和性能的方法和設備。在一個實施例中，本發明的方法和設備涉及去除尿液樣品中的一種或多種干擾分子，例如尿素。 其中干擾分子會干擾LFA的性能。 在一個實施例中，雙液相系統 (ATPS) 完全嵌入多孔材料中的，允許相自發分離。性傳染病的靶標病原體會在其中一個分離相中被濃縮。 在一個實施例中，檢測模塊，如橫向流動免疫分析法 (LFA) 與其他模塊結合以更好的性能去檢測或診斷性傳染病 (STIs) 或與致STI相關的病原體。通過使用3D紙疊或錐形多孔紙可以進一步優化性能。

Description

使用雙液相系統以加強性病感染的診斷的方法與設備

[0001] 相關申請的交叉引用 本申請要求 2017年9月1日提交的美國臨時申請序列號62/553,207的優先權，這個申請以其全文引用的方式併入本文中。[0002] 本申請還引用了各種出版物，其全部內容通過引用併入本申請中以更充分地描述本發明所屬領域的現狀。[0003] 本發明涉及通過提高橫向流動免疫分析法 (LFA) 的靈敏度來提高檢測性傳染病的準確度和性能的方法和設備。本發明的方法和設備涉及去除存在於樣品中的會干擾LFA反應的一種或多種干擾分子，並使用完全嵌入多孔材料中的雙液相系統 (ATPS)，允許自發相分離和濃縮，使用橫向流動免疫分析法 (LFA) 進行檢測。通過使用3D紙疊或錐形多孔紙可以進一步優化性能。 關於聯邦政府資助的研究或開發的聲明[0004] 本發明在政府支持下，至少一部分是在美國國家衛生研究院 (NIH) 完成的。美國政府可以擁有本發明的某些權利。

[0005] 由沙眼衣原體 (CT) 感染引起的衣原體感染是美國最普遍的性傳染病。 然而，目前的CT檢測標準無法在一次就診期間提供結果，導致許多患者錯過了及時治療感染的機會。 此外，目前的快速測試的靈敏度嚴重不足 (低於50%)。在主要測試地點 (如醫生辦公室，性傳染病 (STI) 診所和校園健康中心) 的關鍵意見領導和醫療保健提供者強烈肯定，高度無效的檢測方案是助長性傳染病流行的最大因素之一。因此具有令人滿意的精確度、簡單且有效的測試方法是非常需要的。[0006] 橫向流動免疫分析法 (LFA) ，作為一種快速且易於使用的檢測工具，被廣泛用於檢測細菌。 LFA是一種簡單的試紙測試，製作成本低廉，可用於各種樣品，如尿液。然而，由於檢測極限較高，LFA測試通常僅能夠提供定性結果而不是定量結果。 此外，由於尿素等干擾分子會改變LFA檢測反應，尿液樣品的LFA診斷測試總是不夠靈敏的。這種干擾分子對該方法的準確度，精確度和穩健性具有負面影響。 因此，改善LFA檢測極限的改進方法和設備非常重要。[0007] 為了克服這些限制，本發明提供了一種改進的方法和設備，通過在檢測之前從尿液樣品中去除一種或多種干擾分子如尿素來降低LFA的檢測極限，並濃縮引起性傳染病的靶標病原體，如沙眼衣原體。 雙液相系統 (ATPS) 完全嵌入多孔材料中以濃縮病原體。 然後通過橫向流動免疫分析法 (LFA) 對得到的樣品進行進一步分析。 在沒有復雜設備的情況下，可以在一步或兩步中容易且快速地完成上述操作。 本方法和設備可以將LFA的檢測極限改善100倍或以上。[0008] 本文描述的方法和設備可以提高引起性傳染病的病原體的檢測和定量的準確度，靈敏度和效率，因此能夠改善用於檢測和/或定量這些引起性傳染病的病原體的各種分析或診斷技術。 如果及早發現疾病，許多相關疾病可以得以治愈。

[0009] 本發明涉及通過提高橫向流動免疫分析法 (LFA) 的靈敏度來提高檢測或診斷性傳染病 (STI) 或引起性傳染病的病原體的準確度和性能的方法和設備。[0010] 在一個實施例中，本發明的方法和設備涉及在檢測性傳染病之前先直接從尿液樣品中去除一種或多種干擾分子如尿素。[0011] 在一個實施例中，本發明的方法和設備涉及完全嵌入多孔材料中的雙液相系統 (ATPS) ，允許相自發分離和濃縮樣品中的靶標分子，以及與橫向流動免疫分析法 (LFA) 聯用。[0012] 在一個實施例中，本發明利用雙液相系統 (ATPS) 實現一步診斷。 在另一個實施例中，將奈米金顆粒，基於尿液的橫向流動免疫分析 (LFA) 測試和/或優化的錐形三維 (3D) 紙疊/多孔紙和其他組分與本發明的ATPS整合以增強本文所述的一步診斷設備的性能。[0013] 在一個實施例中，本發明提供了一種改進的方法和設備降低LFA的檢測極限，在LFA檢測之前，能夠通過從尿液樣品中去除一種或多種干擾分子如尿素，並在完全嵌入多孔材料上的雙水相體系 (ATPS) 中濃縮引起感染性傳染病的病原體，如沙眼衣原體和人類免疫缺陷病毒 (HIV) 。 然後通過橫向流動免疫分析法 (LFA) 對濃縮樣品進行進一步分析，以檢測靶標病原體或性傳染病的存在與否。[0014] 在一個實施例中，通過本發明開發的LFA的檢測極限可以改善100倍或以上。

[0025] 在下面的描述中，描述了本發明的幾個實施例。為解釋起見，提出了具體的配置和細節，以便對實施例提供透徹的理解。此外，對於一個詞的複數或單數形式，以及說明實施例的方向程度被描述為“頂部”，“底部”，“ 前面” ，“ 後面”，“ 左”，“ 右”之類的，這些字眼是幫助讀者理解實施例，並不意味著要限制本發明。對於本領域的技術人員來說，本發明可以在沒有具體細節的情況下被實踐。以下的實施例讓本發明更容易理解，本領域技術人員將很容易明白，具體的例子只是為了說明目的，而不應被隨後的申請專利範圍所限制。應當指出的是，“ 包含”或“包括”這一過渡性術語是“包容性的”或“具有特性的”，是包容性的或開放式的，並且不排除額外的丶未列舉的元素或方法步驟。[0026] 本發明涉及通過提高橫向流動免疫分析法 (LFA) 的靈敏度來提高檢測或診斷性傳染病 (STI) 或引起感染性傳染病的病原體的準確度和性能的方法和設備。[0027] 在一個實施例中，本發明的方法和設備涉及在檢測STI之前先直接從尿液樣品中去除一種或多種干擾分子如尿素。[0028] 在一個實施例中，本發明的方法和設備涉及完全嵌入多孔材料中的雙液相系統 (ATPS) ，允許自發相分離和濃縮樣品中的靶標分子，以及與橫向流動免疫分析法 (LFA) 聯用。[0029] 在一個實施例中，本發明利用雙液相系統 (ATPS) 實現一步診斷。 在另一個實施例中，將奈米金顆粒，基於尿液的橫向流動免疫分析 (LFA) 測試和/或優化的三維 (3D) 紙疊/其他組分與本發明的ATPS整合以增強本文所述的一步診斷設備的性能。[0030] 在一個實施例中，本發明的3D紙疊包括但不限於以下結構：通過將多孔材料的一側切割成45度並使其指“向上”；通過堆疊不同長度的多孔材料的層形成“指向”；具有不同半徑和高度的圓柱體；通過在多孔材料的相對兩側切割45度，使一端形成“箭頭”；通過在多孔材料的相對兩側堆疊不同長度的層，使形成“箭頭”。在一個實施例中，本發明的3D紙採用如圖3所示的任何形式的結構。[0031] 在一個實施例中，本發明提供了一種改進的方法和設備來降低LFA的檢測極限，在LFA檢測之前，能夠通過從尿液樣品中去除一種或多種干擾分子如尿素，並在完全嵌入多孔材料上的雙液相系統 (ATPS) 中濃縮由性傳染病引起的病原體，如沙眼衣原體，人類免疫缺陷病毒 (HIV) 。然後通過橫向流動免疫分析法 (LFA) 對由濃縮樣品進行進一步分析，以檢測靶標病原體或性傳染病的存在與否。在一個實施例中，可以在一個或兩個步驟中容易且快速地完成上述操作，而無需複雜的設備和專門的訓練。[0032] 在一個實施例中，本發明的方法和設備可以將LFA的檢測極限改善100倍或以上。[0033] 在一個實施例中，本發明提供了一種檢測或診斷STI的一步法和設備。