[发明专利]用于确定磁性标记的靶成分的量的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于确定样品中靶成分的量的方法，其中磁性粒子在取决于该靶成分的样品量的动力学下可以特异性结合至接触表面。此外，它涉及用于执行这种方法的传感器设备和相关计算机程序。

US 6991938 B1公开的方法连续监视样品中靶物质与表面的结合，并将其与该样品中所述靶物质的量相关。然而这一方法的问题在于测量常常受到靶物质的非特异性结合部分的影响。

基于这一背景，本发明的目的在于提供一种用于可靠地确定样品中靶成分的量的方法。

这一目的通过根据权利要求1的方法，根据权利要求13的传感器设备，根据权利要求14的计算机程序，以及根据权利要求15的使用来实现。优选实施例在从属权利要求中公开。

根据本发明的方法用于样品中靶成分的量的确定，其中磁性粒子可以特异性地结合至填充有样品的样品室的接触表面，并且其中所述结合在取决于靶成分的样品量的动力学下发生。所寻求的靶成分的量在以下将简称为“样品量”。其典型地按照浓度，例如单位体积的质量或者单位体积的粒子数进行测量。“靶成分”例如可以包括如生物分子、复合物、细胞片段或者细胞的生物物质。

术语“磁性粒子”应表示被磁化或者可磁化的粒子(分子、复合物、纳米粒子、微粒子，等等)，例如超顺磁性珠子。该磁性粒子通常将用作针对感兴趣靶成分的标记并与其化学结合。

“样品室”典型地是空腔，或者填充有一些诸如可吸收样品物质的凝胶体的物质的腔体；它可是开放的腔体，封闭的腔体、或者通过流体连接通道与其他腔体连接的腔体。样品室的壁的一部分是磁性粒子可以特异性结合的“接触表面”。典型地，该接触表面将在一端覆盖着该磁性粒子(包括相应抗原)可以特异性结合的结合位点(例如，抗体)。

该方法包括以下步骤：

a)至少两个“冲洗步骤”，其中将磁力施加于该接触表面的磁性粒子从而使未结合的磁性粒子从该接触表面被移走。虽然通常将该移动定向为垂直地远离该接触表面，但是它也可包括横向分量或者甚至(至少中间的)对该表面的接近。具体地通过在该接触表面产生定向为远离该表面的非零梯度的磁场来施加适当的磁力。该磁力任选可以是足够大的，以同时将结合的但是不是特异性结合(例如不是经由与特异性结合位点的杂交而只经由较弱的力)的磁性粒子从该接触表面移除。冲洗步骤的至少两次执行由其中没有发生磁性粒子的移除将等价于一次冲洗的(非零)时间间隔分隔。

b)至少两个“测量步骤”(它们中的每一个与前述冲洗步骤的另外的一个相关联)，其中在相关联的冲洗步骤期间测量该接触表面上的磁性粒子的总量。应该注意的是，“磁性粒子的总量”包括特异性结合的磁性粒子以及非特异性结合和未结合的粒子。此外，测量的持续时间与冲洗步骤的持续时间无关。因此，在冲洗步骤“期间”的测量典型地意味着在冲洗步骤的间隔中的任意时间点处的瞬时测量，其中这一间隔也应定义为包括在磁性粒子的主动移除已经结束之后的瞬间。

进一步应该注意的是，可以磁性地测量磁性粒子的量，也即，经由对它们磁性的检测，或者经由任意其他适当方法，例如对附着于该磁性粒子的荧光标记的检测。

c)“估计步骤”，其中在测量步骤的测量结果的帮助下估计期望的靶成分的样品量。

所描述的方法具有的优点在于其允许根据接触表面处的测量确定样品中靶成分的量(“样品量”)，其中该测量可以在磁性粒子与接触表面结合的进行过程期间执行。这是归因于这样的事实，使用未结合磁性粒子的磁性冲洗，其提供了精确的测量而不需要样品的交换。该方法是很快速的，因为其不必等到到达稳定状态(可能非常慢)。此外，该方法通过允许确定靶成分的高样品量而提供了提高的动态范围，其中靶成分的高样品量导致了该接触表面处的结合达到稳态饱和，并且因而无法在稳定状态中可靠地确定。动态上限的这一扩展允许使用更大的磁性粒子，其继而改善了较低的灵敏度限制。

磁性粒子优选通过例如在冲洗步骤a)之前和/或之后由适当取向的磁场梯度产生的吸引磁力而吸引到接触表面上。以此方式，可以加速磁性粒子与接触表面的结合。磁性吸引的强度应该是已知的和/或被精确地控制，因为它影响了在非静止过程期间作出的测量步骤b)的结果。

在测量步骤b)中对接触表面的磁性粒子总量的测量优选在相关联的冲洗步骤a)结束时作出，以保证尽可能多的未结合磁性粒子从接触表面被移除。

冲洗步骤a)可重复几次，其中该冲洗步骤的执行由其中没有发生未结合磁性粒子移除的(非零)时间间隔分隔。典型地，中间时间间隔将用于粒子到接触表面的磁性吸引。应该注意的是，以上和以下说明的关于“冲洗步骤a)”的所有备注和修改也应用于这一步骤的所有重复。