CN109477825A - 使用贴片进行ctc诊断的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请的一个实施方式可提供借助贴片对样品中包含的肿瘤细胞进行诊断的诊断方法,所述贴片以具有微腔的网格化凝胶的形式提供,所述诊断方法包括以下步骤:将样品放置于板上,以及借助其中储存有用于检测癌症的试剂的贴片将所述贴片中包含的试剂提供至所述板。
Description
技术领域
本申请涉及使用贴片进行循环肿瘤细胞(CTC)诊断的方法和装置,更具体而言,本申请涉及使用贴片进行CTC诊断以检测漂浮在血液中的肿瘤细胞并进行癌症诊断的方法和装置。
背景技术
循环肿瘤细胞(CTC)测试用于检测漂浮在血液中的循环肿瘤细胞,并且可使用用于血液的多种诊断方法。
在传统癌症诊断的情况中,使用活检样品进行多种诊断,所述活检样品是从待诊断的人受试者移除的一块组织。一般说来,通过手术获取活检样品有时造成待诊断的人受试者不愿接受癌症筛查。这样的复杂程序和心理负担使得更难在早期检测癌症。
CTC测试是使用从待诊断的人受试者的血液收集的血液样品进行癌症诊断的非侵入性测试。因此,可使进行无需手术等程序的简单的癌症诊断成为可能。此外,由于CTC测试具有能够预测是否发生癌症转移的优点,关于CTC测试已进行了更加积极的研究。
在传统CTC测试中,对血液实施一般的免疫分析,来对癌症的发作进行鉴别。例如,在将抗体注入血液来对待诊断的抗原进行检测的过程中,必须进行洗涤程序,在该程序中,将大量的洗涤液倾倒在板等上对其进行冲洗,从而移除未结合的抗体或干扰检测的其它因素。因此,存在浪费大量洗涤液,以及抗体和抗原间的结合被再次分开的问题。
因此,对于CTC测试需要在改善诊断准确性的同时使诊断中试剂用量最小化的方式。
发明内容
[技术问题]
本公开的一个方面是提供能够储存物质的贴片。
本公开的一个方面是提供能够向物质提供反应空间的贴片。
本公开的一个方面是提供能够提供物质的贴片。
本公开的一个方面是提供能够吸收物质的贴片。
本公开的一个方面是提供能够提供环境的贴片。
本公开的一个方面是提供循环肿瘤细胞(CTC)测试方法。
[技术方案]
根据本申请的一个方面,提供了一种使用贴片对样品中包含的肿瘤细胞进行诊断的诊断方法,所述贴片以具有形成微腔的网状结构的凝胶形式提供,所述诊断方法包括:将所述样品放置于板上;以及使用包含用于检测癌症的试剂的贴片将所述贴片中包含的所述试剂提供至所述板。
根据本申请的另一方面,提供了一种使用贴片对样品中包含的肿瘤细胞进行诊断的诊断方法,所述贴片以具有形成微腔的网状结构的凝胶形式提供,所述诊断方法包括:将所述样品放置于板上;使用包含用于检测癌症的第一试剂的第一贴片将所述第一贴片中包含的试剂提供至所述板;以及使用包含用于检测癌症的第二试剂的第二贴片将所述第二贴片中包含的试剂提供至所述板。
根据本公开的又一方面,提供了一种诊断装置,所述诊断装置通过使用贴片对样品中包含的肿瘤细胞进行诊断,所述贴片以具有形成微腔的网状结构的凝胶形式提供并包含用于检测癌症的试剂,所述诊断装置包含:相对移动调节模块,所述相对移动调节模块被配置为使所述贴片与提供有所述样品的区域彼此相对移动,从而将所述贴片中包含的试剂提供至所述样品;以及图像获取模块,所述图像获取模块被配置为获取所述样品的图像以用于癌症诊断。
[技术效果]
根据本公开,可容易地实施物质的包含、递送和吸收。
根据本公开,可提供物质的反应区域或可向靶区域提供预定环境。
根据本公开,使用贴片可适当地调整物质的递送和吸收,并且可显著地减少诊断中所用的试剂的量。
根据本公开,可通过实施多种诊断方法获得更准确的诊断结果。
本公开的有益效果并不限于上述那些效果,并且本公开所属领域的普通技术人员应当从本说明书和附图清楚地理解未提及的有益效果。
附图说明
图1详细地示出了根据本申请的贴片的实例。
图2详细地示出了根据本申请的贴片的实例。
图3示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的反应空间的提供。
图4示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的反应空间的提供。
