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DE10202713A1 - Detecting biological molecules uses fluorescently labeled and unlabeled antibodies, fluorescence being measured before and after applying electrical or magnetic field - Google Patents

Detecting biological molecules uses fluorescently labeled and unlabeled antibodies, fluorescence being measured before and after applying electrical or magnetic field

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DE10202713A1
DE10202713A1 DE2002102713 DE10202713A DE10202713A1 DE 10202713 A1 DE10202713 A1 DE 10202713A1 DE 2002102713 DE2002102713 DE 2002102713 DE 10202713 A DE10202713 A DE 10202713A DE 10202713 A1 DE10202713 A1 DE 10202713A1
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DE
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fluorescence
suspension
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carrier particles
sensor
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German (de)
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Guenter Fuhr
Rolf Hagedorn
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Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Abstract

Detecting a target substance (A) in a sample comprises feeding a sample into a sensor suspension (10) containing a homogeneous mixture of fluorescently labeled antibodies and unlabeled carrier particles, to which unlabeled antibodies are bound. Fluorescence in a specific region (40) of the suspension is measured, a force applied and fluorescence measured again. A difference between the two measurements indicates the presence of (A). Detecting a target substance in a sample comprises feeding the sample into a sensor suspension (10) which contains a homogeneous mixture of fluorescently labeled antibody molecules and unlabeled carrier particles, to which unlabeled antibodies are bound. The fluorescence in a specific region (40) of the suspension is measured, after which force is applied to it and the fluorescence measured again. A difference between these two measurements indicates the presence of the target substance. An Independent claim is included for apparatus for carrying out the method which comprises a chamber (20) for sensor suspension, electrodes or magnets (30) which produce a field in the suspension and a fluorescence meter (50).

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Substanzdetektion, insbesondere durch Detektion von Biomolekülen, und Vorrichtungen zur Durchführung derartiger Verfahren. The invention relates to methods for substance detection, in particular by detection of biomolecules, and devices for Implementation of such procedures.

Aus der Gentechnik und Pharmakologie sind verschiedene biomolekulare Erkennungstests bekannt, die auf dem Nachweis einer Komplexbildung zwischen einem Antikörper und einem korrespondierenden Antigen basieren. Ein klassisches Immunoassay ist beispielsweise der ELIZA-Test. Beim ELIZA-Test wird ein Festphasentestformat realisiert, bei dem eine Aggregatbildung zwischen Antikörper und Antigen (oder: zwischen Rezeptor und Substrat) und die Markierung dieses Aggregates an der Oberfläche einer Festphase erfolgt. Vor dem Nachweis des an die Festphase gebundenen Komplexes muss zunächst der ungebundene Anteil der zur Markierung eingesetzten Antikörper entfernt werden (siehe F. Lottspeich et al. in "Bioanalytik, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, 1998, Seite 92). Obwohl die Abtrennung durch das Festphasen-Testformat erleichtert wird, besteht ein Nachteil darin, dass der ELIZA-Test relativ aufwendig und umständlich ist. Genetic engineering and pharmacology are different known biomolecular detection tests based on the detection of a Complex formation between an antibody and a corresponding antigen based. A classic immunoassay is for example the ELIZA test. In the ELIZA test, a Solid phase test format realized, in which an aggregation between Antibody and antigen (or: between receptor and substrate) and the marking of this aggregate on the surface of a Solid phase takes place. Before the detection of the bound to the solid phase Complex must first of all the unbound portion of the Antibody used for labeling are removed (see F. Lottsspeich et al. in "Bioanalytics, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, 1998, page 92). Although the separation is made easier by the solid phase test format Disadvantage in that the ELIZA test is relatively complex and is cumbersome.

Es werden zunehmend auch Testformate realisiert, bei denen eine Komplexbildung zwischen Antigenen und antikörperbeladenen Partikeln erfolgt, die in einer Suspension beweglich sind. Auch bei diesem Testformat muss eine Abtrennung störender Komponenten in Form von fluoreszenzmarkierten Antikörpern, die jedoch nicht an Antigene gebunden sind, erfolgen. Diese Abtrennung kann lediglich umgangen werden, wenn sich bei der Assoziation zwischen Antikörper und Antigen die Eigenschaften des Aggregats so verändern, dass eine Unterscheidung zwischen dem Aggregat und seinen einzelnen Bestandteilen möglich ist. Dies wird beispielsweise bei der Resonanz-Energietransfer-Methode realisiert. Zwei mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markierte Antikörper werden an ein gemeinsames Antigen gekoppelt. Durch eine Überlappung der Absorptionsspektren beider Fluoreszenzfarbstoffe kommt es zu einem Energietransfer zwischen den Farbstoffmolekülen, der als Wellenlängenverschiebung in den Fluoreszenzspektren registriert werden kann. Ein Nachteil der Resonanz-Energietransfer- Methode besteht jedoch darin, dass beide Farbstoffe im Antigen- Antikörper-Aggregat räumlich so dicht beieinander lokalisiert sein müssen, dass ein effektiver Energietransfer möglich ist. Diese Bedingung ist nur bei relativ kleinen Antigenen erfüllt, da der sogenannte Försterabstand zur Charakterisierung des Energietransfers bei rd. 7 nm liegt. Durch die Beschränkung auf kleine Antigene und die häufig geringen Quantenausbeuten ist die Anwendbarkeit der Resonanz-Energietransfer-Methode begrenzt. Test formats are increasingly being implemented in which one Complex formation between antigens and antibody-laden Particles occur that are movable in a suspension. Also at In this test format, disruptive components must be separated Form of fluorescence-labeled antibodies, but not to Antigens are bound to occur. This separation can can only be avoided if the association between Antibodies and antigen have the properties of the aggregate change that a distinction between the aggregate and its individual components is possible. For example, this will realized with the resonance energy transfer method. Two with different fluorescent dyes labeled antibodies are linked to a common antigen. By a The absorption spectra of both fluorescent dyes overlap there is an energy transfer between the dye molecules that as a wavelength shift in the fluorescence spectra can be registered. A disadvantage of resonance energy transfer However, the method is that both dyes in the antigen Antibody aggregate spatially located so close together must be that an effective energy transfer is possible. This condition is only met with relatively small antigens, since the so-called forester distance to characterize the Energy transfers at approx. 7 nm. By limiting it to small antigens and the often low quantum yields is the Applicability of the resonance energy transfer method limited.

Ein weiteres bekanntes Verfahren, das ohne die Abtrennung der ungebundenen fluoreszenzmarkierten Komplemente auskommt, ist die Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (siehe z. B. G. Gradl et al. in "BioMethods", Bd. 10, 1999, Seite 331-351). Bei diesem Verfahren wird die Fluoreszenz in einem relativ kleinen Beobachtungsvolumen registriert. Das Beobachtungsvolumen ist so gewählt, dass das Signal einzelner Moleküle registriert und analysiert werden kann. Aus dem Zeitverhalten eines im Beobachtungsvolumen detektierten Moleküls kann seine Größe abgeschätzt und damit zwischen Aggregaten und ungebundenen Komplementen unterschieden werden. Dieses Verfahren ermöglicht zwar eine extrem hohe Empfindlichkeit. Es besitzt jedoch den Nachteil, dass das Beobachtungsvolumen notwendig im µm3-Bereich liegen und die Moleküldichte in der Suspension gering gehalten werden muss. Another known method which does not require the separation of the unbound fluorescence-labeled complements is fluorescence correlation spectroscopy (see, for example, BG Gradl et al. In "BioMethods", vol. 10, 1999, pages 331-351). With this method, the fluorescence is registered in a relatively small observation volume. The observation volume is selected so that the signal of individual molecules can be registered and analyzed. Its size can be estimated from the time behavior of a molecule detected in the observation volume and a distinction can thus be made between aggregates and unbound complements. This method enables extremely high sensitivity. However, it has the disadvantage that the observation volume is necessarily in the µm 3 range and the molecular density in the suspension must be kept low.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Detektionsverfahren bereitzustellen, mit denen die Nachteile herkömmlicher biomolekularer Erkennungstests überwunden werden und die insbesondere eine hohe Nachweisempfindlichkeit und einen erweiterten Anwendungsbereich besitzen. Erfindungsgemäße Verfahren sollen ferner einen vereinfachten und schnellen Testablauf ermöglichen. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, Detektorvorrichtungen zur Umsetzung der Verfahren bereitzustellen. The object of the invention is to improve Provide detection methods that overcome the disadvantages of conventional biomolecular recognition tests are overcome and the in particular a high detection sensitivity and an extended Own scope. Methods according to the invention are intended also enable a simplified and fast test procedure. The object of the invention is also to provide detector devices Provide implementation of the procedures.

