发明名称 使用具有捕集试剂的电子感应器侦测分析物之装置及方法
摘要 本发明有关一种装置,包括含有捕集试剂之电子感应器,其制备、及其用于侦测液体试样中之分析物的用途,以定量测定为佳。本发明尤其有关一种电子感应器,例如电子免疫感应器,用于电化学侦测之装置,以即时测定为佳,其适于不熟人员使用于医疗点设置。
申请公布号 TWI224673 申请公布日期 2004.12.01
申请号 TW089125029 申请日期 2000.11.24
申请人 拜欧创尼克科技公司 发明人 宏华 詹
分类号 G01N33/53 主分类号 G01N33/53
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种用以侦测液态试样中之分析物的装置,该装置系包括:a)一固体载体;b)一电子感应器,固定于该固体载体上,该电子感应器系包括一操作电极及另一作为辅助及/或参考电极之电极;c)一捕集试剂,固定于该操作电极上,该捕集试剂可键结于一分析物;d)导电性导线,用以将该电极连接于供电化学测量使用之读取装置;及e)一透过一芯吸元件与该电子感应器流体连通之试样施加区域,其中该芯吸元件具有开放网眼结构。2.如申请专利范围第1项之装置,其中该固体载体系包括一材料,选自塑料、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、纸、耐纶、纤维玻璃、聚乙烯、硝基纤维素、具有开放网眼结构之芯吸元件及其组合物。3.如申请专利范围第1项之装置,其中该电子感应器系包括一操作电极、一辅助电极及一参考电极。4.如申请专利范围第3项之装置,其中该操作电极及/或辅助电极系包括一网版印刷碳导体,而该参考电极系包括网版印刷银或银/氯化银导体。5.如申请专利范围第1项之装置,其中该捕集试剂系选自细胞、细胞器、无机分子、有机分子及其混合物。6.如申请专利范围第5项之装置,其中该有机分子系选自胺基酸、胜、蛋白质、核、核酸、寡聚核酸、核酸、维生素、单醣、寡醣、醣类、脂质及其复合物。7.如申请专利范围第6项之装置,其中该蛋白质系为抗体、抗生物素蛋白/链抗生物素蛋白、蛋白质A或蛋白质G。8.如申请专利范围第1项之装置,其中该捕集试剂系经由一含有酮或脂族醇之经缓冲有机溶液而固定于该操作电极上。9.如申请专利范围第8项之装置,其中该脂族醇系为异丙醇。10.如申请专利范围第1项之装置,其中该捕集试剂可专一性地键结于该分析物。11.如申请专利范围第1项之装置,其中该分析物系选自细胞、细胞器、无机分子、有机分子及其混合物。12.如申请专利范围第1项之装置,其中该分析物系为-胎儿蛋白、蛋白-专一性抗原、心脏肌钙蛋白、c-反应性蛋白质(CRP)、或人类绒毛膜促性腺激素或HBV、HAV、HCV或HIV感染使用之标记。13.如申请专利范围第1项之装置,其另外包括键结于该捕集试剂上之分析物,该分析物系含有可于适当之条件下产生电流之一标记。14.如申请专利范围第13项之装置,其中该标记系为。15.如申请专利范围第14项之装置,其中该系为辣根过氧化,而受质系为过氧化氢,且该电子传递介体系为铁错合物或其衍生物、苯、抗坏血酸或3,3',5,5'-四甲基联苯胺。16.如申请专利范围第1项之装置,其另外包括一外壳,具有一液态试样施加口及一侦测口。17.如申请专利范围第1项之装置,其中该试样施加区系分离,但与该电子感应器流体连通。18.如申请专利范围第17项之装置,其中该试样施加区系含有沉积之经标记分析物,该经标记分析物可溶解或悬浮于该试样液体中,由该试样流体承载至固定于该电子感应器上之捕集试剂,该标记可于适当之条件下产生电流。19.