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CN101052866A - 处理、标记和浓缩分析物的方法和装置 - Google Patents

处理、标记和浓缩分析物的方法和装置 Download PDF

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CN101052866A
CN101052866A CNA2005800307127A CN200580030712A CN101052866A CN 101052866 A CN101052866 A CN 101052866A CN A2005800307127 A CNA2005800307127 A CN A2005800307127A CN 200580030712 A CN200580030712 A CN 200580030712A CN 101052866 A CN101052866 A CN 101052866A
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彼得·利
尼科尔·斯加巴多斯·海恩斯
丁仕发
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Umedik Inc Canada
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Abstract

一种用于转移流体试样的点样器,包括限定了具有开口端和出口的中空孔的注射器本体、在一端具有活塞并且有效配合在所述中空孔中的柱塞,以及当活塞位于所述中空孔内时伸出开口端的第二端。注射器点样器进一步包括位于活塞和出口之间的试剂、浓缩材料和流体染色材料中的至少一种。点样器的内容物是在点样器中冻干。

Description

处理、标记和浓缩分析物的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种在流体试样中制备用于检测和定量可存在于流体试样中的分析物的方法和装置。
背景技术
仅在美国,包括产毒素菌、酵母菌和霉菌的微生物导致每年几百万与食物有关的病例和9000人的死亡。被污染的家禽和肉类产品是这些死亡和疾病的主要原因。感染家禽和肉类产品的四种最普通病原体是E.coli O157:H7、空肠/大肠弯曲杆菌(campylobacter jejuni/coli)、沙门氏菌种和李斯特菌种以及单核增生李斯特菌(L.monocytogenes)。
被污染的水源也是健康的危害。美国环境保护局已经确定水源中的大肠杆菌(E.coli)标准是健康危害的良好指示剂。其他的一般指示剂是大肠菌总量、排泄物的大肠菌、排泄物的链球菌和肠球菌。
许多疾病的条件,例如细菌和病毒感染、肿瘤、心脏病发作如可以通过检测血液和包括间质流体、唾液、尿、精液、粪便、基因编码和组织切片的组织检查用于特异性条件连接的标记物。早期和快速的诊断以及治疗功效的测量对于加强成功的治疗是所需的。
微生物精确定量和快速检测,例如在食物和水中、在食物制备处的表面和其他表面上的细菌、病毒、真菌或其他传染性生物体以及指示剂应该满足卫生标准是迫切需要的。还有一系列对微生物和病人的疾病标记精确和快速的识别的要求。
在通常的测试化验中,流体试样与试剂如抗体混合,所述试剂针对特异性分析物如抗原是特定的。分析物与试剂的反应可导致可以为视觉观察到的颜色变化,或可以利用显微镜观察到或例如分光光度计的光学检测装置检测到。试剂也可以是与分析物结合的荧光物或其他这种可检测的标记试剂。通过流体试样的非放射性扫描、反射、发射或吸收也可指示流体试样中分析物的特征和类型的。
在通常使用的化验技术中,使用两类都特异于分析物的抗体。一类抗体是固定在固体载体上。另一类抗体是通过与可检测的标记物接合来进行标记并且与试样混合。在第一抗体、被检测物质和第二抗体之间形成络合物,固定标记物。鉴别特异性标记物的标记还可以是然后被检测的酶或荧光物质或放射性标记物。反应的成分都在单个步骤中混合用于在单个反应液中反应。例如,参见美国专利5,610,077。反应液同时与固定的捕捉抗体接触以使分析物和标记抗体吸收到固定的捕捉抗体。在结合反应之间的竞争干扰通常引起检测过程期间的不稳定性。标记抗体与分析物的比例需要根据可能存在于检测流体中的分析物的浓度进行优化。这些化验的类型,如公知的“三明治”免疫测定,通常只提供感兴趣分析物的槛限浓度,并且读作定性的、正或负结果。
