NL1019446C2 - Drager voor gebruik bij het bepalen van deeltjes in een monster en werkwijze voor de vervaardiging van zo een drager, en werkwijze voor het bepalen van deeltjes in een monster. - Google Patents

Description

Drager voor gebruik bij het bepalen van deeltjes in een monster en werkwijze voor de vervaardiging van zo een drager, en werkwijze voor het bepalen van deeltjes in een monster 5 De uitvinding betreft een drager voor gebruik bij het bepalen van ten minste één soort deeltje in een monster. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van zo een drager. Voorts betreft de uitvinding een werkwijze voor het bepalen van ten minste één soort deeltje in een monster.

10 Bekend is het gebruik van microkorrels of microbolletjes bij (bio)chemische analyses. Deze microbolletjes zijn er in vele soorten en maten, gemarkeerd of niet-gemarkeerd. Veel microbolletjes kunnen specifieke liganden zoals eiwitten en antilichamen aan hun oppervlak binden. Deze eiwitten kunnen op hun beurt ook weer gemarkeerd zijn, bijvoorbeeld middels een kleur, een fluorescent of radioactief deeltje of door conjugatie met 15 goud, zie bijvoorbeeld US 5,981,180 of US 6,268,222. Een bepaald ligand kan een selectieve binding aangaan met een specifiek te bepalen (bio)chemisch deeltje in een monster. Een zogenaamd ‘reporter molecuul’ dat ook gemarkeerd is, kan zich weer selectief binden aan het te bepalen deeltje.

De microbolletjes en reporter moleculen worden in het algemeen met het monster gemengd 20 waarna de markeringen kwalitatief en kwantitatief worden bepaald, waaruit weer de aanwezigheid en concentratie van één of meerdere te bepalen deeltjes kan worden afgeleid. Belangrijk voordeel van deze ‘microbolletjes-technologie’ is de enorme diversiteit aan markeringen van de microbolletjes, liganden en reporter moleculen, waardoor de (bio)chemische bepaling van een groot aantal deeltjes in een monster simultaan kan plaats 25 vinden. Door het relatief grote oppervlak van de microbolletjes en de daarmee samenhangende kleine diftusielengtes en grote interactiesnelheden, is de benodigde analysetijd relatief kort.

Voorts is bekend ‘flow cytometry’ voor het bepalen van gemarkeerde deeltjes waarbij deze 30 deeltjes door een kanaal stromen, zie bijvoorbeeld US 6,046,807, US 6,139,800, US 6,268,222. Bij deze techniek is de simultane analyse van meerdere monstersamples niet mogelijk, en het is een ‘natte’ techniek waarbij de deeltjes verdeeld zijn in een vloeistof hetgeen het bewaren en later opnieuw analyseren moeilijk maakt.

1019446 2

Een alternatieve methode omvat het aanbrengen van meerdere typen optisch actieve microbolletjes op de afzonderlijke uiteinden van een bundel glasvezels. Het uiteinde van de bundel wordt vervolgens is een te analyseren monster gedompeld. Door de verandering in optische respons van elke afzonderlijke glasvezel te meten, kan bepaald worden welke 5 soorten deeltjes er in het monster aanwezig zijn. Deze methode is relatief duur en haar implementatie is relatief moeilijk daar ze niet gebaseerd is op een algemeen bekende en geaccepteerde technologie, en ze wordt gekenmerkt door relatief lange analysetijden in verband met de relatief lange difïusielengtes.

10 Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een systeem voor de (bio)chemische analyse van monsters dat genoemde nadelen van bekende inrichtingen en werkwijzen niet kent, waarbij de voordelen van bekende (bio)chemisch-analytische technieken gebaseerd op het gebruik van microbolletjes, gecombineerd kunnen worden met de mogelijkheden van lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in 15 compactdisctechnologie.