Diese Aufgaben werden durch Verfahren und Vorrichtungen mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. These tasks are accomplished by methods and devices with the Features solved according to claims 1 and 9. Advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims.

Die Grundidee der Erfindung ist es, eine Probe in eine Sensorsuspension einzuführen, die sowohl fluoreszenzmarkierte Antikörper als auch frei suspendierte, unmarkierte Trägerpartikel enthält, die unmarkierte Antikörper tragen, wobei sowohl die fluoreszenzmarkierten als auch die unmarkierten Antikörper substanzspezifische Bindungsstellen für mindestens eine Targetsubstanz bilden, die in der Probe nachgewiesen werden soll. Der Nachweis der Targetsubstanz erfolgt, indem durch eine Fluoreszenzmessung erfasst wird, ob sich durch Verknüpfen der gesuchten Targetsubstanz mit den fluoreszenzmarkierten Antikörpern und den unmarkierten Antikörpern fluoreszenzmarkierte Aggregate bilden. Diese Aggregate enthalten entsprechend mindestens einen Trägerpartikel, der unmarkierte Antikörper trägt. The basic idea of the invention is to put a sample into a Introduce sensor suspension that is both fluorescently labeled Antibodies as well as freely suspended, unlabelled carrier particles contains that carry unlabeled antibodies, both the fluorescence-labeled as well as the unlabeled antibodies substance-specific binding sites for at least one target substance form that is to be detected in the sample. The proof the target substance is made by a fluorescence measurement it is recorded whether by linking the searched Target substance with the fluorescence-labeled antibodies and the unlabeled antibodies form fluorescence-labeled aggregates. These units accordingly contain at least one Carrier particle that carries unlabeled antibodies.

Die Fluoreszenz der fluoreszenzmarkierten Aggregate wird detektiert, indem in der Sensorsuspension unter der Einwirkung äußerer Kräfte, die selektiv auf die Trägerpartikel wirken, eine ein- oder mehrmalige Umverteilung der fluoreszierenden Aggregate in mindestens einem Detektorbereich erfolgt und entsprechend eine ein- oder mehrmalige lokal selektive Fluoreszenzmessung in dem mindestens einen Detektorbereich erfolgt. Die erfindungsgemäße Kombination der Bildung von Aggregaten aus fluoreszenzmarkierten Antikörpern, unmarkierten Antikörpern und der Targetsubstanz (z. B. Antigene) mit der Sammlung und Detektion der Aggregate in bestimmten Detektorbereichen wird vorteilhafterweise mit erheblich reduzierten technologischen Aufwand eine erhöhte Nachweisempfindlichkeit der Detektion erreicht. Die Nachweisempfindlichkeit ist mit der Empfindlichkeit der Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie vergleichbar, ohne jedoch wie diese auf kleine Beobachtungsvolumen oder geringe Dichten beschränkt zu sein. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht in der Zeitersparnis. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann auf eine Abtrennung des ungebundenen Komplements verzichtet werden. Der schnelle Verfahrensablauf ist insbesondere für biochemische und klinische Tests von Bedeutung. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen werden zur Sammlung der Aggregate in den vorbestimmten Detektorbereichen dielektrophoretische, optische oder magnetische Kräfte verwendet. Vorteilhafterweise besitzen diese Kräfte eine hohe Selektivität, so dass ausschließlich Aggregate, die mindestens einen dielektrischen Partikel enthalten, in die Detektorbereiche verschoben werden, während fluoreszenzmarkierte Antikörper, die nicht an der Aggregatbildung beteiligt sind, unverändert homogen in der Sensorsuspension verteilt bleiben. The fluorescence of the fluorescence-labeled aggregates is detected by exposure to the sensor suspension external forces that act selectively on the carrier particles, one one or more redistribution of the fluorescent aggregates in at least one detector area and accordingly a one or more locally selective fluorescence measurement in which takes place at least one detector area. The combination according to the invention of the formation of aggregates fluorescence-labeled antibodies, unlabeled antibodies and the Target substance (e.g. antigens) with the collection and detection of the Aggregates in certain detector areas will be advantageous an increased with significantly reduced technological effort Detection sensitivity of detection reached. The Detection sensitivity is related to the sensitivity of the Fluorescence correlation spectroscopy comparable, but without like this small observation volumes or low densities. Another important advantage is the time saved. In the method according to the invention, a separation of the unbound complements are waived. The fast one The procedure is particularly for biochemical and clinical tests significant. According to preferred embodiments Collection of the aggregates in the predetermined detector areas dielectrophoretic, optical or magnetic forces used. Advantageously, these forces are high Selectivity, so that only aggregates that have at least one contain dielectric particles in the detector areas are moved while fluorescent labeled antibodies that are not involved in aggregate formation, remain homogeneous remain distributed in the sensor suspension.

Gemäß weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass die lokal selektive Fluoreszenzmessung in den Detektorbereichen durch Anwendung optischer Blenden oder elektronischer Ortsfilter (Bildverarbeitung) erfolgt. Vorteilhafterweise kann mit einer an sich bekannten Gerätetechnik (Abschattung, Maskenbildung) eine hochempfindliche Fluoreszenzmessung abwechselnd in mindestens einem homogenen Zustand, in dem sich die Sensorsuspension mit der Probe in einem kräftefreien Zustand befindet, und in mindestens einem inhomogenen Zustand realisiert werden, in dem die Trägerpartikel oder fluoreszierenden Aggregate unter der Wirkung der genannten Kräfte in dem mindestens einen Detektorbereich gesammelt oder aus diesem verdrängt sind. According to further advantageous embodiments of the invention provided that the locally selective fluorescence measurement in the Detector areas by using optical diaphragms or electronic spatial filter (image processing) takes place. Advantageously, with a device technology known per se (Shadowing, mask formation) a highly sensitive fluorescence measurement alternately in at least one homogeneous state in which the sensor suspension with the sample in a force-free state located, and realized in at least one inhomogeneous state be in which the carrier particles or fluorescent Aggregates under the action of the forces mentioned in the minimum a detector area is collected or displaced from it.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Detektionsverfahrens erfolgt eine wiederholte Fluoreszenzmessung in dem Detektorbereich, wobei abwechselnd eine Sammlung oder Konzentration der Aggregate im Detektorbereich und eine Rückverteilung oder Homogenisierung erfolgen. Die Rückverteilung wird durch eine aktive Suspensionsbewegung (Umrühren) und/oder eine thermische Rückverteilung realisiert. Um im letzteren Fall möglichst kurze Messzeiten zu erhalten, besitzt der mindestens eine Detektorbereich vorzugsweise in mindestens einer Richtung eine Querdimension im sub-mm- oder µm-Bereich, so dass nach Abschalten der sammelnden Kräfte die Aggregate durch thermische Stöße schnell wieder die übrige Sensorsuspension verteilt werden. According to a particularly advantageous embodiment of the The detection method according to the invention is repeated Fluorescence measurement in the detector area, alternating one Collection or concentration of the aggregates in the detector area and redistribution or homogenization take place. The Redistribution is achieved by an active suspension movement (stirring) and / or a thermal redistribution is realized. To im the latter has the shortest possible measurement times at least one detector area, preferably in at least one Direction a transverse dimension in the sub-mm or µm range, so that after switching off the collecting forces through the aggregates thermal shocks quickly distributed the remaining sensor suspension become.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert vorteilhafterweise zusätzliche Informationen aus der Kinetik des Fluoreszenzsignals beim Umschalten zwischen den verschiedenen Suspensionszuständen oder Messphasen. Wenn sich große Aggregate bilden, wird die Sammlung und/oder die Rückverteilung in den homogenen Zustand langsamer ablaufen, als wenn kleinere Aggregate gebildet werden. The method according to the invention advantageously delivers additional information from the kinetics of the fluorescence signal when switching between the different suspension states or measurement phases. If large aggregates form, the Collection and / or redistribution in the homogeneous state run more slowly than when smaller aggregates are formed.

Ein Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Detektion von Substanzen, die eine Suspensionskammer zur Aufnahme der genannten Sensorsuspension, eine Felderzeugungseinrichtung zur Sammlung insbesondere von Aggregaten aus fluoreszenzmarkierten und unmarkierten Antikörpern, Partikeln und mindestens einer Targetsubstanz in mindestens einem vorbestimmten Detektorbereich der Suspensionskammer und eine Fluoreszenzdetektoreinrichtung zur lokal selektiven Fluoreszenzmessung in dem mindestens einen Detektorbereich umfasst. Die erfindungsgemäße Detektorvorrichtung besitzt den besonderen Vorteil eines einfachen Aufbaus aus Komponenten, die an sich aus der Fluidik und insbesondere der fluidischen Mikrosystemtechnik bekannt sind. Die Detektorvorrichtung kann insbesondere als fluidisches Mikrosystem miniaturisiert aufgebaut sein. A subject of the invention is also a device for Detection of substances using a suspension chamber said sensor suspension, a field generating device for the collection of aggregates in particular fluorescence-labeled and unlabeled antibodies, particles and at least one Target substance in at least one predetermined detector area the suspension chamber and a fluorescence detector device for locally selective fluorescence measurement in the at least one Detector area includes. The invention Detector device has the particular advantage of a simple structure Components that are inherent in fluidics and in particular fluidic microsystem technology are known. The Detector device can in particular be used as a fluidic microsystem be miniaturized.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfassen die Felderzeugungseinrichtungen Elektroden, die in der Sensorkammer mit einer vorbestimmten geometrischen Ausrichtung angeordnet sind, oder eine Magneteinrichtung. According to preferred embodiments of the invention, the Field generating devices electrodes in the sensor chamber arranged with a predetermined geometric orientation are, or a magnetic device.

