Способ анализа смеси биологических и/или химических компонентов с использованием магнитных частиц и устройство для его осуществления

Способ анализа смеси биологических и/или химических компонентов с использованием магнитных частиц и устройство для его осуществления

Реферат

 

Использование: анализ смесей преимущественно биологического происхождения на содержание биологических и/или химических компонентов, а также смесей, параметры которых определяют жизнедеятельность биологических объектов. Сущность: задают пространственное расположение выбранного компонента, связанного с магнитными частицами, воздействуют на частицы магнитным полем и регистрируют сигнал магнитной индукции, по которому судят о содержании определяемого компонента в смеси. При этом выбранный компонент группируют в контрольном объеме. Используют переменное магнитное поле и задают его спектр, по меньшей мере, на двух частотах. Сигнал регистрируют на частоте, представляющей собой линейную комбинацию этих частот, во время воздействия полем на магнитные частицы. Технический результат состоит в повышении отношения сигнал/шум и соответственно в повышении точности измерений, увеличении чувствительности, повышении достоверности полученных данных, при одновременном снижении затрат на проведение анализа за счет сокращения числа необходимых операций, времени, количества и габаритов требуемого оборудования, а также в создании мобильных, дешевых, высокопроизводительных лабораторий массового обследования, повышении функциональной гибкости способа и устройства и расширении диапазона их применения. 2 с. и 41 з.п. ф-лы, 13 ил.

Предложенный способ относится к области разработки и совершенствования методов и средств биохимических анализов.

Известен способ биохимического анализа смеси компонентов с использованием магнитных меток [1], при котором: - используют выбранный компонент, связанный с магнитными частицами; - на упомянутые магнитные частицы воздействуют магнитным полем; - регистрируют сигнал, обусловленный магнитной индукцией, производимой упомянутыми магнитными частицами в результате воздействия на них указанным магнитным полем; - по величине упомянутого сигнала судят о содержании определяемого компонента в анализируемой смеси, что совпадает с рядом существенных признаков предлагаемого способа.

В соответствии со способом [1] в исследуемый образец смеси вводятся частицы - носители распознающих элементов, избирательно присоединяющих определяемый компонент анализируемой смеси. Кроме того, в анализируемой смеси должен присутствовать некоторый выбранный компонент, связанный с магнитными частицами. Этот компонент связывается избирательным образом с определяемым компонентом после присоединения последнего к распознающим элементам, либо конкурирует с определяемым компонентом за присоединение к распознающим элементам. В исключительных случаях выбранным компонентом может являться и сам определяемый компонент, если он уже имеет в своем составе магнитные частицы.

При этом способ [1] обязательно включает в себя удаление из анализируемого образца магнитных частиц, которые после протекания упомянутых реакций оказались не связанными с частицами-носителями. Для этого образец отстаивают, центрифугируют, промывают связующим буфером и дозированно помещают в мерную пробирку, которую располагают внутри катушки индуктивности. По изменению магнитной индукции в катушке при помещении в нее образца и судят о содержании определяемого компонента в анализируемой смеси.

Недостаток аналога [1] состоит в его повышенной сложности и малой производительности из-за большого количества операций, что также приводит к высокой стоимости, недостаточной достоверности и низкой точности получаемых результатов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ анализа полинуклеотидов и протеинов с использованием магнитных меток [2], принятый в качестве прототипа.

В известном способе [2] осуществляют следующие операции: - выбирают компонент для присоединения магнитных частиц либо компонент, уже связанный с магнитными частицами, причем этим компонентом служит определяемый компонент или иной компонент, позволяющий судить о содержании определяемого компонента в анализируемой смеси; - задают пространственное расположение выбранного компонента; - к выбранному компоненту присоединяют магнитные частицы либо используют выбранный компонент, уже связанный с магнитными частицами; - на упомянутые магнитные частицы воздействуют магнитным полем; - регистрируют сигнал, обусловленный магнитной индукцией, производимой упомянутыми магнитными частицами в результате воздействия на них указанным магнитным полем; - по величине упомянутого сигнала судят о содержании определяемого компонента в анализируемой смеси, что совпадает с существенными признаками предлагаемого способа.