De uitvinding verschaft daartoe een drager voor gebruik bij het bepalen van ten minste één soort deeltje in een monster, met het kenmerk, dat: een eerste deel van het oppervlak van de drager geschikt is voor het binden van ten 20 minste één deeltje van een eerste type, en het eerste deel van het oppervlak geschikt is voor aftasten en uitlezen met gebruik van lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

Het te binden deeltje van het eerste type kan bijvoorbeeld het te bepalen deeltje zijn, een gemarkeerd eiwitmolecuul dat het te bepalen deeltje selectief bindt, of een gemarkeerd 25 microbolletje met specifieke bindingsplaatsen voor selectief binden van het bepalen deeltje of van een ligand dat op zijn beurt het te bepalen deeltje weer selectief bindt.

Daarbij is bij voorkeur: een tweede deel van het oppervlak van de drager geschikt voor opslaan van gegevens, 30 en het tweede deel van het oppervlak geschikt voor aftasten en uitlezen met gebruik van lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

t ΰ 1 3 4 4 5 3

Zo kunnen gegevens betreffende het monster en analyseresultaten, op dezelfde drager worden vastgelegd. Foutieve koppeling van monstergegevens en analyseresultaten is daarmee vrijwel uitgesloten.

5 Daarbij heeft de drager bij voorkeur een vorm in hoofdzaak gelijk aan een compactdisc zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

Dat maakt het geheel nog meer compatibel met gangbare compactdisctechnologie.

Daarbij is bij voorkeur in het eerste deel van het oppervlak van de drager ten minste één 10 verdieping, zoals een groef of kuil, voor het ontvangen van ten minste één deeltje van het eerste type aangebracht.

Dit maakt uitgericht binden van de deeltjes van het eerste type op het oppervlak van de drager mogelijk. Een verdieping kan bijvoorbeeld de vorm hebben van een komvormig kuiltje voor het ontvangen en vastleggen van één deeltje of bijvoorbeeld de vorm van een 15 groef voor het vastleggen van deeltjes in een rij.

De uitvinding verschaft tevens een werkwijze voor het vervaardigen van een drager voor gebruik bij het bepalen van ten minste één soort deeltje in een monster, omvattende de stappen: 20 A. het geschikt maken van een eerste deel van het oppervlak van de drager voor het binden van ten minste één deeltje van een eerste type, en B. het geschikt maken van het eerste deel van het oppervlak voor aftasten en uitlezen met gebruik van lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

25 Zo kunnen de grote voordelen van analytisch-(bio)chemische technieken gebaseerd op het gebruik van microbolletjes gecombineerd worden met krachtige lasertechnologie. De binding kan bijvoorbeeld elektrostatisch, magnetisch of hydrofoob van aard zijn.

Bij voorkeur omvat de werkwijze tevens de stap: 30 C. het geschikt maken van een tweede deel van het oppervlak van de drager voor opslaan van gegevens en voor aftasten en uitlezen van gegevens met gebruik van lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

1019446 4

Zo kan gebruik worden gemaakt van goed ontwikkelde lasertechnologie voor het opslaan en uitlezen van data, bijvoorbeeld betreffende monster en analyseresultaten.

Bij voorkeur omvat de werkwijze tevens de stap: 5 D. het aan de drager een vorm in hoofdzaak gelijk aan een compactdisc zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie, geven.

Het vervaardigen van compactdiscs is goedkoop omdat gebruik kan worden gemaakt van bestaande (massa)productietechnieken.

10 Daarbij omvat de werkwijze bij voorkeur de stap: E. het in het eerste deel van het oppervlak van de drager aanbrengen ten minste één verdieping, zoals een groef (22) of kuil, voor het ontvangen van ten minste één deeltje van het eerste type.

Dit kan met grote precisie en relatief goedkoop middels gangbare ets-, matrijs-, stempel- of 15 lasertechnieken.