Die Erfindung besitzt die folgenden weiteren Vorteile. Die dielektrophoretischen Erkennungstests werden erfindungsgemäß in Größenbereiche der Targetsubstanzen erweitert, die bisher nicht erfassbar waren. Es können sehr kleine Targetsubstanzteilchen (z. B. Makromoleküle) im Aggregatverbund dielektrisch manipuliert werden. Das Detektionsverfahren bildet eine neue Spektroskopiemethode, die sich durch ein verbessertes Signal-Rausch- Verhältnis auszeichnet. Die Detektion ist nicht auf bestimmte Targetsubstanzen festgelegt. Es ergeben sich extrem hohe Detektionsgeschwindigkeiten im Sekundenbereich. The invention has the following further advantages. The According to the invention, dielectrophoretic recognition tests are described in Size ranges of the target substances expanded, which so far have not were detectable. There can be very small target substance particles (e.g. macromolecules) in the aggregate dielectric be manipulated. The detection method is a new one Spectroscopy method, which is characterized by an improved signal-noise Ratio. The detection is not specific Target substances set. The results are extremely high Detection speeds in the seconds range.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden aus der Beschreibung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen: Further advantages and details of the invention will be apparent from the Description of the accompanying drawings can be seen. Show it:

Fig. 1 und 2 schematische Illustrationen von Ausführungsfomen des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 1 and 2 are schematic illustrations of Ausführungsfomen of the inventive method, and

Fig. 3 bis 9 verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Detektorvorrichtungen. FIGS. 3 to 9 different embodiments of the inventive detector devices.

Bei der Beschreibung wird auf die Anwendung der Erfindung bei biomolekularen Erkennungstests beispielhaft Bezug genommen. Diese sind auf die Detektion von Biomolekülen gerichtet. Unter Biomolekülen werden hier allgemein Stoffe, Verbindungen, Makromoleküle oder Aggregate biologischen Ursprungs oder entsprechende komplexere Materialien, wie z. B. lebende oder tote biologische Zellen, Zellgruppen oder Zellbestandteile verstanden. Die Biomoleküle, die als Targetsubstanz in einer Probe erfasst werden sollen, umfassen beispielsweise Antigene. Als signalgebendes Material werden Antikörper verwendet, die substanzspezifische Bindungsstellen für die Biomoleküle bilden. Es werden einerseits markierte Antikörper und andererseits unmarkierte Antikörper verwendet, wobei letztere an Trägerpartikel gebunden sind. Die Markierung ermöglicht einen Nachweis mit einer an sich bekannten Fluoreszenzmessung. Die Trägerpartikel sind allgemein dielektrische oder magnetische Teilchen synthetischen oder natürlichen Ursprungs, wie z. B. kommerziell verfügbare Beads oder lebende oder tote Zellen. Die Erfindung ist jedoch auf die Detektion von Biomolekülen auf der Grundlage von Ligand-Rezeptor-Systemen, nicht beschränkt, sondern allgemein zur Detektion chemischer Stoffe anwendbar, die selektiv an bestimmte Substratmoleküle anbinden. In the description, reference is made to the application of the invention biomolecular recognition tests referenced by way of example. These are aimed at the detection of biomolecules. Under Biomolecules are generally substances, compounds, Macromolecules or aggregates of biological origin or equivalent more complex materials, such as B. living or dead biological Cells, cell groups or cell components understood. The Biomolecules that are recorded as a target substance in a sample should include, for example, antigens. As signaling Antibodies are used, the substance-specific Form binding sites for the biomolecules. On the one hand labeled antibodies and on the other hand unlabeled antibodies used, the latter being bound to carrier particles. The Marking enables detection with a known one Fluorescence measurement. The carrier particles are general dielectric or magnetic particles synthetic or natural Origin, such as B. commercially available beads or living or dead cells. However, the invention is based on the detection of Biomolecules based on ligand-receptor systems, not limited, but generally for the detection of chemical Applicable substances that selectively target certain substrate molecules tie.

Das Wirkprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 erläutert. Fig. 1 illustriert schematisch eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung 100 mit einer Sensorkammer 20, die eine Sensorsuspension 10 enthält, einer Felderzeugungseinrichtung 30, Detektorbereichen 40 und einem Fluoreszenzdetektor 50. The operating principle of the method according to the invention is explained below with reference to FIGS. 1 and 2. Fig. 1 schematically illustrates a detector device 100 of the invention having a sensor chamber 20 which contains a suspension sensor 10, a field generating device 30, detecting regions 40 and a fluorescence detector 50.

Die Sensorsuspension 10 wird beispielsweise durch eine Salz-, Elektrolyt- oder Nährstofflösung gebildet. Sie enthält als signalgebendes Material fluoreszenzmarkierte Antikörper (z. B. Antikörper gegen Viren), die frei und ungebunden in der Sensorsuspension enthalten sind, und Trägerpartikel, die ebenfalls frei suspendiert sind und Antikörper tragen. Im Unterschied zu den freien Antikörpern sind die Trägerpartikel und die auf diesen angekoppelten Antikörper unmarkiert. Sie zeigen bei Bestrahlung mit Anregungslicht, das bei den fluoreszenzmarkierten Antikörpern eine Fluoreszenzemission auslöst, keine oder eine vernachlässigbar geringe Fluoreszenz. Als Trägerpartikel werden beispielsweise Beads mit einem Durchmesser im Bereich von 20 nm bis einige µm verwendet. Die unmarkierten Antikörper sind an die Beads z. B. mit Streptavidin gekoppelt. Auf einem Trägerpartikel können mehrere Antikörper angekoppelt sein, die für eine oder verschiedene Targetsubstanzen spezifisch bindend sind. In der Sensorsuspension können auch verschiedene Gruppen von Targetpartikeln mit verschiedenen Antikörpern enthalten sein. The sensor suspension 10 is formed, for example, by a salt, electrolyte or nutrient solution. As signaling material, it contains fluorescence-labeled antibodies (e.g. antibodies against viruses), which are free and unbound in the sensor suspension, and carrier particles, which are also freely suspended and carry antibodies. In contrast to the free antibodies, the carrier particles and the antibodies coupled to them are unlabeled. When irradiated with excitation light, which triggers fluorescence emission from the fluorescence-labeled antibodies, they show no or negligible fluorescence. For example, beads with a diameter in the range from 20 nm to a few μm are used as carrier particles. The unlabeled antibodies are attached to the beads e.g. B. coupled with streptavidin. Several antibodies can be coupled to a carrier particle that are specifically binding for one or different target substances. Different groups of target particles with different antibodies can also be contained in the sensor suspension.

Zur Durchführung des Detektionsverfahrens wird der Sensorsuspension 10 eine Probe zugesetzt, die in Bezug auf eine oder mehrere Targetsubstanzen getestet werden soll. Alternativ ist es auch möglich, dass die Sensorsuspension selbst durch die Probe gebildet wird und dieser die Antikörper zugesetzt werden, die zum Teil fluoreszenzmarkiert, ungebunden und zum anderen Teil unmarkiert und an Trägerpartikel gebunden sind. In einem kräftefreien oder homogenen Zustand sind die Bestandteile der Sensorsuspension zunächst gleichförmig verteilt. In order to carry out the detection method, a sample is added to the sensor suspension 10 which is to be tested in relation to one or more target substances. Alternatively, it is also possible for the sensor suspension itself to be formed by the sample and for this to be added the antibodies, some of which are fluorescence-labeled, unbound and some are unlabelled and bound to carrier particles. In a force-free or homogeneous state, the components of the sensor suspension are initially distributed uniformly.

