Быстрый биосенсор со слоем реагента

Быстрый биосенсор со слоем реагента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области биосенсоров. В частности, настоящее изобретение связано со способами и системами регистрации исследуемых веществ, используемыми, например, при качественной или количественной регистрации биологических, химических или биохимических частиц, а также со средствами совершенствования таких способов и систем регистрации.

Известный уровень техники

Обычно биосенсоры - это устройства, которые позволяют качественно или количественно регистрировать молекулы-мишени, также называемые аналитами, такие как, например, белки, вирусы, бактерии, клеточные компоненты, клеточные мембраны, споры, ДНК, РНК и т.д., в жидкостях, таких как, например, кровь, сыворотка крови, плазма, слюна, экстракт ткани, интерстициальная жидкость, экстракт клеточной культуры, питательный экстракт, питьевая вода.

Почти во всех случаях биосенсор включает в себя поверхность, на которой имеются специфические регистрирующие элементы для захвата аналита. Следовательно, поверхность сенсорного устройства может быть видоизменена путем присоединения к ней специфических молекул, способных связать молекулы-мишени, находящиеся в жидкости.

Один из способов измерения состоит в подсчете помеченных молекул, связавшихся с определенными участками биосенсора. К примеру, молекулы могут быть помечены магнитными частицами или частицами, а эти частицы или частицы могут быть обнаружены магнитным сенсором. В другом варианте количество аналита может быть определено с помощью флюоресценции. В этом случае сам аналит может нести флюоресцентную метку, или, в другом варианте, может быть проведена дополнительная инкубация с флюоресцентно помеченным вторичным регистрирующим элементом.

В большинстве биосенсоров сенсорный чип снабжен сухим реагентом, а поверхность детектора покрыта биологически активным поверхностным слоем. Реагент может, к примеру, включать в себя метки, связанные с биологически активными агентами, например антитела к медицинскому препарату. Когда тестируемая жидкость начинает поступать, сухой реагент растворяется и смешивается с жидкостью. После этого жидкость транспортируется к поверхности сенсора и смачивает поверхность сенсора. Метки, так же как сенсор, подвергаются действию молекул препарата. Это влияет на связывание регистрируемых меток с поверхностью сенсора.

Электрохимические биосенсоры известны, например, из US 20050016844 A1, в виде тестовых полосок, в которых сухой растворимый слой нанесен рядом с электродами или на них. Слой обычно включает в себя химические компоненты для реакции с аналитом или с молекулой-мишенью, чтобы создать электрохимический сигнал, свидетельствующий о наличии аналита в жидкости образца, такие как один или более ферментов, коферментов, кофакторов, буферных солей и вспомогательных веществ для усиления свойств или характеристик реагентов, таких как де- и регидротация. Последние обычно используются для регистрации аналитов, присутствующих в относительно высоких концентрациях в образце.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения - получить хорошие способы и системы для регистрации биологических, химических и/или биохимических частиц.

Данная цель достигается с помощью описанных ниже устройств и способа.

Настоящее изобретение относится к регистрирующей системе для регистрации по меньшей мере одной молекулы-мишени, причем регистрирующая система содержит как минимум один сенсорный чип и предназначена для получения как минимум одной метки для возможности регистрации на основе метки, упомянутый сенсорный чип содержит регистрирующую поверхность как минимум с одним растворимым слоем, содержащим реагент, этот растворимый слой обеспечивает взаимодействие как минимум одной метки как минимум с одной молекулой-мишенью, таким образом обеспечивая возможность регистрации сигнала об регистрации на основе метки.

Преимущество вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что быстрая регистрация с высокой чувствительностью достигается путем использования биосенсоров на основе меток. Преимущество отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что может быть достигнуто быстрое растворение реагента. Также преимущество отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что может быть достигнуто быстрое смешивание реагента с жидкостью. Также преимущество отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что реагент располагается близко к области регистрации. Кроме того, преимущество отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что высокая концентрация мобильного реагента может быть получена в области регистрации, что позволяет достигнуть более высоких показателей связывания или несвязывания на поверхности сенсора.