[0034] 在一個實施例中，本發明還提供了一種手持裝置，其結合了本文所述的一步系統，其至少具有以下特徵： (1) 快速：可在10分鐘內將結果傳遞給患者; (2) 經濟實惠：零售價低至15美元; (3) 準確：靈敏度和特異性接近實驗室檢測; (4) 方便：手持式，可隨時使用，無需設備或專門培訓。 因此，預計將獲得1988年美國臨床實驗室改進修正法規 (CLIA) 的豁免測試，表明這是臨床試驗和非處方 (OTC) 檢測中複雜性最低的豁免測試。 憑藉任何競爭產品都無法比擬的獨特組合，本發明具有改變全世界醫療保健的巨大潛力。 樣品和靶標病原體或細菌的種類[0035] 本發明涉及通過提高橫向流動免疫分析法 (LFA) 的靈敏度來提高檢測或診斷性傳染病 (STI) 或引起感染性傳染病的病原體的準確度和性能的方法和設備。[0036] 在一個實施例中，本發明的方法和設備通過檢測受試者樣品中存在的沙眼衣原體細菌，提高了沙眼衣原體感染檢測或診斷的準確度和性能。在一個實施例中，本方法和設備提高了檢測受試者樣品中沙眼衣原體的準確度和性能。在一個實施例中，樣品是尿液樣品。在一個實施例中，樣品是陰道拭子。在一個實施例中，樣品是咽喉拭子。在一個實施例中，樣品是唾液樣品。在一個實施例中，樣品是全血樣品。 在一個實施例中，樣品是乾血斑。在一個實施例中，樣品是血漿樣品。[0037] 尿液是人和許多動物中代謝的液體副產物。 人的尿液顏色偏黃。 pH通常在5.5至7的範圍內，平均值為6.2。 尿液含有蛋白質，尿素和其他可用於藥物治療的物質，是許多處方藥中的成分。人的尿液主要由水 (91%至96%) 組成，有機溶質包括尿素，肌酸酐，尿酸和微量的酶，碳水化合物，激素，脂肪酸，色素和粘蛋白，以及諸多無機離子如鈉離子 (Na+)，鉀離子 (K+)，氯離子 (Cl-)，鎂離子 (Mg2+)，鈣離子 (Ca2+)，銨離子 (NH4+)，硫酸根(SO42-) 和磷酸根 (例如PO43-)。 尿液中存在顯著水平的蛋白質或糖表明潛在的健康問題。[0038] 在一個實施例中，本發明用於檢測病原體，包括在人或動物中引起性傳染病的病毒和細菌。[0039] 在一個實施例中，本發明要檢測的引起感染性傳染病的病原體包括但不限於，沙眼衣原體 (CT) ，淋球菌，陰道毛滴蟲，梅毒螺旋體 (梅毒) 和人類免疫缺陷病毒 (HIV) 。 去除干擾靶標檢測的分子[0040] 在一個實施例中，本發明提供了通過提高橫向流動免疫分析法 (LFA) 對這種檢測或診斷的靈敏度來提高檢測或診斷性傳染病的準確度和性能的方法和設備。 在一個實施例中，本方法和設備通過從樣品中去除干擾檢測的雜質來改善LFA的靈敏度。在一個實施例中，干擾雜質是尿素，本發明在檢測之前從尿液樣品中去除尿素，從而改善檢測性能。[0041] 本領域眾所周知，尿素可使蛋白質變性，尿素是尿液中的關鍵元素。在本發明中，令人驚訝的是，尿液中的尿素在對於檢測尿液樣品中性傳染病的病原體的LFA的靈敏度具有不利影響。在一般檢測病原體的LFA檢測模塊中，使用的抗體是Y形蛋白。該形狀對於抗體是至關重要的，以識別具有相應抗原的獨特病原體。抗體與特定抗原結合，其中它們的相互作用類似於鎖和鑰匙。抗體和靶標抗原之間的特異性和有效結合對於檢測的靈敏度和特異性以及檢測極限是至關重要的。不幸的是，本發明的發明人觀察到尿液中的尿素會通過改變抗體的結合位點來干擾LFA檢測，並影響與靶標病原體上的靶標抗原的正確和有效結合。結果，抗體捕獲的實際靶標抗原的量顯著降低，並且檢測結果遠低於預期。由於檢測不良，可能導致假陰性並因此延遲治療。[0042] 在本發明中，首先從尿液樣品中去除一種或多種干擾分子，尤其是尿液樣品中的尿素，從而在LFA檢測過程中允許抗體和靶標抗原之間的特異性和有效結合，顯著提高LDA檢測的靈敏度。 在一個實施例中，當LFA模塊與本發明結合使用時，LFA模塊的檢測極限改善至少100倍。[0043] 有多種方法可以從尿液中去除尿素。大多數涉及使用有機溶劑，其可以殺死靶標病原體的活性或影響待檢測的靶標抗原的構型。 在一個實施例中，發現檸檬酸是本發明中用於去除尿素的最合適的純化劑。檸檬酸是一種弱酸，它不會影響用於後續檢測性傳染病的病原體或其抗原的生物活性。在一個實施例中，可以遵循以下程序：將尿液與檸檬酸 (25%w/v水溶液) 以1：1混合，將混合物渦旋以充分混合併使其在室溫下沉澱5分鐘。然後以15,000 rpm離心2分鐘。 收集上清液。加入碳酸鈉進行中和至pH約為6.2。如果需要，上清液可以再通過如凍幹機或本文所述的ATPS系統 (例如圖1A和1B) 來濃縮。[0044] 令人驚訝的是，添加檸檬酸會導致尿液中的蛋白質沉澱以及尿液樣品酸化。通過去除干擾下游檢測的分子，本發明增強了下游檢測和分析的性能。[0045] 在一個實施例中，檸檬酸的濃度為約0.01% 至約50% 重量/體積 (w/v) 濃度。 在各種實施例中，檸檬酸溶液選自檸檬酸溶液約1% w/v，約 2% w/v，約 3% w/v，約 4% w/v，約5% w/v，約 6% w/v，約7% w/v，約 8% w/v，約9% w/v，約 10% w/v，約 11% w/v，約12% w/v，約13% w/v，約 14% w/v，約15% w/v，約 16% w/v，約17% w/v，約18% w/v，約 19% w/v，約20% w/v，約21% w/v，約 22% w/v，約23% w/v，約24% w/v，約 25% w/v，約26% w/v，約 27% w/v，約28% w/v，約 29% w/v，約30% w/v，約31 % w/v，約32% w/v，約 33% w/v，約34% w/v，約 35% w/v，約36% w/v，約37% w/v，約38% w/v，約 39% w/v，約 40% w/v，約41% w/v，約42% w/v，約43% w/v，約44% w/v，約 45% w/v，約46% w/v，約47% w/v，約 48% w/v，約 49% w/v，和 約50% w/v。[0046] 在一個實施例中，尿液樣品中尿素與加入的檸檬酸的摩爾比為2：1至1：2。 優選地，尿液樣品中的尿素與加入樣品中的檸檬酸的摩爾比為1：1。[0047] 在一個實施例中，純化劑選自乳酸，乙酸和活性炭。 三維 (3D) 紙疊和一步式ATPS-LFA設備[0048] 在一個實施例中，本發明提供了一種用於將樣品引入檢測設備的三維紙疊。[0049] 在一個實施例中，本發明提供用於檢測性傳染病的病原體或診斷 性傳染病的ATPS-LFA設備，其包括樣品墊 (例如本文所述的3D紙疊) ，結合墊，檢測墊和吸收墊。[0050] 在一個實施例中，本發明的設備採用測試紙片的形式，其包括：樣品墊 (或3D紙疊) ，結合墊，硝酸纖維素膜和吸收墊。硝酸纖維素膜上覆蓋一條或多條測試線和對照線。在一個實施例中，本設備採用如圖9所示的形式。在一個實施例中，靶標分析物在樣品墊上進行濃縮。在一個實施例中，濃縮在濃縮模塊上單獨進行。[0051] 在一個實施例中，樣品墊 (3D紙疊) 由嵌入ATPS的多孔材料 (例如玻璃纖維紙) 製成，用於濃縮樣品中的靶標分子。在一個實施例中，紙張可以堆疊在一起以形成3D紙疊 (例如，如圖3所示的那些) 以增加橫截面積以進一步增強濃縮。[0052] 在一個實施例中，多孔材料具有錐形形狀或結構的區域和沒有錐形形狀或結構的區域。 在一個實施例中，具有錐形形狀或結構的多孔材料區域具有與上游流動方向垂直的較大橫截面積和與下游流動方向垂直的較小橫截面積。[0053] 在一個實施例中，選擇特定的多孔材料錐形形狀或結構以增加雙液相的區域聚結。通過將流體流動匯集到一個點，可以減少區域彼此分離的變化。因此，它們更可能互相交互，這是區域聚結所必需的。[0054] 在一個實施例中，選擇特定的多孔材料錐形形狀或結構以增加領先流體相的體積。