Wenn die Probe eine oder mehrere der gesuchten Targetsubstanzen enthält, kommt es zur Aggregatbildung zwischen trägerpartikelgekoppelten, unmarkierten Antikörpern, der Targetsubstanz und fluoreszenzmarkierten Antikörpern. Die Aggregate bilden eine Stapel- oder sog. Sandwichform. Wenn die Targetsubstanz in der Sensorsuspension enthalten ist, sind fluoreszenzmarkierte Antikörper über die Targetsubstanz und die unmarkierten Antikörper an Trägerpartikel gebunden. Im homogenen Zustand liefert die Sensorsuspension bei Anregung der Fluoreszenzmarker ein homogenes, über die gesamte Sensorsuspension gleich verteiltes Fluoreszenzsignal, das sich aus einem Grundsignal von noch ungebundenen, fluoreszenzmarkierten Antikörpern und einem Aggregatsignal von fluoreszenzmarkierten Antikörpern zusammensetzt, die über die Aggregatbildung an Trägerpartikel gebunden sind. Da sich die Zahl der fluoreszierenden Moleküle vom targetsubstanzfreien Zustand der Sensorsuspension nicht unterscheidet, ist dem Fluoreszenzsignal noch nicht zu entnehmen, ob eine Targetsubstanz in der Probe ist oder nicht. Dies wird erst bei Überführung der Sensorsuspension in einen inhomogenen Zustand durch die selektive Ausübung von Feldkräften auf die Trägerpartikel und deren Sammlung in oder Verdrängung aus den Detektorbereichen 40 möglich. If the sample contains one or more of the target substances sought, aggregation occurs between carrier-particle-coupled, unlabelled antibodies, the target substance and fluorescence-labeled antibodies. The aggregates form a stack or so-called sandwich shape. If the target substance is contained in the sensor suspension, fluorescence-labeled antibodies are bound to carrier particles via the target substance and the unlabeled antibodies. In the homogeneous state, when the fluorescent markers are excited, the sensor suspension delivers a homogeneous fluorescence signal which is distributed evenly over the entire sensor suspension and which is composed of a basic signal from still unbound, fluorescence-labeled antibodies and an aggregate signal from fluorescence-labeled antibodies which are bound to carrier particles via the formation of aggregates. Since the number of fluorescent molecules does not differ from the target substance-free state of the sensor suspension, it is not yet possible to determine from the fluorescence signal whether a target substance is in the sample or not. This becomes possible only when the sensor suspension is brought into an inhomogeneous state by the selective exertion of field forces on the carrier particles and their collection in or displacement from the detector areas 40 .

Allgemein beruht die erfindungsgemäße Detektion der bei Anwesenheit der Targetsubstanz gebildeten Aggregate auf der Erfassung einer Änderung des von dem mindestens einen Detektorbereich ausgehenden Fluoreszenzsignals. Je nach Anwendungsfall erfolgt eine ggf. mehrfache Auswertung der Fluoreszenzerhöhung oder -verminderung und/oder des Zeitverlaufs des Fluoreszenzsignals beim Übergang zwischen dem feldfreien (homogenen) und dem feldbeaufschlagten (inhomogenen) Zustand der Sensorsuspension. In general, the detection according to the invention is based on Presence of the aggregate formed on the detection a change in the at least one detector area outgoing fluorescence signal. Depending on the application, a if necessary, multiple evaluation of the increase in fluorescence or reduction and / or the time course of the fluorescence signal at the transition between the field-free (homogeneous) and the field-exposed (inhomogeneous) state of the sensor suspension.

Um zwischen den Grund- und Aggregatsignalen zu unterscheiden, wird beispielsweise an die Felderzeugungseinrichtung 30 in Form von Elektroden ein elektrisches Feld angelegt (siehe unten), unter dessen Wirkung die Trägerpartikel auf Grund ihrer dielektrischen Eigenschaften von den Elektroden weggedrängt und in die Detektorbereiche 40 zwischen den Elektroden verschoben werden. Die ungebundenen fluoreszenzmarkierten Antikörper bleiben unbeeinflusst, sie werden nicht verschoben. Dies ist schematisch überhöht im rechten Teil von Fig. 1 illustriert. In den Detektorbereichen 40 ergibt sich eine erhöhte Konzentration von Trägerpartikeln relativ zu der vorher homogenen Verteilung im feldfreien Zustand (linkes Teilbild). Wenn in der Probe eine Targetsubstanz enthalten ist, wird die Zahl der fluoreszierenden Antikörper in den Detektorbereichen 40 erhöht, da mit den gesammelten Trägerpartikeln auch eine Anreicherung der gebundenen, markierten Antikörper erfolgt. In diesem Zustand ist der Beitrag des Aggregatsignals höher als im feldfreien Zustand, während das Grundsignal gleich bleibt. Insgesamt ergibt sich eine Erhöhung des Fluoreszenzsignals, die detektierbar ist. Das erläuterte Prinzip lässt sich auch umkehren, indem unter der Wirkung der äußeren Feldkräfte eine Abreicherung oder Entleerung der Detektorbereiche 40 von Trägerpartikeln erfolgt. In diesem Fall verringert sich das Fluoreszenzsignal. In order to distinguish between the basic and aggregate signals, an electric field is applied to the field generating device 30 in the form of electrodes (see below), under the effect of which the carrier particles are pushed away from the electrodes due to their dielectric properties and into the detector regions 40 between the electrodes Electrodes are moved. The unbound fluorescence-labeled antibodies remain unaffected, they are not shifted. This is illustrated schematically exaggerated in the right part of FIG. 1. In the detector areas 40 there is an increased concentration of carrier particles relative to the previously homogeneous distribution in the field-free state (left partial image). If a target substance is contained in the sample, the number of fluorescent antibodies in the detector regions 40 is increased, since the bound, labeled antibodies also accumulate with the collected carrier particles. In this state, the contribution of the aggregate signal is higher than in the field-free state, while the basic signal remains the same. Overall, there is an increase in the fluorescence signal that is detectable. The principle explained can also be reversed by depleting or emptying the detector regions 40 of carrier particles under the action of the external field forces. In this case the fluorescence signal is reduced.

Fig. 2 illustriert die Zeitabhängigkeit der Fluoreszenz F(t) (willkürliche Einheiten) in einem Detektorbereich 40. Zum Zeitpunkt t = 1 befindet sich die Sensorsuspension im feldfreien, homogenen Zustand. Die im Detektorbereich 40 vorhandenen, gebundenen oder ungebundenen, fluoreszierenden Antikörper liefern ein Fluoreszenzsignal F1. Zum Zeitpunkt t = 2 wird die Felderzeugungseinrichtung 30 betätigt. Innerhalb einer extrem kurzen Ansprechzeit sammeln sich die Trägerpartikel in den Detektorbereichen 40. Sind die genannten Aggregate gebildet, erhöht sich die Fluoreszenz auf den Wert F2. Fig. 2 shows the time dependence of the fluorescence F (t) illustrated (arbitrary units) in a detector region 40. At time t = 1, the sensor suspension is in a field-free, homogeneous state. The bound or unbound, fluorescent antibodies present in the detector region 40 deliver a fluorescence signal F1. At time t = 2, the field generating device 30 is actuated. The carrier particles collect in the detector regions 40 within an extremely short response time. If the aggregates mentioned are formed, the fluorescence increases to the value F2.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Erfassung der Targetsubstanz in der Sensorsuspension 10, falls sich die ersten und zweiten Fluoreszenzsignale im homogenen und im inhomogenen Zustand unterscheiden. Das Differenzsignal F2 - F1 ist charakteristisch für die Menge der an Trägerpartikel angekoppelte, fluoreszierende Antikörper und damit für die Konzentration der gesuchten Trägersubstanz in der Sensorsuspension. According to the invention, the target substance is detected in the sensor suspension 10 if the first and second fluorescence signals differ in the homogeneous and in the inhomogeneous state. The difference signal F2-F1 is characteristic of the amount of fluorescent antibodies coupled to carrier particles and thus of the concentration of the carrier substance sought in the sensor suspension.

Anschließend ist die Sensorsuspension im inhomogenen Zustand, bis zum Zeitpunkt t = 3 die Feldwirkung abgeschaltet wird. Durch thermische Fluktuationen in der Sensorsuspension erfolgt eine Rückverteilung in den homogenen Zustand. Dieser Prozess verläuft langsamer als die Aggregatsammlung mit einer bestimmten Zeitcharakteristik bis zum Zeitpunkt t = 4. Die Geschwindigkeit des Fluoreszenzabfalls, der mit einer Halbwertszeit τ beschrieben werden kann, hängt insbesondere von der Größe der Aggregate und der detektierten Targetsubstanzteilchen ab. Then the sensor suspension is inhomogeneous, the field effect is switched off until time t = 3. By There is a thermal fluctuation in the sensor suspension Redistribution to the homogeneous state. This process is ongoing slower than the aggregate collection with a certain Time characteristic up to time t = 4. The speed of the Fluorescence decay, which is described with a half-life τ can depend in particular on the size of the aggregates and of the detected target substance particles.