图5示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的提供。
图6示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的提供。
图7示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的提供。
图8示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的提供。
图9示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的提供。
图10示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的提供。
图11示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的提供。
图12示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的提供。
图13示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的提供。
图14示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的吸收。
图15示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的吸收。
图16示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的吸收。
图17示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的吸收。
图18示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的吸收。
图19示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的吸收。
图20示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的吸收。
图21示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的吸收。
图22示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的物质的吸收。
图23示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的环境的提供。
图24示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的环境的提供。
图25示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的环境的提供。
图26示出了作为根据本申请的贴片的实施方式的物质的吸收和提供的实施。
图27示出了作为根据本申请的贴片的实施方式的物质的吸收和提供的实施。
图28示出了作为根据本申请的贴片的实施方式的物质的吸收和提供的实施。
图29示出了作为根据本申请的贴片的实施方式的物质的吸收和提供的实施。
图30示出了作为根据本申请的贴片的实施方式的物质的吸收和提供的实施。
图31示出了作为根据本申请的贴片的实施方式的环境的提供以及物质的吸收和提供的实施。
图32示出了作为根据本申请的贴片的实施方式的环境的提供以及物质的吸收和提供的实施。
图33示出了作为根据本申请的贴片的实施方式的多个贴片的施用。
图34示出了作为根据本申请的贴片的实施方式的具有多个靶区域的板和多个贴片的施用。
图35为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用染色技术进行形态学诊断的视图。
图36为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用采用多种染色剂的染色技术进行形态学诊断的视图。