如申请专利范围第17项之装置,其中该试样施加区系含有沉积之经标记侦测试剂,该经标记侦测试剂可溶解或悬浮于该试样液体中,键结于存在之分析物上,由试样流体承载送至固定于该电子感应器上之捕集试剂上,以形成一包括固定之捕集试剂-分析物-经标记侦测试剂的夹层,而该标记可于适当之条件下产生电流。20.如申请专利范围第19项之装置,其中该移动性键结之经标记侦测试剂可专一性地键结于存在于该试样流体中之分析物。21.如申请专利范围第19项之装置,其中该移动性键结经标记试剂系为一抗体。22.如申请专利范围第19项之装置,其中该标记系为。23.如申请专利范围第22项之装置,其中该系为辣根过氧化,而该受质系为过氧化氢,而该电子传递介体系为铁错合物或其衍生物、苯、抗坏血酸或3,3',5,5'-四甲基联苯胺。24.如申请专利范围第17项之装置,其中该芯吸元件系包括耐纶、纤维素或纸。25.如申请专利范围第17项之装置,其中该芯吸元件系包括网眼开口介于约0.45微米至约100微米范围内之耐纶网。26.如申请专利范围第17项之装置,其中该芯吸元件系提供由该施加区至该电子感应器的实质二维流体传送。27.如申请专利范围第17项之装置,其另外包括位于该施加区中之一滤器,该滤器可自该试样流体移除不可溶或无法悬浮之物质。28.如申请专利范围第27项之装置,其中该滤器系适于自一试样血液移除不可溶或无法悬浮之物质。29.如申请专利范围第1项之装置,其另外包括一吸收水槽,与该电子感应器流体连通,该水槽具有足以吸收过量液体或使过量液体自该装置洗除之孔隙及容量。30.如申请专利范围第29项之装置,其中该吸收水槽系为吸收材料之垫片。31.如申请专利范围第1项之装置,其包括一吸收水槽、一电子感应器及一施加区域,其系依序线性排列。32.如申请专利范围第1项之装置,其另外包括一受质及一电子传递介体,位于该电子感应器上或附近,该受质及介体可控制性地释出。33.一种用以侦测液态试样中之分析物的装置,其系包括a)一基础感应器条,具有一操作电极、一参考电极、及一辅助电极,涂布于一塑料基材上,捕集试剂系于其上层固定于该操作电极上,该感应器条具有导电性导线,以将该电极附着于供电化学测使用之读取装置;b)一外壳,具有一液体试样施加口及一侦测口;c)一施加区,用以容装一含有来自该施加口之分析物的流体,该施加区于乾燥未使用形式下系含有一经标记侦测试剂,可专一性地键结于该分析物,其中该经标记试剂系于与该液态试样接触时释出成可移动形式;d)一侦测区,于自该侦测口承接之液态试样存在下与该电极流体连通;e)一芯吸元件,其藉由毛细作用将该液态试样自该施加区承载至该侦测区,其中该分析物系夹置于该侦测试剂与固定于该电极表面上之捕集试剂之间;及f)一吸收水槽,位于流动路径末端与该芯吸元件部分接触,以吸收来自该侦测区的过量流体。34.一种检定一液态试样中之分析物的方法,该方法系包括:a)于适当之条件下使含有或可能含有一分析物之液态试样与如申请专利范围第1项之装置接触,使得存在之分析物键结于固定在该操作电极上之捕集试剂上,而该分析物与该捕集试剂间之键结导致电流变化,而可由该装置之电子感应器所侦测;及b)侦测于步骤a)中所产生之电流变化,以评估该试样中分析物之存在或含量。35.如申请专利范围第34项之方法,其中该捕集试剂系为抗体。36.如申请专利范围第34项之方法,其中该捕集试剂可专一性地键结于一分析物。37.如申请专利范围第34项之方法,其中该装置另外包括一键结于该捕集试剂上之分析物,该分析物系含有可于适当之条件下产生电流之标记,该试样中未经标记分析物与捕集试剂间之键结置换来自该捕集试剂之经标记分析物,降低可由该装置之电子感应器所侦测之电流。