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DE19808226C1 - Anordnung und Verfahren zur Untersuchung von hydrophilen Makromolekülen in wässriger Lösung - Google Patents

Anordnung und Verfahren zur Untersuchung von hydrophilen Makromolekülen in wässriger Lösung

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DE19808226C1
DE19808226C1 DE19808226A DE19808226A DE19808226C1 DE 19808226 C1 DE19808226 C1 DE 19808226C1 DE 19808226 A DE19808226 A DE 19808226A DE 19808226 A DE19808226 A DE 19808226A DE 19808226 C1 DE19808226 C1 DE 19808226C1
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Abstract

Eine Anordnung zur Untersuchung von hydrophilen Makromolekülen (1) in wässriger Lösung mit einer festen Trägeroberfläche (5), auf die eine Lipidschicht (24) aufgebracht ist, wobei die zu untersuchenden Moleküle (1) mittels eines molekularen Kopplungssystems (20) an die Lipidschicht (24) gebunden und damit immobilisiert sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß das molekulare Kopplungssystem (20) mindestens zwei, vorzugsweise drei, miteinander kopplungsfähige molekulare bzw. atomare Komponenten (21, 22, 23) umfaßt, von denen eine erste Komponente (21) an die Lipidschicht (24) und eine zweite Komponente (22) an ein zu untersuchendes hydrophiles Makromolekül (1) gebunden ist. Damit wird es ermöglicht, beliebige hydrophile Makromoleküle zu immobilisieren und zu untersuchen, wobei die Beschichtung der festen Trägeroberfläche auf eine möglichst einfache und reversible Art durchführbar sein soll.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Untersuchung von hydrophilen Makromolekülen in wässriger Lö­ sung mit einer festen Trägeroberfläche, auf die eine Lipid­ schicht aufgebracht ist, wobei die zu untersuchenden Molekü­ le mittels eines molekularen Kopplungssystems an die Lipid­ schicht gebunden und damit immobilisiert sind.
Einer solche Anordnung und ein entsprechendes Betriebsver­ fahren sind bekannt aus Liu et al., Eur. Biophys. (J. 1995) 24: 31-38 oder Chem. Abstr., Vol. 123 (1995), Abstr. Nr. 191767 w.
Hydrophile Proteine werden bereits seit einiger Zeit mit der FT-IR-ATR-Technik untersucht. Dazu werden sie meist in gelö­ ster Form auf einen ATR-Kristall aufgebracht und durch An­ trocknung immobilisiert. Von den trockenen Proteinfilmen werden dann FT-TR-Spektren aufgenommen. Unter Zugabe von Wasser gehen die eingetrockneten Proteine in Lösung. Um die Wechselwirkung von hydrophilen Proteinen mit anderen Molekü­ len studieren zu können, müssen die Proteine jedoch in nati­ ver Form im wässrigen Milieu vorliegen. Für derartige Unter­ suchungen mit Hilfe der ATR-Technik sollten die Proteine folglich "wasserfest" an den ATR-Kristall gebunden vorlie­ gen.
Aus Blankenburg et al., Biochemistry (1989) 28: 8214-8221 ist eine Anordnung zur Untersuchung von Streptavidin mittels UV-Licht im Bereich 230 nm bekannt, wobei die extrem hohe Affinität des Proteins Streptavidin zu dem zyklischen Harn­ stoffderivat Biotin (Vitamin H; Bindungskonstante: 1015 M-1, die seit mehr als 20 Jahren bekannt ist und für die verschiedensten Anwendungen in der Biotechnologie ge­ nutzt wird, zur Anbindung des zu untersuchenden Streptavi­ dins an biotinylierte Phospholipide ausgenutzt wird. Die Li­ pide wiederum sind bei diesem bekannten Verfahren in einer Monolage auf einer Wasseroberfläche angeordnet.
Aus Darst et al., Biophys. J. (1991) 59 : 387-396 ist einer­ seits eine Anordnung zur Untersuchung von Lipidlagen mit Hilfe von Elektronenbeugung bekannt, bei der auf einer Tef­ lonunterlage kristallines Streptavidin angeordnet ist, das auf seiner der Teflonunterlage abgewandten Seite an biotiny­ lierte Lipide gebunden ist. Weiterhin ist aus dieser Druck­ schrift auch eine Anordnung bekannt, bei der das hydrophile Protein Ferritin über Biotinreste an kristallisiertes Strep­ tavidin gebunden ist. In diesem Zusammenhang ist aber wie­ derum keine Verwendung von Lipiden in der zu untersuchenden Anordnung vorgesehen.