Преимущество отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в простоте обработки. Так как сенсорный чип и регистрирующая система могут содержать все необходимое для регистрации, не нужно обеспечивать никакие жидкости, кроме образца.

Преимущество отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что для тестирования необходим очень маленький объем образца. Преимущество отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что эта регистрирующая система может содержать матрицу сенсорных чипов для так называемого сенсорного мультиплексирования, которое позволяет проводить независимые анализы параллельно. Различные сенсоры могут быть использованы для мультианалитной регистрации, например, чтобы служить в качестве положительного или отрицательного контроля, в калибровочных целях и/или для параллельного скрининга. Преимущество отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что проблемы перекрестной реактивности или перекрестного загрязнения устранены или уменьшены, поскольку у реагентов недостаточно времени, чтобы достигнуть соседних сенсоров благодаря ограниченной толщине слоя реагента и малой длительности проверки.

Система регистрации может содержать любой подходящий детектор для регистрации как минимум одной метки, при этом магнитный или оптический особенно предпочтительны. Преимущество такой системы в том, что образцы с низкой концентрацией аналита, то есть, например, ниже 1 ммоль/л, могут быть исследованы безошибочно. Регистрирующая система может содержать возбуждающее устройство для возбуждения меток. Возбуждающее устройство может представлять собой источник облучения. Возбуждающее устройство также может быть устройством для возбуждения электромагнитного поля.

Первый растворимый слой может иметь толщину в диапазоне с нижним пределом 0,1 мкм, желательно 1 мкм и верхним пределом в 150 мкм, более желательно 50 мкм, еще более желательно 15 мкм. Упомянутая толщина в данном применении может быть средней толщиной слоя. Толщина слоя зависит от пористости слоя, типа анализа, скорости растворения и скорости транспорта в жидкости (пассивного транспорта путем диффузии или активного транспорта с помощью возбуждения). В случае более пористых слоев эффективнее использовать более толстый слой, чем в случае менее пористых слоев, чтобы получить достаточно материала реагента на поверхности для биосенсорного анализа. В случае более толстых слоев эффективнее применять активный транспорт, чтобы ускорить достижение реагентом поверхности сенсора. В случае очень тонких растворимых слоев, вероятность столкновений метка-поверхность выгодно растет относительно столкновений метка-метка в жидкости. Уменьшение количества столкновений метка-метка снижает частоту возникновения агрегаций меток при проведении теста, что может повысить количественную точность и воспроизводимость анализа с метками размером с наночастицу.

Регистрирующая система может содержать матрицу сенсорных чипов для так называемого сенсорного мультиплексирования. Разные сенсоры могут быть использованы, к примеру, для того, чтобы регистрировать разные биологические молекулы, чтобы служить положительным или отрицательным контролем, или с целью калибровки. Благодаря очень тонкому слою и короткому времени проведения анализа, у реагентов недостаточно времени для того, чтобы достигнуть соседних сенсоров, что приводит к устранению или уменьшению проблемы перекрестной реактивности или перекрестного загрязнения.

Как минимум первый растворимый слой может быть однородным. В противном случае он может быть неоднородным слоем, например, состоящим из островков, полосок и других структур или узоров.

Слой также может быть нанопористым и/или микропористым, для лучшего растворения. Преимущество отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что требуется небольшое количество реагента.

Сенсорный чип, кроме того, может включать в себя второй слой для удержания или иммобилизации захватывающих зондов на регистрирующей поверхности сенсорного чипа. Такая регистрирующая система делает возможным отделение помеченных мишеней от непомеченных путем захвата либо связанных, либо несвязанных с регистрирующей поверхностью фракций. В работе с иммобилизованными зондами для захвата также есть преимущество более легкого мультиплексирования (то есть определения различных мишеней в одно и то же время) за счет их нанесения по образцу.