通過增加相互聚結區域的數量，可以產生更大的領先流體相並且可以有益於設備的下游應用。[0055] 在一個實施例中，選擇特定的多孔材料錐形形狀或結構以減少和/或消除領先流體相的破裂和/或分離。通過將流體流動匯集到一個點，可以減少區域彼此分離的變化。可以減少彼此分離的區域的變化。[0056] 在一個實施例中，選擇特定的多孔材料錐形形狀或結構以增加宏觀的相分離。[0057] 在一個實施例中，選擇特定的多孔材料錐形形狀或結構以增加第一相和第二相之間的靶標分配。通過將流體流動匯集到一個點，可以減少區域彼此分離的變化。因此，這些域將彼此更接近，這使得靶標分析物更容易在區域之間分配，因為它們在到達適當的區域之前距離擴散較小。[0058] 在一個實施例中，將樣品 (原始的，部分或完全純化的) 施加在樣品墊上以開始檢測。 流體和存在於設備的一個區域中的分子可以在它們流過設備時遷移到設備的另一區域。 因此，樣品中的靶標分子和非靶標分子可以在它們流過設備時與設備上的其他組分 (例如預先存在於在設備中的ATPS組分和結合的抗體) 相互作用。樣品墊應能夠以平滑，連續和均勻的方式遷移流體。在一個實施例中，提供樣品墊以在通過嵌入的ATPS在多孔材料上運輸之前濃縮靶標分析物。[0059] 在一個實施例中，提供結合墊，在其上分配已標記的生物辨識分子。在一個實施例中，選擇結合墊的材料，其在與移動的液體樣品接觸時立即釋放已標記的結合物。已標記的結合物應在整個橫向流動紙片期間保持穩定。結合物的任何分配，乾燥或釋放的變化都會顯著改變測定結果。已標記結合物的不良製備會對測定的靈敏度產生不利影響。結合墊材料的性質對已標記的結合物的釋放和靈敏度有影響。在一個實施例中，玻璃纖維，纖維素，聚酯和本領域已知的與LFA相容的其他材料可用於製備LFA的結合墊。在一個實施例中，提供作為靶標抗原的比色指示劑的膠體金顆粒。[0060] 在一個實施例中，已標記的生物辨識分子包含生物辨識分子和標記。在一個實施例中，生物辨識分子包括但不限於抗體，核酸適體和分子信標。[0061] 在一個實施例中，該標記包括但不限於奈米金顆粒，有色乳膠珠，磁性顆粒，碳奈米顆粒，硒奈米顆粒，銀奈米顆粒，量子點，上轉換磷光體，有機熒光團，紡織染料，酶，脂質體等。在一個實施例中，任何用作標記的材料都應該在非常低的濃度下可檢測到，並且在與生物辨識分子結合時應該保持其性質。這種結合也不會改變生物辨識探針的特徵。[0062] 硝酸纖維素膜對於確定LFA的靈敏度非常關鍵。硝酸纖維素膜有不同等級可供選擇。在一個實施例中，在膜上固定測試線和對照線以報告測試結果 (測試線) 並驗證測試的有效性 。 因此理想的膜應該為捕獲探針 (例如抗體) 提供支持和良好結合。測試和對照線上的非特異性吸附可能顯著影響測試結果，因此良好的膜的特徵是測試和對照線區域中較少的非特異性吸附。硝酸纖維素膜的芯吸率也會影響測試靈敏度。一般來說，硝酸纖維素膜易於使用，價格低廉，對蛋白質和其他生物分子具有高親和力。適當放置生物製劑，乾燥並且阻斷膜也影響測定的靈敏度。[0063] 在一個實施例中，生物辨識分子是以下類別的免疫球蛋白之一：IgG，IgM，IgA，IgD，IgE和分泌型IgA。在一個實施方案中，生物辨識分子優選選自IgG，IgA和IgM類。[0064] 在一個實施例中，已標記的生物辨識分子固定在結合墊上。在一個實施例中，針對靶標分析物的一級抗體或核酸適體固定在測試線上。在一個實施例中，針對已標記的生物辨識分子的二級抗體或探針固定在對照區。[0065] 在一個實施例中，在含有分析物的樣品遷移到結合墊後，分析物被固定的已標記抗體或核酸適體結合物捕獲並導致已標記的抗體結合物/分析物複合物的形成。在測試線上，已標記抗體結合物/分析物複合物被另一個抗體捕獲，其為分析物的一級抗體。分析物被夾在標記物和一級抗體之間，形成已標記的抗體結合物/分析物/一級抗體複合物。過量的已標記的抗體結合物將在對照區被二級抗體捕獲。[0066] 在一個實施例中，在測試線處沒有顏色表示分析物存在，而在測試線和對照線處的顏色出現表示陰性結果。[0067] 在一個實施例中，吸收墊在ATPS-LFA設備的末端用作接收器。 它還有助於保持液體在膜上的流速，並防止樣品回流到樣品墊的方向。 吸住溶液的吸附能力可以在分析結果中發揮重要作用。 ATPS (雙液相系統)[0068] 類似於油 - 水系統，ATPS由兩個不同的液相組成，其比例可以很容易地控制。懸浮在ATPS系統中的生物分子基於它們的物理化學性質 (例如，親水性) 被分配到兩個水相中的其中一個，達到濃縮效果。基於已建立的概念驗證設備，該設備結合ATPS濃縮步驟與傳統的橫向流動免疫分析法 (LFA)，與目前FDA批准的基於LFA的快速測試Quidel 的QuickVue相比，本發明在簡單的介質中顯示出顯著降低的檢測極限。[0069] 在本發明中，ATPS適用於尿液 (生理學相關的複合培養基) ，這對於臨床或家庭環境中的測試是必需的。本發明提供的數據證明本發明 (使用ATPS與LFA結合的檢測) 與單獨的LFA或QuickVue相比，本發明能夠檢測尿樣中的沙眼衣原體，檢測極限降低了。本發明還提供了真正的一步式ATPS-LFA測試，其中ATPS的所有組分完全整合到微流紙片中，除了樣品收集的初始步驟之外，不需要液體處理。本發明實現了顯著改進對CT和其他引起性傳染病的病原體的檢測靈敏度。使用殘餘臨床尿液樣品進行的頭對頭比較表明，本發明的性能優於FDA批准的QuickVue試驗。[0070] 本發明的優點是可以以一種簡單的方式獲得高純度和濃度的靶標病原體或細菌，無需進一步純化或濃縮便可以用在下游分析的橫向流動免疫分析法 (LFA) 。[0071] 本發明提供的方法和設備是穩健、價格低廉、簡單、易於處理、安全、方便使用、快捷的。本方法能夠純化和濃縮靶標分析物，而且可以確保應用在下游的分析結果不會受到原樣品中雜質的影響。[0072] 由於本發明的獨特功能，本發明可以方便快捷地純化和濃縮靶標分析物，而無需使用額外電源或複雜儀器，並且適用於含靶標分析物量非常低或體積小的樣品。此外，本方法易用於自動化上，包含高通量篩選體系。[0073] 在一個實施例中，本方法用於尿液中純化和濃縮靶標病原體。本方法能夠將標靶分析物與非標靶分子分離，並同時濃縮靶標病原體。[0074] 在一個實施例中，本方法用於純化和濃縮引起性傳染病的病原體，包括但不限於來自尿液的沙眼衣原體 (CT) ，淋球菌，陰道毛滴蟲和梅毒螺旋體 (梅毒) 和人類免疫缺陷病毒 (HIV) 。在一個實施例中，本方法用於純化和濃縮受試生物樣品中引起性傳染病的病原體，所述生物樣品包括但不限於可能存在病原體的血液，血漿，血清，精液和其他體液。[0075] 在一個實施方例中，在HIV複製週期期間，新釋放的HIV病毒在脫落前經歷“萌芽”過程。因此，因為宿主細胞太大而不能流過LFA，使得大量粘附於真核宿主細胞的病毒不能被LFA檢測。另外，通常為了濃縮病毒病原體，本發明中的ATPS有助於從捐獻的樣品中的釋放宿主細胞的HIV病毒，從而為檢測提供更多的靶標HIV病原體。它總體上提高了診斷的靈敏度。在一個實施例中，使用具有形成雙性相分子的ATPS (例如Triton-114膠束ATPS) ，因為這些分子更好地破壞蛋白質和處於萌芽的HIV病毒和宿主細胞之間的脂質膜連接。[0076] 在一個實施例中，淋球菌具有內在機制以防止免疫反應，並防止抗體結合。這些機制很大程度上歸因於膜蛋白，例如菌毛，OPA蛋白和孔蛋白。通過阻止比色指示劑 (結合物) 與靶標病原體的結合，或靶標病原體與以相應抗體為前綴的測試線的結合，抑制這些膜蛋白的抗體結合可導致LFA診斷失敗。