In der Firmendurckschrift "PE Applied Biosystems report" der Firma Perkin Elmer, 1/1997, Seite 21, ist eine Anordnung zur Untersuchung von Wechselwirkung zwischen Membranen und Pro­ teinen in wässrigem Medium beschrieben, bei der mittels ab­ geschwächter Totalreflektions-Infrarotspektroskopie (ATR-IR) die elektrostatische Bindung des Proteins Trypsin Inhibitor an eine Membran in gepuffertem Wasser bei definiertem pH- Wert gemessen wurde. Dazu wurde auf die Oberfläche eines Germanium-ATR-Kristalls eine ca. 5 nm-dicke Lipid-Doppel­ schicht (sogenannte festkörperunterstützte Membran = einfa­ ches Modell einer biologischen Membran) aufgebracht, auf de­ ren vom ATR-Kristall abgewandten Oberfläche das zu untersu­ chende Protein aus einer wässrigen Lösung angelagert wurde.
Der eingangs zitierte Artikel von Liu et al., Eur. Biophys. J. (1995) 24, 31-38 beschreibt schließlich ein System, bei dem auf einer hydrophoben Siliziumoberfläche eine Lipid-Mo­ nolage angeordnet ist, die auf ihrer siliziumabgewandten Seite biotinyliert ist, wobei die Biotin-Moleküle wiederum Avidin-Moleküle gebunden haben. Die letzteren werden mittels Streuung von He-Ne-Laserlicht im Bereich von 633 nm optisch untersucht. Dieses System eignet sich aber nur für Messungen an einem ganz bestimmten Protein, nämlich dem Avidin, wel­ ches aufgrund seiner hohen Bindungsaffinität zum Biotin auf der Biotin-Lipid-Schicht immobilisiert werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Anordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art vor­ zustellen, mit dem es ermöglicht wird, beliebige hydrophile Makromoleküle zu immobilisieren und zu untersuchen, wobei die Beschichtung der festen Trägeroberfläche auf eine mög­ lichst einfache und reversible Art durchführbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das molekulare Kopplungssystem mindestens zwei miteinander kopp­ lungsfähige molekulare bzw. atomare Komponenten umfaßt, von denen eine erste Komponente an die Lipidschicht und eine zweite Komponente an die zu untersuchenden hydrophilen Ma­ kromoleküle gebunden ist, und eine dritte Komponente die er­ ste und die zweite Komponente miteinander verbindet.
Das erfindungsgemäße System ist gegenüber den oben beschrie­ benen, aus dem Stand der Technik bekannten Systemen aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten der Auswahl von Komponenten des molekularen Kopplungssystems erheblich variabler hin­ sichtlich der Möglichkeiten zur Untersuchung von hydrophilen Makromolekülen und eröffnet auf überraschend einfache, aber wirkungsvolle Art und Weise eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Anwendungsmöglichkeiten.
Vorzugsweise sind die erste und die zweite Komponente che­ misch identisch, was die Auswahl der dritten Komponente er­ heblich vereinfacht, weil diese dann nur lediglich zwei che­ misch gleiche Andockstellen aufweisen muß.
Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung, bei der die er­ ste und die zweite Komponente Biotin, die dritte Komponente Avidin und/oder Streptavidin ist.
Die Bindung zwischen Biotin und Avidin bzw. Streptavidin ist, wie oben erwähnt, bereits sehr gut untersucht und wohl­ bekannt und die extrem hohe Bindungskonstante von ungefähr 1015/Mol macht diese Anordnung zum nahezu idealen Kopplungs­ system.
Alternativ kann aber auch die erste und die zweite Komponen­ te ein Antigen, die dritte Komponente ein zugehöriger Anti­ körper sein. Ein solches System ist besonders kostengünstig und leicht herstellbar und weist ebenfalls eine hohe Bin­ dungskonstante auf.