Je nach Anwendung und Aufgabe des Detektors wird das Auftreten der Fluoreszenzänderung (Schwellwertvergleich), die Stärke der Fluoreszenzänderung F2 - F1 und/oder die Zeitkonstante der Relaxationskinetik gemessen. Dies kann mit einem einmaligen Einschalten des inhomogenen Zustands oder vorzugsweise durch ein wiederholtes Umschalten zwischen dem homogenen und dem inhomogenen Zustand erfolgen. Dieses Umschalten kann mit einer relativ hohen Wiederholfrequenz erfolgen. Die Frequenz hängt von der Diffusionsgeschwindigkeit und damit von der Größe der Partikel ab und liegt beispielsweise im Hz-Bereich. Die Detektion des Fluoreszenzsignals F mit einem auf die Wiederholfrequenz abgestimmten Log-In-Verstärker ermöglicht eine hochempfindliche Erfassung der Targetsubstanz. Depending on the application and task of the detector, the occurrence the change in fluorescence (threshold value comparison), the strength of the Fluorescence change F2 - F1 and / or the time constant of the Relaxation kinetics measured. This can be done with a one time Switch on the inhomogeneous state or preferably by a repeated switching between the homogeneous and the inhomogeneous state. This switching can be done with a relative high repetition frequency. The frequency depends on the Diffusion speed and therefore the size of the particles and is in the Hz range, for example. The detection of the Fluorescence signal F with a repetition frequency coordinated log-in amplifier enables a highly sensitive Detection of the target substance.

Gemäß einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der Sensorsuspension Gruppen mit verschieden großen Trägerpartikeln enthalten sein. Verschiedene Antikörper sind an die verschieden großen Trägerpartikel angekoppelt (unmarkiert) oder frei gelöst in der Suspension enthalten (fluoreszenzmarkiert). Wenn eine Probe mit verschiedenen Targetsubstanzen getestet wird, die an die verschiedenen Antikörper anbinden, kann die Fluoreszenzdetektion für die einzelnen Targetsubstanzen separat durchgeführt werden. Hierzu werden in wiederholten Versuchen zunächst relativ kleine Feldkräfte ausgeübt, die auf die kleineren Trägerpartikel wirken und auf die größeren Trägerpartikel keinen oder einen vernachlässigbar kleinen Einfluss ausüben. Anschließend wird die Aggregatsammlung mit stärkeren Feldkräften wiederholt, die auf alle Trägerpartikel wirken, um so auch die an größere Trägerpartikel gebundenen Targetsubstanzen zu detektieren. According to a modification of the method according to the invention groups with different sizes in the sensor suspension Carrier particles may be included. Different antibodies are attached to the carrier particles of different sizes coupled (unmarked) or freely dissolved in the suspension (fluorescence-labeled). When tested a sample with different target substances which bind to the various antibodies can Fluorescence detection for the individual target substances separately be performed. This will be done in repeated attempts initially relatively small field forces exerted on the smaller ones Carrier particles act and none on the larger carrier particles or have a negligible influence. Then the aggregate collection with stronger field forces repeated, which act on all carrier particles, and so on to detect larger carrier particles bound target substances.

Alternativ ist es auch möglich, dass die Feldkräfte so schwach gebildet sind, dass nicht eine Sammlung der Trägerpartikel, sondern eine Sammlung oder Abreicherung der frei gelösten, fluoreszenzmarkierten Antikörper in den Detektorbereichen erfolgt. Alternatively, it is also possible that the field forces are so weak that not a collection of carrier particles, but a collection or depletion of the freely released, fluorescence-labeled antibodies in the detector areas.

Die Umverteilung der Trägerpartikel oder der Antikörper beim Übergang zwischen dem homogenen und dem inhomogenen Zustand kann mit verschiedenartigen physikalischen oder chemischen Feldkräften bewirkt werden, wie im Folgenden unter Bezug auf Ausführungsformen erfindungsgemäßer Detektorvorrichtungen erläutert wird. The redistribution of the carrier particles or the antibodies in Transition between the homogeneous and the inhomogeneous state can with different physical or chemical Field forces are effected as below with reference to Embodiments of detector devices according to the invention explained becomes.

In Fig. 3 sind Komponenten der Detektorvorrichtung 100 gemäß Fig. 1 in schematischer Perspektivansicht gezeigt. Die Suspensionskammer 20 wird durch einen Spalt 21 gebildet, der durch plattenförmige Boden- und Deckflächen 22, 23 begrenzt wird. In den anderen Raumrichtungen sind als Begrenzungen ebenfalls plattenförmige Wände mit einem Zu- und/oder Ablauf vorgesehen, die aus Klarheitsgründen nicht dargestellt sind. Des Weiteren können zwischen den Boden- und Deckflächen 22, 23 auch Abstandshalter vorgesehen sein, mit denen die Spaltbreite eingestellt ist. Die Boden- und Deckflächen 22, 23 bestehen beispielsweise aus Kunststoff, Glas oder Halbleitermaterial. Mindestens die Deckfläche 23 ist transparent. In Fig. 3 components of the detector apparatus 1, 100 of FIG. In a schematic perspective view shown. The suspension chamber 20 is formed by a gap 21 which is delimited by plate-shaped bottom and top surfaces 22 , 23 . In the other spatial directions, plate-shaped walls with an inlet and / or outlet are also provided as boundaries, which are not shown for reasons of clarity. Furthermore, spacers with which the gap width is set can also be provided between the bottom and top surfaces 22 , 23 . The bottom and top surfaces 22 , 23 consist, for example, of plastic, glass or semiconductor material. At least the top surface 23 is transparent.

Auf den Innenseiten der Boden- und Deckflächen 22, 23 sind streifenförmige Elektroden 31 angeordnet, die mit einem Hochfrequenzgenerator (nicht dargestellt) verbunden sind. Die Elektroden 31 bestehen allgemein aus einem leitfähigen, inerten Material. z. B. Platin oder Gold. Sie sind einander gegenüberliegend, übereinander angeordnet, so dass an den Boden- und Deckflächen 22, 23 jeweils ausgerichtete Streifen 41 frei bleiben, die die Begrenzungen der Detektorbereiche 40 bilden. Strip-shaped electrodes 31 are arranged on the inner sides of the bottom and top surfaces 22 , 23 and are connected to a high-frequency generator (not shown). The electrodes 31 generally consist of a conductive, inert material. z. B. platinum or gold. They are arranged opposite one another, one above the other, so that respectively aligned strips 41 remain on the bottom and top surfaces 22 , 23 , which form the boundaries of the detector regions 40 .

Der Fluoreszenzdetektor wird beispielsweise durch ein Fluoreszenz-Auflichtmikroskop 51 gebildet, das über der transparenten Deckfläche 23 angeordnet ist. Das Fluoreszenz-Auflichtmikroskop 51 ist zur Anregung von Fluoreszenz und zur Messung der emittierten Fluoreszenz in den Detektorbereichen 40 eingerichtet (siehe Doppelpfeil). Die oberen Elektroden 31 bilden eine Maskierungseinrichtung 60, mit der die Teilbereiche der Suspensionskammer 20 zwischen den gegenüberliegenden Elektroden abgeschattet und die Detektorbereiche 40 zwischen lateral benachbarten Elektroden freigelassen werden. The fluorescence detector is formed, for example, by a fluorescence incident light microscope 51 , which is arranged above the transparent cover surface 23 . The fluorescence incident light microscope 51 is set up to excite fluorescence and to measure the emitted fluorescence in the detector regions 40 (see double arrow). The upper electrodes 31 form a masking device 60 , with which the partial areas of the suspension chamber 20 between the opposing electrodes are shaded and the detector areas 40 between laterally adjacent electrodes are left free.

Die Breite des Spaltes zwischen den Boden- und Deckflächen 22, 23 wird je nach Größe der verwendeten Partikel gewählt und entspricht bspw. dem 5- bis 10-fachen Partikeldurchmesser. Die Ausdehnung der Boden- und Deckflächen 22, 23 liegt bspw. im cm- bis mm-Bereich. Die Breite und Anordnung der Elektrodenstreifen wird anwendungsabhängig ausgewählt. Die Breite und Abstände betragen bspw. 100 µm. The width of the gap between the bottom and top surfaces 22 , 23 is selected depending on the size of the particles used and corresponds, for example, to 5 to 10 times the particle diameter. The extent of the bottom and top surfaces 22 , 23 is, for example, in the cm to mm range. The width and arrangement of the electrode strips is selected depending on the application. The width and spacing are, for example, 100 µm.

