Способ и устройство манипулирования микроносителями для их идентификации

Способ и устройство манипулирования микроносителями для их идентификации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу и устройству манипулирования микроносителями для идентификации, в частности к манипулированию микроносителями с нанесенным на них кодом.

В данном описании коды, нанесенные «на» микроносители, включают коды, нанесенные на поверхность микроносителей, а также коды, нанесенные в микроносители. Целями идентификации являются, например, считывание или обнаружение и мечение или кодирование микроносителя.

Предшествующий уровень техники

Обнаружение лекарственного средства и тестирование на наличие лекарственного средства в химии и биологии обычно предполагают выполнение количественных анализов по большим количествам соединений или молекул. Анализы обычно включают просмотр химических библиотек относительно искомых соединений, тестирование на наличие искомых молекул в проверяемых образцах и общую проверку наличия искомых химических и биологических взаимодействий между молекулами. Для этих анализов нередко требуется проведение тысяч отдельных химических или биологических реакций. Например, анализ на обнаружение лекарственного средства предполагает проверку тысяч соединений для определения целевого анализируемого вещества. Любые соединения, которые реагируют, связываются или иным образом взаимодействуют с целевым анализируемым веществом, могут указывать на любое число возможностей, при которых наблюдаемое взаимодействие считается важным.

При проведении анализов имеются практические трудности при манипулировании большим числом отдельных взаимодействий. Наиболее значительной трудностью является необходимость мечения и отслеживания каждой реакции. Например, если искомая реакция наблюдается только в одной группе из тысяч реакций, то исследователь должен суметь определить, какое именно одно из тысяч исходных соединений или молекул дало эту реакцию.

Один из известных способов отслеживания реакций заключается в физическом отделении каждой реакции и проведении в отдельном реакционном сосуде в матрице высокой плотности, и регистрации идентичности отдельных реагентов, использованных в каждом сосуде. Если искомая реакция наблюдается в сосуде, маркированном номером от 5 до 1000, то исследователь может обратиться к регистрации использованных в этих сосудах реагентов и узнает по регистрации сосуда 5, какие именно реагенты, присутствовавшие в нем, дали искомую реакцию. Примерами упомянутых высокоплотных матриц являются 384-, 864-, 1536-, 3456- и 9600-луночные титрационные микропланшеты, где каждая лунка представляет собой миниатюрный реакционный сосуд. Миниатюризированные реакционные лунки используют по той причине, что они сохраняют пространство, позволяют увеличить скорость и снизить стоимость используемых в количественных анализах реагентов.

Применение емкостей титрационных микропланшетов в химических и биологических количественных анализах имеет ряд недостатков. Например, при использовании планшетов необходимо тщательно разделять очень большое число отдельных реакционных сосудов с исключением возможности свободного протекания всех реакций. Часто более удобно проводить реакцию в одном реакционном сосуде. Помимо этого, требование пространственного разделения реакционных объемов подразумевает физическое ограничение размера используемого титрационного микропланшета, и поэтому число разных реакций, которые можно проводить на планшете, ограничено.

Ввиду указанных ограничений делались некоторые попытки разработать другие средства отслеживания отдельных реакций в высокопроизводительных количественных анализах. Отказались от идеи пространственного разделения реакций и вместо этого отслеживают отдельные реакции другими средствами. Например, разработаны способы выполнения высокопроизводительных количественных анализов и реакций на микроносителях в качестве подложек. Каждый микроноситель может содержать один определенный лиганд, связанный с его поверхностью, чтобы действовать в качестве реагента. Микроноситель может дополнительно содержать «код», который идентифицирует микроноситель, и поэтому идентифицирует определенный лиганд, связанный с его поверхностью. Описываемые выше способы обеспечивают возможность проведения «произвольной обработки», что означает, что тысячи особо кодированных микроносителей, каждый из которых имеет связанный с его поверхностью лиганд, могут быть смешаны и проанализированы одновременно. Коды микроносителей, которые дают искомую благоприятную реакцию между приданным лигандом и мишенью-анализируемым веществом, можно затем посчитать, т.е. определяя идентичность лиганда, давшего благоприятную реакцию.