本發明中的ATPS不僅濃縮淋球菌 (neisseria gonorrhoeae) ，而且還通過抵消膜蛋白對抗體結合的預防來提高診斷性能。 在一個實施例中，膠束ATPS與添加的蛋白質干擾劑 (如SDS) ，或聚合物/鹽ATPS與已知通過電荷篩選抑制蛋白質相互作用的鹽可用於此目的。[0077] 在本方法的一個實施例中，標靶病原體保留在ATPS上，而非標靶物質留在液體系統中 (即原樣品加上任何非ATPS組分) 。 嵌入ATPS多孔材料的設計[0078] 在一個實施例中，本發明提供了一種嵌入ATPS組分的多孔材料。在本發明中可以使用各種ATPS系統，包含但不限於聚合物-聚合物 (如 PEG-右旋糖酐) 、聚合物-鹽 (如 PEG-鹽) 和膠束 (Triton X-114) 。多孔材料可以使用任何可以吸收和轉移液體的合適的多孔材料。本發明適用的多孔材料包含但不限於玻纖紙、棉基紙、其他類型的紙張、聚合物泡沫、纖維素泡沫、其他類型的泡沫、人造絲織物、棉織物、其他類型的織物、木材、石材和任何其他能吸收和轉移液體的材料。[0079] 在一個實施例中，ATPS包含混合相溶液。其包含第一個相溶液和第二個相溶液，其中第一個相溶液和第二個相溶液的組分被嵌入在所述多孔材料中，當混合相溶液流經多孔材料時，它們的濃度或量足以進行相分離。[0080] 在一個實施例中，ATPS的第一個相溶液的組分和/或第二個相溶液的組分被嵌入在多孔材料中，再脫水，然後把包含標靶病原體或細菌 (分析物) 的樣品加到所述多孔材料上。[0081] 在一個實施例中，ATPS的第一個相溶液的組分和/或第二個相溶液的組分與包含標靶病原體或細菌 (分析物) 的樣品先混合成一個混合液，然後再把所述混合液加到多孔材料上。[0082] 在一個實施例中，ATPS的第一個相溶液的一部分組分和/或第二個相溶液的一部分組分被嵌入在多孔材料中，再脫水，第一個相溶液和/或第二個相溶液的其他剩餘組分與包含標靶病原體或細菌 (分析物) 的樣品先混合成一個混合液，然後再把所述混合液加到多孔材料上。[0083] 在一個實施例中，本發明提供一種在多孔材料中的兩個組分的ATPS (雙液相系統) ，濃縮一種或多種標靶分析物和/或純化樣品溶液。標靶病原體或細菌 (分析物) 與包含第一個相溶液和第二個相溶液的混合相接觸，在第一個相溶液中，第二個相溶液中或第一個相溶液和第二個相溶液的交界面 (相交界) 分配。[0084] 在一個實施例中，本發明提供一種在多孔材料中的兩個組分的ATPS (雙液相系統) ，從樣品中除掉一種或多種污染物，從而得到已純化的標靶分析物樣品。在一個實施例中，一種或多種污染物與包含第一個相溶液和第二個相溶液的混合相接觸，其中污染物在第一個相溶液中，第二個相溶液中或第一個相溶液和第二個相溶液的交界面 (相交界) 分配。[0085] 在一個實施例中，多孔材料和ATPS 經過選擇，使第一個相溶液以第一速度流經多孔材料以及第二個相溶液以第二速度流經多孔材料。第一速度和第二速度不同。[0086] 在一個實施例中，多孔材料是商用的或由內部製造的。 濃縮倍數的調整[0087] 在一個實施例中，多孔材料中 ATPS 組分的相對量可以調整。 通過改變嵌入在多孔材料上的ATPS組分的量，即兩個相的體積比，標靶病原體或細菌可以優先在一個相中被濃縮。[0088] 在一個實施例中，本發明可以在不同來源的尿液樣品中重複地產生具有極大體積比的ATPS。[0089] 在一個實施例中，向水溶液中加入聚合物和鹽可以誘導溶液以特定體積比進行自發相分離 (圖1A和1B)。 利用這種現象，靶標分子得以濃縮而無需電力，設備或培訓。在一個實施例中，簡單介質 (如所定義的緩衝液) 中的重現是很容易的；然而，對於複雜介質如尿液，除了含有其他干擾物質外，還含有不同濃度的鹽，使來源不同的樣品，更難以達到有用的體積比。[0090] 圖2顯示了合成尿液和從不同捐贈者收集的尿液樣品中的相分離。上圖是相分離前的混合相溶液。下圖是相分離後溶液的最終狀態，濃縮相用紅/紫色表示。所有測試的尿液樣品中兩個分離相的頂部與底部的體積比均達到9：1或以上，其由虛線表示。[0091] 在一個實施例中，將 ATPS 組分整合到多孔材料中，ATPS 組分水溶液 (或適當的緩衝液) 是可溶性的，在一定比例下被應用在多孔材料上。然後將多孔材料放置在凍幹機中去除水，從而使ATPS 組分直接被嵌入在多孔材料上。當樣品被加入到多孔材料後，ATPS 組分立即進行補液再水合化，從而將樣品中的分子分離，並將標靶分析物在流體流動的前沿位置濃縮，而無需任何外部動力或設備來提供推動力。[0092] 在一個實施例中，多孔玻纖紙嵌入了ATPS，它由聚合物-聚合物，如 PEG-右旋糖酐組成。 當含有多個分析物的樣品加入到多孔玻纖紙上的ATPS 時，多孔玻纖紙使含分析物的組分優先流動，跑在其他 ATPS 組分前面。因此，含標靶分析物的ATPS 組分在流體流動前沿位置被濃縮。[0093] 在一個實施例中，多孔玻纖紙是ATPS的預處理的，它由聚合物-鹽基，如PEG 鹽組成。 當含有多個分析物的樣品加入到預處理的多孔玻纖紙上的ATPS 時，多孔玻纖紙使含分析物的組分優先流動，跑在其他 ATPS 組分前面。因此，含標靶分析物的ATPS 組分在流體流動前沿位置被濃縮。[0094] 在一個實施例中，多孔玻纖紙是用ATPS預浸的，其ATPS是由膠束基表面活性劑溶液組成的。當含有多個分析物的樣品加入到多孔玻纖紙上的ATPS 時，預浸過的多孔玻纖紙使含分析物的組分流動優先跑在其他 ATPS 組分前面。因此，含標靶分析物的ATPS 組分在流體流動前沿位置被濃縮。[0095] 在一個實施例中，有各種不同 ATPS 體系，包含但不限於聚合物 (如 PEG-右旋糖酐) 、聚合物-鹽 (如 PEG-鹽) 和膠束 (如TritonX-114) 。第一和/或第二組分包含一種聚合物。聚合物包含但不限於聚乙二醇，如疏水改性聚亞烷基二醇，聚 (氧化烯) 聚合物，聚 (氧化烯) 共聚物，如疏水改性的聚 (氧化烯) 共聚物，聚乙烯醇吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇己內醯胺、聚乙烯基甲基醚、烷氧基化表面活性劑、烷氧基化澱粉、烷氧基化纖維素、烷基羥烷基纖維素、有機矽改性聚醚、聚N-異丙基丙烯酰胺。在另一個實施例中，第一個聚合物包含聚乙二醇、聚丙烯乙二醇或右旋糖酐。[0096] 在一個實施例中，第一組分或第二組分的聚合物濃度在大約0.01% 到大約90% 的範圍內 (w/w) (按水溶液的總重量)。在各實施例中，聚合物溶液的濃度是約0.01% w/w，約0.05% w/w，約0.1% w/w，約0.15% w/w，約0.2% w/w，約0.25% w/w，約0.3% w/w，約0.35% w/w，約0.4% w/w，約0.45% w/w，約0.5% w/w，約0.55% w/w，約0.6% w/w，約0.65% w/w，約0.7% w/w，約0.75% w/w，約0.8% w/w，約0.85% w/w，約 0.9%) w/w，約0.95% w/w，或約1% w/w。在某些實施例中，聚合物溶液的濃度是約為1% w/w，約2% w/w，約3% w/w，約4% w/w，約5% w/w，約6% w/w，約7% w/w，約8% w/w，約9% w/w，約10% w/w，約 11% w/w，約12% w/w，約13% w/w，約14% w/w，約15% w/w，約16% w/w，約17% w/w，約18% w/w，約19% w/w，約20% w/w，約21% w/w，約22% w/w，約23% w/w，約24% w/w，約25% w/w，約26% w/w，約27% w/w，約28% w/w，約29% w/w，約30% w/w，約31% w/w，約32% w/w，約33% w/w，約34% w/w，約35% w/w，約36% w/w，約37% w/w，約38% w/w，約39% w/w，約40% w/w，約41% w/w，約42% w/w，約43% w/w，約44% w/w，約45% w/w，約46% w/w，約47% w/w，約48% w/w，約49% w/w，約50% w/w。