[发明专利]基于磁性粒子的分离和测定方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及基于磁性粒子的分离和测定方法，包括特征在于当所述粒子的流体悬浮经受外部磁场时的特定的磁响应的磁性粒子的组合。进一步地，本发明涉及具有确定的组合的磁性粒子用于生物分子和化学物质的测定、操纵和纯化的应用。

背景技术

在生物测定中，从不同的样品提取、浓缩和纯化靶分子、粒子或分析物的能力(也就是，样品制备)代表关键的步骤，且作为用于有效的靶标检测和分析的先决条件步骤，具有挑战性。为此，当今，磁响应粒子被认为是用于执行样品制备程序的标准。例如，可以激活磁性粒子表面，以携带与互补靶分子特别地相互作用的探针。使用磁性粒子的优势是，可以仅仅使用磁场操纵磁性粒子，以控制它们的表面上的反应和/或把特异性靶分子与初始“污染物”周围介质分离。基于磁性粒子的程序和系统是相对快速、容易的，并需要简单的仪器。

基于磁性粒子的试验中需要解决的一个主要的问题是实验处理步骤期间粒子的均匀分散。对于最大化与周围液体介质接触的总的有效的粒子表面，这样的均匀性的确是重要的。此外，基于粒子的试验中第二重要的要求是有效的混合，以增强靶物质和粒子表面之间的反应速度。的确，关于任何基于表面的试验，反应强烈地受限于自然的扩散过程，因此，强的操控和混合是促进配体和靶物质之间的亲和结合反应所必需的。

为了解决均匀性问题，现有工艺的基于磁性粒子的试验主要地依赖于顺磁性或超顺磁性粒子的应用，特征是能够在外部磁场的存在的情况下磁化但是在缺少这样的磁场的情况下变成非磁化的。如此，顺磁性或超顺磁性粒子提供了特征是在最初应用的磁场去除时低的剩余磁化强度的磁响应。为了最小化在它们的操纵期间磁性粒子的凝聚，这样的考虑是重要的。的确，液体悬浮液中的磁性粒子的操纵需要相对“大的”磁力的应用，在它们彼此的磁偶极子相互作用的影响下，导致单分散的磁性粒子凝聚。因此，在磁场去除之后，恢复单分散的粒子悬浮需要粒子的低剩余偶极磁化。然而，现有技术中描述的超顺磁性粒子(例如，在US6027945或US5945525中)遭受与它们在外磁场下的低磁化相关的限制，这导致难以分离、分散和混合这样的粒子。

为了解决超顺磁性粒子的低分离相关的问题，美国专利5108933公开了一种方法，其中，通过在它们的分离之前，添加凝结剂，使单分散的胶体磁性粒子“聚合”。事实上，通过形成较大的粒子聚合物，粒子分离将更有效且更快，同时使用相对低的磁力。然而，形成这样的粒子凝聚体可能是耗费时间的，且可能难以实现在其凝聚时重悬粒子。

为了克服超顺磁性粒子的限制，在本领域中提出提供“铁磁性”行为的磁性粒子。“铁磁性”粒子提供了特征是在缺少应用的外部磁场时的剩余磁化强度的磁响应。于是，当与超顺磁性粒子比较时，铁磁性粒子呈现高的磁矩，这使得更易于使用外部磁场进行处理。

例如，美国专利7132275公开磁性纳米线，其拉长磁性实体，由于它们的形状各向异性，其将在粒子的伸长方向中产生优选的磁化。甚至在外部磁场去除之后，这种各向异性磁化仍然保持。在美国专利8142892中，公开了具有特定的磁响应的铁磁性粒子。这样的铁磁性粒子的优势之一是通过调整“剩余磁化强度”调整它们的磁响应的可能性。

然而，与超顺磁性粒子相反，铁磁性粒子遭受主要的限制。事实上，因为在去除外部应用的磁场时，这些粒子依然被磁化，粒子重悬变得困难。为了克服这样的限制，美国专利申请2006/0188876提出使用具有包括功能基团的表面的铁磁性粒子，功能基团在液相的存在的情况下，促进磁性粒子的解聚作用。例如，可以使用疏水性材料功能化磁性粒子表面，疏水性材料将促进粒子在有机液相或非极性液相中的粒子重悬。在美国专利8142892中，当使用具有随着时间而变化的极性(也就是，磁场方向)和幅度的磁场操纵这样的粒子时，可以有效地控制铁磁性粒子聚合。然而，铁磁性粒子遭受这样的限制，即，在缺少磁场时，不能使这样的粒子均匀地分散。

已知这些缺点，需要允许超顺磁性粒子的快速和有效的处理的新的方法的研发。换句话说，期望在执行基于磁性粒子的试验中，找到一种方法，以在缺少外部磁场时，将在磁场下铁磁性粒子的轻松操纵和均匀混合与超顺磁性粒子的良好的分散相结合。

发明内容

因此，本发明提供如以下所描述的基于磁性粒子的分离和测定方法。

因此，本发明提供如以下所描述的用于操纵容器内的磁性粒子的方法。

因此，本发明公开了如以下所描述的试剂盒，其包括用于生物分子和化学物质的测定、操纵和纯化的磁性粒子组合物。