При этом компоненты распределяют заданным образом (например, посредством электрофореза) вдоль поверхности подложки в соответствии с молекулярным размером и количеством этих компонентов в анализируемой смеси. Магнитные частицы присоединяют к тому пли иному компоненту смеси до либо после процедуры распределения компонентов вдоль поверхности подложки. Затем полученное распределение регистрируют посредством магнитного считывания с поверхности подложки, аналогично тому, как считывают информацию с магнитного диска. Из указанного распределения получают информацию о содержании того или иного определяемого компонента анализируемой смеси. Для обеспечения возможности магнитного считывания частицы намагничивают постоянным магнитным полем до либо после процедуры распределения. Само же магнитное считывание состоит в измерении магнитной индукции, обусловленной постоянной остаточной намагниченностью частиц. Важным достоинством прототипа является задание пространственного расположения магнитных частиц, связанных с определяемым (выбранным) компонентом анализируемой смеси, на поверхности подложки, находящейся в непосредственной близости от устройства магнитного считывания, что существенно повышает достоверность результата, а также минимизирует размеры требуемого оборудования и обеспечивает его реализуемость на основе микроэлектронных технологий.

Недостаток прототипа [2] состоит в малой чувствительности метода и низкой точности получаемых результатов, что обусловлено целым рядом причин. Во-первых, это низкая концентрация регистрируемых магнитных частиц, "размазанных" по поверхности подложки, во-вторых, очень малая остаточная намагниченность известных частиц микронного и субмикронного размера и, в-третьих, известные негативные особенности измерений на постоянном токе. В результате сужается и диапазон применения способа прототипа.

Таким образом, требуемый технический результат состоит в повышении отношения сигнал/шум и, соответственно, в повышении точности измерений, увеличении чувствительности способа, повышении достоверности полученных данных, при одновременном снижении затрат на проведение анализа за счет сокращения числа необходимых операций, времени, количества и габаритов требуемого оборудования, а также в создании мобильных, дешевых, высокопроизводительных лабораторий массового обследования, повышении функциональной гибкости способа и расширении диапазона его применения.

Для достижения указанного технического результата предложен способ анализа смеси биологических и/или химических компонентов с использованием магнитных частиц, в котором: - выбирают компонент для присоединения магнитных частиц либо компонент, уже связанный с магнитными частицами, причем этим компонентом служит определяемый компонент или иной компонент, позволяющий судить о содержании определяемого компонента в анализируемой смеси; - задают пространственное расположение выбранного компонента; - к выбранному компоненту присоединяют магнитные частицы либо используют выбранный компонент, уже связанный с магнитными частицами; - на упомянутые магнитные частицы воздействуют магнитным полем; - регистрируют сигнал, обусловленный магнитной индукцией, производимой упомянутыми магнитными частицами в результате воздействия на них указанным магнитным полем; - по величине упомянутого сигнала судят о содержании определяемого компонента в анализируемой смеси, что аналогично прототипу.

Предложенный способ отличается тем, что: - пространственное расположение выбранного компонента задают с группированием этого компонента в контрольном объеме; - указанное магнитное поле выполняют переменным и задают его спектр со спектральными составляющими, по меньшей мере, на двух частотах; - упомянутый сигнал регистрируют на частоте, представляющей собой линейную комбинацию частот указанных спектральных составляющих, во время воздействия указанным магнитным полем на упомянутые магнитные частицы.

Кроме того, упомянутая линейная комбинация частот указанных спектральных составляющих представляет собой сумму либо разность этих частот.

Кроме того, амплитуду, по меньшей мере, одной из указанных спектральных составляющих выбирают достаточной для обеспечения нелинейной зависимости указанной магнитной индукции от напряженности указанного магнитного поля.