Основная трудность известных способов заключается в произвольной позиции микроносителей для идентификации, и поэтому в низкой эффективности кодирования и идентификации. Простое позиционирование микроносителя на носителе недостаточно для обеспечения эффективного кодирования и идентификации. Несколько документов раскрывают позиционирование на твердом носителе. Упоминаемая выше практика применения произвольного носителя требует точного кодирования каждого микроносителя отдельно, и для нее требуется точная, надежная и достоверная идентификация кодов. Поскольку количественные анализы, использующие произвольную обработку, в основном проводятся при кодировании микроносителей, поэтому качество количественных анализов в значительной степени зависит от надежности и читаемости индивидуального кода, числа кодов, точного размера и читаемости кодов на микроносителях. Попытки кодирования микроносителей пока еще ограничены отличающимся друг от друга окрашиванием: микросферы Dye-Trak, флуоресцирующее мечение - Флуоросферы; Nu-flow, так называемыми дистанционно программируемые матрицы с памятью - IRORI; патент США 5751629, съемные метки, такие как олигонуклеотиды и малые пептиды - патент США № 5565324; US № 5721099; US 5789172), и частицы твердой фазы, имеющие ответчики - US № 5736332).

В публикации международной заявки WO98/40726 раскрыт твердый носитель, представляющий собой выполненный из пучка оптических волокон датчик, в котором отдельные микросферы с разными химическими свойствами можно оптически связать с отдельными волокнами или группами волокон в пучке. Свойства кодируют на отдельных микросферах с помощью флуоресцентных красителей и затем их прикрепляют к лункам, вытравленным в конце пучка.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа манипулирования микроносителями, с помощью которого улучшают их позиционирование и ориентацию. Согласно изобретению, предложен способ манипулирования микроносителями для их идентификации, включающий в себя следующие этапы:

(а) этап для идентификации микроносителя и

(б) этап позиционирования и ориентирования до или во время этапа идентификации.

Несмотря на то что данный способ предполагает позиционирование и ориентирование до или во время этапа идентификации, данное изобретение обеспечивает усовершенствованную, более эффективную и более надежную идентификацию, благодаря отсутствию произвольного количества степеней свободы при позиционировании микроносителя.

Изобретение позволяет осуществлять считывание или нанесение кода на микроноситель, причем код формируют пространственной модуляцией, создаваемой в микроносителе или на его внешней поверхности. Пространственную модуляцию можно сформулировать как известное расположение конечного числа определенных объемных элементов, находящихся в микроносителе или на поверхности микроносителя. Известное расположение определенных объемных элементов можно сформировать (i) изменением одного или нескольких свойств материала в отдельном объемном элементе, (ii) путем удаления материала из отдельного объемного элемента, (iii) путем размещения материала на отдельном объемном элементе, (iv) оставляя отдельный объемный элемент неизменным, либо сочетанием указанных выше вариантов. Расположение может быть таким, что объемные элементы располагаются в одном или нескольких измерениях, таком как линейное расположение или расположение в плоскости.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, обеспечивающего позиционирование и ориентирование микроносителя относительно записывающего средства и считывающего средства таким образом, что знание позиции и ориентирования микроносителя позволит записывающему средству сформировать код путем формирования известного расположения конечного числа определенных объемных элементов. Указанный код впоследствии можно надежным образом расшифровать считывающим средством с помощью информации о позиции и ориентировании микроносителя с нанесенным кодом. Код расшифровывают путем измерения свойств тех объемных элементов, которые совместно образуют код, находящийся в микроносителе или на поверхности микроносителя. Ориентирование можно выполнить по одной, двум или всем трем осям, в зависимости от симметрии расположения объемных элементов. Если расположение выполнено симметрично вокруг одной оси или нескольких осей, то микроноситель не нужно ориентировать по вращению вокруг этих осей.

Поставленная задача решается путем создания способа манипулирования микроносителем в целях идентификации, согласно которому осуществляют идентификацию микроносителя и позиционирование и ориентирование до идентификации или во время идентификации. Согласно изобретению возможно обнаружить идентифицируемый или кодированный микроноситель. Для идентификации осуществляют мечение, результатом которого является идентифицируемый или кодированный микроноситель.

Согласно еще одному варианту выполнения изобретения предложен способ манипулирования микроносителем для его идентификации, согласно которому микроноситель является кодированным микроносителем с помощью кода, нанесенного на микроноситель. Микроноситель кодируют кодом, нанесенным на микроноситель, при котором микроноситель подвергают воздействию от источника света высокой разрешающей способности.