Die Einstellung einer geeigneten Breite der Detektorbereiche 40 stellt ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar. Um eine genügend schnelle Umverteilung der Trägerpartikel in den homogenen Zustand nach Abschalten der Feldwirkung zu erhalten, muss die Breite der Detektorbereiche 40 genügend gering sein. Für eine Umverteilung innerhalb von ungefähr 1 min liegt die Breite der Detektorbereiche 40 für Trägerpartikel mit einer Diffusionskonstante von rd. D = 10-12 m2/s im µm-Bereich. The setting of a suitable width of the detector areas 40 represents an important feature of the invention. In order to obtain a sufficiently rapid redistribution of the carrier particles into the homogeneous state after the field effect has been switched off, the width of the detector areas 40 must be sufficiently small. For a redistribution within approximately 1 min, the width of the detector regions 40 is for carrier particles with a diffusion constant of approx. D = 10 -12 m 2 / s in the µm range.

Die Beschickung der Suspensionskammer 20 erfolgt mit einer der aus der Fluidik an sich bekannten Methoden durch Einspülen der Sensorsuspension oder durch Einsaugen in den Spalt 21 unter Wirkung von Kapillarkräften. Die zu untersuchende Probe kann bereits vor Beschickung der Sensorkammer 20 in der Sensorsuspension enthalten oder gesondert in die Sensorkammer 20 eingeführt werden. Die Boden- und Deckflächen 22, 23 werden beispielsweise durch Glasplatten mit der Gestalt von Deckgläsern gebildet, wie sie in der Mikroskopie verwendet werden. The suspension chamber 20 is charged with one of the methods known per se from fluidics by flushing in the sensor suspension or by sucking into the gap 21 under the action of capillary forces. The sample to be examined can already be contained in the sensor suspension before loading the sensor chamber 20 or can be introduced separately into the sensor chamber 20 . The bottom and top surfaces 22 , 23 are formed, for example, by glass plates with the shape of cover glasses, as are used in microscopy.

Die Fig. 4 und 5 zeigen abgewandelte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung. Die Unterschiede beziehen sich auf die Geometrie des Strahlengangs und die Gestaltung der Maskierungseinrichtung. Gemäß Fig. 4 sind lediglich auf der Bodenfläche 22 der Suspensionskammer 20 Elektroden 31 vorgesehen. Die Elektroden 31 werden so mit elektrischen Hochfrequenzfeldern beaufschlagt, dass sich die Konzentrationsverhältnisse zwischen freien und gebundenen fluoreszierenden Antikörpern in der Suspensionskammer 20 temporär verschieben. Die Deckfläche 23 besteht aus einem transparenten Material. Die Maskierungseinrichtung 40 (schematisch illustriert) ist im Strahlengang des Auflichtmikroskops 51 beispielsweise oberhalb des Objektivs 52 angeordnet. Die Maskierungseinrichtung ist vorzugsweise als Blende am Ort der Feldblende vor dem lichtempfindlichen Element 53 (z. B. Photomultiplier) angeordnet. Die Größe der Blendenstrukturen der Maskierungseinrichtung 40 sind so gewählt, dass die in der Abbildung der Suspensionskammer 20 freigelassenen Bildstrukturen entsprechend den Detektionsbereichen 40 eine Größe von wenigen µm aufweisen. Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 zeichnet sich durch eine seitlich angeordnete Lichtquelle 54 aus. Das in den Detektorbereichen 40 emittierte Fluoreszenzlicht wird mit dem lichtempfindlichen Element 53 erfasst. FIGS. 4 and 5 show modified embodiments of the detector device of the invention. The differences relate to the geometry of the beam path and the design of the masking device. According to FIG. 4 20 electrodes 31 are provided only on the bottom surface 22 of the suspension chamber. The electrodes 31 are subjected to high-frequency electrical fields in such a way that the concentration ratios between free and bound fluorescent antibodies in the suspension chamber 20 temporarily shift. The top surface 23 is made of a transparent material. The masking device 40 (illustrated schematically) is arranged in the beam path of the incident light microscope 51, for example above the objective 52 . The masking device is preferably arranged as a diaphragm at the location of the field diaphragm in front of the photosensitive element 53 (eg photomultiplier). The size of the diaphragm structures of the masking device 40 are selected such that the image structures left free in the image of the suspension chamber 20 have a size of a few μm corresponding to the detection areas 40 . The embodiment according to FIG. 5 is characterized by a laterally arranged light source 54 . The fluorescent light emitted in the detector regions 40 is detected with the light-sensitive element 53 .

Die Suspensionskammer 20 einer erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung kann alternativ auch als Durchflusskammer gebildet sein, wie dies in Fig. 6 in schematischer Draufsicht illustriert ist. Im oberen Teilbild von Fig. 6 ist die Bodenfläche 22 mit einer mäanderförmigen Kanalstruktur 24 gezeigt, die die Suspensionskammer bildet und durch die die Sensorsuspension während der Detektion hindurchströmt (siehe gestrichelte Linie). Auf der Bodenfläche 22 ist des Weiteren eine Anordnung von zwei kammförmigen Elektroden 32, 33 vorgesehen, die seitlich als Elektrodenfinger in die mäanderförmige Kanalstruktur 24 greifen. The suspension chamber 20 of a detector device according to the invention can alternatively also be formed as a flow chamber, as is illustrated in a schematic plan view in FIG. 6. In the upper part of FIG. 6, the bottom surface 22 is shown with a meandering channel structure 24 , which forms the suspension chamber and through which the sensor suspension flows during the detection (see dashed line). An arrangement of two comb-shaped electrodes 32 , 33 is further provided on the bottom surface 22 , which laterally engage as an electrode finger in the meandering channel structure 24 .

Die Elektroden 33, 34 werden je nach Betriebsart der Detektorvorrichtung und Zusammensetzung der Sensorsuspension mit einer hochfrequenten Wechselspannung oder einer Gleichspannung beaufschlagt. Die hochfrequente Wechselspannung dient der dielektrophoretischen Verschiebung der Konzentrationsverhältnisse in der Suspensionskammer, insbesondere quer zur Strömungsrichtung. Analog können mit einer Anode und einer Kathode Partikel mit bspw. pH-Wert-abhängigen Nettoladung Strömungsrichtung beschleunigt oder gebremst und damit in bestimmten Teilbereichen gesammelt werden. Depending on the operating mode of the detector device and the composition of the sensor suspension, the electrodes 33 , 34 are subjected to a high-frequency AC voltage or a DC voltage. The high-frequency AC voltage is used for the dielectrophoretic shift of the concentration ratios in the suspension chamber, in particular across the flow direction. Analogously, with an anode and a cathode, particles with, for example, pH-dependent net charge, flow direction can be accelerated or slowed down and thus collected in certain partial areas.

Die im unteren Teilbild von Fig. 6 illustrierte Deckfläche 23 der Sensorkammer 20 ist gleichzeitig eine Maskierungseinrichtung 60. Sie enthält Blenden 61, die insbesondere in den längeren, lateralen Abschnitten der Mäanderstruktur vorbestimmte Teilbereiche verdunkeln und benachbarte Teilbereiche 62 freilassen. Unter der Wirkung der elektrischen Felder werden die ursprünglich homogen verteilten verteilten Komponenten der Sensorsuspension ausgelenkt und elektrophoretisch in die abgedunkelten oder freigelassenen Teilbereiche überführt. Die Fluoreszenzmessung erfolgt nach den oben genannten Prinzipien. The top surface 23 of the sensor chamber 20 illustrated in the lower part of FIG. 6 is at the same time a masking device 60 . It contains diaphragms 61 , which darken predetermined partial areas in particular in the longer, lateral sections of the meandering structure and leave adjacent partial areas 62 free. Under the effect of the electric fields, the originally homogeneously distributed components of the sensor suspension are deflected and transferred electrophoretically into the darkened or uncovered areas. The fluorescence measurement is carried out according to the principles mentioned above.

In Fig. 7 ist eine weitere Gestaltung der Sensorkammer 20 einer erfindungsgemäßen Detektorvorrichtung illustriert. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist lediglich die strukturierte Bodenfläche 22 der Sensorkammer 20 gezeigt. Die Bodenfläche 22 weist Vertiefungen oder Durchbrüche 25 auf, die vertikal in die Tiefe gerichtet sind. Auf der Unterseite der Bodenfläche 22 verlaufen Gräben 26, in denen Elektroden (nicht dargestellt) angeordnet sind. Die Gräben 26 können mit den Durchbrüchen 25 verbunden sein. A further design of the sensor chamber 20 of a detector device according to the invention is illustrated in FIG. 7. For reasons of clarity, only the structured bottom surface 22 of the sensor chamber 20 is shown. The bottom surface 22 has depressions or openings 25 which are directed vertically into the depth. Trenches 26 , in which electrodes (not shown) are arranged, run on the underside of the bottom surface 22 . The trenches 26 can be connected to the openings 25 .