Кроме того, амплитуды A_в и A_н указанных спектральных составляющих, относящихся, соответственно, к верхней и нижней частоте, выбирают с учетом соотношения A_н/A_в > 2.

Кроме того, векторы напряженности магнитного поля, соответствующие, по меньшей мере, двум указанным спектральным составляющим, ориентируют неколлинеарно друг другу.

Кроме того, магнитные частицы выполняют из магнитомягкого вещества.

Кроме того, в указанном контрольном объеме формируют рабочую поверхность, а пространственное расположение выбранного компонента задают путем его связывания с этой рабочей поверхностью.

Кроме того, рабочую поверхность формируют путем заполнения контрольного объема микрогранулами.

Кроме того, упомянутые микрогранулы изготавливают из полиэтилена.

Кроме того, упомянутые микрогранулы изготавливают в условиях низкого давления из полиэтилена, стабилизированного с помощью гамма-излучения.

Кроме того, рабочую поверхность формируют путем заполнения контрольного объема капиллярно-пористой структурой.

Кроме того, рабочую поверхность формируют с иммобилизацией на ней реагента, способного избирательно связывать определяемый компонент, и посредством этого реагента выбранный компонент связывают с рабочей поверхностью.

Кроме того, указанный контрольный объем формируют из нескольких пространственно разделенных областей, с обеспечением возможности регистрировать упомянутый сигнал для каждой из указанных областей.

Кроме того, в указанных областях формируют рабочую поверхность с иммобилизацией на ней различных реагентов, способных избирательно связывать различные определяемые компоненты и посредством которых выбранные компоненты связывают с рабочей поверхностью, и, регистрируя упомянутый сигнал для каждой из нескольких указанных областей, получают информацию о содержании нескольких определяемых компонентов в анализируемой смеси.

Одно из отличий предлагаемого способа состоит в том, что задание пространственного расположения выбранного компонента анализируемой смеси с присоединенными к нему магнитными частицами сопровождают его группированием в контрольном объеме. Это приводит к существенному повышению концентрации регистрируемых магнитных частиц в области воздействия возбуждающего магнитного поля и в непосредственной близости от датчика магнитной индукции, что, в свою очередь, ведет к резкому возрастанию измеряемого сигнала на уровне шума. Группирование в контрольном объеме может быть осуществлено различными методами. В частности, может использоваться биологическое или химическое связывание, а также адсорбция или абсорбция частиц или молекул выбранного компонента в заданной пространственной области или нескольких таких областях. Кроме того, указанное группирование может осуществляться посредством наложения неоднородного магнитного поля, фильтрацией, осаждением и т.д. Группирование может в ряде случаев происходить вблизи поверхности, уже имеющейся в контрольном объеме, или специально сформированной рабочей поверхности. Варианты формирования рабочей поверхности, в частности, включают химическую модификацию некоторой поверхности, имеющейся в контрольном объеме, иммобилизацию на ней того или иного реагента, а также синтез биомолекулярной матрицы или спейсерного слоя для осуществления такой иммобилизации в трехмерной или двумерной области. Одним из наиболее практически важных случаев указанного группирования являются реакции избирательного связывания (распознавания) выбранного компонента с некоторым комплементарным ему реагентом, иммобилизированным в контрольном объеме, в частности, на сформированной рабочей поверхности. Примерами таких реакций служат различные взаимодействия типа лиганд-рецептор, связывание типа антиген-антитело, биотин-авидин, и т.п., а также связывание комплементарных фрагментов ДНК (гибридизация ДНК). Для практических применений представляется весьма перспективным, в частности, осуществлять указанное группирование посредством избирательного связывания на развитой рабочей поверхности капиллярной или пористой структуры, сформированной в контрольном объеме, аналогичном хроматографической колонке, а также на рабочей поверхности ячеек стандартных плашек (например, массивы 8х12, 16х24, 32х48 ячеек), используемых в иммуноферментном анализе (в англоязычной терминологии ELISA - Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay) и других общеупотребительных процедурах биохимических анализов.

