用于現場快速生物標志物和/或分析物定量的多路體積條形圖芯片的制作方法
【專利說明】用于現場快速生物標志物和/或分析物定量的多路體積條形圖芯片
[0001]申請人
The Methodist Hospital。
[0002]發明人 Lidong Qin Yujun Song0
[0003]對在審在先專利串請的引用本專利申請:
(i)是由 The Methodist Hospital Research Institute 針對 MULTIPLEXEDVOLUMETRIC BAR CHART CHIP FOR POINT OF CARE B1MARKER AND ANALYTEQUANTITAT1N(代理人案號METHODIST-4)在2013年3月15日提交的在審在先美國專利申請序列號13/834，614的部分繼續申請；且
(ii)要求由Lidong Qin 等人針對 MULTIPLEXED VOLUMETRIC BAR CHART CHIP FORPOINT OF CARE B1MARKER QUANTITAT1N (代理人案號 METHODIST-4 PROV)在 2012 年 10月16日提交的在審在先美國臨時專利申請序列號61/714，676的權益。
[0004]兩(2)個上述專利申請在此通過引用并入本文。
發明領域
[0005]本發明總體涉及用于測定樣品中存在的蛋白和/或其他生物標志物和/或分析物的量的方法和設備，并且更具體地涉及用于現場快速(point of care)測定樣品中存在的蛋白的量(并且，優選地，多種生物標志物的量)的方法和設備。
_6]發明背景
分子數量分析廣泛用于研究、診斷、質量控制和其他測量類型。眾所周知，某些醫學狀況的診斷和治療可以通過鑒定取自患者的樣品中的所選生物標志物的存在和數量來促進。此外，研究已經顯示，在許多情況下，多種生物標志物測量可以提供更精確的診斷結果。更具體地，生物標志物研究已經鑒定了用于疾病診斷和預后(包括癌癥、感染、心血管疾病、糖尿病、阿爾茨海默氏病等)的許多有幫助的蛋白質組學和基因組實驗對象組(panel)。例如，已經開發了四生物標志物實驗對象組用于檢測早期卵巢癌，并且已經開發了 18-蛋白生物標志物實驗對象組用于診斷早期阿爾茨海默氏病。
[0007]用于基于蛋白的生物標志物測定的目前方法通常利用酶聯免疫吸附測定(ELISA)方法，其中目標蛋白結合至特異性識別分子，并然后引入比色、熒光、電化學或磁信號以便將結合事件轉導為讀出信號。然而，由于目標蛋白的定量檢測通常需要先進的儀器，所以這些方法對于現場快速應用是不理想的，這是由于所述儀器的大小和高成本和/或所述儀器的復雜操作。參見，例如，圖1，其顯示用于基于蛋白的生物標志物測定的典型方法，其中血液樣品采自患者，然后通過相對大的復雜的儀器處理。
[0008]因此，需要用于現場快速測定樣品中存在的蛋白的量(并且，優選地，多種蛋白的量)的新的方法和設備。
[0009]發曰月概沐
這些和其他目標通過提供和使用用于現場快速測定樣品中存在的蛋白的量(并且，優選地，多種蛋白的量)的新穎方法和設備來解決。
[0010]在本發明的一種形式中，提供用于測定樣品中存在的目標蛋白和/或其他類型的生物標志物或分析物的量的設備，所述設備包括:
頂板，所述頂板包含經排列以形成多個彼此平行延伸的行的多個凹部；和底板，所述底板包含經排列以形成多個彼此平行延伸的行的多個凹部，和垂直于所述底板的多個行延伸的多個通道；
其中所述頂板和所述底板裝配在一起，使得所述頂板在所述底板的頂部，且所述頂板的凹部與所述底板的凹部連通，以便形成多個行；和
其中所述頂板和所述底板中的至少一者被配置成相對于所述頂板和所述底板中的另一者滑動，以便形成多個列，其中所述多個列中的每一個與所述多個通道中的每一個連通。
[0011]在本發明的另一種形式中，提供用于測定樣品中存在的目標蛋白和/或其他類型的生物標志物或分析物的量的方法，所述方法包括:
提供設備，所述設備包括:
頂板，所述頂板包含經排列以形成多個彼此平行延伸的行的多個凹部；和底板，所述底板包含經排列以形成多個彼此平行延伸的行的多個凹部，和垂直于所述底板的多個行延伸的多個通道；