流体试样必须经常被浓缩,以便将分析物颗粒的量增加到能够被可靠地检测的水平。然后流体试样可被转移到一个容器,例如试管,用于与试剂混合。反应的流体试样被转移到用于分析的化验装置或用于与其他试剂混合的另一个容器。这种通常使用移液管执行的转移是耗时的、劳动加强、暴露流体试样和人员执行分析造成污染。需要更方便的无菌方法以浓缩分析物、转移流体试样并且将流体试样与试剂和其他需要检测的混合物混合同时最小化竞争干扰。
发明内容
本发明提供了一种用于转移流体试样的试样处理和标记的点样器,包括:限定具有开口端和出口的中空孔的点样器本体;具有第一端和第二端的柱塞,柱塞有效地配合在所述中空孔内,当第一端位于中空孔内的地方时第二端伸出开口端;以及当活塞位于所述中空孔内处时位于活塞和出口之间的试剂。
根据本发明的另一个方面,提供一种浓缩存在于液体试样的分析物的方法,包括步骤:提供限定具有开口端和出口的中空孔的点样器本体;具有第一端和第二端的柱塞,所述柱塞有效地配合在所述中空孔中,当活塞位于所述中空孔内的地方时所述第二端伸出所述开口;以及当第一端位于所述中空孔内的地方时位于所述第一端和所述出口之间的试剂;将分析物和试剂混合并培养一段时间,所述时间足以使分析物与试剂反应;以及通过所述出口排出适量的所述部分。
根据本发明的另一个方面,提供了一种对存在于液体试样中的分析物起反应的方法,包括步骤:提供限定具有开口端和出口的中空孔的点样器本体;具有第一端和第二端的柱塞,所述柱塞有效地配合在所述中空孔中,当第一端位于所述中空孔内的地方时所述第二端伸出所述开口;当活塞位于中空孔的地方时位于第一端和出口的试剂;将所述部分与试剂混合并培养一段时间,所述时间足以使所述部分的分析物与试剂反应;以及通过所述出口排出适量的所述部分。
附图说明
图1是本发明的点样器的主视立体图;
图2是沿图1的线2-2的点样器的剖视图;以及
图3是从点样器拆下的本发明的盖的立体图。
具体实施方式
点样器10示于图1。该点样器10包括点样器本体,所述点样器本体优选为注射器本体12,并且注射器本体12优选为圆柱体形状。注射器本体12具有第一端62和第二端64。注射器本体12限定了具有第一开口端16的中空孔14。柱塞18具有第一端和第二端21,该第一端优选地在孔14中的第一端限定了活塞20,该第二端21从孔14中的第一开口端16延伸出来。第二端21优选是加宽的以便与用户接触。注射器本体12在注射器本体12的第二端64限定了出口22。凸缘24优选地连接到注射器本体12的第二端64。凸缘24优选为圆柱状。该凸缘限定了出口26,该出口26与注射器本体12的出口22流体连通。凸缘24的外表面可以具有luer lock形状或锥形。试剂43和便于流体试样分析的优选的浓缩材料45设置在活塞20和出口22之间。浓缩材料45优选地是超吸收聚合物颗粒。试剂优选地是特异于给定分析物的单克隆抗体。最优选地,该试剂是冻干的单克隆抗体,所述冻干的单克隆抗体一旦与试样流体混合就会快速重构。该试剂还可以在液态时被冷冻,冷冻干燥为球粒或者可以在注射器本体12的内表面上干燥。
体积指示刻度线47、49优选地设置以易于使用。例如,在1ml注射器本体上,第一刻度线47可以对应于从试样源吸取200ml,第二体积线49可对应于另外吸取100-150ml进入注射器孔14。
注射器点样器10包括优选的圆柱状的入口/出口组件25,所述入口/出口组件25包括上方区域80和下方区域82。上方区域80的内径大致等于或略大于下方区域82的外径。上方区域80具有与注射器本体12的第二端64连接的第一端46。下方区域具有用于接受流体试样的末端48。入口/出口组件25限定了在末端48的开口42作为试样流体的通道。入口/出口组件25提供了延伸从凸缘24到试样源的距离以便易于使用并且避免注射器本体12插入试样源。在注射器本体上的流体试样可能污染使用者和环境。
入口/出口组件25的长度L优选为至少大约2cm,而更优选为3cm。从2cm到大约7cm是优选的范围。入口/出口组件25的构型可以根据利用注射器点样器10执行的应用而改变。