При этом могут иметь место различные методы использования реакций распознавания для задания пространственного расположения выбранного компонента и получения информации об определяемом компоненте анализируемой смеси. Кроме того, могут по-разному соотноситься выбранный компонент и определяемый компонент. В качестве выбранного компонента служит либо сам определяемый компонент, либо иной компонент, по содержанию которого в контрольном объеме можно прямо или косвенно судить о содержании определяемого компонента в анализируемой смеси.

Рассмотрим некоторые поясняющие примеры. В простейшем случае определяемый компонент сам обладает магнитными свойствами или имеет в своем составе магнитные частицы (например, белок ферритин). При этом он же служит и выбранным компонентом, чье пространственное расположение задают путем избирательного связывания этого компонента с распознающим реагентом (например, антителом, специфичным к этому белку). В иных случаях магнитные частицы присоединяют к выбранному компоненту. Под магнитными частицами понимаются частицы, проявляющие намагниченность в присутствии внешнего магнитного поля и, как правило, находящиеся в сочетании с материалом (конъюгатом), обеспечивающим их биологическую совместимость.

В другом методе ("sandwich assay" в англоязычной терминологии) выбранным компонентом также служит определяемый компонент, а магнитные частицы избирательно присоединяют к этому компоненту, как правило, до или после избирательного связывания последнего с распознающим реагентом. Присоединение магнитных частиц, в зависимости от конкретного случая, может осуществляться непосредственно либо через промежуточный материал. В частности, именно промежуточный материал, предварительно связанный с магнитными частицами, целесообразно использовать для обеспечения избирательности присоединения магнитных частиц к определяемому компоненту. Например, один эпитоп (антигенная детерминанта, то есть реагирующая с антителом часть антигена) определяемого компонента избирательно связывается с распознающим реагентом, а другой - с указанным промежуточным материалом.

В третьем методе используется такой выбранный компонент, который наряду с определяемым компонентом способен избирательно связываться с распознающим реагентом. При этом выбранный компонент конкурирует с определяемым компонентом за присоединение к распознающему реагенту ("competitive assay"). Магнитные частицы избирательно присоединяют к выбранному компоненту, как правило, до или после его избирательного связывания с распознающим реагентом (аналогично, непосредственно либо через промежуточный материал) либо используют выбранный компонент, уже связанный с магнитными частицами. Чтобы по степени связывания такого конкурирующего выбранного компонента с распознающим реагентом можно было судить о количестве определяемого компонента в смеси, выбранный компонент должен содержаться в смеси до начала анализа в известном количестве. На практике такой выбранный компонент обычно специально вводят в заданном количестве в анализируемую смесь перед началом анализа.

Во всех перечисленных разновидностях предлагаемого способа количество магнитных частиц, сгруппированных в заданном контрольном объеме в результате избирательного связывания выбранного компонента, однозначно связано с искомым содержанием определяемого компонента в анализируемой смеси. Измеряя сигнал, связанный с магнитной индукцией, производимой частицами в результате воздействия на них магнитного поля, судят о количестве сгруппированных магнитных частиц и о содержании определяемого компонента в смеси.

Из изложенного ясно, что в предлагаемом способе магнитные частицы играют роль меток выбранного компонента, аналогично тому, как в стандартных процедурах биохимических анализов используются ферментные, флуоресцентные, радиоактивные и другие метки.

Вместе с тем, магнитное поле выполняют переменным и задают его спектр со спектральными составляющими, по меньшей мере, на двух частотах, а упомянутый сигнал регистрируют на частоте, представляющей собой линейную комбинацию частот указанных спектральных составляющих, во время воздействия указанным магнитным полем на упомянутые магнитные частицы. Частотный спектр воздействующего магнитного поля задают с учетом свойств анализируемой или буферной среды, в частности, положения характерных спектральных полос или областей поглощения высокочастотного электромагнитного поля такой средой. Например, при анализе биологических растворов важно учитывать проводимость и поглощение воды в мегагерцовом и гигагерцовом диапазоне.