Согласно изобретению предложен способ манипулирования популяцией микроносителей для идентификации, согласно которому на этапе позиционирования и ориентирования осуществляют

(b.1) распределение популяции микроносителей в однослойной системе, и

(b.2) ограничение вращательного движения микроносителей.

Согласно данному изобретению при распределении на этапе b.1 получают плоскую конфигурацию, имеющую два измерения X и Y.

Согласно данному изобретению при распределении на этапе b.1 получают линейную конфигурацию. Одномерная конфигурация обеспечивает более быстрое обнаружение.

Согласно данному изобретению на этапе распределения осуществляют транспортирование микроносителей в ламинарном потоке в жидкой, газообразной или полутвердой среде. Транспортирование микроносителей обеспечивает возможность получить фиксированную позицию средства обнаружения, при этом в еще большей степени повышается скорость обнаружения и устраняется необходимость калибровки средства обнаружения.

Согласно изобретению ламинарное течение обеспечивают в капиллярной трубке. Помимо ламинарного течения также возможны другие виды течения.

Согласно данному изобретению на этапе распределения осуществляют позиционирование микроносителей в полужидком или жидком носителе, который имеет разную вязкость или плотность и может состоять из двух или более полужидких или жидких слоев разной вязкости или плотности. Поэтому микроноситель может плавать или его можно расположить на или в носителе на границе перехода вязкости или изменения плотности. Позиция микроносителя может быть разной в зависимости от плотности микроносителя. Отсутствие течения при распределении микроносителей обеспечивает возможность мобильности средству обнаружения.

Согласно данному изобретению на этапе позиционирования и ориентирования осуществляют физическое, механическое, химическое или биологическое взаимодействие на микроносителе или вблизи него. Например, химическое взаимодействие может быть любым видом взаимодействия, таким как ковалентное взаимодействие или вандерваальсово взаимодействие. Биологическое взаимодействие можно получить через непосредственную или косвенную связь микроносителя с носителем, реализованную, например, взаимодействием авидина/биотина, антитела/антигена, антитела/гаптена, рецептора/лиганда, сахара/лектина, дополняющей нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК, или их сочетания), фермента/основы, фермента/кофактора, фермента/ингибитора и/или иммуноглобулина/стафилококкового белка А.

Согласно данному изобретению на этапе позиционирования и ориентирования ограничивают вращательное движение микроносителя путем наложения магнитного поля на микроноситель.

Согласно данному изобретению на этапе позиционирования и ориентирования ограничивают вращательное движение микроносителя путем наложения электрического поля на микроноситель.

Согласно данному изобретению на этапе позиционирования и ориентирования осуществляют несферическую конфигурацию микроносителя, в частности, эллипсоидную или цилиндрическую конфигурацию.

Поставленная задача решается путем создания устройства манипулирования микроносителем для идентификации, которое содержит средство считывания или обнаружения для идентификации, выбранное из группы, состоящей из оптического средства, электронного средства, физического средства, химического средства и магнитного средства, средства мечения в виде источника света с высокой разрешающей способностью, и средство для позиционирования и ориентирования микроносителей.

Согласно изобретению устройство манипулирования микроносителем содержит в качестве средства идентификации микроскоп или средство мечения в виде источника света с высокой разрешающей способностью и средство для позиционирования и ориентирования микроносителей.

Согласно изобретению средство для позиционирования и ориентирования микроносителей содержит твердый носитель, содержащий множество лунок, каждая из которых выполнена с возможностью размещения в ней по меньшей мере одного микроносителя и средства ограничения вращения.

Согласно изобретению средство для позиционирования и ориентирования микроносителей содержит полужидкий или жидкий носитель и средство ограничения вращения. Указанный жидкий или полужидкий носитель может иметь разную вязкость или плотность, либо может содержать два или более полужидких или жидких слоев с разной вязкостью и плотностью. Микроноситель поэтому может плавать, либо его можно позиционировать и ориентировать на или в носителе на границе перехода изменения вязкости или плотности. Позиция и ориентирование могут изменяться согласно плотности микроносителя.

Согласно изобретению в качестве средства ограничения вращения используют источник магнитного и/или электрического поля.

Согласно изобретению устройство также содержит емкость для размещения популяции микроносителей, которая выполнена с возможностью соединения с капиллярной трубкой и средством создания разности давлений для обеспечения ламинарного течения в капиллярной трубке.

Согласно изобретению, в устройстве использован источник магнитного и/или электрического поля, обеспечивающий ограничение вращения микроносителей.