Зонды для захвата могут быть предназначены для удержания или иммобилизации по меньшей мере одной метки или продукта взаимодействия по меньшей мере одной метки как минимум с одной молекулой-мишенью. Такое удержание или иммобилизация может происходить на регистрирующей поверхности сенсорного чипа.

Сенсорный чип, кроме того, может включать в себя как минимум один калибровочный слой для обеспечения реагентов калибровки, при условии, что калибровочный слой растворимый и предназначен для обеспечения калибровки. Преимущество в том, что таким образом может быть получена точная регистрирующая система. Кроме того, преимущество состоит в том, система калибровки может быть включена в состав сенсорного чипа регистрирующей системы.

Сенсорный чип, кроме того, может включать в себя как минимум один защитный слой, расположенный поверх как минимум первого растворимого слоя, для обеспечения защиты, причем защитный слой должен быть растворимым.

Такая регистрирующая система делает возможным длительное сохранение сенсорного чипа, таким образом уменьшая количество нерабочих чипов после их хранения. Множественные слои обеспечивают многофункциональность, например, может быть изготовлен буферный слой, не содержащий биологически активных веществ, чтобы заблокировать связывание каких-либо меток с биологически активными веществами в процессе изготовления, или слой, содержащий калибровочные материалы, или покрывающий слой, действующий как защитный отделимый слой против загрязнения, например, органическими загрязнителями, выделяемыми окружающими материалами картриджа в процессе хранения.

По меньшей мере одна метка может содержаться как минимум в первом растворимом слое. Преимущество отдельных вариантов осуществления в том, что сенсорный чип включает в себя ограниченное число различных частей, таким образом сокращая требуемые при производстве усилия.

Как минимум первый растворимый слой регистрирующей системы в настоящем изобретении может включать в себя растворимую матрицу, содержащую один или более модуляторов вязкости, модуляторов поверхностного натяжения, регуляторов клейкости, регуляторов pH, блокирующие материалы, загустители, пленкообразователи, стабилизирующие агенты, буферы, детергенты, гелеобразующие агенты, наполнители, разрушающие пленки агенты, пигменты, тиксотропные агенты, защитные агенты, или гидратирующие агенты/растворители. Другие растворимые слои также могут включать в себя подобную растворимую матрицу.

Регистрирующая система может содержать сенсорный чип, включающий в себя как минимум один слой, обеспечивающий быстрое растворение, позволяющий избегать агрегации меток как минимум внутри первого слоя, сохранять биологическую активность по меньшей мере одной метки и обеспечивающий взаимодействие как минимум одной метки с мишенью в оптимальных или весьма благоприятных условиях.

Регистрирующая система в настоящем изобретении может включать в себя как минимум один реагент, который может представлять собой или содержать фермент, кофермент, кофактор, витамин, минерал, субстрат фермента или ингибитор фермента. Такая регистрирующая система может включать в себя сенсорный чип, содержащий по меньшей мере один слой, в свою очередь, содержащий реагенты для того, чтобы обеспечить взаимодействие как минимум одной метки с аналитом в оптимальных или весьма благоприятных условиях. Упомянутый фермент может быть активирующим.

Реагент может быть приспособлен к уменьшению потери биохимической активности благодаря сворачиванию, экранированию, нанесению защитного покрытия или маскированию. Взаимодействие как минимум одной метки с молекулой-мишенью может быть обеспечено с помощью любых подходящих способов анализа, например конкурентного анализа, реакции торможения, метода замещения, сэндвич-анализа, антикомплексного анализа, иммунологического анализа, метода образования кластеров, анализа методом гибридизации или анализа методом блокирования. Преимущество некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения в том, регистрация аналитов может быть основана на динамическом поведении сигнала регистрации.

Регистрирующая система, кроме того, может включать в себя сенсор для определения момента поступления образца на регистрирующую поверхность. Преимущество такого варианта осуществления в том, что регистрация аналитов может быть основана на динамическом поведении сигнала регистрации.