38.如申请专利范围第34项之方法,其中该装置另外包括一试样施加区,其含有沉积之经标记分析物,该经标记分析物可溶解或悬浮于该试样液体中,由该试样流体承载至固定于该电子感应器上之捕集试剂上,该标记可于适当之条件下产生电流,该试样流体中未经标记分析物之存在减少可由该装置之电子感应器所侦测之电流。39.如申请专利范围第34项之方法,其中经标记分析物系添加于该试样流体中或个别添加,该经标记分析物可溶解或悬浮于该试样液体中,而由该试样流体承载至固定于该电子感应器上之捕集试剂上,该标记可于适当之条件下产生电流,试样流体中未经标记之分析物的存在减少该装置之电子感应器可侦测之电流。40.如申请专利范围第34项之方法,其中该装置另外包括一试样施加区,含有沉积之经标记侦测试剂,该经标记侦测试剂可溶解或悬浮于该试样液体中,键结于存在之分析物上,由该试样流体承截至固定于该电子感应器上之捕集试剂处,以形成包括经固定捕集试剂-分析物-经标记侦测试剂之夹层,该标记可于适当之条件下产生电流。41.如申请专利范围第40项之方法,其中该沉积之经标记侦测试剂可专一性地键结于存在于该试样流体中之分析物。42.如申请专利范围第40项之方法,其中该沉积之经标记侦测试剂系为抗体。43.如申请专利范围第34项之方法,其中经标记之侦测试剂系添加于该试样流体中或个别添加,该经标记之侦测试剂可溶解或悬浮于该试样液体中,而由该试样流体承载至固定于该电子感应器上之捕集试剂上,形成包括经固定之捕集试剂-分析物-经标记之侦测试剂的夹层,该标记可于适当之条件下产生电流。44.如申请专利范围第43项之方法,其中该移动性键结之经标记侦测试剂可专一性地键结于存在于该试样流体中之分析物。45.如申请专利范围第43项之方法,其中该沉积之经标记侦测试剂系为一抗体。46.如申请专利范围第34项之方法,其中该装置系另外包括位于该施加区中之一滤器,该滤器可自该试样流体移除不可溶或无法悬浮之物质。47.如申请专利范围第34项之方法,其中该装置另外包括一与该电子感应器流体连通之吸收水槽,该水槽具有足以吸收过量液体或使过量液体自该装置洗除之孔隙及容量。48.如申请专利范围第34项之方法,其中该装置系包括一吸收水槽、一电子感应器及一施加区域,其系依序线性排列。49.如申请专利范围第34项之方法,其中该装置另外包括一受质及一电子传递介体,位于该电子感应器上或附近,该受质及介体系控制性地释出,以产生可由该装置之电子感应器所侦测之电流。50.如申请专利范围第34项之方法,其中一受质及一电子传递介体系添加于该试样流体或个别添加,以产生可由该装置之电子感应器侦测之电流。51.如申请专利范围第34项之方法,其中该分析物系为供生物路径、细胞周期阶段、细胞型、组织型、器官型、发展期、疾病、障碍或感染型或阶段、或药物或其他处理使用之标记。52.如申请专利范围第34项之方法,其中该分析物系为-胎儿蛋白、蛋白-专一性抗原、心脏肌钙蛋白、c-反应性蛋白质(CRP)、或人类绒毛膜促性腺激素或HBV、HAV、HCV或HIV感染使用之标记。53.如申请专利范围第34项之方法,其中该液态试样系为缓冲剂、血液、血清、血浆或尿液。54.如申请专利范围第34项之方法,其包括:a)使一试样与一含有经标记侦测试剂之溶液接触,该试剂系专一性地键结于该试样中之分析物,以形成一检定混合物;b)使用如申请专利范围第1项之装置培育该检定混合物,历经足以使该分析物变成该经标记侦测试剂与固定于该感应器表面上之捕集试剂间之夹层的时间周期;c)使用适当之缓冲溶液淋洗该电子感应器;d)添加含有受质及电子传递介体之侦测溶液于该感应器表面,以起始电子传递反应;及e)测定由该经标记侦测试剂所催化而自该电子传递介体所产生之电流响应,以评估该液态试样中之分析物存在性或含量。