[0097] 在一個實施例中，第一個和/或第二個組分包含鹽，鹽包含但不限於親液鹽、離液鹽、含有以下陽離子的無機鹽，如直鏈或支鏈三甲基銨、三乙基銨、三丙基銨，三丁基銨，四甲基銨，四乙基銨，四丙基銨和四丁基銨，和含有以下陰離子的無機鹽，如磷酸根，硫酸根，硝酸根，氯離子和碳酸氫根。在另一實施例中，鹽選自氯化鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、硫酸鈉、檸檬酸鉀、硫酸銨、檸檬酸鈉、醋酸鈉和其組合組成。其他鹽，例如醋酸銨，也可以使用。[0098] 在一個實施例中，鹽總濃度在0.001至100mM 的範圍內。本領域的技術人員會明白，在 ATPS中所需的鹽的量會受到聚合物分子量、濃度和物理狀態的影響。[0099] 在一個實施例中，ATPS 中的第一個組分和/或第二個組分包含與水不相容的溶劑。在某些實施例中，溶劑包含非極性有機溶劑。在某些實施例中，溶劑包含油。在某些實施例中，溶劑選自戊烷、環戊烷、苯、1,4-二惡烷、乙醚、三氯甲烷、氯仿、甲苯和己烷。[0100] 在一個實施例中，ATPS 中的第一個組分和/或第二個組分包含膠束溶液。在某些實施例中，膠束溶液包含非離子表面活性劑。在某些實施例中，膠束溶液包含洗滌劑。在某些實施例中，膠束溶液包含Triton-X。在某些實施例中，膠束溶液包含類似於Triton-X的聚合物，如 Igepal CA-630 和 Nonidet P-40。在某些實施例中，膠束溶液主要由Triton-X組成。[0101] 在一個實施例中，ATPS 中的第一個組分包含膠束溶液，液相中的第二個組分包含聚合物。在一個實施例中，液相中的第二組分包含膠束溶液，液相中的第一個組分包含聚合物。在一個實施例中，液相中的第一個組分包含膠束溶液，液相中的第二個組分包含鹽。在一個實施例中，液相中的第二個組分包含膠束溶液，第一個組分包含鹽。在一個實施例中，膠束溶液為Triton-X 溶液。在一個實施例中，第一個組分包含第一聚合物，第二個組分包含第二個聚合物。在一個實施例中，第一/第二個聚合物從聚乙二醇和右旋糖酐中選擇。在一個實施例中，第一個組分包含聚合物，第二個組分包含鹽。在一個實施例中，第二個組分包含聚合物，第一個組分包含鹽。在某些實施例中，第一個組分包含聚乙二醇，第二個組分包含磷酸鉀。在某些實施例中，第二個組分包含聚乙二醇，第一個組分為磷酸鉀。在一個實施例中，第一個組分包含鹽，第二個組分包含鹽。在一個實施例中，第一個組分包含親液鹽，第二個組分包含離液鹽 。在某些實施例中，第二個組分包含親液鹽和第一個組分包含離液鹽。 使用橫向流動免疫分析法 (LFA) 改善診斷程序[0102] 通過本發明方法獲得的已純化尿液可以使用橫向流動免疫分析法 (LFA) 進行檢測或分析，用以診斷性傳染病。[0103] 橫向流動免疫分析 (LFA) 方法和設備已經在以前被廣泛地描述了，例如，Gordon 和Pugh的美國專利-4,956,302；H. Buck, 等人的專利WO 90/06511 ；T. Wang的專利US-6,764,825；W. Brown 等人的美國專利5,008,080；Kuo 和 Meritt的美國專利-6,183,972和歐洲專利EP00987551A3。這些分析包含檢測和判斷分析物，它是由配體和受體組成的特定結合中的其中一個組分。受體特定地與配體結合，能夠從樣品的其他具有相似特徵的成分區分出對應的配體。免疫分析涉及的抗體抗原反應是特定結合的一個例子。其他的例子包括 DNA 和 RNA 雜交反應以及含有激素和其他生物受體的結合反應。[0104] 在一個實施例中，本發明獲得的 “分析物” 和/或包含分析物的溶液可以通過橫向流動免疫分析法 ( LFA) 來進行分析。 LFA 有一些恰當的特徵，包括它們的易用性和廣泛地適用於各種分析物。 然而，由於檢測極限較高，LFA通常只能提供定性結果。 例如，LFA 對病原體 (Chlamydia trachomatis) 的檢測極限是 10 ng/ul。 在本發明中，首先將尿液樣品中的雜質去除 (尿液中的尿素和蛋白質) ，LFA對Chlamydia trachomatis 的檢測極限可以改善到0.1 ng/ul，改善了100 倍，如圖4和5所示。 結合濃縮倍數提高了100 倍，適用於在更廣泛的範圍內提供定量結果。[0105] 在一個實施例中，本發明使奈米金顆粒 (GNs) 適用於基於尿液的ATPS。[0106] 在一個實施例中，特異於靶標分子的抗體被裝飾在GNs的表面上以形成奈米金探針 (GNPs) ，用作檢測的比色指示劑。 GN的膠體穩定性對此有關鍵影響，因為GN不穩定可導致聚集，這將影響流動和結合，並最終降低測定的靈敏度和功能性。[0107] 在一個實施例中，本發明提供了一種抗體與尿液樣品相容性的篩選方法。[0108] 在一個實施例中，本發明使用本文所述的基於尿液的ATPS來鑑定用於檢測沙眼衣原體 (CT) 的抗體。在一個實施例中，成對地測試了針對CT的不同靶標抗原的九種市售抗體 (表1) (均與GNs結合併固定在微流紙片上) ，其結果顯示在表2中。許多配對或是和CT結合不夠緊密，導致假陰性，或是顯示非特異性結合，導致假陽性。鑑別了六種有希望的配對抗體。使用這些實驗中最好的一對，開發了基於尿液的LFA測試來檢測CT (圖4) ，並且能夠達到10 ng /μL的檢測極限。 [表1] 用於檢測沙眼衣原體的九種市售抗體 [0109] 在一個實施例中，本發明將ATPS與基於尿液的LFA測試相結合，可以大大提高檢測的靈敏度。 [表2] 抗體篩選工作，以確定有希望的配對抗體，以進一步評估尿液和ATPS條件的總結 *: 沒有或觀察到非常微弱的測試線; **: 非特異性結合; ***: 有待評估的有希望的抗體配對; NT，未經測試。 Ab: 抗體; M: 膜; GN: 奈米金粒子。[0110] 在一個實施例中，通過已建立的尿液ATPS和LFA，改善了該純化培養基 (尿液) 中LFA的檢測極限。結合目前的ATPS和LFA，檢測限極提高了100倍，達到0.1 ng/μL (圖5) 。這是第一次改善在實際生物培養基中CT的檢測極限。[0111] 在一個實施例中，發現本發明提供的組合ATPS-LFA測試方法，比目前FDA批准的用於診斷臨床患者剩餘的尿液樣品中CT感染的QuickVue測試，具有更好的性能。 [表3] 比較檢測CT的不同方法 [0112] 在一個實施例中，在使用含有一定量CT的尿液樣品建立改善測試方法時，其量是根據在實際生理參數確定的。使用剩餘的臨床尿液樣本，單獨使用基於尿液的LFA表現出較差的靈敏度，這與使用QuickVue測試尿液樣本所獲得的一致。然而，當尿液的LFA與目前的ATPS整合時，靈敏度顯著提高，識別87.5% (14/16) 的尿液樣本為CT+陽性 (表3) 。這些結果是非常突出和有希望的，表明本發明可以在臨床環境中可靠地用於實際臨床患者樣品檢測或診斷CT。 圖6顯示出了上述頭對頭性能比較研究的一個示例。[0113] 表3. 总结比较了FDA批准的QuickVue測試、目前的LFA測試和本發明的LFA-ATPS測試在剩餘的臨床尿液樣本中檢測CT的性能研究。所有樣本均通過 CT陽性對照確認，其為核酸增幅試驗 (NAAT) 。與冷凍樣品相比，純樣品是新鮮採集的樣品。