Кроме того, регистрирующая система может включать в себя сенсор, предназначенный для измерения объема жидкости образца или ее части. Такая регистрирующая система обеспечивает точную, например количественную, регистрацию молекулы-мишени, ставшей регистрируемой меткой после взаимодействия с меткой.

Кроме того, регистрирующая система может включать в себя сенсор, предназначенный для измерения локальной плотности как минимум одной метки. Такая система обеспечивает точную, например количественную, регистрацию молекулы-мишени, ставшей регистрируемой меткой после взаимодействия с меткой.

Как минимум одна молекула-мишень может быть продуктом ферментативного преобразования.

Регистрирующая система может кроме того, включать в себя средства анализа для определения количества как минимум одной молекулы-мишени. По меньшей мере одна молекула-мишень может указывать на наличие или отсутствие аналита в образце. Как минимум одна молекула-мишень может быть аналогична аналиту в образце. Регистрирующая система может предоставлять количественные результаты. Последние могут быть получены сравнением разных сигналов регистрации, исходящих от сенсорного чипа.

Средства анализа могут включать в себя средства подсчета ферментативной кинетики. Преимущество вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что может быть исследована ферментативная активность.

Регистрирующая поверхность может быть пористой поверхностью. Преимущество вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что отношение поверхности к объему может быть увеличено.

Как минимум одна метка может быть специфичной для мишени меткой. Специфичная для мишени метка может содержать специфичный для мишени зонд. Специфичный для мишени зонд может быть нуклеотидной последовательностью, содержащей последовательность, комплементарную последовательности внутри упомянутой молекулы. Специфичный для мишени зонд также может быть антителом к мишени.

Как минимум одна метка может быть связана с зондами захвата через молекулярную метку, например через биотиновую метку, способную взаимодействовать с другой молекулярной меткой, такой как стрептавидиновая метка на зондах захвата на регистрирующей поверхности.

Настоящее изобретение также связано со способом регистрации как минимум одной молекулы-мишени в образце, где способ включает в себя: контакт образца с сенсорным чипом, который включает в себя как минимум первый растворимый слой, содержащий реагент, и обеспечивает взаимодействие между как минимум первым растворимым слоем на регистрирующей поверхности и жидкостью образца, таким образом обеспечивая взаимодействие как минимум одной метки как минимум с одной молекулой-мишенью и регистрацию зависимого от метки сигнала регистрации. Способ, кроме того, может включать в себя возбуждение как минимум одной метки, например, путем ее облучения или путем воздействия электромагнитным полем на ее физические свойства. Способ может также включать в себя измерение сигнала сенсора перед взаимодействием, для того чтобы откалибровать чувствительность сенсорного чипа. Такая калибровка может быть калибровкой чувствительности, специфичной для метки и/или калибровкой толщины слоя реагента. Кроме того, способ может включать в себя обработку зависимого от метки сигнала, например для получения количества или концентрации аналита, присутствующего в образце. Способ, кроме того, может включать в себя разделение связанных и несвязанных меток.

Кроме того, настоящее изобретение относится к сенсорному чипу для регистрации как минимум одной молекулы-мишени в образце, причем сенсорный чип предназначен для получения как минимум одной метки для возможности регистрации метки; сенсорный чип содержит регистрирующую поверхность, имеющую как минимум первый растворимый слой, содержащий реагент; этот как минимум первый слой обеспечивает взаимодействие как минимум одной метки как минимум с одной молекулой-мишенью, таким образом, позволяя регистрировать сигнал регистрации на основе метки. Как минимум первый растворимый слой может содержать метку. Сенсорный чип может быть одноразовым.

Настоящее изобретение, кроме того, имеет отношение к комплекту элементов для регистрации как минимум одной молекулы-мишени в образце, где комплект включает в себя сенсорный чип, предназначенный для получения как минимум одной метки для возможности регистрации метки; сенсорный чип содержит регистрирующую поверхность как минимум с одним растворимым слоем, содержащим реагент; этот как минимум первый растворимый слой предназначен для взаимодействия как минимум одной метки как минимум с одной молекулой-мишенью, таким образом, позволяя регистрировать зависимый от метки сигнал и заданное количество по меньшей мере одной молекулы-мишени в буферном растворе. Заданное количество по меньшей мере одной молекулы-мишени в буферном растворе может служить положительным контролем и/или эталоном. Комплект может также включать в себя буферный раствор, не содержащий по меньшей мере одной молекулы-мишени, выступающий в роли отрицательного контроля.