Besonders bevorzugt ist auch eine Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Anordnung, bei der die Lipidschicht als Doppel­ schicht ausgebildet ist, wie unter anderem aus der oben zi­ tierten Firmenschrift von Perkin Elmer an sich bekannt ist. Die Herstellung einer solchen Doppel-Lipidschicht ist ganz erheblich einfacher und damit preisgünsiger als das Aufbrin­ gen einer Lipid-Monolage. Gegebenenfalls ist die Lipid-Dop­ pelschicht nach erfolgter Messung auch einfach von der fe­ sten Trägeroberfläche entfernbar (feuchtes Baumwolltuch) und die Trägeroberfläche für weitere Beschichtungen verfügbar. Bei bevorzugten Anwendungen der Erfindung umfassen die zu untersuchenden hydrophilen Makromoleküle Proteine, Peptide, DNA, RNA oder ganze prokariotische oder eukariotische Zel­ len. Denkbar ist aber auch die Untersuchung andere Gruppen von hydrophilen Makromolekülen mit Hilfe der erfindungsgemä­ ßen Anordnung.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen An­ ordnung ist die feste Trägeroberfläche Teil eines amorphen Festkörpers, der insbesondere Silberhalogenide, Chalkogeni­ de, Glas oder Quarz umfassen kann.
Besonders bevorzugt ist eine dazu alternative Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der die feste Trä­ geroberfläche Teil eines kristallinen Festkörpers ist.
Bei besonders bevorzugten Weiterbildungen beider oben ge­ nannter Ausführungsformen umfaßt die feste Trägeroberfläche ein ATR (Attenuated Total Reflection)-Element, insbesondere ATR-Fasern oder ATR-Kristalle, z. B. Zinkselenid, Germanium oder Diamant.
Eine solche ATR-Anordnung ist beispielsweise auch in der DE-196 12 877 C1 beschrieben.
In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Ver­ fahren zur Untersuchung von hydrophilen Makromolekülen in wässriger Lösung, das mit einer erfindungsgemäßen Anordnung der oben beschriebenen Art durchgeführt wird. Durch die Im­ mobilisierung der zu untersuchenden Moleküle an der festen Trägeroberfläche wird eine relativ hohe Konzentration der zu untersuchenden Moleküle erreicht, was zu einer hohen Ausbeu­ te an Nutzsignalen und damit zu hoher Empfindlichkeit und guter Auflösung des entsprechenden Untersuchungsverfahrens führt.
Vorzugsweise wird zur Untersuchung der hydrophilen Makromo­ leküle elektromagnetische Strahlung eingesetzt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Verfahrensvari­ ante wird zur Untersuchung der hydrophilen Makromoleküle ein optisches Verfahren eingesetzt. Die zu untersuchenden Makro­ moleküle lassen sich anhand ihrer optischen Eigenschaften in der Regel nämlich besonders gut charakterisieren.
Bevorzugt ist hierbei wiederum der Einsatz von IR (= Infra­ rot)-Strahlung zur Untersuchung der hydrophilen Makromolekü­ le, weil damit die Molekülschwingungen erfaßt werden können, die hochspezifisch sind und damit der Methode eine besonders hohe Empfindlichkeit verleihen.
Vorzugsweise wird zur Untersuchung der hydrophilen Makromo­ leküle ein ATR (= Attenuated Total Reflection)-Verfahren ein­ gesetzt, dessen Wirkungsweise und Vorteile beispielsweise in der bereits zitierten DE 196 12 877 C1 beschrieben sind. We­ gen der hohen Konzentration der zu untersuchenden Makromole­ küle aufgrund ihrer Immobilisierung auf der festen Träger­ oberfläche mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich eine besonders große Signalausbeute und eine besonders hohe Empfindlichkeit erreichen.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Verfahrensvariante bei der eine Durchflußzelle zum Vorbeileiten der wässrigen Lösung an der festen Trägeroberfläche eines ATR-Elements mit den dar­ auf angeordneten immobilisierten hydrophilen Makromolekülen verwendet wird.
Eine solche Durchflußzelle ist ebenfalls in der DE 196 12 877 C1, aber auch in der oben zitierten Firmen­ schrift von Perkin Elmer beschrieben. Die Vorteile der Durchflußzelle sind ebenfalls aus der Literatur bekannt.
Besonders bevorzugt wird zur Untersuchung der hydrophilen Makromoleküle Strahlung im mittleren Infrarotbereich (MIR) eingesetzt. Gegenüber sichtbarem Licht oder Nah-Infrarot (= NIR)-Licht hat das MIR-Licht eine erhöhte Eindringtiefe in die Untersuchungsanordnung und es ergibt sich ein höherer Absorptionsgrad als beispielsweise im NIR-Bereich, so daß eine höhere Empfindlichkeit des Verfahrens erreicht wird.