[0114] 在一個實施例中，因為實際尿液樣品或含有影響檢測的干擾物，可對含在尿液樣品中干擾物進行預篩選 (表4)。 這些干擾物質是FDA的CT分析開發指南中建議的。我們發現沒有物質會在檢測極限下影響我們的測試。[0115] 將指定的物質摻入尿液樣品中，以驗證測試的準確度不受這些物質存在的影響。 [表4] 本發明的LFA測試的干擾結果 [0116] 在一個實施例中，本發明提供了基於優化的3D紙疊的一步驟方法，其將ATPS與LFA完全整合。[0117] 在一個實施例中， 為了最大限度地減少用戶操作，開發了將ATPS的所有組分完全包含在紙張設備中的解決方案，以收集的樣品在加載到本設備後能立即自發地進行測試。圖9顯示了一個本裝置的實施例，採用3D紙張結構，其中3D紙疊和LFA通過膠帶連接在一起。在另一個實施例中，3D紙疊，LFA，膜和其他部件包含在一個殼體中。[0118] 在一個實施例中，通過使用促進混合相溶液相分離的紙材料來優化本設備。本發明測試了多種紙材料，發現一種紙質材料產生強烈的濃縮前沿，而其他紙張則促進了曲折流動或逆轉了兩相的流動 (如，沒有靶標分子的富含聚合物的相首先流動) 。[0119] 在一個實施例中，本發明考慮了ATPS組分施用在紙張上的各種方法。本發明測試了液體在特定類型紙張 (紙張A，已經用本發明專有ATPS組分處理) 上的流動能力，本發明發現，當考慮它們對的吸水時間的影響時，某些方法是優越的。吸水時間是分析中的一個重要參數，因為它可能影響非特異性結合的整體程度和總體測定時間。吸水時間短可以更快取得測試結果，同時使不期望的非特異性結合最小化。通過使用最佳方法將ATPS組分施加到紙上，本發明證實不含添加劑的尿液可以在紙上自發地分離 (圖7) 。[0120] 在一個實施例中，本發明還提供了包含ATPS作為濃縮模塊的設備，所述濃縮模塊與純化單元和橫向流動免疫分析法 (LFA) 組件連接作為檢測模塊。在一個實施例中，檢測模塊放在具有觀察窗的塑料外殼中。 當樣品溶液在毛細管作用下流經過設備並且ATPS組分經歷相分離時，分析物在前沿濃縮。 然後通過LFA模塊來檢測濃縮的分析物，生成可見的測試結果。在一個實施例中，最終使用者可以直接觀察顯示的測試結果。在一個實施例中，測試結果間接地顯示給最終使用者，如在紫外燈的幫助下。在一個實施例中，測試結果以定量方式顯示給最終使用者，包括但不限於在讀數器上顯示靶標分析物的濃度。[0121] 在一個實施例中，通過將脫水的ATPS組分整合到LFA，本發明提供的單步檢測法和設備能夠靈敏且準確地檢測病原體，例如CT。[0122] 圖8顯示了本發明的一個實施例，其中該設備便於臨床醫生和患者使用。 在一個實施例中，只需一步，本設備就可以在10分鐘內檢測CT。 在另一個實施例中，設備綜合了所有以上發明 (圖9) 。在一個實施例中，本發明在證實了合成尿液樣品中，檢測極限為0.1ng /μL (圖10) ，並期望在實際尿液樣品中亦能達到相近的檢測極限。[0123] 在一個實施例中，本發明公開了一種用於檢測和定量來自受試者的樣品中的性傳染病或感染的系統，所述系統包含: (a) 去除會干擾所述致病原體的干擾分子的純化單元， (b) 用於濃縮所述病原體的濃縮模塊， (c) 包含已標記的生物辨識分子的結合墊，每個分子包含標記和生物辨識分子，和 (d) 用於檢測所述複合物或所述病原體的檢測模塊。其中檢測模塊包含覆蓋有對照線和一條或多條測試線的膜， 其中所述濃縮模塊包括預塗有雙液相系統 (ATPS) 組分的多孔材料，其中當包含所述病原體的溶液流過所述多孔材料時，形成兩個分離相，其中所述病原體在兩個分離相的其中一相中被濃縮; 和其中所述對照線和一條或多條測試線陽性結果的出現表明所述受試者中存在所述病原體。[0124] 在一個實施例中，純化單元包含與所述干擾分子反應形成沉澱的純化劑，所述沉澱物保留在純化單元中並且不隨液體流動遷移或所述沉澱物不干擾所述病原體的檢測。[0125] 在一個實施例中，純化劑包括但不限於檸檬酸，乳酸，乙酸和活性炭。[0126] 在一個實施例中，病原體包括但不限於沙眼衣原體，淋球菌，陰道毛滴蟲，梅毒螺旋體 (梅毒) 和人類免疫缺陷病毒。[0127] 在一個實施例中，多孔材料包括但不限於玻纖紙，棉基紙，單層基質紙和聚烯烴泡沫墊。[0128] 在一個實施例中，ATPS 組分包括但不限於聚合物，鹽和表面活性劑。[0129] 在一個實施例中，聚合物包括但不限於聚乙二醇，聚 (氧化烯) 聚合物，聚 (氧化烯) 共聚物，聚乙烯醇吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇己內醯胺、聚乙烯基甲基醚、烷氧基化表面活性劑、烷氧基化澱粉、烷氧基化纖維素、烷基羥烷基纖維素、有機矽改性聚醚、聚N-異丙基丙烯酰胺。聚乙二醇、聚丙烯乙二醇和右旋糖酐。[0130] 在一個實施例中，鹽包括但不限於親液鹽、離液鹽、含有以下陽離子的無機鹽，如直鏈或支鏈三甲基銨、三乙基銨、三丙基銨，三丁基銨，四甲基銨，四乙基銨，四丙基銨和四丁基銨，和含有以下陰離子的無機鹽，如磷酸根，硫酸根，硝酸根，氯離子和碳酸氫根。在另一實施例中，鹽選自氯化鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、硫酸鈉、檸檬酸鉀、硫酸銨、檸檬酸鈉、醋酸鈉、醋酸銨和其組合組成。[0131] 在一個實施例中，表面活性劑包括但不限於非離子表面活性劑，洗滌劑，Triton-X，Igepal CA-630 和 Nonidet P-40。[0132] 在一個實施例中，一種或多種的抗體或抗原被預先固定在一條或多條測試線上，其中所述一種或多種抗體或抗原與所述病原體或包含所述病原體的複合物發生特異性結合。[0133] 在一個實施例中，系統可以檢測的沙眼衣原體濃度低至0.1 ng/ul。[0134] 在一個實施例中，本發明公開了一種用於檢測來自受試者的性傳染病或感染的方法，所述方法包含: (a) 從所述受試者的獲得含有目標病原體的樣品； (b) 通過使所述干擾分子與純化劑反應，去除干擾所述病原體檢測的干擾分子，從而獲得基本上不含所述干擾分子的樣品溶液； (c) 通過濃縮模塊將來濃縮所述病原體的溶液，所述濃縮模塊包含預塗有雙液相系統 (ATPS) 組分的多孔材料，其中當所述溶液流過所述多孔材料時，形成兩個分離相，並且病原體在兩相中的一相中被濃縮，從而產生濃縮溶液； (d) 使所述濃縮溶液遷移至包含已標記的生物辨識分子的結合墊，每個分子包含標記和生物辨識分子，其中所述病原體與所述生物辨識分子結合，從而獲得所述標記的生物辨識分子和所述病原體的複合物，和 (e) 在測試模塊上檢測所述複合物，其中測試模塊由一塊覆蓋有對照線和一條或多條測試線的膜組成， 其中所述對照線和一條或多條測試線出現的陽性結果表明所述受試者中存在所述病原體。[0135] 在一個實施例中，純化劑通過與干擾分子反應形成沉澱，其中沉澱物不隨液體流動遷移，或沉澱物不干擾病原體的檢測。[0136] 在一個實施例中，純化劑包括但不限於檸檬酸，乳酸，乙酸和活性炭。[0137] 在一個實施例中，病原體包括但不限於沙眼衣原體，淋球菌，陰道毛滴蟲，梅毒螺旋體 (梅毒) 和人類免疫缺陷病毒。[0138] 在一個實施例中，多孔材料包括但不限於玻纖紙，棉基紙，單層基質紙和聚烯烴泡沫墊。[0139] 在一個實施例中，ATPS 組分包括但不限於聚合物，鹽和表面活性劑。[0140] 在一個實施例中，聚合物包括但不限於聚乙二醇，聚 (氧化烯) 聚合物，聚 (氧化烯) 共聚物，聚乙烯醇吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇己內醯胺、聚乙烯基甲基醚、烷氧基化表面活性劑、烷氧基化澱粉、烷氧基化纖維素、烷基羥烷基纖維素、有機矽改性聚醚、聚N-異丙基丙烯酰胺。