De uitvinding verschaft tevens een werkwijze voor het bepalen van ten minste één soort deeltje in een monster, omvattende de stappen: K. het binden van ten minste één deeltje van een eerste type aan een eerste deel van het 20 oppervlak van een drager, en L. het aftasten en uitlezen van het eerste deel van het oppervlak met gebruik van lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

Zo kunnen de grote voordelen van (bio)chemisch-analytische technieken gebaseerd op het gebruik van microbolletjes, gecombineerd worden met krachtige lasertechnologie. Door 25 meerdere typen eerste deeltjes te binden aan het oppervlak kunnen meerdere soorten deeltjes in een monster simultaan worden bepaald.

Daarbij kan de werkwijze tevens omvatten de stappen: I. het op de drager opbrengen van ten minste een deel van het monster, en 30 J. het over ten minste een deel van het eerste deel van het oppervlak (11) van de drager (1) verdelen van het opgebrachte deel van het monster middels een vlakke plaat door het ten opzichte van de drager (1) op korte afstand van de drager (1) bewegen van de 1019446 5 vlakke plaat zodanig dat het betreffende opgebrachte deel van het monster over het betreffende deel van het eerste deel van het oppervlak (11) wordt verspreid.

Het bewegen kan transleren en/of roteren inhouden. Zo kunnen één of meer samples verdeeld worden over het oppervlak, bijvoorbeeld in concentrische cirkels of elk in een 5 eigen compartiment.

Daarbij omvat de werkwijze bij voorkeur tevens de stappen: X. het opslaan van gegevens op een tweede deel van het oppervlak van de drager.

De gegevens, bijvoorbeeld betreffende het monster en analyseresultaten, zijn dan steeds 10 fysiek onlosmakelijk verbonden met het eerste deel van het oppervlak van de drager, en kunnen te allen tijde weer worden uitgelezen. Door het gebruik van gangbare compactdisctechnologie is het mogelijk grote hoeveelheden gegevens, bijvoorbeeld betreffende complexe monsters of grote aantallen monsters, compact op te slaan en deze later weer snel en efficiënt uit te lezen.

15 Daarbij wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van een drager met een vorm in hoofdzaak gelijk aan een compactdisc zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

Bij voorkeur omvat het deeltje van het eerste type een microbolletje zoals gebruikt in bekende diagnostische technieken en geschikt voor binden van ten minste één deeltje van 20 een tweede type.

Zo kan gebruik worden gemaakt van bekende (bio)chemisch-analytische ‘microbolletjes-technologie’ met haar enorme diversiteit aan mogelijke markeringen van de microbolletjes, liganden en reporter moleculen, waardoor de (bio)chemische bepaling van een groot aantal soorten deeltjes in een monster mogelijk wordt, in combinatie met gangbare krachtige 25 lasertechnologie waarmee zowel het uitlezen van de markeringen op het eerste deel van het oppervlak als het opslaan en uitlezen van gegevens en analyseresultaten op het tweede deel van het oppervlak van de drager snel en efficiënt kan geschieden.

De uitvinding wordt in het navolgende toegelicht aan de hand van twee niet-beperkende 30 uitvoeringsvoorbeelden van een drager volgens de uitvinding. Daartoe toont: figuur 1 schematisch een bovenaanzicht op een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een drager volgens de uitvinding; 1019446 6 figuur 2 schematisch een doorsnede van een gedeelte van een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een drager volgens de uitvinding, en figuur 3 schematisch een bovenaanzicht met gedeeltelijke uitvergroting van een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een drager volgens de uitvinding.