Поставленная задача решается путем создания микроносителя, который предназначен для его применения в заявленном способе, причем микроноситель закодирован кодом, нанесенным на микроноситель.

Согласно изобретению кодированный микроноситель характеризуется тем, что код наносится путем воздействия на микроноситель источником света с высокой разрешающей способностью.

Согласно изобретению кодированный микроноситель характеризуется тем, что код наносится путем осаждения материала на поверхности микроносителя или внутрь указанного микроносителя.

Согласно изобретению микроноситель также содержит электрический суммарный заряд, электрический дипольный или магнитный дипольный момент.Микроноситель может быть ферро-, ферри- или парамагнитным либо имеет анизотропию формы, анизотропию распределения массы, или любое сочетания этих характеристик.

Ниже изложены различные типы микроносителей, которые можно использовать.

В описании термин «микроноситель», также называемый «микросфера», «гранула» или «микрочастица», относится к реакционному объему или к носителю, которые могут быть выполнены, например, из любых материалов, которые обычно применяют в высокопроизводительной методике тестирования и диагностики. Например, микроносители могут быть выполнены из твердого, полутвердого вещества или из сочетания твердого и полутвердого веществ, и они могут быть носителями, используемыми в химических и биологических количественных анализах и синтезах. Примерами материалов являются целлюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, агар, пористое стекло, силикагель, полистирол, бромированный полистирол, полиакриловая кислота, полиакрилнитрил, полиамид, полиакролеин, полибутадиен, поликапролактон, сложный полиэфир, полиэтилен, полиэтилентерефталат, полидиметилсилоксан, полиизопрен, полиуретан, поливинилацетат, поливинилхлорид, поливинилпиридин, поливинилбензилхлорид, поливинилтолуол, поливинилиденхлорид, поливинилбензол, полиметилметакрилат, полилактид, полигликолид, поли(лактид-ко-гликолид), полиангидрид, полиортоэфир, полифосфазол, полифосфаз, полисульфон; привитой сополимер, такой как полиэтиленгликоль/полистирол, декстраны с перекрестными связями (сшитые), метилстирол, полипропилен, акриловый полимер, парамагнетик, углерод, графит, поликарбонат, полипептид, гидрогели, липосомы, белковый полимер, диоксид титана, латекс, смола, липид, керамика, древесный уголь, металл, бентонит, каолинит, резина, полиакриламид, латекс, силикон, напр. полидиметилдифенилсилоксан, диметилакриламид, и т.п. или приемлемые сочетания вышеуказанных материалов.

Предпочтительными материалами являются: латекс, полистирол или сшитые декстраны. Микроносителями могут быть также прокариотные и эукариотные клетки и даже некоторые вирусы. Указанные микроносители могут иметь любые формы и размеры, соответствующие для кодирования, позиционирования и ориентирования и для последующей их идентификации. Например, микроносители могут иметь форму сферы или форму гранул, которые не обязательно должны быть сферическими. Микроносители могут быть цилиндрическими или овальными. Микроносители сферической формы могут иметь диаметр 0,5-300 мкм. Микроноситель может также иметь диаметр от 1 до 200 мкм. Прочие примеры соответствующих размеров для указанного микроносителя могут иметь значения от 10 до 90 мкм.

Микроноситель может иметь суммарный электрический заряд или электрический дипольный момент.

Микроноситель может быть магнитным, или иметь магнитный дипольный момент.

Микроноситель может иметь некоторую анизотропию формы. Например, микроноситель может иметь осевую симметричную форму, напр. форму стержня, эллипсоида или цилиндра.

Микроноситель может иметь определенную анизотропию распределения массы. Например, один участок частицы может быть более плотным, в результате чего одна сторона будет тяжелее другой. Также если микроноситель имеет асимметричную форму, то это будет отражено также асимметричным распределением массы.

Может быть использован кодированный микроноситель согласно заявке PCT/ЕР00/032280.

Микроноситель имеет сочетание некоторых или всех указанных выше признаков.