盖30优选地连接到入口/出口组件25的下方区域82的末端48,由此覆盖开口42并且密封注射器点样器10以防止在使用前污染。盖30优选地具有第一向外锥形圆柱形部分和平坦的尖端76。盖30优选地通过穿孔70连接到入口/出口组件25。因而该盖必须被折断与入口/出口组件25分开。完整连接的盖表示注射器点样器10没有使用过。盖30适于在流体紧配合中接合到下方区域82。盖30优选地是硬模制塑料,例如聚苯乙烯、丙烯酸或聚丙烯。在其他实施例中也可以使用半刚性材料。
为了使用本发明的点样器10,将盖30从入口/出口组件25的下方区域82扯下,从流体源吸取流体试样。根据流体试样中分析物的浓度和源基质的性质,流体源可以是培养基或介质。例如,如果源是食物试样,通常需要培养。如果源是粪便,培养则不是必需的。将下方区域82插入源中,并且柱塞18抽回以从源中吸取流体试样经过入口/出口组件25并且进入注射器本体12的孔14。例如,大约300-350μl是恰当的数量。如果设有体积线47和49,第一体积47优选地定位以便当柱塞18向上抽回到第一体积线47时恰当量的流体试样被注入注射器点样器。然后点样器10从源中移开,并且柱塞18优选进一步抽回到第二体积线49。盖30位于入口/出口组件25上方以便盖住和密封注射器本体12中的流体。然后将注射器点样器10颠倒多次以重构试剂43和将试剂与流体试样充分地混合。如果存在浓缩材料45,流体试样允许被培养约20分钟。特异性如果不存在浓缩材料45,培养约5分钟就足以重构通常为冻干抗体的试剂,因而在受控环境下使仅在此时被水合并结合的标记物能够与分析物特异性地反应,因此防止干扰、并维持标记校准阵列所需的过量活性标记抗体,所述标记抗体还固定于跟捕捉抗体一样的固体载体上。在充分培养后,盖30被去掉并且柱塞向前移动从孔14中经过入口/出口组件25排出足够量的流体试样,并且注入用于分析的化验装置中。流体试样可以被转移到另一个地方而不是被转移到化验装置,例如注入另一个用于与其他试剂反应的容器。
如果在注射器本体12中只提供浓缩材料45,流体试样可被转移进用于与试剂反应的反应腔。即使在试剂存在于反应腔,可能需要与其他试剂的进一步反应。
在点样器10中一旦暴露给试剂的流体试样可被转移到化验装置以分析存在的分析物。所述分析物可以是微生物例如细菌、病毒或真菌。分析物也可以是生物物质例如肽、氨基酸、核酸,或蛋白质例如酶、抗体、抗原、免疫球蛋白或激素。分析物也可以是化学物质例如化学元素、化学化合物或聚合物。
流体试样还可以被转移到反应容器。流体试样源可以是例如含有可疑食品、水或排泄物的培养基。源也可以是未培养的。点样器10包括用于与流体试样中的分析物反应并且能够鉴别该分析物的试剂。如本领域公知的,所述试剂可以用荧光化学物质、比色或放射性标记物标记。标记物可以是乳胶球、金属胶质颗粒、染色剂、酶或斯托克效应传感器(Stoke effect transducer)。如本领域公知的,其他类型的试剂也可以使用。
如果分析物存在并且试剂是抗体,试剂抗体与分析物结合并且利用可检测的标记物标记分析物。流体试样和被标记的分析物随后可以被转移到用于分析的适合的化验装置。在公开号为20020019062题为“化验装置”的美国专利申请公开了一种优选的化验装置,其通过引用被完整地结合于此。
在一个应用中,分析物是E.coli O157:H7。点样器包括冻干的单克隆鼠抗E.coli O157:H7抗体,例如可以从美国缅因州Saco的Biodesign公司得到。该抗体可以与例如从美国俄亥俄州eugene的Molecular Probe公司得到的Alexa Fluro647荧光染色剂预接合。Molecular Probe还提供了一种用于将抗体结合到染色的AlexaFluro647蛋白质标记试剂盒(A-20173)。被标记的抗体优选地以公知的技术进行冻干。另外,可以使用冷冻的标记抗体。在其他实施例中,在液体悬浮液中的测定用量的标记抗体可以被吸入或置入注射器本体内,并且点样器10可以被置入冰箱以冷冻悬浮液。点样器10可以在从冰箱中移出后使用。
在另一个实施例中,试剂可以是用于检测ATP的荧光素/荧光素酶络合物,ATP作为试样中出现生物污染的指示剂。在存在氧和镁离子(Mg+2)时,ATP与荧光素/荧光素酶络合物反应以产生波长562纳米的可见光。由于所有活细胞包含ATP,对562纳米光的检测是对存在活细胞的指示。荧光素/荧光素酶通常从萤火虫中提取。荧光素/荧光素酶试剂可以通过商业途径得到。可以使用例如从美国威斯康星州Milwaukee的Sigma-Aldrich公司获得的三磷酸腺苷(ATP)生物荧光化验试剂盒FL-AAM。FL-AAM是在三(羟甲基)甲基甘氨酸缓冲液中包含萤火虫荧光素酶、荧光素、MgSO4、EDTA、二硫代苏糖醇(“DTT”)和牛血清白蛋白(“BSA”)的冻干粉末。在与试剂混合后,流体试样可以被转移到适合的化验装置用于检测反应产生的荧光物质。例如可以使用包含光电倍增管的装置。