图37为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用4,6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)染色技术进行形态学诊断的视图。
图38为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中进行免疫分析的视图。
图39为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中,在实施免疫分析时使用底物-酶反应检测癌症的方法的视图。
图40为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中,在实施免疫分析时使用底物-酶反应检测癌症的方法的视图。
图41为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中,在实施免疫分析时使用荧光物质检测癌症的方法的视图。
图42为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用多种抗体进行免疫分析的方法的视图。
图43为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用第一抗体和第二抗体进行免疫分析的方法的图。
图44为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中,使用第一抗体和第二抗体进行免疫分析的方法的视图,其中,将所述第一抗体涂覆于板上,将所述第二抗体提供至样品。
图45为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中进行细胞培养的视图。
图46为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使样品中包含的细胞增殖的程序的视图。
图47为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使样品中包含的细胞增殖的程序的视图。
图48为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中进行聚合酶链式反应(PCR)程序的视图。
图49为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中,在实施PCR程序时使用贴片分解样品中所包含的细胞的细胞膜的方法的视图。
图50为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中进行PCR程序的视图。
图51为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品的多种类型的诊断方法的视图。
图52为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品的多种类型的诊断方法的视图。
图53为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品的多种类型的诊断方法的视图。
图54为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品的多种类型的诊断方法的视图。
图55为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品的多种类型的诊断方法的视图。
图56为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品的多种类型的诊断方法的视图。
图57为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品的多种类型的诊断方法的视图。
图58为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品的多种类型的诊断方法的视图。
图59为根据本申请的实施方式的诊断装置的方框图。