Zu den Seiten ist die Suspensionskammer durch Wände (nicht dargestellt) begrenzt, von denen mindestens eine Wand zur Fluoreszenzmessung transparent ist. Die Anregung und Messung der Fluoreszenz erfolgt mit einem horizontalen Strahlengang 55, d. h. parallel zur ebenen Bodenfläche 22. Nach oben kann die Suspensionskammer offen sein. To the sides, the suspension chamber is delimited by walls (not shown), of which at least one wall is transparent for measuring fluorescence. The excitation and measurement of the fluorescence takes place with a horizontal beam path 55 , ie parallel to the flat bottom surface 22 . The suspension chamber can be open at the top.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Probe, wie z. B. ein Tropfen der zu testenden Lösung in die Suspensionskammer 20 über der Bodenfläche 22 gebracht. Beispielsweise in Pfeilrichtung 55 erfolgt eine Beleuchtung der Sensorsuspension mit der Probe. Entsprechend erfolgt auch eine laterale Fluoreszenzmessung. Zum Übergang vom homogenen zum inhomogenen Zustand der Sensorsuspension werden die Elektroden in den Gräben 26 mit Spannungen beaufschlagt, so dass die Trägerpartikel in die Vertiefungen oder Durchbrüche 25 überführt werden. Die fluoreszierenden Antikörper, die bei Anwesenheit der Targetsubstanz in der Probe mit Trägerpartikeln verbunden sind, werden der Fluoreszenzanregung entzogen. Unter der Wirkung der Feldkräfte verringert sich die Fluoreszenz. Nach Abschalten der Feldkräfte erfolgt die thermische Rückführung in den homogenen Zustand. Aus der Differenz der Fluoreszenzsignale kann die Zahl der gebildeten Aggregate ermittelt werden. Bei dieser Ausführungsform wird die Funktion einer Maskierungseinrichtung durch die Gestalt der Bodenfläche 22 erfüllt. To carry out the method according to the invention, a sample, such as. B. brought a drop of the solution to be tested into the suspension chamber 20 above the bottom surface 22 . For example, in the direction of arrow 55 , the sensor suspension is illuminated with the sample. A lateral fluorescence measurement is also carried out accordingly. For the transition from the homogeneous to the inhomogeneous state of the sensor suspension, the electrodes in the trenches 26 are subjected to voltages, so that the carrier particles are transferred into the depressions or openings 25 . The fluorescent antibodies, which are associated with carrier particles in the presence of the target substance in the sample, are removed from the fluorescence excitation. The fluorescence is reduced under the effect of the field forces. After switching off the field forces, the thermal return to the homogeneous state takes place. The number of aggregates formed can be determined from the difference between the fluorescence signals. In this embodiment, the function of a masking device is fulfilled by the shape of the bottom surface 22 .

Die Umverteilung der Trägerpartikel zwischen ausgeblendeten und nicht ausgeblendeten Teilbereichen unter der Wirkung von magnetischen Feldkräften ist in Fig. 8 illustriert. Von der Suspensionskammer 20 ist die Bodenfläche 22 mit kanalförmigen Vertiefungen 27 gezeigt, die analog zu dem in Fig. 7 illustrierten Prinzip ein Schattengebiet für seitliche Fluoreszenzanregung 55 bilden. Auf der Unterseite der Bodenfläche 22 ist eine schaltbare Magneteinrichtung 35, z. B. eine Spule, vorgesehen. The redistribution of the carrier particles between hidden and non-hidden partial areas under the effect of magnetic field forces is illustrated in FIG. 8. The bottom surface 22 of the suspension chamber 20 is shown with channel-shaped depressions 27 which, analogous to the principle illustrated in FIG. 7, form a shadow region for lateral fluorescence excitation 55 . On the underside of the bottom surface 22 is a switchable magnetic device 35 , for. B. a coil provided.

Bei dieser Gestaltung enthält die Sensorsuspension als Trägerpartikel magnetische Teilchen (Magnetbeads). Bei Betätigung der Magneteinrichtung 35 werden die Trägerpartikel mit oder ohne angebundenen fluoreszierenden Antikörpern in die Kanäle, 27 gezogen. In diesen erfolgt keine Fluoreszenzanregung, so dass das Fluoreszenzsignal bei Bildung der genannten Aggregate entsprechend vermindert wird. Die Fluoreszenzmessung kann vertikal über der Bodenfläche 22 mit einem Fluoreszenz-Auflichtmikroskop 51 erfolgen. Eine gesonderte Maskierungseinrichtung ist bei dieser Gestaltung nicht erforderlich. With this design, the sensor suspension contains magnetic particles (magnetic beads) as carrier particles. When the magnetic device 35 is actuated, the carrier particles with or without attached fluorescent antibodies are drawn into the channels 27. There is no fluorescence excitation in them, so that the fluorescence signal is correspondingly reduced when the aforementioned aggregates are formed. The fluorescence measurement can be carried out vertically above the bottom surface 22 using a fluorescence incident light microscope 51 . A separate masking device is not necessary with this design.

Die Kanäle besitzen typischerweise eine Tiefe von wenigen µm, damit die magnetischen Trägerpartikel nach Abschalten des Magnetfeldes genügend schnell rückdiffundieren können. Zur Beschleunigung des Übergangs in die homogene Phase ist auf der Unterseite der Sensorkammer eine Rühreinrichtung 70 vorgesehen. Die Rühreinrichtung umfasst beispielsweise ein Ultraschallelement in Form einer schwingenden Plattform. Bei Betätigung des Ultraschallelements wird die Suspension verwirbelt, und dabei werden die Trägerpartikel aus den Kanälen 27 in die übrige Suspensionskammer überführt. The channels typically have a depth of a few μm so that the magnetic carrier particles can diffuse back sufficiently quickly after the magnetic field has been switched off. A stirring device 70 is provided on the underside of the sensor chamber to accelerate the transition into the homogeneous phase. The stirring device comprises, for example, an ultrasound element in the form of a vibrating platform. When the ultrasound element is actuated, the suspension is swirled and the carrier particles are transferred from the channels 27 into the rest of the suspension chamber.

Ein weiteres Beispiel mit einer Durchfluss-Sensorkammer ist in Fig. 9 gezeigt. Die Bodenfläche 22 der Sensorkammer enthält mindestens einen Kanal 28, dessen eine Hälfte 28a mit der Sensorsuspension, die insbesondere Trägerpartikel und die die Probe enthält, und dessen andere Hälfte 28b von einer Referenzlösung durchströmt wird, die keine Antikörper und keine Probe enthält. Mit Hilfe der Elektroden 36 werden Trägerpartikel in die Referenzströmung überführt, in der die Fluoreszenz lokal selektiv gemessen wird. Hierzu ist eine Maskierungseinrichtung in Form einer Blende (nicht dargestellt) vorgesehen. Another example with a flow sensor chamber is shown in FIG. 9. The bottom surface 22 of the sensor chamber contains at least one channel 28 , one half 28 a with the sensor suspension, which in particular contains carrier particles and that contains the sample, and the other half 28 b is flowed through by a reference solution that contains no antibodies and no sample. With the aid of the electrodes 36 , carrier particles are transferred into the reference flow, in which the fluorescence is measured locally selectively. For this purpose, a masking device in the form of an aperture (not shown) is provided.

Die Erfindung kann mit den folgenden Modifikationen umgesetzt werden. Es ist möglich, die Überführung der Sensorsuspension vom inhomogenen zum homogenen Zustand unter Verwendung der Felderzeugungseinrichtung zu unterstützen, beispielsweise indem Feldwirkungen umgekehrt werden. Des Weiteren ist es möglich, anstelle einer optischen Maskierungseinrichtung eine elektronische Maskierungseinrichtung vorzusehen. Wenn als lichtempfindliches Element für die Fluoreszenzmessung eine CCD-Kamera verwendet wird, kann eine elektronische Maskierung von bestimmten Ausschnitten des CCD-Elements entsprechend den abgebildeten Detektorbereichen erfolgen. Alternativ zu den elektrischen oder magnetischen Feldwirkungen können auch hydrodynamische, optische oder chemische Kräfte wirken. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden die temporären Konzentrationsverschiebungen nach einem Kühlschritt im eingefrorenen Zustand der Sensorsuspension untersucht. The invention can be implemented with the following modifications become. It is possible to transfer the sensor suspension from inhomogeneous to the homogeneous state using the Support field generation device, for example by Field effects are reversed. Furthermore, it is possible instead of an optical masking device, an electronic one To provide masking device. If as a photosensitive Element used for the fluorescence measurement a CCD camera electronic masking of certain Cutouts of the CCD element according to the illustrated Detector areas take place. Alternatively to the electrical or magnetic field effects can also be hydrodynamic, optical or chemical forces work. According to one particularly advantageous embodiment of the invention are the temporary Concentration shifts after a cooling step in the frozen Condition of the sensor suspension examined.