除了标记的抗体或其他这类特异于分析物的试剂,可以提供第二类标记抗体或其他此类试剂以特异于化验装置中的控制点。将流体试样的应用到化验装置导致该第二类抗体与控制点结合。即使在用于检测分析物的流体试样中存在不足量的分析物,仍提供化验装置已经被使用的指示。
除了标记抗体或其他这类特异于分析物的试剂以及第二类标记抗体或其他此类试剂,流体染色剂可以加到预冻干混合物中以确认染色流体试样的存在和染色流体试样成功转移到另一个容器或化验装置。通常的染色剂是密苏里路易斯街道63178的Sigma化工公司生产的溴酚蓝。
浓缩材料45从流体试样中吸收液体,增加流体试样中分析物(例如细菌)的浓度。浓缩材料可以是任何吸收流体并且不与流体试样中的反应物反应的材料。优选地,例如聚丙烯酸酯、纤维素衍生物和水凝胶的超吸收聚合物。在Absorbent Polymer Technology,Studies inPolymer Science 8,edited by Lisa Brannon-Peppes and Ronald S.Harland,Elsevier Science,1990中讨论的超吸收聚合物,该文章完整地引用结合于此。一种适合的商业可获得的超吸收聚合物是来自美国北卡罗莱纳州 Greensborough的Stockausen公司的Favor-Pac 100。Favor-Pac 100为一种交联聚丙烯酸和接枝共聚物的盐。根据生产商,当与水或基于水的液体接触时,聚合物的羧基基团是溶剂化的。结果,基团部分地分离成负电荷羧基离子。在这种状态下,聚合物链包括大量的彼此相斥的相同电荷离子基。聚合物线团变得更加体积庞大并且因此扩展其倾向以吸收含水流体。由于聚合物链之间的交联,形成了凝胶体。由生产商提供的Favor-Pac 100的物理特性如下:
物理形态                        白色颗粒
颗粒尺寸                        100-850微米
产品密度                        540g/+/-30
过滤性质                        自由流动
湿量                            5%+/-2
pH值(在0.9%NaCl中的1%凝胶体)  6.0+/-0.5
保存期                          在干燥条件下>1年
已经发现30毫克Favor-Pac 100是与约300-350毫升流体试样一起使用的Favor-Pac 100恰当的量,以将分析物的浓度增加了3倍。过高的浓度例如10倍或更高通常是不需要的。如果浓缩材料提供具有冻干抗体,则可需要加入另外的抗体以补偿可被连同流体一起的浓缩材料吸收的抗体和补偿试样中流体的初始高水平。如上面提到的,超吸收聚合物颗粒具有优选大于约0.8毫米的尺寸。较小颗粒可以利用机械分离方法去除,例如过滤。超吸收聚合物的另一个实施例是羧甲基纤维素。
根据检测系统的灵敏度和流体试样中分析物的浓度,流体试样可以不需要浓缩。
可提供浓缩材料45不具有试剂。例如,浓缩可能是有利的,但是可需要随后标记分析物。例如分析物可以在化验装置中被标记。在一些应用中,有必要在标记之前浓缩流体试样。
本发明不限于这里描述的特定实施例的范围。尽管本发明出于说明的目的进行了详细的描述,在这些描述之外的、对所公开的本发明的不同修改对于上述说明书中的本领域技术人员将是明显的。这样的修改将包含在本权利要求书的范围中。

Claims (25)

1、一种用于转移流体试样的点样器,其特征在于,包括:
限定了具有开口端和出口的中空孔的本体;
具有第一端和第二端的柱塞,所述柱塞有效地配合在所述中空孔内,当所述第一端位于所述中空孔内时,第二端伸出所述开口端;以及
当所述第一端位于所述中空孔内时位于所述第一端和所述出口之间的试剂。
2、根据权利要求1所述的点样器,其特征在于,所述点样器是注射器。