图60为说明由于根据本申请的实施方式的相对位置调节模块的相对移动操作而移动诊断装置的结构的实例的概念图。
具体实施方式
由于本文所述的实施方式是为了向本公开所属领域的普通技术人员清楚地描述本公开的精神,因此本公开并不限于本文所述的实施方式,并且本公开的范围应当解释为包括不脱离本公开的精神的改进的实施例或修改的实施例。
考虑到本公开中的功能,本文使用的术语选择当前正在尽可能广泛地使用的通用术语,但是这些术语可根据本公开所属领域的普通技术人员的意图和实践或者根据新技术的出现等而变化。但是相反,当将特定的术语定义为某个含义并使用时,将单独描述该术语的含义。因此,本文使用的术语应当基于本申请文件的整个的内容和术语的实质含义来解释,而不是简单地基于术语的名称。
本文所附的附图是为了易于对本公开进行描述。由于可能为了有助于理解本公开而必要时对附图中所示的形状进行了过大的描绘,因此本公开并不限于所述附图。
在本申请文件中,当对本公开涉及的已知的配置或功能的详细描述被视为使本公开的主旨不清楚时,根据需要将省略该处涉及的详细描述。
根据本申请的一个方面,提供了一种通过使用贴片对样品中包含的肿瘤细胞进行诊断的诊断方法,所述贴片以具有形成微腔的网状结构的凝胶形式提供,所述诊断方法包括:将所述样品放置于板上;以及使用包含用于检测癌症的试剂的贴片将所述贴片中包含的所述试剂提供至所述板。
将所述样品放置于板上可包括:将所述样品以单层提供至所述板上。
所述样品可为血液。
将所述样品放置于板上可包括:将所述样品固定于所述板上。
所述贴片中包含的试剂可包括与肿瘤细胞特异性反应的抗体。
所述诊断方法可包括:将底物提供至所述板上,从而对结合至肿瘤细胞的抗体进行鉴别。
可将与肿瘤细胞特异性反应的抗体涂覆于所述板上。
所述贴片中包含的试剂可包括用于对细胞进行染色的染色试剂,从而对肿瘤细胞进行染色。
所述染色试剂可靶向如下中的至少一种:细胞中分布的DNA、细胞的细胞核以及细胞的细胞质。
所述诊断方法可包括:对所述样品的温度进行调节,从而为所述染色试剂创建反应环境。
所述贴片中包含的试剂可包括用于细胞培养的营养试剂,以通过培养肿瘤细胞来诊断癌症。
提供所述贴片中包含的试剂可包括使所述贴片与所述板接触。
所述诊断方法可进一步包括:获取其上放置有所述样品的板的图像,以进行对肿瘤细胞的诊断。
其上放置有所述样品的板的图像可为荧光图像。
所述贴片中包含的试剂可包括用于移除细胞的细胞膜以提取肿瘤细胞的DNA的试剂。
根据本申请的另一方面,提供了一种通过使用贴片对样品中包含的肿瘤细胞进行诊断的诊断方法,所述贴片以具有形成微腔的网状结构的凝胶形式提供,所述诊断方法包括:将所述样品放置于板上;使用包含用于检测癌症的第一试剂的第一贴片将所述第一贴片中包含的所述试剂提供至所述板;以及使用包含用于检测癌症的第二试剂的第二贴片将所述第二贴片中包含的所述试剂提供至所述板。
提供所述第一贴片中包含的所述试剂可在提供所述第二贴片中包含的所述试剂之前进行。
所述第一试剂可包含与肿瘤细胞特异性反应的抗体,以及所述第二试剂可包含结合所述与肿瘤细胞特异性反应的抗体的抗体。
所述第一试剂可包含与肿瘤细胞特异性反应的抗体,以及所述第二试剂可包含用于细胞培养的营养试剂,从而通过培养肿瘤细胞来诊断癌症。
所述第一试剂可包含与肿瘤细胞特异性反应的抗体,以及所述第二试剂可包含用于细胞染色的染色试剂,以对肿瘤细胞进行染色。
所述第一试剂可包含与肿瘤细胞特异性反应的抗体,以及所述第二试剂可包含与白血细胞特异性反应的抗体。
所述诊断方法可进一步包括:在提供所述第一贴片中包含的试剂与提供所述第二贴片中包含的试剂之间,获取所述样品的图像。
所述第一试剂可包含用于移除细胞的细胞膜以提取肿瘤细胞的DNA的试剂,以及所述第二试剂可包含用于聚合酶链式反应(PCR)的试剂。
所述诊断方法进一步可包括调节所述样品的温度,以使PCR反应发生。
根据本公开的又一方面,提供了一种诊断装置,所述诊断装置通过使用贴片对样品中包含的肿瘤细胞进行诊断,所述贴片以具有形成微腔的网状结构的凝胶形式提供并包含用于检测癌症的试剂,所述诊断装置包含:相对移动调节模块,所述相对移动调节模块被配置为使所述贴片与提供有所述样品的区域彼此相对移动以将所述贴片中包含的试剂提供至所述样品;以及图像获取模块,所述图像获取模块被配置为获取所述样品的图像以用于癌症诊断。