聚乙二醇、聚丙烯乙二醇和右旋糖酐。[0141] 在一個實施例中，鹽包括但不限於親液鹽、離液鹽、含有以下陽離子的無機鹽，如直鏈或支鏈三甲基銨、三乙基銨、三丙基銨，三丁基銨，四甲基銨，四乙基銨，四丙基銨和四丁基銨，和含有以下陰離子的無機鹽，如磷酸根，硫酸根，硝酸根，氯離子和碳酸氫根。在另一實施例中，鹽選自氯化鈉、磷酸鈉、磷酸鉀、硫酸鈉、檸檬酸鉀、硫酸銨、檸檬酸鈉、醋酸鈉、醋酸銨和其組合組成。[0142] 在一個實施例中，表面活性劑包括但不限於非離子表面活性劑，洗滌劑，Triton-X，Igepal CA-630 和 Nonidet P-40。[0143] 在一個實施例中，一種或多種抗體或抗原被預先固定於一條或多條測試線上，其中所述一種或多種抗體或抗原與所述病原體或包含所述病原體的複合物發生特異性結合。[0144] 在一個實施例中，本方法可以檢測的沙眼衣原體濃度低至0.1 ng/ul。[0145] 通過參考下面的實施例可以更好地理解本方明。本領域技術人員將很容易理解，所提供的例子僅僅是為了說明目的，而不意味著限制本發明的範圍。本發明由隨後的申請專利範圍作界定。 實施例1 –從尿液中去除尿素和蛋白質:[0146] 將0.5ml尿液樣品與0.5ml檸檬酸 (25%w/v水溶液) 混合，將混合物經過渦旋混勻，並在室溫下沉澱5分鐘。 然後在15,000rpm下離心2分鐘。收集上清液。 加入碳酸鈉以中和上清液直至pH值約為6.2。如圖1A 和1B 所示，如果需要的話，可以通過凍幹機或ATPS系統進一步濃縮上清液。[0147] 上清液中的任何尿素的存在可以通過以下方法檢測: -從尿液樣品瓶中取出0.1 ml尿液樣品。 -取一個試管，將尿液樣品注入試管中。 -使用滴管，取次溴酸鈉溶液。 -在尿液樣品中加入少量次溴酸鈉溶液。 -試管中產生劇烈的氮氣冒泡，表明尿液中存在尿素。[0148] 在該實施例中，沒有觀察到劇烈的氣泡，表明已經從尿液樣品中成功地去除了所有尿素。[0149] 上清液中的任何蛋白質的存在可以通過UV 280nm檢測。 在這個實施例中，上清液在UV 280nm的下沒有觀察到讀數，這意味著所有蛋白質都已經成功地從尿液中去除了。 實施例 2 - 使用ATPS濃縮尿液上清液:[0150] 將實施例1中製備的上清液 (1ml) 加入到1ml含有25% (w/w) PEG和7.2% (w/w) 磷酸鉀的ATPS組分中。 將混合物經過渦旋以徹底混合並使相分離。 大約10分鐘後，分離出相。頂部的相與底部的相的體積比為9：1，與上清液中的濃度相比，標靶分子 (以紫色顯示) 在相底部濃縮了5倍。 實施例 3 - 通過LFA檢測患者樣品中的沙眼衣原體 (CT)[0151] LFA樣品墊的製備：多孔玻纖紙被切成 0.5 cm x 4 cm 的長方形。 將配製好的ATPS 組分，包含20% (w/w) PEG和18.5% (w/w) 磷酸鉀，用移液管加到多孔玻纖紙上。 以上含ATPS的多孔紙先在凍幹機中幹燥 2 小時。 然後把紙片疊成3D紙疊 (八張紙片成一疊) ，並進一步切割成錐形，使其中一個末端形成45度角。 如圖3中左上方的一個實施例所示，將錐形紙組裝在一起，使液體沿垂直方向流動，錐形端“向上”。通過對多孔材料的每層作45度角切割也能夠實現錐形樣品墊的製備。[0152] PEG溶液 (溶於DI 水) 被加到每張多孔材料上。第一溶液加入後，隨即加入50 ul TE緩衝液 (包含2% 牛血清蛋白 (BSA) ，和 0.1% PEG，20 mM Tris ，pH 7.5)。嵌入ATPS 的多孔紙然後被浸泡在包含指示劑 (膠體金) 的 PBS 緩衝液中 (整體pH 7.4) ，在毛細管作用下的產生流動。[0153] LFA測試紙片的製備：1) 濃度為1mg / mL的抗沙眼衣原體的抗體 (IgG) (由Abcam提供，ab20723) ，和2) 濃度為0.2mg / ml的蛋白質 (牛血清蛋白，BSA) 被加到測試紙片上 。膠體奈米金粒子與抗沙眼衣原體的抗體依供應商的指示結合。 結合物稍後用凍幹機在結合墊的材料上乾燥。 吸收墊包含未經處理的紙。[0154] 測試紙片與樣品墊組裝在一起 ，例如，含有已脫水的ATPS 組分和相分離改性劑的多孔設備/模塊。多孔設備/模塊和 LFA 模塊被放在合適的外殼內，使各模塊被安置在適當的地方。[0155] 用LFA檢測：包含已脫水的ATPS組分的多孔玻纖紙被浸入在實施例2所製備的尿液中，該尿液在pH7.4的PBS緩衝溶液中。未經純化或處理的尿液作為對照樣品。尿液溶液完全流經多孔材料和LFA 測試模塊需要5 分鐘，且需要額外5 分鐘產生測試結果。通過目測觀察檢測極限。 結果如以下的表5 概述: [表5] 沙眼衣原體的檢測極限 實施例 4 - 通過LFA檢測患者樣品中的人類免疫缺陷病毒 (HIV)[0156] LFA樣品墊的製備：多孔玻纖紙被切成 0.5 cm x 4 cm 的長方形。將配製好的ATPS 組分，18% (w/w) PEG和15% (w/w) 磷酸鉀用移液管加到多孔玻纖紙上。 以上含ATPS的多孔紙先在凍幹機中幹燥 2 小時。 然後把紙片疊成3D紙疊 (八張紙片成一疊) ，並進一步切割成錐形，使其中一個末端形成45度角。 將錐形紙組裝在一起，使液體沿垂直方向流動，錐形端“向上”，(同實施例3) 。[0157] PEG溶液 (溶於DI 水) 被加到每張多孔材料上。 第一溶液加入後，隨即加入50 ul TE緩衝液 (包含2% 牛血清蛋白 (BSA) ，和 0.1% PEG，20 mM Tris ，pH 7.5)。嵌入ATPS 的多孔紙然後被浸入在包含指示劑 (膠體金) 的 PBS 緩衝液中 (整體pH 7.4) ，在毛細管作用下的產生流動。[0158] LFA測試紙片的製備：1) 濃度為1mg / mL的抗HIV的抗體 (IgG) (由Abcam提供，ab20723) ，和2) 濃度為0.2mg / ml的蛋白質 (牛血清蛋白，BSA) 被加到測試紙片上 。膠體奈米金粒子與抗HIV的抗體依供應商的指示結合。 結合物稍後用凍幹機在結合墊的材料上乾燥。 吸收墊包含未經處理的紙。[0159] 測試紙片與樣品墊組裝在一起 ，例如，含有已脫水的ATPS 組分和相分離改性劑的多孔設備/模塊。多孔設備/模塊和 LFA 模塊被放在合適的外殼內，使各模塊被安置在適當的地方。[0160] 用LFA檢測：包含已脫水的ATPS組分的多孔玻纖紙被浸泡在沒有尿素和蛋白質的尿液中，該尿液在pH 7.4的PBS緩衝溶液中。未經純化或處理的尿液作為對照樣品。尿液溶液完全流經多孔材料和LFA 測試模塊需要5 分鐘，且需要額外5 分鐘產生測試結果。通過目測觀察檢測極限。 結果如以下的表6 概述: [表6] 人類免疫缺陷病毒 (HIV) 靈敏度的檢測