Преимущество некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения в том, что используемые химические вещества и уровни их концентраций можно менять для оптимизации нужного биохимического процесса.

Отдельные и предпочтительные аспекты изобретения изложены в сопутствующих независимых и зависимых пунктах. Особенности из зависимых пунктов могут быть скомбинированы с особенностями независимых пунктов и с особенностями других зависимых пунктов по необходимости и не обязательно так, как прямо излагается в этих пунктах.

Принципы настоящего изобретения позволяют создание усовершенствованных способов и устройств для регистрации химических, биологических и/или биохимических частиц.

Упомянутые, и не только, свойства, особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего детального описания, предоставленного в сочетании с сопутствующими чертежами, которые показывают, для примера, принципы изобретения. Это описание дано только ради примера, без ограничения объема изобретения. Фигуры, ссылки на которые приводятся ниже, находятся на приложенных чертежах.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематическое изображение регистрирующей системы согласно отдельному воплощению первого аспекта настоящего изобретения.

Фиг.2 - схематическое изображение биосенсорного чипа с растворимым слоем реагента для регистрации, подходящего для регистрирующей системы, основанной на метках, согласно отдельному воплощению первого аспекта настоящего изобретения.

Фиг.3 - схематическое изображение биосенсорного чипа с растворимым слоем реагента для регистрации, подходящего для регистрирующей системы, основанной на метках, согласно другому отдельному воплощению первого аспекта настоящего изобретения.

Фиг.4 - график изменений во времени объемных концентраций подвижных меток рядом с регистрирующей поверхностью (C _l,m,s) как функции времени, получаемого/допустимого в способе регистрации согласно отдельному воплощению второго аспекта настоящего изобретения.

Фиг.5 - график изменений во времени локальной концентрации связанных/связывающих меток на поверхности сенсора (C _l,b,s) как функции времени, получаемого/допустимого в способе регистрации согласно другому отдельному воплощению второго аспекта настоящего изобретения.

Фиг.6 - схема способа регистрации молекул-мишеней в образце согласно настоящему изобретению.

Фиг.7 показывает результаты конкурентного анализа морфина в способе согласно настоящему изобретению.

Фиг.8 показывает эффект поверхностно-активного вещества в высыхающем буфере при конкурентном анализе морфина, основанном на настоящем изобретении.

На других фигурах одинаковые обозначения сносок относятся к таким же или аналогичным элементам.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение будет охарактеризовано с точки зрения отдельных вариантов осуществления и со ссылкой на некоторые чертежи, однако изобретение этим не ограничивается, а только требованиями. Никакие ссылочные обозначения в формуле изобретения не следует интерпретировать как ограничивающие объем изобретения. Описанные чертежи - исключительно схематичные и не ограничивающие. Размер некоторых элементов на чертежах может быть преувеличен и изображен без соблюдения масштаба в иллюстративных целях. Когда в настоящем описании и в требованиях используется термин "содержащий", он не исключает другие элементы или этапы. Там, где используется какое-либо существительное в единственном числе, подразумевается неопределенное число этого существительного, пока обратное не оговорено специально.

Кроме того, термины "первый", "второй", "третий" и другие в описании и требованиях используются для различения схожих элементов и необязательно для описания порядка следования или хронологического порядка. Следует понимать, что такие термины взаимозаменяемы при определенных условиях и что варианты осуществления изобретения, описанные здесь, допускают работу не в таких последовательностях, как здесь описано или изображено.