Измерение сигнала во время воздействия магнитного поля представляет собой другое важное отличие от способа прототипа. Оно позволяет уйти от использования остаточной намагниченности. Сигнал измеряют на комбинационной частоте, таким образом, регистрируя параметр, связанный исключительно с количеством обнаруживаемых магнитных частиц, а не с воздействующим магнитным полем или вызванными им аппаратурными помехами на частоте поля или кратной частоте. В общем случае, такая комбинационная частота представляет собой линейную комбинацию частот f₁ и f₂ вида: f_i = mf₁ + nf₂, где m, n - целые числа, отличные от нуля, а f₁ и f₂ - соответственно большая и меньшая частоты указанных двух спектральных составляющих воздействующего магнитного поля. В принципе, в упомянутую линейную комбинацию может входить и большее число частот спектральных составляющих магнитного поля. В зависимости от конкретной ситуации значения m и n могут меняться. Например, указанная линейная комбинация может иметь вид f_i = f₁ f₂ (то есть представлять собой сумму или разность частот упомянутых спектральных составляющих), f_i = f₁ 2f₂, и т.д.

Следует заметить, что, при прочих равных условиях, регистрировать выбранный компонент с присоединенными магнитными частицами можно также при измерении сигнала не на комбинационной частоте, а на частоте, кратной частоте воздействующего магнитного поля (то есть при m = 0, или n = 0, или при воздействии полем только одной частоты). При этом сигнал магнитной индукции, измеряемый на кратной (например, удвоенной) частоте, также определяется количеством обнаруживаемых магнитных частиц, а не амплитудой воздействующего поля, поскольку именно вещество магнитных частиц вносит нелинейную зависимость измеряемой магнитной индукции от напряженности воздействующего магнитного поля. Именно вследствие этой нелинейной зависимости в спектре сигнала магнитной индукции появляются кратные и комбинационные частоты. В предлагаемом способе используется регистрация сигнала комбинационной частоты как предпочтительный метод выделения информационного сигнала на фоне шумов и аппаратурных помех.

Могут использоваться также различные соотношения между амплитудами указанных частотных составляющих магнитного поля. Амплитуду, по меньшей мере, одной из указанных спектральных составляющих выбирают достаточной для обеспечения нелинейной зависимости указанной магнитной индукции от напряженности указанного магнитного поля, поскольку это является условием формирования комбинационных частот. Количественная мера используемой нелинейности зависит от характеристик используемой схемы регистрации сигнала на комбинационной частоте и ее способности выделять этот сигнал на уровне шума. Тем не менее, можно дать некоторые общие рекомендации.

Из соображений, связанных с возможностью реализации линейного режима измерений сформированного сигнала, а также для упрощения технической реализации и снижения энергоемкости оборудования целесообразно снижение амплитуды верхней составляющей спектра воздействующего сигнала. Поэтому амплитуды A_в и A_н указанных спектральных составляющих, относящихся, соответственно, к верхней и нижней частоте, выбирают с учетом соотношения A_н/A_в > 2.

Таким образом, на практике обычно именно низкочастотная составляющая воздействующего магнитного поля обеспечивает нелинейную зависимость магнитной индукции, производимой упомянутыми магнитными частицами, от напряженности этого поля. Для повышения сигнала на комбинационной частоте амплитуда упомянутой низкочастотной составляющей должна соответствовать режиму насыщения этой зависимости или, по крайней мере, режиму, близкому к насыщению, что, конечно же, означает существенную нелинейность. Допуская определенное упрощение, можно сказать, что низкочастотная составляющая поля периодически "включает" и "выключает" упомянутую нелинейность. При экспериментальной реализации предлагаемого способа установлено, что амплитуду низкочастотной составляющей можно оптимизировать, при этом могут использоваться различные критерии оптимизации. Например, максимальный сигнал на комбинационной частоте получен при таком выборе амплитуды низкочастотной составляющей, при котором примерно половина времени проходит в состоянии насыщения. Для повышения устойчивости к внешним факторам (температура, электромагнитные наводки, дрейфы и пр.) эту амплитуду целесообразно выбирать несколько большей.