Alternativ kann aber auch zur Untersuchung der hydrophilen Makromoleküle Ramanstreuung eingesetzt werden. Diese Methode liefert im wesentlichen Molekülinformationen, die komplemen­ tär zu den mit der oben beschriebenen MIR-Methode gewonnenen Informationen sind.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einfachen Anord­ nung mit einem zwei-komponentigen molekularen Kopp­ lungssystem und einer Lipid-Monolage;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anord­ nung mit einem drei-komponentigen molekularen Kopp­ lungssystem und einer Lipid-Doppelschicht; und
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch einen Durch­ flußzelle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Un­ tersuchungsverfahrens.
Zur Untersuchung von hydrophilen Makromolekülen, insbesonde­ re Proteinen, sollten die Untersuchungsobjekte zur Konzen­ trierung in geeigneter Weise immobilisiert werden, damit Messungen an den Makromolekülen vorgenommen werden können. Bei den zu untersuchenden Makromolekülen kann es sich um be­ liebige Proteine, Peptide, DNA, RNA oder ganze prokarioti­ sche oder eukariotische Zellen handeln. Zum Zwecke der Un­ tersuchung wird vorgeschlagen, die hydrophilen Makromoleküle über ein molekulares Kopplungssystem, das mindestens drei miteinander kopplungsfähige molekulare bzw. atomare Kompo­ nenten umfaßt, an eine Lipidschicht zu binden, die ihrer­ seits auf einer festen Trägeroberfläche aufgebracht ist.
Eine einfache Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt: Auf einer festen Trägeroberfläche 5 ist eine Lipidschicht 4 in Form einer Monolage aufgebracht. Eine erste Komponente 11 eines zwei-komponentigen molekularen Kopplungssystems 10 ist an die Lipidschicht 4 kovalent gebunden, während eine zweite Komponente 12 des Kopplungssystems 10 an die zu untersuchen­ den Makromoleküle 1 gebunden ist.
Durch die Kopplung der beiden Komponenten 11, 12 werden die Makromoleküle 1 auf der Trägeroberfläche 5 immobilisiert.
Mit Hilfe dieses zweikomponentigen Kopplungssystems 10 kön­ nen ganz unterschiedliche Makromoleküle 1 an die Lipi­ dschicht 4 angekoppelt werden.
Ein demgegenüber verbessertes Ausführungsbeispiel einer er­ findungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt: Auf der festen Trägeroberfläche 5 ist nunmehr eine wesentlich leich­ ter herstellbare Lipid-Doppelschicht 24 aufgebracht, an die auf ihrer der Trägeroberfläche 5 abgewandten Seite ein drei­ komponentiges molekulares Kopplungssystem 20 über dessen er­ ste Komponente 21 gebunden ist. An eine zweite Komponente 22 des molekularen Kopplungssystems 20 sind die zu untersuchen­ den Makromoleküle 1 kovalent gebunden. Durch eine dritte Komponente 23, die eine hohe Bindungsaffinität zu den Kompo­ nenten 21, 22 aufweist, sind die beiden anderen Komponenten des molekularen Kopplungssystems 20 miteinander verbunden.
Ein solches dreikomponentiges molekulares Kopplungssystem 20 öffnet eine nahezu unbegrenzte Variabilität im Hinblick auf die Immobilisierung von zu untersuchenden Makromolekülen 1 an mit Lipidschichten versehenen Trägeroberflächen 5. Insbe­ sondere können die erste Komponente 21 und die zweite Kompo­ nente 22 chemisch identisch sein. Bei bevorzugten Ausfüh­ rungsformen besteht die erste und die zweite Komponente 21, 22 jeweils aus Biotin, während die dritte Komponente 23 aus Avidin- und/oder Streptavidin-Molekülen gebildet wird.
Viele Makromoleküle können bereits in biotinierter Form be­ zogen werden.
Ein anderes System enthält als erste und zweite Komponente 21, 22 jeweils ein Antigen, während die dritte Komponente 23 der entsprechende Antikörper sein kann. Denkbar sind aber auch noch beliebig viele andere kopplungsfähige Molekülkom­ binationen, die das molekulare Kopplungssystem 23 aufbauen können.