5

Figuren 1 en 2 tonen schematisch een drager (1) in de vorm van een compactdisc, met een eerste deel van het oppervlak (11) onderverdeeld in een aantal compartimenten (12). In een toepassing van een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt een vloeibaar monster met te bepalen deeltjes gemengd met geschikte kleur-gemarkeerde microbolletjes 10 (3-3’”) en kleur-gemarkeerde reporter moleculen (4-4’”). Vervolgens wordt een deel van dit mengsel aangebracht op de drager (1) in één van de compartimenten (12). Dit aanbrengen kan bijvoorbeeld geschieden door simpel gieten of middels ‘spin coating’, waarbij homogene bevochtiging kan worden bevorderd door een geschikte oppervlaktebehandeling. Of bijvoorbeeld middels een vlak element (niet getoond) zoals een 15 vlakke plaat, waarbij het vlakke element op korte afstand van de drager (1) wordt bewogen ten opzichte van de drager (1) zodanig dat het opgebrachte deel zich over een deel van het oppervlak verspreidt, bijvoorbeeld in concentrische cirkels. Na drogen wordt het oppervlak gescand met behulp van een laser (5) en detector (6) waarbij de optische signalen (7) worden verwerkt tot kwalitatieve en kwantitatieve gegevens betreffende de in het 20 oorspronkelijke sample aanwezige te bepalen deeltjes. De simultane analyse van meerdere samples en de bepaling van meerdere soorten deeltjes tegelijk is mogelijk, hetgeen een hoge doorstroom mogelijk maakt.

Opgemerkt wordt dat het niet noodzakelijk is alle deeltjes in het opgebrachte volume te analyseren maar uiteraard wel voldoende deeltjes om statistisch zinvolle uitspraken te 25 kunnen doen. Overtollige vloeistof kan bijvoorbeeld afVloeien naar een daartoe op de drager (1) voorziene opvangruimte, of niet-gebonden microbolletjes (3-3’”) enzovoorts kunnen worden afgespoeld waarna de drager bijvoorbeeld droog wordt ‘gespind’ en aan de lucht gedroogd.

Door de combinatie van genoemde technieken ontstaat een uniek, snel en voordelig 30 analysesysteem, geschikt voor multiplexe en simultane (bio)chemische analyses. Omdat als basis gangbare en toegankelijke lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals gangbaar en bekend in compactdisctechnologie, wordt gebruikt is de drempel voor implementatie klein.

1019446 7

Een tweede deel van het oppervlak (13) van de drager (1) is geschikt voor opslag van data, bijvoorbeeld betreffende monsters en resultaten. Dit maakt het mogelijk monstergegevens en analyseresultaten fysiek onlosmakelijk van elkaar vast te leggen, met alle genoemde voordelen. Het schrijven en uitlezen kan middels gangbare compactdisctechnologie 5 geschieden.

In figuur 3 is schematisch een tweede uitvoeringsvoorbeeld (2) van een drager volgens de uitvinding in de vorm van een compactdisc weergegeven. In het oppervlak (21) zijn groeven (22) aangebracht voor het spiraalsgewijs uitrichten van kleur-gemarkeerde 10 microbolletjes (3-3’”). Voor een regelmatige verdeling van de microbolletjes (3-3’”) in de groeven (22) zijn in de zijwand (23) van elke groef (22) komvormige uitsparingen (24) aangebracht. Een goed gedefinieerde verdeling van de microbolletjes (3-3”’) over het oppervlak (21) vergemakkelijkt de analyse en verhoogt de kwaliteit van de resultaten Opgemerkt wordt dat het uitrichten van de microbolletjes (3-3’”) bijvoorbeeld ook kan 15 geschieden door het aanbrengen van kuiltjes in het oppervlak van de drager (2). Het aanbrengen van de kuiltjes of groeven (22) kan met grote precisie en relatief goedkoop middels gangbare ets-, matrijs-, stempel- of lasertechnieken geschieden.

Het zal duidelijk zijn voor een in het betreffende vakgebied geschoold persoon dat de 20 uitvinding geenszins tot de beschreven en getoonde uitvoeringsvoorbeelden en toepassingsvoorbeelden is beperkt en dat binnen het kader van de uitvinding nog vele variaties en combinaties mogelijk zijn.

1019446

Claims (15)

1. Drager (1) voor gebruik bij het bepalen van ten minste één soort deeltje in een monster, met het kenmerk, dat: 5. een eerste deel van het oppervlak (11) van de drager (1) geschikt is voor het binden van ten minste één deeltje van een eerste type (3-3”’), en het eerste deel van het oppervlak (11) geschikt is voor aftasten en uitlezen met gebruik van lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

2. Drager (1) volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat: een tweede deel van het oppervlak (13) van de drager (1) geschikt is voor opslaan van gegevens, en het tweede deel van het oppervlak (13) geschikt is voor aftasten en uitlezen met gebruik van lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in 15 compactdisctechnologie.