Die Erfindung kann alternativ zur Fluoreszenzmessung für ein anderes Messverfahren ausgelegt sein, wobei dann Antikörper verwendet werden, die zur Erfassung mit dem jeweiligen Messverfahren angepasst, insbesondere markiert sind. The invention can be used as an alternative to fluorescence measurement for a other measurement method can be designed, then antibodies are used to capture with each Measurement methods adapted, in particular marked.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. The in the above description, the drawings and the Features of the invention disclosed in claims can be both individually as well as in any combination for the realization of the invention in its various configurations from Be meaningful.

Claims (16)

1. Verfahren zur Detektion mindestens einer gesuchten Targetsubstanz, die in einer Probe enthalten ist, mit den Schritten: - Einführung der Probe in eine Sensorsuspension (10), die in einem kräftefreien, homogenen Zustand gleichmäßig verteilt fluoreszenzmarkierte Antikörpermoleküle und unmarkierte, frei suspendierte Trägerpartikel enthält, die unmarkierte Antikörpermoleküle tragen, wobei die markierten und unmarkierten Antikörpermoleküle substanzspezifische Bindungsstellen für die Targetsubstanz besitzen, - Fluoreszenzmessung im homogenen Zustand zur Erfassung eines ersten Fluoreszenzsignals (F1) der Sensorsuspension in mindestens einem vorbestimmten Detektorbereich (40), - Ausübung von Kräften, unter deren Wirkung die Sensorsuspension (10) in einen inhomogenen Zustand überführt wird, in dem die Konzentration der Trägerpartikel im Detektorbereich (40) verändert ist, - Fluoreszenzmessung im inhomogenen Zustand zur Erfassung eines zweiten Fluoreszenzsignals (F2) der Sensorsuspension (10), und - Erfassung der Targetsubstanz in der Sensorsuspension (10), falls sich die ersten und zweiten Fluoreszenzsignale im homogenen und im inhomogenen Zustand (F1, F2) unterscheiden. 1. A method for the detection of at least one target substance sought, which is contained in a sample, with the steps: Introduction of the sample into a sensor suspension ( 10 ) which, in a force-free, homogeneous state, contains fluorescence-labeled antibody molecules and unlabeled, freely suspended carrier particles which carry unlabeled antibody molecules, the labeled and unlabeled antibody molecules having substance-specific binding sites for the target substance, - Fluorescence measurement in the homogeneous state for detecting a first fluorescence signal (F1) of the sensor suspension in at least one predetermined detector area ( 40 ), - exertion of forces, under the effect of which the sensor suspension ( 10 ) is converted into an inhomogeneous state in which the concentration of the carrier particles in the detector area ( 40 ) is changed, - Fluorescence measurement in the inhomogeneous state to detect a second fluorescence signal (F2) of the sensor suspension ( 10 ), and - Detection of the target substance in the sensor suspension ( 10 ) if the first and second fluorescence signals differ in the homogeneous and in the inhomogeneous state (F1, F2). 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Trägerpartikel dielektrische oder magnetische Partikel sind und zur Veränderung der Konzentration der Trägerpartikel elektrische, optische oder magnetische Kräfte ausgeübt werden. 2. The method according to claim 1, wherein the carrier particles are dielectric or magnetic particles and for Change in the concentration of the carrier particles electrical, optical or magnetic forces are exerted. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Fluoreszenzmessungen im homogenen und im inhomogenen Zustand abwechselnd mit einer vorbestimmten Wiederholfrequenz mehrfach durchgeführt werden. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the Fluorescence measurements in the homogeneous and inhomogeneous state alternately with a predetermined repetition frequency several times be performed. 4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem eine frequenzsensitive Fluoreszenzmessung erfolgt, deren Frequenz auf die Wiederholfrequenz der Fluoreszenzmessungen abgestimmt ist. 4. The method according to claim 3, wherein a frequency sensitive Fluorescence measurement takes place, the frequency of which on the Repetition frequency of the fluorescence measurements is matched. 5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Falle des Auftretens der Targetsubstanz der Zeitverlauf des Fluoreszenzsignals zwischen den Fluoreszenzsignalen (F1, F2) beim Übergang zwischen dem homogenen und dem inhomogenen Zustand erfasst wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, at in the case of the occurrence of the target substance, the time course the fluorescence signal between the fluorescence signals (F1, F2) at the transition between the homogeneous and the inhomogeneous Condition is recorded. 6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in der Sensorsuspension verschiedene Arten von Trägerpartikeln enthalten sind, die selektiv durch verschiedene oder verschieden starke Feldkräfte beeinflusst werden. 6. The method according to any one of the preceding claims, at different types of Carrier particles are contained, which can be selected by different or field forces of different strengths are influenced. 7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Fluoreszenzmessung eine Maskierungseinrichtung (60) verwendet wird, die eine optische Blende oder einen elektronischen Ortsfilter umfasst. 7. The method according to any one of the preceding claims, in which a masking device ( 60 ) is used for fluorescence measurement, which comprises an optical diaphragm or an electronic spatial filter. 8. Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beim Übergang vom inhomogenen zum homogenen Zustand die Sensorsuspension vermischt wird, um die Trägerpartikel gleichmäßig zu verteilen. 8. The method according to any one of the preceding claims, at that in the transition from the inhomogeneous to the homogeneous state Sensor suspension is mixed to the carrier particles to distribute evenly. 9. Detektorvorrichtung (100), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Suspensionskammer (20) zur Aufnahme einer Sensorsuspension (10), einer Felderzeugungseinrichtung (30) zur Anreicherung oder Abreicherung von Trägerpartikeln in mindestens einem vorbestimmten Detektorbereich (40) der Suspensionskammer (20) und einer Fluoreszenzdetektoreinrichtung (50) zur lokal selektiven Fluoreszenzmessung in dem mindestens einen Detektorbereich (40). 9. Detector device ( 100 ), in particular for performing a method according to one of the preceding claims, with a suspension chamber ( 20 ) for receiving a sensor suspension ( 10 ), a field generating device ( 30 ) for enriching or depleting carrier particles in at least one predetermined detector area ( 40 ) of the suspension chamber ( 20 ) and a fluorescence detector device ( 50 ) for locally selective fluorescence measurement in the at least one detector area ( 40 ). 10. Detektorvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Felderzeugungseinrichtung (30) Elektroden (31, 32, 33) oder eine Magneteinrichtung (35) umfasst. 10. A detector device according to claim 9, wherein the field generating device ( 30 ) comprises electrodes ( 31 , 32 , 33 ) or a magnetic device ( 35 ). 11. Detektorvorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, bei der eine Maskierungseinrichtung (60) vorgesehen ist, die mit der Fluoreszenzdetektoreinrichtung (50) zur lokal selektiven Fluoreszenzmessung zusammenwirkt. 11. Detector device according to claim 9 or 10, in which a masking device ( 60 ) is provided which interacts with the fluorescence detector device ( 50 ) for locally selective fluorescence measurement. 12. Detektorvorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der die Maskierungseinrichtung (60) durch die Elektroden der Felderzeugungseinrichtung (30) gebildet wird. 12. A detector device according to claim 11, wherein the masking device ( 60 ) is formed by the electrodes of the field generating device ( 30 ). 13. Detektorvorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der die Maskierungseinrichtung durch eine Blende in der Fluoreszenzdetektoreinrichtung (50) gebildet wird. 13. Detector device according to claim 12, wherein the masking device is formed by an aperture in the fluorescence detector device ( 50 ). 14. Detektorvorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der die Maskierungseinrichtung (60) durch einen elektronischen Ortsfilter gebildet wird, der mit der Fluoreszenzdetektoreinrichtung (50) zusammenwirkt. 14. Detector device according to claim 13, in which the masking device ( 60 ) is formed by an electronic spatial filter which interacts with the fluorescence detector device ( 50 ). 15. Detektorvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Suspensionskammer eine Durchflusskammer mit mindestens einem Kanal (28) bildet, wobei der mindestens eine Detektorbereich (40) in Teilbereichen des Kanals vorgesehen ist. 15. Detector device according to claim 9, wherein the suspension chamber forms a flow chamber with at least one channel ( 28 ), the at least one detector area ( 40 ) being provided in partial areas of the channel. 16. Detektorvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Suspensionskammer (20) eine Bodenfläche (22) mit einer Strukturierung aufweist, die Funktion der Maskierungseinrichtung erfüllt. 16. Detector device according to claim 9, wherein the suspension chamber ( 20 ) has a bottom surface ( 22 ) with a structure that fulfills the function of the masking device.
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WO2009040721A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. A microelectronic sensor device comprising a carrier with electrical conductors

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WO2009040721A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. A microelectronic sensor device comprising a carrier with electrical conductors

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