Кроме того, векторы напряженности магнитного поля, соответствующие, по меньшей мере, двум указанным спектральным составляющим, ориентируют в ряде случаев неколлинеарно друг другу, что представляется полезным для повышения эффективности нелинейного взаимодействия внешних сигналов и системы магнитных частиц, например, в случае съема сигнала спинового эха.

Магнитные частицы выполняют из магнитомягкого вещества, чтобы повысить величину магнитной индукции, которая является откликом магнитного вещества частиц на воздействующее магнитное поле и от которой прямо зависит величина измеряемого сигнала. Кроме того, могут использоваться промышленно изготавливаемые магнитные частицы ("magnetic beads"), применяемые для биомагнитной сепарации. Обычно они поставляются в виде коллоидных смесей ("ferrofluids"). Такие частицы, как правило, имеют размер от десятков нанометров до десятков микрон, содержат магнитный материал (обычно Fe₂O₃, Fe₃O₄) в полимерной оболочке и являются суперпарамагнитными. Последнее означает, что частицы проявляют магнитные свойства только будучи помещенными во внешнее магнитное поле, но не обладают остаточной намагниченностью после удаления из этого поля.

С целью создания наиболее благоприятных условий для группирования выбранного компонента в контрольном объеме и локализации этого компонента в непосредственной близости от датчика магнитной индукции, в указанном контрольном объеме специально формируют рабочую поверхность, а пространственное расположение выбранного компонента анализируемой смеси задают путем его связывания с этой рабочей поверхностью. Предпочтительным является формирование развитой рабочей поверхности в трехмерной области контрольного объема или синтез трехмерной биомолекулярной связующей матрицы (например, декстран, пептидные спейсеры и т.п.) на одной из поверхностей в контрольном объеме. Это позволяет обеспечить большое число элементарных актов избирательного связывания (распознавания) определяемого или выбранного компонента на единицу объема вблизи датчика магнитной индукции. В результате обеспечивается большое число магнитных частиц, локализованных вблизи датчика магнитной индукции, и высокий уровень полезного сигнала относительно шума. Формирование рабочей поверхности может включать также физическую или химическую обработку или модификацию поверхности (например, травление с целью обеспечения привязки того или иного реагента или создания пористой структуры), иммобилизацию биореагентов и т.п., как уже упоминалось выше.

Один из вариантов формирования рабочей поверхности в контрольном объеме состоит в том, что контрольный объем полностью или частично заполняют микрогранулами. Это позволяет увеличить поверхность, на которой протекают представляющие интерес биохимические реакции, что приводит к увеличению концентрации и общего числа группируемых магнитных частиц и, соответственно, измеряемого сигнала.

Кроме того, упомянутые микрогранулы изготавливают в условиях низкого давления из полиэтилена, стабилизированного с помощью гамма-излучения, что позволяет обеспечить высокую стойкость рабочей поверхности к химическим и механическим разрушающим факторам.

Другой вариант формирования рабочей поверхности состоит в полном или частичном заполнении контрольного объема капиллярно-пористой структурой. Капиллярная или пористая структура может создаваться в контрольном объеме путем помещения в него капиллярно-пористых материалов либо иными физическими или химическими методами (например, травление, отжиг и др.). Один из предпочтительных вариантов предлагаемого способа состоит в пропускании анализируемой смеси через микроколонку, заполненную пористой фильтрующей массой, обладающей сильно разветвленной внутренней поверхностью. Эта поверхность используется в качестве рабочей поверхности, на которой происходит группирование выбранного компонента, как правило, за счет связывания с иммобилизированным на этой поверхности распознающим реагентом. Создание в контрольном объеме капиллярных или пористых структур позволяет увеличить поверхность протекания биохимических реакций, число регистрируемых магнитных частиц и, соответственно, измеряемый сигнал.