Микроноситель обладает разными свойствами, такими как оптическая прозрачность, ферромагнетизм, и также может иметь функциональную поверхностную группу для связывания лигандов, таких как белки. Микроноситель может содержать один или несколько красителей, таких как флуорофоры, люминофоры и т.п., или их сочетания. Ферромагнетизм можно ввести путем осаждением на месте ферромагнитного материала или с помощью полимерного покрытия, содержащего ферромагнитные наночастицы. Примерами ферромагнитных материалов являются Cr₂O₃, Fe₂O₃, Fe₃O₄, Ni- и Со-металлы, прочие окислы металлов и металлы. Соединения можно ввести во время приготовления микроносителя, либо на последующем модификационном этапе, таком как вымачивание или нанесение покрытия. Ферромагнитный материал может присутствовать в указанном микроносителе в концентрации в пределах от 0,1 до 50 об.%, либо в концентрации от 0,5 до 40%, либо в концентрации от 1 до 30%.

Коды, наносимые на микроносители согласно заявке РСТ/ЕР00/03280, могут иметь любую геометрию, рисунок или символ, которые могут быть нанесены и считаны. Коды могут наноситься в виде цифр или букв, либо как коды в виде символов, изображений, штрих-кодов, кольцевых кодов, или трехмерных кодов. Кольцевые коды аналогичны штрих-кодам, за исключением, что вместо прямых линий используют концентрические линии. Кольцо может содержать ту же информацию, что и один штрих. Коды могут быть нанесены на поверхности микроносителей либо в микроноситель. Например, коды могут быть нанесены в микроносители, и в частности на центральной плоскости микроносителей. В зависимости от формы микроносителей центральная плоскость может быть предпочтительным местом для нанесения кода, т.к. она может обеспечивать самую большую площадь для нанесения. При этом микроносители могут иметь искривленную поверхность. Более предпочтительным может быть нанесение кодов внутрь, а не на искривленные поверхности. Удобнее наносить и считывать коды на плоской плоскости, а не на искривленной поверхности.

Коды могут быть нанесены на микроносителях с помощью источника света с высокой разрешающей способностью, например, лазером, лампой или источником рентгеновского излучения, альфа и бета-излучения, ионных пучков или любым электромагнитным излучением. Коды можно также наносить на микроносители с помощью фотохромирования или химического травления. Удобным способом нанесения кодов является способ, осуществляемый с помощью источника света с высокой разрешающей способностью, в частности с помощью лазера или лампы в комбинации с софокусным микроскопом. Коды можно наносить внутрь микроносителя с помощью упомянутых выше способов.

Коды можно наносить осаждением материала на микроноситель или в микроноситель. Примерами способа осаждения являются лазерное осаждение и электрохимическое осаждение. Примеры материалов, которые можно использовать для указанного осаждения, включают в себя следующие: любые органические соединения или материалы, любые неорганические соединения или материалы, слой из макрочастиц материала или композитного материала, полимерные материалы, кристаллические или некристаллические материалы, аморфные материалы или стекло, углеродный материал, например, частицы графита или углеродные нанотрубки, металлический материал, например, золото, серебро, медь, никель, палладий, платина, кобальт, родий, иридий, любой металлический халькогенид, оксид металла, например, оксид меди, диоксид титана, сульфид металла, селенид металла, теллурид металла, сплав металла, нитрид металла, фосфид металла, антимонид металла, полупроводник, полуметалл. Указанный материал можно осаждать в виде частиц, таких как микро- или наночастицы. Например, частицы являются наночастицами, когда их размер находится в пределах от 10 нм до 1000 нм.

Знание позиции и ориентации микроносителя существенно для облегчения нанесения и/или считывания указанных кодов, особенно когда этапы идентификации выполняют с высокой производительностью. Знание позиции и ориентации микроносителя в еще большей степени улучшает идентификацию.