Um die zu untersuchenden hydrophilen Makromoleküle 1 an Kri­ stalle (ZnSe, Ge) zu koppeln, die insbesondere in der ATR (Attenuated Total Reflection)-IR-Spetroskopie eingesetzt werden können, werden zunächst wäßrige Phospholipidlösungen, wobei ca. 10% der Lipide biotinyliert sind, auf dem Kri­ stall aufgetragen. Während des Trocknungsprozesses bildet sich ein Lipidfilm auf dem Kristall. Gelöstes Streptavidin bindet nun jeweils mit einer oder zwei seiner vier hochaffi­ nen Bindungsstellen an die exponierten Biotinreste des Li­ pidfilms. Anschließend wird das zu untersuchende hydrophile Makromolekül 1, beispielsweise ein Protein, in gelöster Form zugegeben. Dieses Protein ist zuvor biotinyliert worden und wird über die Biotinreste spezifisch von dem Streptavidin erkannt. Die Kristalloberfläche bleibt bei der Beschich­ tungsprozedur unbeschädigt. Der Lipidfilm mit den immobili­ sierten Proteinen (Streptavidin und zu untersuchendes Prote­ in) kann leicht mit Hilfe eines Tuches entfernt werden, so daß der Kristall beliebig of beschichtet werden kann. Das Protein Streptavidin, das aus Streptomyces avidinii gewonnen wird, kann durch Avidin, das aus dem Hühnereiweiß isoliert wird, ersetzt werden.
In Fig. 3 ist nun konkret eine Durchflußzelle 30 zum Vorbei­ leiten der wäßrigen Lösung 32 an der festen Trägeroberfläche eines ATR-Kristalls 35 mit den darauf in der oben beschrie­ benen Weise angeordneten, immobilisierten hydrophilen Makro­ molekülen der erfindungsgemäßen Anordnung 31 dargestellt. Die wäßrige Lösung 32 mit den zu untersuchenden hydrophilen Makromolekülen wird über einen Zufluß 33 in die Durchfluß­ zelle 30 eingebracht und über einen Abfluß 34 wieder abgezo­ gen. Zur optischen Vermessung von Moleküleigenschaften wird im gezeigten Beispiel MIR-Licht 36 in den ATR-Kristall 35 eingestrahlt, das nach der Methode der abgeschwächten Total­ reflexions-Infrarotspektroskopie (ATR-IR) bei seinem Durch­ lauf durch den ATR-Kristall Informationen über die zu unter­ suchenden Makromoleküle aus der Anordnung 31 aufnimmt. An­ schließend wird das MIR-Licht 36 in einem geeigneten Detek­ tionssystem 37 nachgewiesen.
Anstelle von MIR-Strahlung kann aber auch beispielsweise Licht aus dem nahen Infrarotbereich (NIR) zur Untersuchung eingesetzt werden, oder auch Ramanstreuung an den zu unter­ suchenden Molekülen durchgeführt werden, wobei im wesentli­ chen komplementäre Molekülinformationen zu den im MIR-Be­ reich gewonnenen Informationen erhalten werden. Denkbar ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung bei anderen physikalischen Untersuchungsmethoden, vorzugsweise unter Zuhilfenahme elektromagnetischer Strahlung, nicht not­ wendigerweise aber mit optischen Verfahren (beispielsweise Elektronenbeugung).

Claims (17)

1. Anordnung (31) zur Untersuchung von hydrophilen Makromo­ lekülen (1) in wässriger Lösung (32) mit einer festen Trägeroberfläche (5), auf die eine Lipidschicht (24) aufgebracht ist, wobei die zu untersuchenden Moleküle (1) mittels eines molekularen Kopplungssystems (20) an die Lipidschicht (24) gebunden und damit immobilisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das molekulare Kopplungssystem (20) mindestens drei miteinander kopplungsfähige molekulare bzw. atomare Kom­ ponenten (21, 22, 23) umfaßt, von denen eine erste Kom­ ponente (21) an die Lipidschicht (24) und eine zweite Komponente (22) an die zu untersuchenden hydrophilen Ma­ kromoleküle (1) gebunden ist, und eine dritte Kompo­ nente (23) die erste und die zweite Komponente (21 bzw. 22) miteinander verbindet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Komponente (21 bzw. 22) che­ misch identisch sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Komponente (21 bzw. 22) Biotin, die dritte Komponente (23) Avidin und/oder Streptavidin ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Komponente (21 bzw. 22) ein An­ tigen, die dritte Komponente (23) ein entsprechender An­ tikörper ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lipidschicht (24) als Dop­ pelschicht ausgebildet ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die zu untersuchenden hydro­ philen Makromoleküle (1) Proteine, Peptide, DNA, RNA oder ganze prokariotische oder eukariotische Zellen um­ fassen.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die feste Trägeroberfläche (5) Teil eines amorphen Festkörpers ist, der insbesondere Silberhalogenide, Chalkogenide, Glas oder Quarz umfaßt.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die feste Trägeroberfläche (5) Teil eines kristallinen Festkörpers ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die feste Trägeroberfläche (5) ein ATR (Atte­ nuated Total Reflection)-Element, insbesondere ATR-Fa­ sern oder ATR-Kristalle (35), z. B. Zinkselenid, Germani­ um oder Diamant, umfaßt.