Для обеспечения избирательности анализа содержания того или иного определяемого компонента рабочую поверхность формируют с иммобилизацией на ней реагента, способного избирательно связывать (распознавать) определяемый компонент, и посредством этого реагента выбранный компонент связывают с рабочей поверхностью. Этот аспект уже обсуждался выше. Напомним, что под выбранным компонентом понимается либо сам определяемый компонент, либо иной (например, конкурирующий) компонент, количественная мера связывания которого с распознающим реагентом в контрольном объеме позволяет судить о содержании определяемого компонента в анализируемой смеси.

Для решения целого ряда практически важных задач указанный контрольный объем формируют из нескольких пространственно разделенных областей, с обеспечением возможности регистрировать упомянутый сигнал для каждой из указанных областей. Прежде всего, такая независимая регистрация информационного сигнала по нескольким каналам позволяет использовать каналы формирования опорного сигнала (каналы сравнения) различного назначения. Например, каналы сравнения целесообразно использовать для компенсации возможных случайных ошибок, разброса параметров и неоднородностей образцов смеси, а также неспецифического (неизбирательного) группирования компонентов анализируемой смеси в контрольном объеме, их неспецифического связывания с рабочей поверхностью или с магнитными частицами. Кроме того, при повторяющихся во времени анализах или непрерывном мониторинге каналы сравнения могут служить для учета температурных дрейфов, а также иных физических или химических нестабильностей (например, давления, плотности, pH раствора или концентрации в нем паразитных примесей и т.п.). В таких задачах, как правило, опорный канал находится в тех же условиях, что и информационный, за исключением условий избирательного группирования выбранного компонента (связывания с распознающим реагентом).

Другая группа задач, где требуется многоканальная регистрация, - обеспечение высокой пропускной способности или производительности анализов ("high throughput screening"), что особенно важно, например, для испытаний новых препаратов в фармацевтической промышленности. Для таких задач, в частности, целесообразна реализация предлагаемого способа на базе современного стандарта, утвердившегося в иммуноферментном анализе ("ELISA"), с наборами из 32х48 = 1536 ячеек, естественно, с использованием магнитных меток вместо ферментных.

Третья группа задач - распознавание сложных многокомпонентных смесей и анализ содержания в них одновременно нескольких компонентов. Для этого в указанных пространственно разделенных областях формируют рабочую поверхность с иммобилизацией на ней различных реагентов, способных избирательно связывать различные определяемые компоненты и посредством которых выбранные компоненты связывают с рабочей поверхностью, и, регистрируя упомянутый сигнал для каждой из нескольких указанных областей, получают информацию о содержании нескольких определяемых компонентов в анализируемой смеси. В простейшем случае, когда избирательность связывания каждого из выбранных компонентов с соответствующим распознающим реагентом достаточно высока, каждой из указанных областей соответствует не более одного такого реагента и не более одного определяемого компонента, то есть одна область "отвечает" за распознавание одного компонента и некоторые области используются как каналы сравнения. В иных случаях с указанных областей получают сложную картину сигналов, каждый из которых обладает низкой специфичностью по отношению к тому или иному компоненту, однако вся картина при этом оказывается специфичной (наподобие отпечатка пальца) по отношению к анализируемой смеси как целому. При этом смесь может быть идентифицирована, например, с привлечением компьютерных методов распознавания образов. Такие подходы вне контекста предлагаемого способа известны под названием "биочипов", "генных чипов", электронного "носа" и "языка" и т.п.