Микроносители могут содержать светочувствительные вещества. Например, микроноситель может содержать обесцвечиваемое вещество, а коды на микроносителях могут быть выполнены в виде обесцвеченных рисунков в обесцвечиваемых частях микроносителей. Микроносители могут содержать обесцвечиваемое вещество либо на поверхности микроносителя или внутри микроносителя. Обесцвечивание веществ «на» микроносителях включает обесцвечивание на поверхности микроносителя, а также обесцвечивание в глубине микроносителей. Предпочтительными обесцвечиваемыми веществами являются обесцвечиваемые флуоресцентные вещества или вещества, поглощающие электромагнитное излучение. Микроносители могут содержать обесцвечиваемые люминофоры. Примеры соответствующих люминофоров включают в себя флуоресцирующие, фосфоресцирующие вещества или сцинтилляторы. Могут быть использованы обесцвечиваемые хемилюминесцентные, биолюминесцентные вещества или окрашенные вещества. Примерами обесцвечиваемых веществ, помимо прочих, являются: 3-гидроксипирен 5,8,10-трисульфоновая кислота, 5-гидрокситриптамин, 5-гидрокситриптамин (5-ГТ), кислотный фуксин, акридиновый оранжевый, акридиновый красный, акридиновый красный пигменты, акрифлафин, AFA (Акрифлавин Феулген SITSA), ализарин-комплексон, красный ализарин, аллофикоцианин, эластомерный сополимер акриловых эфиров с небольшим количеством сшивающего мономера, аминоактиномицин-D, аминокумарин, антроилстеарат, арил- или гетероарил-замещенный полиолефин, астразон бриллиантовый красный 4G, астразон оранжевый-R, астразон красный-6В, астразон желтый-7GGL, атабрин, аурамин, аурофосфин, аурофосфин-G, БАО-9, (бизаминофенилоксадиазол), BSECF, берберинсульфат, бисбензамид, ВОВО-1, раствор бланкофора-FFG, блаконфор-SV, Bodipy F1, BOPRO-1, бриллиантовый сульфофлавин-FF, кальциеновый синий, кальциевый зеленый пигменты, кальфтор RW - раствор, калькфтор белы, калькфтор белый АВТ - раствор, стандартный раствор калькфтора белого, карбоцианин, карбостирил, каскадный синий, каскадный желтый, катехоламин, хинакрин, корифосфин-О, кумарин, кумарин-фаллоидин, CY3.1 8, CY 5.1 8, CY 7, 1-диметиламинонафалин-5-сульфоновая кислота, диаминонафтилсульфоновая кислота, «дансил» NH-CH3, DAPI, диаминофенилоксидиазол (ДПАО), диметиламино-5-сульфоновая кислота, дипиррометенбромдифторид, дифенил брилоиантовый флавин 7GFF, допамин, эозин, эритрозин-ITC, этидбромид, эухрисин; флуоресценция, вызываемая формальдегидом; оранжевый пигмент Flazo, Fluo 3, «Флуо-3», флуоресцамин, флуоресцеин изотиоцианат, Fura-2, генакриловый блиллиантовый красный B пигмент, генакрил бриллиантовый желтый пигмент 10GF, генакрил розовый 3G пигмент, генакрил желтый-5GF пигмент, глоксалевая кислота, гранулированный синий пигмент, гематопорфирин, «Хехст 33258," Indo-1, Intrawhite cf жидкий пигмент, лейкофор PAF, лейкофор SF, лейкофор WS, лиссамин родамин B200, люциферовый желтый-CH пигмент, люциферовый желтый - VS пигмент, магдаловый красный пигмент, морской синий пигмент, максилоновый бриллиантовый флавин 10GFF, максилоновый бриллиантовый флавин 8GFF, метил-зеленый-пиронинстильбен, митрамицин, NBD-амин, нильский красный пигмент, нитробензоксадидол, N-(7-нитробенз-2-окса-1.3-диазол-4-ил)диэтиламин (NODD), норадреналин, ядерный яркокрасный пигмент, ядерный желтый пигмент, найлосановый бриллиантовый флавин-Е8G, орегонский зеленый пигмент, оксазин, оксазол, оксадиазол, тихоокеанский синий пигмент, параросанилин (Феулген), раствор Phorwhite AR, Phorwhite BKL, Phorwhite Rev, Phorwhite RPA, фосфин-3R, фталоцианин, фикоэритрины, фикоэритрин R, полиазаиндацен понтохром сине-черный пигмент, порфирин, примулин, проционовый желтый пигмент, йодид пропида, питронин, пиронин В, пирозаловый бриллиантовый флавин 7GF, хинокриновый горчичный пигмент, родамин-123, родамин 5GLD, родамин 6G, родами B, родамин B200, родамин-B-Экстра, родамин-BB, родамин-BG, родамин-WT, розовый бенгальский пигмент, серотонин, севроновый бриллиантовый красный-2B пигмент, севроновый бриллиантовый красный-4G пигмент, севроновый бриллиантовый красный-B пигмент, севроновый оранжевый пигмент, севроновый желтый-L пигмент, SITS (примулин), SITS (стильбеновая изотиосульфоновая кислота), стильбен, «Snarf-1», сульфородамин B Can C, сульфородамин-G-экстра, тетрациклин, техасский красный пигмент, тиазиновый красный R пигмент, тиофламин S, тиофлафин TCN, тиофлафин-5, тиолит, тиозоловый оранжевый пигмент, тинопол CBS, ТОТО-1, ТОТО-3, истинный синий, Ultralite, Uranine B, Uvitex SFC, ксиленовый оранжевый пигмент, XRITC, YO PRP 1, или их комбинации. Либо обесцвечиваемые вещества содержат функциональные группы, способные образовывать устойчивую флуоресцентную продукцию, обычно имеющуюся в биомолекулах или полимерах, включая активированные сложные эфиры, изотиоцианаты, амины, гидразины, галиды, кислоты, азиды, имиды малеиновой кислоты, спирты, акриламиды, галоацетамиды, фенолы, тиолы, кислоты, альдегиды и кетоны. Объем вещества, которое можно обесцветить в микроносителях, находится в пределах от 0,01 куб. нм до 0,01 куб.мм микроносителя, или от 1 куб.нм до 100000 куб. мкм, или от 10000 и 10000 куб. мкм, или 0,01 куб. мкм до 1000 куб.мкм. Обесцвечиваемые вещества должны подбираться таким образом, что когда происходит обесцвечивание, то код остается на микроносителе по меньшей мере в течение времени, которое желательно для использования микроносителей и любого нужного считывания кодов. Указанный код должен быть сохранен по меньшей мере в течение количественного анализа, в котором используют микроноситель. Функциональный срок службы кода может длиться от нескольких минут до нескольких месяцев, даже до нескольких лет, в зависимости от выполняемого количественного анализа. Поэтому определенная степень диффузии необесцвеченных молекул приемлема, если сохранена полезная длительность кода. В данном документе термины «флуоресцентный краситель, флуоресцирующее вещество, флуорохром или флуорофор" используются взаимозаменяемо и имеют равное значение.