10. Verfahren zur Untersuchung von hydrophilen Makromolekü­ len (1) in wässriger Lösung (32), dadurch gekennzeich­ net, daß das Verfahren mit einer Anordnung (31) nach ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung der hydrophilen Makromoleküle (1) elek­ tromagnetische Strahlung eingesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung der hydrophilen Makromoleküle (1) ein optisches Verfahren eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung der hydrophilen Makromoleküle (1) IR( = Infrarot)-Strahlung eingesetzt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung der hydrophilen Makromoleküle (1) ein ATR( = Attenuated Total Reflection)-Verfahren eingesetzt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchflußzelle (30) zum Vorbeileiten der wässrigen Lösung (32) an der festen Trägeroberfläche (5) eines ATR-Elements (35) mit den darauf angeordneten immobili­ sierten hydrophilen Makromolekülen (1) verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung der hydrophilen Ma­ kromoleküle (1) MIR ( = mittlere Infrarot)-Strahlung ein­ gesetzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung der hydrophilen Makromoleküle (1) Ra­ manstreuung eingesetzt wird.
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CH00248/99A CH694108A5 (de) 1998-02-27 1999-02-10 Mittel und Verwendung der Mittel zur Untersuchung von hydrophilen Makromolekülen in wässriger Lösung.
US09/250,258 US6124103A (en) 1998-02-27 1999-02-16 Arrangement and method of examining hydrophilic macromolecules in an aqueous solution
GB9904589A GB2335922B (en) 1998-02-27 1999-02-26 Immobilisation and investigation of macromolecules

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7279561B1 (en) * 1993-04-23 2007-10-09 Wyeth Anti-rapamycin monoclonal antibodies
AU2002367716A1 (en) * 2001-09-04 2003-10-20 North Carolina State University Single pass attenuated total reflection infrared analysis identifying protein secondary structure, surface charge and binding affinity
JPWO2003040025A1 (ja) * 2001-11-08 2005-03-03 松下電器産業株式会社 微粒子膜およびその製造方法
KR101633133B1 (ko) * 2008-03-31 2016-06-23 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 최적화된 이득을 갖는 낮은 층 총수의 반사 편광기
US9347947B2 (en) * 2009-03-12 2016-05-24 Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Immunoassays employing non-particulate chemiluminescent reagent

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US34312A (en) * 1862-02-04 Improved writing-desk
US4175864A (en) * 1978-02-21 1979-11-27 The Foxboro Company Astigmatic illuminating system in an internal reflection spectometer
EP0032622B1 (de) * 1979-12-20 1985-08-14 Dennis Chapman Polymerisationsfähige Phospholipide und deren Polymere, Verfahren zu deren Herstellung, Verfahren zu deren Verwendung für die Bildung von Überzugschichten auf Substraten und zum Bilden von Liposomen und die daraus entstehenden Liposomzusammensetzungen und Substrate mit Überzugschichten
US4670386A (en) * 1980-05-23 1987-06-02 Stephen Sugaar Cancer tests using tumor antigen generated lymphokines and compositions
US4933114A (en) * 1980-08-11 1990-06-12 Eastman Kodak Company Polyacetylenic lipids, radiation-sensitive compositions, photographic elements and processes relating to same
US4935339A (en) * 1985-05-07 1990-06-19 Nichols Institute Diagnostics Delayed solid phase immunologic assay
US4752572A (en) * 1985-08-30 1988-06-21 Eastman Kodak Company Lipid vesicles containing labeled species and their analytical uses
DE3539215A1 (de) * 1985-11-05 1987-05-07 Boehringer Mannheim Gmbh Verfahren zur bestimmung eines immunologisch bindefaehigen analyten
US4874710A (en) * 1986-02-20 1989-10-17 Becton Dickinson And Company Assay and product in which binder and liposomes are supported on a solid support
DE3609217A1 (de) * 1986-03-19 1987-09-24 Boehringer Mannheim Gmbh Verfahren und reagenz zur bestimmung eines reaktionspartners einer immunologischen reaktion