Описанные варианты способа с формированием контрольного объема и, соответственно, рабочей поверхности из нескольких пространственно разделенных областей с обеспечением возможности регистрировать упомянутый сигнал для каждой из указанных областей осуществляют, например, при взаимодействии анализируемой смеси или ее частей независимо (параллельно) либо последовательно с каждой из указанных областей. Вариант параллельного (не обязательно одновременного) взаимодействия реализуют, например, при взаимодействии смеси как целого с биочипом, генным чипом, чипом для комбинаторного химического анализа и т.п., а также при дозировании порций анализируемой смеси в плашки с массивами реакционных ячеек ("ELISA" и т.п.). Вариант последовательного взаимодействия реализуют, например, при пропускании анализируемой смеси через трубку или колонку так, что смесь последовательно проходит области с различными распознающими реагентами, и в каждой такой области группируется соответствующий выбранный компонент.

Один из предпочтительных вариантов указанного формирования контрольного объема и, соответственно, рабочей поверхности из нескольких пространственно разделенных областей с обеспечением возможности регистрировать упомянутый сигнал для каждой из указанных областей состоит в том, что каждую из этих областей снабжают отдельным датчиком магнитной индукции, посредством которого регистрируют упомянутый сигнал описанным выше образом на комбинационной частоте. Для этого выход каждого такого датчика связывают с радиочастотным фильтром, настроенным на пропускание сигнала комбинационной частоты, и приемником выходного сигнала. При этом контрольный объем формируют, например, путем использования массивов из большого числа ячеек, в каждой из которых обеспечивают группирование (избирательное связывание) выбранного компонента и каждую из которых снабжают независимым датчиком магнитной индукции. В качестве таких массивов предпочтительно использовать стандартные плашки, применяемые в общеупотребительных процедурах биохимических анализов. Перспективным направлением является миниатюризация таких массивов. В частности, для распознавания сложных смесей и многокомпонентного анализа, например, на основе методов комбинаторной химии перспективна реализация микромассивов из указанных областей в виде микроэлектронных чипов. При этом датчики магнитной индукции и схемные компоненты предпочтительно выполнять на базе планарной микроэлектронной технологии.

В других вариантах способа с формированием контрольного объема и, соответственно, рабочей поверхности из нескольких пространственно разделенных областей с обеспечением возможности регистрировать упомянутый сигнал для каждой из указанных областей этот сигнал для указанных областей регистрируют последовательно. При этом указанный контрольный объем состоит из нескольких пространственно разделенных областей и выполнен с возможностью последовательного тестирования указанных областей датчиком магнитной индукции. Например, контрольный объем выполнен с возможностью последовательно помещать указанные области вблизи датчика магнитной индукции либо датчик магнитной индукции вблизи каждой из указанных областей. Например, используют трубку (колонку), в которой сформирован контрольный объем, состоящий из нескольких областей, пространственно разделенных вдоль этой трубки (колонки), причем в этих областях иммобилизированы различные распознающие реагенты, избирательно связывающие различные выбранные компоненты при пропускании анализируемой среды через эту трубку (колонку). После этого связывания трубку (колонку) протягивают в непосредственной близости отдатчика магнитной индукции (например, через катушку индуктивности) или перемещают датчик магнитной индукции вдоль трубки (колонки). Кроме такой трубки можно использовать и другие форматы, например достаточно толстую полоску капиллярно-пористого материала, устроенную и работающую аналогичным образом, сканирование датчиком магнитной индукции вдоль двумерного массива указанных областей и т.д.

Чтобы регистрация сигнала для каждой из указанных областей была независима от других областей, целесообразно разделять эти области достаточно большими нейтральными промежутками. Например, в описанном выше варианте с трубкой (колонкой), вставляемой в датчик магнитной индукции в виде катушки индуктивности, расстояние вдоль трубки между указанными областями должно быть порядка диаметра катушки (не менее половины диаметра, а желательно - более двух диаметров).

Далее покажем, что именно благодаря существенным отличиям предлагаемого способа обеспечивается требуемый технический результат.

То, что выбранный компонент с присоединенными к нему магнитными частицами группируют в контрольном объеме, позволяет повысить чувствительность метода, и одновременно снизить его стоимость, повысить оперативность проведения измерений, упростить оборудование и уменьшить весогабаритные характеристики реализую