Более того, термины "верх", "над" и подобные им в описании и требованиях используются в описательных целях и необязательно для описания относительного расположения. Следует понимать, что такие термины взаимозаменяемы при определенных условиях и что варианты осуществления изобретения, описанные здесь, способны работать не при таком пространственном расположении, как здесь описано или изображено.

Последующие термины или определения даются исключительно для того, чтобы помочь пониманию изобретения. Эти определения не следует интерпретировать как имеющие меньший объем, чем понятно среднему специалисту.

Термин "образец", используемый здесь, относится к смеси, которая может содержать как минимум один исследуемый аналит. Образец - это скорее всего жидкость, например, водная смесь. Следовательно, "образец" может интерпретироваться как "жидкость образца".

Термин "аналит", используемый здесь, относится к веществу, наличие, отсутствие или концентрация которого требуют определения согласно настоящему изобретению. К типичным аналитам могут относиться, без ограничения, малые органические молекулы, метаболиты, такие, как глюкоза или этанол, белки, пептиды, фрагменты нуклеиновых кислот, низкомолекулярные лекарственные препараты, антибиотики или медикаменты, молекулы с регуляторным эффектом в ферментативном процессе, такие как промоторы, активаторы, ингибиторы, или кофакторы; вирусы, бактерии, клетки, клеточные компоненты, споры, ДНК, РНК, микроорганизмы и их фрагменты и продукты, или любое вещество, для которого могут быть найдены сайты связывания, связывающие элементы или рецепторы (такие как антитела), или которое имеет антииммунные или антигенетические области связывания. Наличие, отсутствие или концентрация аналита может быть напрямую определена оценкой наличия, отсутствия или концентрации самого аналита, или, в другом варианте, определена косвенно оцениванием наличия, отсутствия или концентрации мишени или молекулы-мишени.

Термин "субстрат", используемый здесь, относится к молекуле или материалу, способному подвергаться ферментативному преобразованию.

Термин "мишень", или "молекула-мишень", используемый здесь, относится к веществу, наличие, отсутствие или концентрация которого определяется согласно настоящему изобретению. Термин "молекула-мишень" должен быть понят широко и может обозначать, к примеру, отдельную молекулу, может обозначать скопление молекул, может обозначать комплекс молекул, может обозначать молекулу, внедренную в другой материал, такой как субстрат, и т.д. Мишень и аналит могут быть идентичны, или мишень может свидетельствовать о наличии или отсутствии аналита. В частности, мишени, такие как белки или ДНК, могут быть характерным компонентом или продуктом аналитов, таких как вирусы, бактерии и другие организмы, и, следовательно, свидетельствовать об их наличии. В тех случаях, когда регистрация включает ферментативный анализ, цель может быть продуктом ферментативного преобразования субстрата ферментом и, следовательно, может свидетельствовать о количестве субстрата или об активности фермента. Молекулы-мишени также могут быть полимерами, ионами металлов и низкомолекулярными органическими веществами, такими как токсины, наркотические и взрывчатые вещества, которыми настоящее изобретение, естественно, не ограничивается. В процессе ферментативного анализа мишень может быть помечена для испускания сигнала регистрации, мишень также может быть иммобилизована на регистрирующей поверхности в составе биологически активного покрытия.

Термин "метка", используемый здесь, относится к молекуле или материалу, способным к испусканию сигнала регистрации. Генерация сигнала регистрации включает в себя изменение сигнала. Метки, подходящие для использования в различных системах и способах регистрации, относящихся к настоящему изобретению, многочисленны и подробно описаны в настоящей области техники. Такими метками могут быть оптические метки, радиоактивные метки, магнитные метки и т.д. Метки могут быть прямыми метками, которые могут быть непосредственно зарегистрированы сенсором. В противном случае метки могут быть непрямыми, становиться регистрируемыми в результате процесса последующего развития. Как правило, метка, используемая в способах настоящего изобретения - это специфичная для мишени метка, то есть способная к специфическому связыванию с мишенью. Тем не менее, также предусматривается, что в случаях, когда мишень находится в очищенной форме, этого достаточно для связывания метки с мишенью.