DE3705686C2 (de) 1987-02-23 1995-11-30 Boehringer Mannheim Gmbh Verfahren zur Bestimmung von Antikörpern
US5000960A (en) * 1987-03-13 1991-03-19 Micro-Pak, Inc. Protein coupling to lipid vesicles
US4959303A (en) * 1987-12-21 1990-09-25 Syntex (U.S.A.) Inc. Assay for antigens by binding immune complexes to solid supports free of protein and non-ionic binders
DE3834766A1 (de) * 1988-10-12 1990-04-26 Boehringer Mannheim Gmbh Verfahren zur bestimmung einer spezifisch bindefaehigen substanz
US5234812A (en) * 1988-12-08 1993-08-10 Boehringer Mannheim Corporation Method for sequential determination of an analyte in a fluid sample using a third receptor
US5491097A (en) * 1989-06-15 1996-02-13 Biocircuits Corporation Analyte detection with multilayered bioelectronic conductivity sensors
US4975581A (en) * 1989-06-21 1990-12-04 University Of New Mexico Method of and apparatus for determining the similarity of a biological analyte from a model constructed from known biological fluids
US5229611A (en) * 1989-11-03 1993-07-20 Horiba, Ltd. Infrared microscopic spectrometer using the attenuated total reflection method
DE3939973A1 (de) * 1989-12-02 1991-06-06 Basf Ag Zweidimensional kristallisierte makromolekuelschichten
US5093580A (en) * 1990-03-02 1992-03-03 Spectra-Tech, Inc. ATR objective and method for sample analyzation using an ATR crystal
US5097129A (en) * 1990-12-06 1992-03-17 International Business Machines Corporation Surface contamination detection using infrared-transparent fibers or attenuated total reflection crystals
DE4040669A1 (de) * 1990-12-19 1992-06-25 Behringwerke Ag Verwendung von peptidpaaren mit extrem hoher spezifischer affinitaet zueinander im bereich der in vitro diagnostik
US5567591A (en) * 1991-06-24 1996-10-22 Becton Dickinson And Company Amplified assay for analyte
DE4227813A1 (de) * 1992-08-21 1994-02-24 Kim Yoon Ok Vorrichtung zur qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung einer zu analysierenden Probe
DE4323487C2 (de) * 1993-07-14 1995-04-20 Sybille Dr Bayerl Verfahren zur temperaturabhängigen Fixierung von Biokatalysatoren und Gewebezellen auf festen, biokompatiblen Trägermaterialien
US5582184A (en) * 1993-10-13 1996-12-10 Integ Incorporated Interstitial fluid collection and constituent measurement
US5553616A (en) * 1993-11-30 1996-09-10 Florida Institute Of Technology Determination of concentrations of biological substances using raman spectroscopy and artificial neural network discriminator
US5527711A (en) * 1993-12-13 1996-06-18 Hewlett Packard Company Method and reagents for binding chemical analytes to a substrate surface, and related analytical devices and diagnostic techniques
US5754722A (en) * 1995-01-30 1998-05-19 Melling; Peter J. Fiber-optic spectroscopic probe with interchangeable sampling heads
EP0730145B1 (de) * 1995-03-03 2003-04-23 Perkin-Elmer Limited ATR-Kristallträger (abgeschwächte Totalreflexion) für Infrarotmikrospektroskopie
US5866430A (en) * 1996-06-13 1999-02-02 Grow; Ann E. Raman optrode processes and devices for detection of chemicals and microorganisms
US5754715A (en) * 1996-11-12 1998-05-19 Melling; Peter J. Mid-infrared fiber-optic spectroscopic probe
US5945674A (en) * 1997-07-30 1999-08-31 Vysis, Inc. Method of identifying cellular types in a biological sample supported on an absorptive substrate by infrared spectroscopy

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chemical Abstracts, Vol. 123 (1995), Abstr. Nr. 191767w *
Eur. Biophys. J. (1995) 24, S. 31-38 Firmenschriftder Firma Perkin Elmer: "PE Applied Biosystems report", 1 (1997), S. 21 *

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Publication number Publication date
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GB2335922B (en) 2003-05-14

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