其中所述頂板和所述底板裝配在一起，使得所述頂板在所述底板的頂部，且所述頂板的凹部與所述底板的凹部連通，以便形成多個行；和
其中所述頂板和所述底板中的至少一者被配置成相對于所述頂板和所述底板中的另一者滑動，以便形成多個列，其中所述多個列中的每一個與所述多個通道中的每一個連通；
將蛋白特異性抗體結合在形成所述頂板的多個行之一的至少一個凹部中；
將過氧化氫放置在相鄰于含有所述蛋白特異性抗體的行的凹部中；
將墨水放置在相鄰于所述多個通道的行中的凹部中；
將樣品放置在含有所述蛋白特異性抗體的至少一個凹部中；
將過氧化氫酶放置在含有所述蛋白特異性抗體和所述樣品的至少一個凹部中；
將所述頂板和所述底板中的一者相對于所述頂板和所述底板中的另一者滑動，以便形成多個列，其中每個列與所述多個通道之一連通；和
通過檢測所述多個通道中含有的墨水的縱向位置測定所述樣品中存在的目標蛋白和/或其他生物標志物和/或其他分子分析物的量。
[0012]在本發明的另一種形式中，提供用于測定樣品中存在的目標分析物的量的方法，所述方法包括:
提供設備，所述設備包括:
頂板，所述頂板包含經排列以形成多個彼此平行延伸的行的多個凹部；和底板，所述底板包含經排列以形成多個彼此平行延伸的行的多個凹部，和垂直于所述底板的多個行延伸的多個通道； 其中所述頂板和所述底板裝配在一起，使得所述頂板在所述底板的頂部，且所述頂板的凹部與所述底板的凹部連通，以便形成多個行；和
其中所述頂板和所述底板中的至少一者被配置成相對于所述頂板和所述底板中的另一者滑動，以便形成多個列，其中所述多個列中的每一個與所述多個通道中的每一個連通；
將捕獲劑結合在形成所述頂板的多個行之一的至少一個凹部中，將樣品引入所述至少一個凹部，使得所述樣品中含有的分析物結合至所述捕獲劑，和將探針結合至結合的分析物；和將試劑放置在相鄰于含有所述捕獲劑、結合的分析物和結合的探針的行的凹部中；和將墨水放置在相鄰于所述多個通道的行中的凹部中；
將所述頂板和所述底板中的一者相對于所述頂板和所述底板中的另一者滑動，以便形成多個列，其中每個列與所述多個通道之一連通；和
通過檢測所述多個通道中含有的墨水的縱向位置測定所述樣品中存在的所述分析物的量。
[0013]在本發明的另一種形式中，提供用于測定樣品中存在的目標蛋白和/或其他類型的生物標志物或分析物的量的設備，所述設備包括:
頂板，所述頂板包含至少一個凹部；和
底板，所述底板包含至少一個凹部，和與所述底板的至少一個凹部連通的至少一個蛇形通道；
其中所述頂板和所述底板中的至少一者被配置成相對于所述頂板和所述底板中的另一者滑動，以便使所述頂板的所述至少一個凹部與所述底板的所述至少一個凹部對齊，使得所述頂板的所述至少一個凹部、所述底板的所述至少一個凹部和與所述底板的所述至少一個凹部連通的所述至少一個蛇形通道之間存在流體連通。
[0014]附圖簡沐
本發明的這些和其他目標和特征通過本發明的以下詳述將更加充分地公開或使得顯而易見，所述詳述與附圖一起進行考慮，其中類似數字是指類似部分，并且進一步地，其中:
圖1，其顯示用于基于蛋白的生物標志物測定的典型現有技術方法，其中血液樣品采自患者，然后通過相對大的復雜的儀器處理；
圖2顯示本發明的新穎多路體積條形圖芯片；
圖3顯示圖2的新穎多路體積條形圖芯片和可以用于讀取多路體積條形圖芯片的條形碼掃描儀；
圖4-8說明本發明的新穎多路體積條形圖芯片的進一步細節；
圖9是可用于在多路體積條形圖芯片的頂板和底板中形成凹部和通道的蝕刻方法的示意圖；
圖10是本發明的多路體積條形圖芯片的裝配和操作的示意圖；
圖11和12是說明本發明的多路體積條形圖芯片的使用的示意圖；
圖13顯示在所述頂板相對于所述底板傾斜滑動之前本發明的多路體積條形圖芯片； 圖14-16顯示根據本發明對于各種樣品獲得的測試結果；
圖17-20顯示根據本發明的方法進行的具體步驟； 圖21-32是說明在本發明的一種形式中多路體積條形圖芯片的裝配和操作的一系列示意圖；
圖33-45是顯示各種條形通道中的墨水如何根據樣品中存在的目標蛋白或其他類型的生物標志物或其他分子分析物的量在多路體積條形圖芯片中隨著時間前進的一系列示意圖；
圖46說明根據DNA測定方案和氧生成機制進行的具體步驟；
圖47顯示本發明的新穎多路體積條形圖芯片的替代實施方案；
圖48顯示使用