[发明专利]用于外部驱动生物传感器盒中的磁性粒子的生物传感器系统

说明书

技术领域

本发明涉及的生物传感器系统包括生物传感器盒和生物传感器磁体组件，该生物传感器磁体组件具有在生物传感器盒的一侧使用的至少三个电磁子单元，并涉及用于操纵该生物传感器盒中的磁性粒子运动的方法。

背景技术

已知各种探测测试样本中分析物的分析过程。例如，免疫测定使用免疫系统的机制，其中抗体和各自的抗原能够彼此结合。这一特定反应机制用于确定测试样本中抗原的存在或者浓度。

具体而言，抗体或者抗原(感兴趣的分析物)被标记以量化抗体和抗原之间的相互作用。通常的标记例如是荧光和化学发光分子、有色粒子(珠子)或者放射性同位素。

最近，磁性标记已经在免疫测定中用于探测分析物的存在或者数量。例如磁性粒子(珠子)的磁性标记的使用具有几个优点。磁性粒子可以通过应用磁场而被驱动，从而可以促进分析过程。此外，在生物测试样本中没有影响磁性粒子探测的磁性背景信号。

然而，这些使用磁性标记的免疫测试需要用于(a)驱动与在传感器盒的传感器表面附近固定不动的抗原结合的磁性粒子的器件，和用于(b)冲洗掉剩余的未结合磁性粒子以不影响结合粒子的数量测量的器件。因而，例如，可以将两个磁体布置在传感器盒的两侧，其中第一磁体吸引磁性粒子经过测试样本向着传感器表面移动，而第二磁体吸引未结合磁性粒子远离传感器表面移动。在这一构造中，该两个磁体被安装在保持结构上，并且该保持结构机械地将该磁体向着或者远离传感器表面移动(见R.Luxton等，″Use of Extemal Magnetic Fields to reduce reaction times in an immunoassay...″，Anal.Chem.2004，76，1715-1719)。

这种方法是很费力和费时间的，并且需要复杂的支持系统来将两个磁体布置在传感器盒的两侧上。此外，布置在传感器盒之下的第一磁体只在与传感器表面垂直的方向上，而不在水平方向(与传感器表面平行)上驱动磁性粒子。因而，未结合磁性粒子积聚的区域可存在于传感器表面上，并毗连只具有很少或者也许磁性粒子太少以至于不能结合感兴趣抗原的区域。这可导致不可靠的测试结果。

发明内容

因而需要提供允许时间节约操作以及驱动磁性粒子以操纵它们以水平方向经过测试样本的简单生物传感器系统，以提供更可靠的测试结果。此外，需要提供允许精确控制传感器盒中的磁性粒子运动的方法。

根据本发明，在生物传感器磁体组件中使用至少三个电磁子单元，从而控制生物传感器盒中的磁性粒子的空间扩散。通过调整该盒中的预先确定的磁场梯度，在测试样本中包含并被磁性粒子标记的分析物(抗原)可朝向盒中传感器表面移动以与固定的抗体结合。然后抗体的结合复合(三明治)结构，抗原(被测试的分析物)和磁性粒子(标记)可在传感器表面处被探测，从而估计或者确定测试样本中分析物的仅仅存在或者甚至数量。

根据本发明，提供一种生物传感器系统，其中该系统包括具有至少三个电磁子单元的生物传感器磁体组件。每个电磁子单元的磁场强度可由电控制分别改变。此外，该系统包括可分离的生物传感器盒，其具有传感器表面并适于被布置为使传感器表面邻近该生物传感器磁体组件。

生物传感器盒是用于容纳包含感兴趣分析物(抗原)的流体测试样本的容器或者贮液器。通常，该盒可具有至少一个平面基底区域，具体是矩形或者圆形或者椭圆形的基底区域。该基底区域起传感器表面的作用，在该表面处感兴趣的分析物可通过探测过程被分析。优选的，该盒或者该盒的至少平面基底区域是由例如环-烯烃共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯制造，以能够进行测试样本的光学分析。

生物传感器盒可包含或者可容纳磁性或者可磁化的粒子。“磁性”或者“可磁化”粒子受磁场施加的影响并且是磁性响应的。例如，这些粒子被吸引或者被排斥或者具有可探测的磁性磁化率或者磁感应。在优选实施例中，这些粒子是顺磁性粒子并且可由金属或者金属氧化物或者例如铁氧体(例如，磁铁矿)的复合材料制造。这些粒子可是珠子或者标记，并适于与抗体和/或抗原(感兴趣的分析物)结合。这种结合可以直接发生或者经由特定的结合成分，例如夹入粒子和抗体或者抗原之间的蛋白质。在生物传感器盒的一个实施例中，抗体通过捕获盒的传感器表面处的试剂而被固定，并为用磁性或者可磁化粒子标记的抗原(分析物)提供结合点。