Термин "зонд", используемый здесь, относится к связывающей молекуле, которая специфически связывает молекулу-мишень. Зонды, предусмотренные в контексте настоящего изобретения, включают в себя биологически активные вещества, такие как целые антитела, участки антител, такие как Fab'-фрагменты (антигенсвязывающие домены), одноцепочечные переменные фрагменты, одиночные переменные домены, переменные домены тяжелой цепи (Variable heavy chain domains), антитела тяжелой цепи, пептиды, антигенные детерминанты (эпитопы), мембранные рецепторы или любой вид рецептора, или его часть, субстрат-захватывающие мутантные формы ферментов, целые молекулы антигенов (гаптены) или антигенные фрагменты, олигопептиды, олигонуклеотиды, мимитопы, нуклеиновые кислоты и/или их смеси, способные к селективному связыванию с потенциальной молекулой-мишенью. Антитела могут быть (подняты) до небелковых смесей так же, как до белков и до пептидов. Как правило, зонды являются членами иммунореактивных пар или пар связывания, реактивных по сродству. Природа зонда будет определяться природой регистрируемой мишени. Чаще всего зонд разрабатывается на основе специфического взаимодействия с мишенью, такой как, без ограничения, связь антиген-антитело, комплементарные нуклеотидные последовательности, углевод-лектин, комплементарные пептидные последовательности, лиганд-рецептор, фермент-кофермент, фермент-ингибитор и т.д. Зонды также включают в себя "зонды для захвата" для иммобилизации мишеней и/или помеченных мишеней на регистрирующей поверхности путем актов узнавания или связывания. Зонды и зонды для захвата могут помечаться. В тех случаях, когда молекула-мишень иммобилизована путем связывания с зондом захвата, полученный комплекс упоминается как мишень-захватывающий комплекс. В тех случаях, когда метка, используемая в устройствах и способах настоящего изобретения - специфичная для мишени, это может гарантироваться использованием специфичного для мишени зонда, связанного с меткой. Как правило, в тех случаях, когда мишенью является белок, специфичным для мишени зондом может быть антитело к мишени. В другом варианте, когда мишень представляет собой нуклеотидную последовательность, специфичным для мишени зондом может быть комплементарная олигонуклеотидная последовательность. Термин "аналог мишени", используемый здесь, относится к веществу, которое может связываться с зондом или с зондом захвата хуже, чем сама мишень. Аналог мишени используется в конкурентном анализе в тех случаях, когда мишень определяется на основании конкуренции с аналогом мишени, например при конкурентном связывании с зондом или зондом для захвата. В частности, аналог мишени связывается с зондом или зондом для захвата с уменьшенной силой связывания по сравнению со связыванием мишени с зондом или зондом для захвата.

Согласно первому аспекту, настоящее изобретение предоставляет систему регистрации и/или определения количества как минимум одной молекулы-мишени, и, следовательно, аналита в образце. Такая регистрирующая система может быть, к примеру, системой регистрации химических, биологических или биохимических частиц, чем настоящее изобретение не ограничивается. Регистрирующая система обычно предназначена для использования как минимум для одного сенсорного чипа, предназначенного для получения как минимум одной метки для создания возможности регистрации на основе метки. Сенсорный чип, кроме того, имеет регистрирующую поверхность, включающую в себя по меньшей мере первый слой, причем первый слой должен быть растворимым для того, чтобы предоставить как минимум один реагент для взаимодействия по меньшей мере одной метки по меньшей мере с одной мишенью, таким образом позволяя регистрировать сигнал регистрации на основе метки. Растворимый слой может быть упомянут как растворимый слой реагента, хотя помимо реагента в слое могут находиться также другие компоненты. Термин "растворимый слой", используемый здесь, может относиться к слою, состоящему из растворимой матрицы и, при желании, меток, проб, помеченных проб, мишеней и/или аналогов мишеней. Когда растворимый слой контактирует с жидкостью образца, образец, вероятно, резко подвергается действию мобильных реагентов, то есть в течение короткого времени.