3. Drager (1) volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de drager (1) een vorm in hoofdzaak gelijk aan een compactdisc zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie, heeft.

4. Drager (1) volgens één der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat in het eerste deel van 20 het oppervlak (11) van de drager (1) ten minste één verdieping, zoals een groef (22) of een kuil, voor het ontvangen van ten minste één deeltje van het eerste type (3-3”’) is aangebracht.

5. Werkwijze voor het vervaardigen van een drager (1) voor gebruik bij het bepalen van ten minste één soort deeltje in een monster, omvattende de stappen:

25 A. het geschikt maken van een eerste deel van het oppervlak (11) van de drager (1) voor het binden van ten minste één deeltje van een eerste type (3-3’”), en B. het geschikt maken van het eerste deel van het oppervlak (11) voor aftasten en uitlezen met gebruik van lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, tevens omvattende de stap: C. het geschikt maken van een tweede deel van het oppervlak (13) van de drager (1) voor opslaan van gegevens en voor aftasten en uitlezen van gegevens met gebruik i 0 1 9446 van lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, tevens omvattende de stap: D. het aan de drager (1) een vorm in hoofdzaak gelijk aan een compactdisc zoals 5 bekend en gangbaar in compactdisctechnologie, geven.

8. Werkwijze volgens één der conclusies 5-7, tevens omvattende de stap: E. het in het eerste deel van het oppervlak (11) van de drager (1) aanbrengen van ten minste één verdieping, zoals een groef (22) of een kuil, voor het ontvangen van ten minste één deeltje van het eerste type (3-3’”).

9. Werkwijze voor het bepalen van ten minste één soort deeltje in een monster, omvattende de stappen: K. het binden van ten minste één deeltje van een eerste type (3-3’”) aan een eerste deel van het oppervlak (11) van een drager (1), en L. het aftasten en uitlezen van het eerste deel van het oppervlak (11) met gebruik van 15 lasertechnologie, bijvoorbeeld zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de werkwijze tevens omvat de stappen: I. het op de drager (1) opbrengen van ten minste een deel van het monster, en 20 J. het over ten minste een deel van het eerste deel van het oppervlak (11) van de drager (1) verdelen van het opgebrachte deel van het monster middels een vlakke plaat door ten opzichte van de drager (1) op korte afstand van de drager (1) bewegen van de vlakke plaat zodanig dat het betreffende opgebrachte deel van het monster over het betreffende deel van het eerste deel van het oppervlak (11) wordt 25 verspreid.

11- Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat de werkwijze tevens omvat de stap: X. het opslaan van gegevens op een tweede deel van het oppervlak (13) van de drager (1).

12. Werkwijze volgens één der conclusies 9-11, met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van een drager (1) met een vorm in hoofdzaak gelijk aan een compactdisc zoals bekend en gangbaar in compactdisctechnologie. 1019446

13. Drager volgens één der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het deeltje van het eerste type (3-3’”) een microbolletje (4-4’”) zoals gebruikt in bekende diagnostische technieken en geschikt voor binden van ten minste één deeltje van een tweede type (9), omvat.

14. Werkwijze volgens één der conclusies 5-8, met het kenmerk, dat het deeltje van het eerste type (3-3’”) een microbolletje (4-4”’) zoals gebruikt in bekende diagnostische technieken en geschikt voor binden van ten minste één deeltje van een tweede type (9), omvat.

15. Werkwijze volgens één der conclusies 9-12, met het kenmerk, dat voor het deeltje van 10 het eerste type (3-3’”) een deeltje omvattende een microbolletje (4-4’”) zoals gebruikt in bekende diagnostische technieken en geschikt voor binden van ten minste één deeltje van een tweede type, wordt genomen. 4 0- 1 0; A Λ ;r)