3、根据权利要求1所述的点样器,其特征在于,所述柱塞的第一端限定了活塞。
4、根据权利要求1所述的点样器,其特征在于,进一步包括:
入口/出口组件,所述组件在所述出口连接到所述本体。
5、根据权利要求1所述的点样器,其特征在于,进一步包括在所述出口和所述中空孔之间的封条。
6、根据权利要求1所述的点样器,其特征在于,所述试剂选自包括与可检测标记物连接的抗体和荧光素/荧光素酶络合物的组的成分。
7、根据权利要求6所述的点样器,其特征在于,所述标记物选自包括重金属或者荧光、化学、比色或放射性标记物的组的成分。
8、根据权利要求1所述的点样器,其特征在于,所述点样器包含浓缩材料,并且所述浓缩材料是超吸收聚合物。
9、根据权利要求6所述的点样器,其特征在于,所述超吸收聚合物选自包括聚丙烯酸酯、纤维素衍生物、Favor-Pac 100以及水凝胶的组。
10、根据权利要求8所述的点样器,其特征在于,所述超吸收材料是Favor-Pac 100。
11、根据权利要求8所述的点样器,其特征在于,所述超吸收材料是羧甲基纤维素。
12、根据权利要求1所述的点样器,其特征在于,当所述第一端位于所述中空孔中时,进一步包括位于所述第一端和所述出口之间的浓缩材料。
13、根据权利要求12所述的点样器,其特征在于,所述超吸收材料选自包括聚丙烯酸酯、纤维素衍生物、Favor-Pac 100和水凝胶的组,所述试剂选自包括与可检测标记物连接的抗体和荧光素/荧光素酶络合物的组的成分。
14、根据权利要求6所述的点样器,其特征在于,进一步包括有效地结合到化验装置上的控制点的抗体。
15、根据权利要求4所述的点样器,其特征在于,所述入口/出口组件具有连接到限定所述出口的凸缘的第一端,和能够插入流体物质源以抽回所述流体物质试样的第二端。
16、根据权利要求15所述的点样器,其特征在于,所述试剂是浓缩材料,并且所述浓缩材料包括超吸收聚合物的颗粒;并且
所述入口/出口组件包括第一管,所述第一管具有小于所述超吸收聚合物颗粒尺寸的内径;所述入口/出口组件包括由热缩管制成并且能够将所述第一管连接到所述凸缘的第二管。
17、根据权利要求1所述的点样器,其特征在于,进一步包括连接到所述点样器本体用于密封所述出口的盖。
18、根据权利要求15所述的点样器,其特征在于,所述盖通过穿孔连接到所述点样器本体。
19、一种浓缩存在于液体试样中的分析物的方法,其特征在于,包括步骤:
提供点样器,所述点样器包括限定具有开口端和出口的中空孔的点样器本体;
具有第一端和第二端的柱塞,所述柱塞有效地配合在所述中空孔内,当所述第一端位于所述中空孔内时所述第二端伸出所述开口端;以及
当所述第一端位于所述中空孔内时,位于所述第一端和所述出口之间的浓缩材料;
将至少一部分所述液体试样吸入点样器;
将所述部分与所述浓缩材料混合并培养一段时间,所述时间足以通过将流体吸收进入所述浓缩材料来浓缩所述部分;以及
通过所述出口排出适量的所述部分。
20、根据权利要求19所述的方法,其特征在于,所述点样器是注射器。
21、根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述柱塞的第一端限定活塞。
22、一种对存在于液体试样中的分析物起反应的方法,其特征在于,包括步骤:
提供点样器,所述点样器包括限定具有开口端和出口的中空孔的点样器本体;
具有第一端和第二端的柱塞,所述柱塞有效地配合在所述中空孔内,当第一端位于所述中空孔内时所述第二端伸出所述开口端;以及
当所述第一端位于所述中空孔内时,位于所述第一端和所述出口之间的浓缩材料;
将至少一部分所述液体试样吸入点样器;
将所述部分与所述试剂混合并培养一段时间,所述时间足以使在所述部分的所述分析物与所述试剂反应;以及
通过所述出口排出适量的所述部分。
23、根据权利要求22所述的方法,其特征在于,所述点样器是注射器。
24、根据权利要求22所述的方法,其特征在于,所述柱塞的第一端限定活塞。
25、根据权利要求22所述的方法,其特征在于,进一步包括步骤:
将生成的分析物-试剂络合物与固定的特异性结合配体接触。
CNA2005800307127A 2004-07-16 2005-07-18 处理、标记和浓缩分析物的方法和装置 Pending CN101052866A (zh)

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