所述诊断装置可进一步包含温度调节模块,所述温度调节模块被配置为对所述样品的温度进行调节。
1.贴片
1.1贴片的含义
在本申请中,公开了用于管理液体物质的贴片。
所述液体物质可意味着处于液体状态并且能够流动的物质。
所述液体物质可为具有流动性的由单一组分形成的物质。或者,所述液体物质可为混合物,所述混合物包含由多种组分形成的物质。
当所述液体物质为由单一组分形成的物质时,所述液体物质可为由单一化学元素或者由包含多种化学元素的化合物形成的物质。
当所述液体物质为混合物时,由多种组分形成的物质的一部分可充当溶剂,而另一部分可充当溶质。即,所述混合物可为溶液。
构成形成所述物质的混合物的多种组分可为均匀分布的。或者,所述混合物(包含由多种组分形成的所述物质)可为均匀混合的混合物。
由多种组分形成的所述物质可包含溶剂以及不溶于该溶剂但均匀分布的物质。
由多种组分形成的所述物质的一部分可为非均匀分布的。所述非均匀分布的物质可包含处于溶剂中的非均匀分布的颗粒组分。在这种情况下,所述非均匀分布的颗粒组分可处于固相。
例如,可使用贴片进行管理的物质可处于以下状态:1)由单一组分形成的液体;2)溶液;或3)胶体;或者根据情况,可处于4)其中的固体颗粒在另一液体物质内非均匀地分布的状态。
下文中,将更详细地对根据本申请的贴片进行描述。
1.2贴片的一般性质
1.2.1构成
图1和图2为示出了根据本申请的贴片的实例的视图。下面将参考图1和图2对根据本申请的贴片进行描述。
参考图1,根据本申请的贴片PA可包含网状结构体NS和液体物质。
可分别考虑基础物质BS和添加物质AS作为液体物质。
贴片PA可处于凝胶状态(凝胶型)。贴片PA可作为凝胶型结构体而得以施用,在所述结构体中结合了胶体分子并且形成了网状组织。
根据本申请的贴片PA为用于管理液体物质SB的结构,并且可包含三维网状(网样)结构体NS。所述网状结构体NS可为连续分布的固体结构。所述网状结构体NS可具有网状结构,在所述网状结构中多条微丝相互交织。然而,所述网状结构体NS并不限于其中的多条微丝相互交织的网状形式,并且也能够以任意的三维基体(matrix)的形式施用,所述三维基体通过连接多个微结构而形成。例如,所述网状结构体NS可为包含多个微腔的框架结构体。换句话说,所述网状结构体NS可形成多个微腔MC。
图2示出了根据本申请的实施方式的贴片的结构。参考图2,所述贴片PA的网状结构体可具有海绵结构SS。海绵结构SS的网状结构体可包含多个微孔MH。下文中,术语微孔MH和微腔MC可互换使用,并且除非另外特别提出,将术语微腔MC定义为包括微孔MH的概念。
网状结构体NS可具有规则或不规则的图案。另外,网状结构体NS可包含具有规则图案的区域以及具有不规则图案的区域这二者。
网状结构体NS的密度可具有处于预定范围内的值。优选地,所述预定范围可设定在一个限度内,在该限度内将捕获在贴片PA中的液体物质SB的形式保持为处于与贴片PA相对应的形式。密度可被定义为网状结构体NS密集的程度或网状结构体NS占贴片的质量比或体积比等。
根据本申请的贴片可通过具有三维网状结构来管理液体物质SB。
根据本申请的贴片PA可包含液体物质SB,并且包含在该贴片PA中的液体物质SB的流动性可受限于贴片PA的网状结构体NS的形式。
液体物质SB可在网状结构体NS内自由流动。换句话说,将液体物质SB放置于由网状结构体NS形成的多个微腔中。在相邻的微腔之间可发生液体物质SB的交换。在这种情况下,液体物质SB能够以如下状态存在:其中,液体物质SB渗透至形成网状组织的框架结构体内。在此种情况下,在框架结构体中可形成纳米级孔隙,液体物质SB可渗透至所述纳米级孔隙中。
进一步地,液体物质SB是否填充至网状结构的框架结构体中可根据待捕获至贴片PA中的液体物质SB的颗粒尺寸或分子量来确定。具有相对大的分子量的物质可被捕获至微腔中,而具有相对小的分子量的物质可由框架结构体捕获并且填充进网状结构体NS的框架结构体和/或微腔中。
在本申请中,可将术语“捕获(capture)”定义为在其中将液体物质SB放置于由网状结构体NS形成的多个微腔和/或纳米级孔中的状态。如上所述,将液体物质SB捕获至贴片PA中的状态被定义为包括在其中液体物质SB可在微腔和/或纳米级孔之间流动的状态。