[0015] 圖1A和1B顯示了本發明一個實施例，通過向尿液樣品中加入聚合物和鹽誘導相分離和濃縮。 圖1A中的試管顯示尿液樣品和ATPS組分混合後的相分離，分離後的上/下兩相體積比為2：1。 ATPS組分經歷相分離，尿液樣品中的靶標分子分配到所得兩相中的其中一相。 由於ATPS組分的組成是可調節的，因此第一相與第二相的體積比可以從2：1變為9：1，如圖1A-1B所示。 因此，尿液樣品中的靶標分子可以在較小體積的相中濃縮並且用於/收集作隨後的分析。 圖1B顯示了在底部相中以9：1體積比濃縮的靶標分子 (以較深的顏色顯示)。[0016] 圖2顯示了本發明的一些實施例，合成尿液樣品和來自不同捐贈者的尿液樣品的相分離。上圖顯示了相分離前相溶液和样品的混合物。下圖顯示了相分離後混合物的最終狀態。 含有靶標分析物的濃縮相用較深的顏色表示，如底部所示。 所有測試的尿液樣品達到至少9：1的體積比，9：1界面水平由虛線表示。[0017] 圖3顯示了本發明的一些實施例，具有脫水ATPS組分的3D紙疊的各種例子。[0018] 圖4顯示了本發明的一個實施例，對加入所示濃度CT 的尿液樣品進行了一系列LFA測試的結果。 測試線的存在 (“測試”) 表示陽性結果。 對照線 (“對照”) 的存在表示測試有效。 垂直虛線表示此系列LFA測試的檢測極限。[0019] 圖5顯示了本發明的一個實例，對加入所示濃度CT 的尿液樣品進行了一系列ATPS-LFA測試的結果。 測試線的存在 (“測試”) 表示陽性結果。 對照線 (“對照”) 的存在表示測試有效。 垂直虛線表示此系列ATPS-LFA測試的檢測極限。[0020] 圖6是QuickVue，本發明的LFA模塊和本發明的LFA-ATPS模塊之間的作頭對頭比較後的具代表性結果 (樣品＃4，表2)。 測試線 (T) 的存在表明真正的陽性結果。 只有本發明的LFA + ATPS模塊具有可見的測試線，表明真正的陽性結果。[0021] 圖7顯示了本發明一個實施例，使用具有脫水ATPS組分的紙條的溶液的自發相分離。 最初，如上圖的第一列所示，奈米金顆粒 (GNs) 通過含有藍色染料的溶液補液再水合。當溶液使ATPS組分補液再水合時，染料和GNs充分混合。 然後溶液經歷相分離，產生清晰的紫色前導端 (由箭頭指示) ，而藍色染料 (由虛線箭頭指示) 的滯後端。[0022] 圖8是本發明的一個實施例的設備示意圖。 完全整合的ATPS和LFA測試紙片濃縮尿液中存在的CT細菌，可令使用者以最少操作，在10分鐘內得到快速準確的診斷。[0023] 圖9顯示了本發明一個實施例，通過將脫水ATPS組分與LFA測試紙片結合的一步診斷設備。 3D紙疊通過膠帶與LFA測試紙片一起固定。[0024] 圖10顯示了本發明的一步診斷設備的結果。 測試線 (T) 的存在表示陽性結果。 對照線 (C) 的存在表示測試有效。

Claims (22)

1. 一種用於檢測和定量來自受試者的樣品中的性傳染病或感染的系統，所述系統包含： (a) 去除會干擾所述致病原體的干擾分子的純化單元， (b) 用於濃縮所述病原體的濃縮模塊， (c) 包含已標記的生物辨識分子的結合墊，每個分子包含標記和生物辨識分子，和 (d) 用於檢測所述複合物或所述病原體的檢測模塊。 其中檢測模塊包含覆蓋有對照線和一條或多條測試線的膜， 其中所述濃縮模塊包括預塗有雙液相系統 (ATPS) 組分的多孔材料，其中當包含所述病原體的溶液流過所述多孔材料時，形成兩個分離相，其中所述病原體在兩個分離相的其中一相中被濃縮；和 其中所述對照線和一條或多條測試線的陽性結果表明所述受試者中存在所述病原體。
2. 如請求項1的系統，其中所述純化單元包含與所述干擾分子反應形成沉澱的純化劑，所述沉澱物保留在純化單元中並且不隨液體流動遷移或所述沉澱物不干擾所述病原體的檢測。
3. 如請求項1 或2 的系統，其中所述純化劑選自檸檬酸，乳酸，乙酸和活性炭。
4. 如請求項1-3中任一項的系統，其中所述病原體選自沙眼衣原體，淋球菌，陰道毛滴蟲，梅毒螺旋體 (梅毒) 和人類免疫缺陷病毒。
5. 如請求項1-4中任一項的系統，其中多孔材料選自玻纖紙，棉基紙，單層基質紙和聚烯烴泡沫墊。
6. 如請求項1-5中任一項的系統，其中所述ATPS 組分選自聚合物，鹽和表面活性劑。
7. 如請求項6所述的系統，其中所述聚合物選自聚乙二醇，聚 (氧化烯) 聚合物，聚 (氧化烯) 共聚物，聚乙烯醇吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇己內醯胺、聚乙烯基甲基醚、烷氧基化表面活性劑、烷氧基化澱粉、烷氧基化纖維素、烷基羥烷基纖維素、有機矽改性聚醚、聚N-異丙基丙烯酰胺。聚乙二醇、聚丙烯乙二醇和右旋糖酐。
8. 如請求項6所述的系統，其中所述鹽選自氯化钠、磷酸钠、磷酸钾、硫酸钠、柠檬酸钾、硫酸铵、柠檬酸钠、醋酸钠、醋酸铵、親液鹽、離液鹽、無機鹽和以上任何組合，所述無機鹽的陽離子為三甲基銨、三乙基銨、三丙基銨，三丁基銨，四甲基銨，四乙基銨，四丙基銨和四丁基銨，，所述無機鹽的陰離子為磷酸根，硫酸根，硝酸根，氯離子和碳酸氫根。
9. 如請求項6所述的系統，其中所述表面活性劑選自非離子表面活性劑，洗滌劑，Triton-X，Igepal CA-630 和 Nonidet P-40。
10. 如請求項1-9中任一項的系統，其中所述一種或多種的抗體或抗原被預先固定在一條或多條測試線上，其中所述一種或多種抗體或抗原與所述病原體或包含所述病原體的複合物發生特異性結合。
11. 如請求項1-10中任一項的系統，其中所述系統可以檢測沙眼衣原體的濃度低至0.1 ng/ul。
12. 一種用於檢測來自受試者的性傳染病或感染的方法，所述方法包含： (a) 從所述受試者的獲得包含病原體的樣品； (b) 通過使所述干擾分子與純化劑反應，去除干擾所述病原體檢測的干擾分子，從而獲得基本上不含所述干擾分子的樣品溶液； (c) 通過濃縮模塊將來濃縮所述病原體溶液，所述濃縮模塊包含預塗有雙液相系統 (ATPS) 組分的多孔材料，其中當所述溶液流過所述多孔材料時，形成兩個分離相，並且病原體在兩相中的一相中被濃縮，從而產生濃縮溶液， (d) 使所述濃縮溶液遷移至包含已標記的生物辨識分子的結合墊，每個分子包含標記和生物辨識分子，其中所述病原體與所述生物辨識分子結合，從而獲得所述標記的生物辨識分子的複合物和所述病原體，和 (e) 在包括覆蓋有對照線和一條或多條測試線的膜的測試模塊上檢測所述複合物， 其中所述對照線和一條或多條測試線的陽性結果表明所述受試者中存在所述病原體。
13. 如請求項12的方法，其中所述純化劑通過與干擾分子反應形成沉澱，其中沉澱物不隨液體流動遷移，或沉澱物不干擾病原體的檢測。
14. 如請求項12或13的方法，其中所述純化劑選自檸檬酸，乳酸，乙酸和活性炭。
15. 如請求項12-14中任一項的的方法，其中所述病原體選自沙眼衣原體，淋球菌，陰道毛滴蟲，梅毒螺旋體 (梅毒) 和人類免疫缺陷病毒。
16. 如請求項11-14中任一項的方法，其中多孔材料選自玻纖紙，棉基紙，單層基質紙和聚烯烴泡沫墊。
17. 如請求項11-16中任一項的方法，其中所述 ATPS 組分選自聚合物，鹽和表面活性劑。
18. 如請求項17所述的方法，其中所述聚合物選自聚乙二醇，聚 (氧化烯) 聚合物，聚 (氧化烯) 共聚物，聚乙烯醇吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯醇己內醯胺、聚乙烯基甲基醚、烷氧基化表面活性劑、烷氧基化澱粉、烷氧基化纖維素、烷基羥烷基纖維素、有機矽改性聚醚、聚N-異丙基丙烯酰胺。聚乙二醇、聚丙烯乙二醇和右旋糖酐。
19. 如請求項17所述的方法，其中所述鹽選自氯化钠、磷酸钠、磷酸钾、硫酸钠、柠檬酸钾、硫酸铵、柠檬酸钠、醋酸钠、醋酸铵、親液鹽、離液鹽、無機鹽和以上任何組合，所述無機鹽的陽離子為三甲基銨、三乙基銨、三丙基銨，三丁基銨，四甲基銨，四乙基銨，四丙基銨和四丁基銨，所述無機鹽的陰離子為磷酸根，硫酸根，硝酸根，氯離子和碳酸氫根。
20. 如請求項18所述的方法，其中所述表面活性劑選自非離子表面活性劑，洗滌劑，Triton-X，Igepal CA-630 和 Nonidet P-40。
21. 如請求項12-20中任一項的方法，其中所述一種或多種的抗體或抗原被預先固定在一條或多條測試線上，其中所述一種或多種抗體或抗原與所述病原體或包含所述病原體的複合物發生特異性結合。
22. 如請求項12-21中任一項的方法，其中所述方法可以檢測沙眼衣原體的濃度低至0.1 ng/ul。