Схематический обзор системы регистрации 100, включающей в себя обязательные и необязательные компоненты, проиллюстрирован на Фиг.1. Система регистрации 100 подходит для регистрации и/или определения количества как минимум одной молекулы-мишени и, таким образом, аналита в образце. Система 100 подходит для регистрации и, факультативно, для определения количества молекулы-мишени или, отсюда, аналита в образце, в силу чего подготовка растворимого слоя, содержащего реагент, на регистрирующей поверхности сенсорного чипа позволяет быстро регистрировать метку как прямой или непрямой показатель присутствия или активности аналита. Как показано на Фиг.1, система регистрации 100 приспособлена для использования как минимум с одним сенсорным чипом 1. Эти и другие дополнительные или необязательные компоненты иллюстративной системы регистрации 100, такие как показаны на Фиг.1, будут описаны ниже более подробно. Сенсорный чип 1 будет описан со ссылкой на Фиг.2 и Фиг.3 в качестве иллюстрации, чем сенсорный чип 1 не ограничивается.

Сенсорный чип 1 может содержать некоторые компоненты, такие как носитель чипа 2, имеющий поверхность 3. Как минимум часть поверхности 3 может быть предназначена для того, чтобы быть местом регистрации с использованием детектора 30. Другими словами, поверхность 3 может содержать регистрирующую поверхность 33, где может осуществляться регистрация на основе метки. Носитель чипа 2 может быть сделан из материала, позволяющего носителю чипа 2 поддерживать различные компоненты, находящиеся в и/или на носителе чипа 2. Он может включать в себя изоляционный материал, хотя настоящее изобретение этим не ограничивается. Пластмассы, такие как виниловые полимеры, полиимиды, полиэфиры и стиролы, могут обеспечивать требуемые структурные свойства. Так как желательно, чтобы сенсорный чип был пригоден для массового производства, его можно изготавливать, например, из достаточно эластичного материала, который можно прокатывать, вместе с тем придающего законченному чипу подходящую жесткость. Носитель чипа 2, следовательно, может содержать гибкий органический материал, например полимерный материал, такой как полиэфир, в особенности высокотемпературные полиэфирные материалы, нафтолят полиэтилена и полиимид, или композиции двух или более из них. Другой особенно желательный материал носитель чипа - это неорганический материал, например полупроводник, такой как кремний, или такие материалы, как стекло.

Поверхность 3 сенсорного чипа обычно может содержать материал носителя чипа, с которым может связываться биологически активный слой зондов для захвата, мишеней или аналоги мишеней, или на котором биологически активный слой иммобилизуется. Поверхность 3 сенсорного чипа 2 может быть пористой поверхностью для того, чтобы увеличить показатель отношения поверхности к объему.

Термин "биологически активное покрытие" может относиться к слою биологически активных веществ, таких как зонды для захвата и/или молекулы-мишени, удержанные или прикрепленные к твердой поверхности, такой как регистрирующая поверхность сенсорного чипа, и способные к связыванию или реагирующие с мишенью или помеченным зондом соответственно. Зонды для захвата и/или молекулы-мишени биологически активного слоя могут быть удержаны или иммобилизованы на поверхности любым известным в настоящей области способом. Эти биологически активные вещества могут быть удержаны или прикреплены к регистрирующей поверхности в сайт-специфическом порядке, что означает, что в соединение включены специфические сайты на этих агентах, например, через непроницаемый для белков слой на субстрате. В другом варианте, поверхность3 может содержать слой металла, например слой благородного металла, покрывающий носитель чипа или его часть.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, поверхность 3 на носителе чипа 2 включает в себя как минимум один растворимый слой, содержащий реагент, также упоминаемый как растворимый слой реагента 5, принимающий участие в регистрации аналита на основе метки. Такой слой может быть сухим слоем. Обычно как минимум один слой реагента 5 сенсорного чипа 1 может содержать реагенты химической или биохимическ