如下所述,可分别考虑基础物质BS和添加物质AS作为液体物质SB。
所述基础物质BS可为具有流动性的液体物质SB。
所述添加物质AS可为与基础物质BS混合并且具有流动性的物质。换句话说,所述基础物质BS可为溶剂。所述添加物质AS可为溶解在所述溶剂中的溶质或者可为在所述溶剂中未溶化的颗粒。
所述基础物质BS可为能够在由网状结构体NS形成的基体内部流动的物质。所述基础物质BS可均匀分布在网状结构体NS中或者可仅分布在网状结构体NS的部分区域中。所述基础物质BS可为具有单一组分的液体。
所述添加物质AS可为与基础物质BS混合或者溶解在基础物质BS中的物质。例如,所述添加物质AS可充当溶质,同时基础物质BS为溶剂。添加物质AS可均匀分布在基础物质BS中。
所述添加物质AS可为在基础物质BS中不溶解的细颗粒。例如,添加物质AS可包括胶体分子和细颗粒(例如微生物)。
添加物质AS可包含比微腔大的颗粒,所述微腔由网状结构体NS形成。当微腔的尺寸小于包含在添加物质AS中的颗粒的尺寸时,可能限制添加物质AS的流动性。
根据实施方式,添加物质AS可包含选择性地包含在贴片PA中的组分。
添加物质AS不是必然指与上述基础物质BS相比含量较少或功能低劣的物质。
下文中,可将捕获至贴片PA中的液体物质SB的特性认为是贴片PA的特性。也就是说,贴片PA的特性可取决于贴片PA中捕获的物质的特性。
1.2.2特性
如上所述,根据本申请的贴片PA可包含网状结构体NS。贴片PA可通过网状结构体NS管理液体物质SB。贴片PA可允许捕获至贴片PA中的液体物质SB保持其至少部分独特的特性。
例如,物质的扩散可发生在其中分布了液体物质SB的贴片PA的区域中,并且力(如表面张力)可发挥作用。
贴片PA可提供液体环境,在其中由于物质的热运动或物质的浓度或密度差而引起靶物质的扩散。一般而言,“扩散”是指由于浓度差,构成物质的颗粒从浓度高的一侧传播至浓度低的一侧的现象。此种扩散现象从根本上可理解为由于分子运动(液体或气体中的平移运动和固体中的振动运动等)而发生的现象。在本申请中,除了提到的由于密度差或浓度差而引起颗粒从浓度高的一侧传播至浓度低的一侧的现象之外,“扩散”还指在其中由于分子的不规则运动而颗粒移动的现象,该现象甚至在浓度均匀时发生。除非另外特别提出,表述“不规则运动”也可具有与“扩散”相同的含义。扩散的物质可为溶解在液体物质SB中的溶质,而且扩散的物质能够以固体、液体或气体状态提供。
更特别地,在由贴片PA捕获的液体物质SB中的非均匀分布的物质可在由贴片PA提供的空间中扩散。换句话说,添加物质AS可在由贴片PA限定的空间中扩散。
通过贴片PA管理的液体物质SB中的添加物质AS或非均匀分布的物质可在由贴片PA的网状结构体NS提供的微腔内扩散。非均匀分布的物质或添加物质AS可在其中扩散的区域可通过与另一物质接触或连接的贴片PA来改变。
甚至,在所述物质或添加物质AS的浓度变得均匀之后,作为非均匀分布的物质或添加物质AS在贴片PA内或在连接至贴片PA的外部区域内扩散的结果,由于在贴片PA内部和/或在连接至贴片PA的外部区域内的分子的不规则运动,所述物质或添加物质AS可连续地移动。
可将贴片PA实施为表现出亲水性质或疏水性质。换句话说,贴片PA的网状结构体NS可具有亲水性质或疏水性质。
当网状结构体NS的性质与液体物质SB的性质相似时,网状结构体NS可能能够更有效地管理液体物质SB。
基础物质BS可为极性的亲水物质或非极性的疏水物质。添加物质AS可表现出亲水性质或疏水性质。
液体物质SB的性质可与基础物质BS和/或添加物质AS相关。例如,当基础物质BS和添加物质AS都是亲水的,液体物质SB可能是亲水的;而当基础物质BS和添加物质AS都是疏水的,液体物质SB可能是疏水的。当基础物质BS和添加物质AS的极性不同时,液体物质SB可能是亲水的或疏水的。
当网状结构体NS和液体物质SB的极性均为亲水的或疏水的,吸引力可在网状结构体NS和液体物质SB之间发挥作用。当网状结构体NS与液体物质SB的极性相反(例如当网状结构体NS的极性是疏水的,而液体物质SB的极性是亲水的)时,排斥力可在网状结构体NS和液体物质SB之间起作用。