55.如申请专利范围第34项之方法,该方法系包括:a)施加含有所研究之分析物之流体试样于如申请专利范围第33项之装置的施加区,b)使该液体试样藉毛细作用自施加区传递至该侦测区,其中该分析物系夹置于该经标记试剂与固定于该感应器表面上之捕集试剂之间;c)经由该侦测口添加含有受质及电子传递介体之侦测溶液于该侦测区,以起始一电子传递反应;及d)电流测定由该经标记侦测试剂所催化而自该电子传递介体所产生之电流响应,以评估该液态试样中分析物之存在性及含量。56.一种制备用以侦测液态试样中之分析物的电子感应器之方法,该方法系包括藉着使电极表面与含有捕集试剂及经缓冲之脂族醇溶液之溶液接触,以将可键结于分析物之捕集试剂固定于疏水性非金属电极之表面,该经缓冲之脂族醇溶液系润湿该电极表面,而促进该捕集试剂于该电极表面上之固定。57.如申请专利范围第56项之方法,其中该脂族醇系为异丙醇。58.如申请专利范围第56项之方法,其中该电极系藉着将碳组合物网版印刷于一塑料基材上而制得。59.如申请专利范围第56项之方法,其中该电极系为一操作电极,与至少一个藉着将一导电性组合物网版印刷于一塑料基材上所制之附加电极耦合。60.如申请专利范围第59项之方法,其中该操作电极及该附加电极系藉着将碳组合物网版印刷于相同之塑料基材上而制得。61.如申请专利范围第59项之方法,其中该捕集试剂系为胺基酸、胜、蛋白质、核、核酸、寡核酸、核酸、维生素、单醣、寡醣、醣类、脂质及其复合物。62.如申请专利范围第61项之方法,其中该蛋白质系为抗体、抗生物素蛋白/链抗生物素蛋白、蛋白质A或蛋白质G。63.如申请专利范围第56项之方法,其中该捕集试剂可专一性地键结于一分析物。64.如申请专利范围第56项之方法,其另外包括使用一安定化溶液涂布含有经固定捕集试剂之电极表面,该安定化溶液系使经固定之捕集试剂安定化。65.如申请专利范围第64项之方法,其中该安定化溶液系使于乾燥形式下固定于该电极上之捕集试剂安定化。66.如申请专利范围第64项之方法,其中该安定化溶液系含有糖、多羟基化合物、或Stabi1Coat。67.一种侦测液态试样中之分析物的组套,该组套系包括:a)如申请专利范围第1项之装置;及b)有效量之适当电子传递介体及受质,及任何其他缓冲溶液、共轭体溶液或进行该侦测检定所需之标准物。68.如申请专利范围第1项之装置,其中该芯吸元件系包括一网眼开口介于约0.45微米至约100微米范围内之耐纶网。69.如申请专利范围第1项之装置,其中该芯吸元件系由施加区至该电子感应器提供实质二维之传送。图式简单说明:图1A系为本发明电子免疫感应器之上视图。图1B系为使用于本发明电子免疫感应器之基础感应器2的上视图。图2系为本发明电子免疫感应器之分解图。图3系为显示缓冲剂(-▉-)及血清(-▲-)试样中前列腺专一性抗原含量与本发明电子免疫感应器之侦测区所产生之电流响应之关系的图。图4系为显示流体试样中-胺基-胎儿蛋白质(AFP)含量与使用感应器条型式时于侦测区中之电流响应的关系之图。图5显示使用本发明电子免疫感应器测量流体试样中心肌钙蛋白I之电化学响应。图6系说明用以测量电流之侦测器。图7A&7B系说明用以丢弃式基础感应器。图8A&8B系说明用后丢弃式感应器组件。图9系说明使用HRP之侦测流程。图10系说明夹层检定型式。图11系显示肌钙蛋白检定结果。11A系显示mAb含量对于感应器表面之影响;11B系显示薄膜阻断对于非专一性信号之影响;且11C系显示检定结果。图12系显示可使用于多重分析物侦测之基础感应器的数种感应器检定型式。
地址 美国