Коды, обесцвечиваемые на микроносителях, можно наносить с разной интенсивностью флуоресценции или цвета в обесцвеченных областях микроносителей. Например, обесцвеченное кодирование может содержать несколько разных степеней обесцвечивания, в результате чего будут иметься несколько разных интенсивностей флуоресценции в обесцвеченной области в целом. Поэтому микроносители можно кодировать не только по геометрии рисунка, обесцвеченного на микроносителях, но также и путем использования разных интенсивностей флуоресценции в данном рисунке.

Коды можно наносить на микроносители с помощью сканирующего микрофотолиза (СКМФ). Технические признаки СКМФ были впервые описаны в: P. Wedekind et al., "Scanning microphotolysis: a new photobleaching technique based on fast intensity modulation of a scanned laser beam and confocal imaging", Journal of Microscopy, том 176, стр.23-32, 1994.

Фотообесцвечивание представляет собой хорошо известное явление, относящееся к тускнению цвета в связи с тем, что определенные значения длины волны светового излучения при освещении пигмента вызывают резонанс молекул пигмента и последующий их распад. Флуоресцентные молекулы часто обесцвечиваются при возбуждении их лазерным лучом на определенной длине волны. Коды можно обесцвечивать светом с помощью обычного несканирующего светового микроскопа, в котором стационарный (лазерный) луч фокусируется на образец во время процесса обесцвечивания. Стационарная позиция лазерного светового луча во время обесцвечивания обеспечивает фотообесцвеченную область, имеющую круглую геометрию. Хотя несканирующие световые микроскопы технически дают облученную область диаметром 2 мкм или меньше, расширение пятна обесцвечения часто происходит вследствие стационарного лазерного луча. Это дает крупные круглые обесцвеченные пятна, которые имеют диаметр от 1 до 35 мкм, обычно 0 от 10 мкм до 20 мкм и даже больше 15-35 мкм. Распространение лазерных световых сканирующих микроскопов обеспечило новые возможности для микрофотолизных способов. Комбинация фотолиза, лучевого сканирования и софокусных микроскопов привела к разработке СКМФ. В СКМФ обесцвечивание происходит во время сканирования образца при переключении между нижним контролирующим и высоким уровнями светообесцвечивающей лазерной интенсивности за время менее микросекунды с помощью устройства модулирования интенсивности, такого как акустико-оптический модулятор («АОМ»). Комбинация обесцвечивания во время сканирования и использования АОМ, который формирует чрезвычайно краткие обесцвечивающие импульсы, исключает расширение пятна обесцвечивания, которое происходит в обычном микрофотолизе при более длительных светообесцвечивающих сроках, и стационарного лазерного луча. СКМФ предусматривает обесцвечивающие пятна на пределе разрешающей способности используемой линзы объектива.

Нанесение кодов на микроносители предусматривает обесцвечивание микроносителей для получения разных уровней интенсивности в обесцвеченном коде. Помимо информации в структуре самого кода информация может также быть представлена разными интенсивностями в обесцвеченных рисунках. Возможность кодирования микроносителей с разными интенсивностями может обеспечить возможность нанесения более мелких кодов на микроносителях, экономя пространство, но все же обеспечивая то же или большее число особых идентификаторов в гранулах. Возможно обесцвечивание четырех разных интенсивностей в гранулах. Это можно выполнить несколькими способами. Например, путем неоднократного обесцвечивания некоторых частей гранулы относительно других, либо путем рассеяния разных уровней акустической мощности в АОМ, чтобы получить некоторую совокупность разных лазерных мощностей, которые создадут обесцвеченные рисунки, имеющие разные интенсивности, на основе мощности света лазера, используемого для каждой части кода.

Код можно также нанести фотохромированием. Фотохромные материалы подвергаются необратимому изменению при поглощении света, вызванном электромагнитным излучением. В наиболее распространенных способах предусматриваются необратимые изменения цвета или прозрачности при воздействии видимого или ультрафиолетового цвета. Это часто наблюдается в видимом спектре 400-700 нм и может быть быстрым или очень медленным. Поэтому код можно нанести внутри гранулы, которая содержит фотохромный краситель, с помощью фокусированного ультрафиолетового светового излучения. Есть два основных класса фотохромных материалов - органический и неорганический. Примером неорганического типа являются галиды серебра. Органические фотохромные системы можно подразделить в соответствии с типом реакции. Фотохромные соединения могут быть растворимыми в обычных органических растворителях, таких как гексан, толуол, ацетон и диметилсульфоксид. Неограничивающим примером является дисперсия полистирола с концентрацией 99%. Указанные соединения также устойчивы как при высоком, так и при низком рН и стабильны в широком температурном диапазоне. Нужные фотохромные соединения являются необратимыми. Изменение цвета не обращается при отсутствии освещения. Наиболее интересными соединениями являются температурно-необратимые соединения, т.е. они не возвращаются в первоначальное бесцветное состояние при комнатной температуре. Целесообразными фотохромными красителями являются те, которые нельзя обесцветить обратно в их первоначальное состояние. Примерами фотохромных целесообразных соединений являются производные диарилетенов с гетероциклическими арильными группами, такие как арильные группы фурана, индола, тиофена, селенофена, тиазола; мономерные и полимерные формы указанных соединений и т.п.Примерами указанных соединений являются

1,2-дициано-1,2-бис(2,4,5-триметилтиофен-3-ил)этен;

2,3-бис(2,4,5-триметилтиофен-3-ил)малеиновый ангидрид;

1,2-бис(2,4-диметил-5-фенилтиофен-3-ил)перфторциклопентен;

1,2-бис(3-метил-2-тиэнил)перфторциклопентен;

1,2-ди(2-диметил-5-фенил-тиофен-3-ил)перфторциклопентен;

1,2-бис(2-метил-3-тиэнил)перфторциклопентен;

1,2-бис(2,5-диметил-3-тиэнил)перфторциклопентен;

2-(1-октил-2-метил-3-индолил)-3-(2,3,5-триметил-3-тиэнил)малеиновый ангидрид;

2-(2'-метоксибензо[b]тиофен-3-ил)-3-(2-диметил-3-индолил)малеиновый ангидрид;

1,2-бис(2-метил-5-фенил-3-тиэнил)-перфторциклопентен;

1,2-бис(2,4-метил-5-фенил-3-тиэнил)-перфторциклопентен;

1,2-бис(2-метил-6-нитро-1-бензотиофен-3-ил)перфторциклопентен;

1,2-бис(2-метокси-5-фенил-3-тиэнил)перфторциклопентен, и т.п.

Фотохромные соединения можно вводить в микросферу в количестве от 0,1 до 100%. Согласно другому варианту фотохромные соединения можно вводить в микросферу в количестве от 0,1 до 80% или в количестве от 0,1 до 50%. Фотохромное соединен