基于上述性质,可单独使用贴片PA、可使用多个贴片PA、或者可与另一介质一起使用贴片PA来诱导期望的反应。在下文中,将对贴片PA的功能性方面进行描述。
然而,在下文中,为了便于描述,将贴片PA假定为可包含亲水溶液的凝胶型。换句话说,除非另外特别提出,假定贴片PA的网状结构体NS具有亲水性质。
然而,不应当将本申请的范围解释为限于具有亲水性质的凝胶型贴片PA。除了包含表现出疏水性质的溶液的凝胶型贴片PA之外,从其中移除溶剂的凝胶型贴片PA以及甚至溶胶型贴片PA也均可属于本申请的范围,只要其能够执行根据本申请的功能。
2.贴片的功能
由于上述特性,根据本申请的贴片可具有一些有用的功能。换句话说,通过捕获液体物质SB,贴片可参与到液体物质SB的行为中。
因此,在下文中,根据物质相对于贴片PA的行为形式,将分别对储存器功能(reservoir function)和通道功能(channeling function)进行描述,所述储存器功能是指将物质限定在由贴片PA形成的预定区域内的状态,所述通道功能是指将物质限定在包含贴片PA的外部区域的区域内的状态。
2.1储存器
2.1.1含义
如上所述,根据本申请的贴片PA可捕获液体物质SB。换句话说,贴片PA可执行作为储存器的功能。
贴片PA可使用网状结构体NS将液体物质SB捕获至在网状结构体NS中形成的多个微腔中。液体物质SB可占据细小微腔的至少部分,所述微腔由贴片PA的三维网状结构体NS形成;或者可渗透进在网状结构体NS中形成的纳米级孔隙中。
即使当液体物质SB分布在多个微腔中时,贴片PA中放置的液体物质SB也没有失去液体的性质。也就是说,即使在贴片PA中,液体物质SB也具有流动性,并且在分布于贴片PA中的液体物质SB中可发生物质的扩散,并且适当的溶质可溶解在所述物质中。
下面将更详细地描述贴片PA的储存器功能。
2.1.2包含
在本申请中,由于上述特性,贴片PA可捕获靶物质。贴片PA可在预定范围内对外部环境的变化具有抵抗力。如此,贴片PA可保持将物质捕获在该贴片中的状态。液体物质SB(待捕获的靶标)可占据三维网状结构体NS。
在下文中,为了方便,将贴片PA的上述功能称为“包含”。
然而,将“包含液体物质的贴片PA”定义为涵盖以下情况:其中,将液体物质包含在由网状结构形成的空间中;和/或将液体物质包含在构成网状结构体NS的框架结构体中。
贴片PA可包含液体物质SB。例如,由于在贴片PA的网状结构体NS和液体物质SB之间起作用的吸引力,贴片PA可包含液体物质SB。液体物质SB能够以预定或更高强度的吸引力结合至网状结构体NS并被包含在贴片PA中。
贴片PA中包含的液体物质SB的性质可根据贴片PA的性质来进行分类。更具体而言,当贴片PA表现出亲水性质时,贴片PA可结合至亲水的液体物质SB(通常是极性的)并且在三维微腔中包含所述亲水的液体物质SB。或者,当贴片PA表现出疏水性质时,在三维网状结构体NS的微腔中可包含疏水的液体物质SB。
可包含在贴片PA中的物质的量可与贴片PA的体积成比例。换句话说,包含在贴片PA中的物质的量可与三维网状结构体NS的量成比例,所述三维网状结构体NS充当有利于贴片PA形成的支撑体。然而,在可包含于贴片PA中的物质的量与贴片PA的体积之间没有恒定的比例系数,因此,可包含在贴片PA中的物质的量与贴片PA的体积之间的关系可根据网状结构的制造方法或设计而变化。
包含在贴片PA中的物质的量可随着时间由于蒸发、脱落(loss)等而减少。可额外将物质注入贴片PA中以增加或维持包含在贴片PA中的物质的含量。例如,可向贴片PA添加用于抑制水分蒸发的保湿剂。
贴片PA能够以易于储存液体物质SB的形式被施用。这意味着当物质受到环境因素(如湿度水平、光量和温度)的影响时,可施用贴片PA以使物质的变性最小化。例如,为了防止贴片PA由于外界因素(如细菌)而引起的变性,可用细菌抑制剂处理贴片PA。
贴片PA中可包含具有多种组分的液体物质SB。在这种情况下,可在参考时间点之前将由多种组分形成的物质一起放置于贴片PA中;或者可首先将主要注入的物质包含在贴片PA中,然后在预定量的时间之后,可将次要物质包含在贴片PA中。例如,当将由两种组分形成的液体物质SB包含在贴片PA中时,可在制造贴片PA时将两种组分包含在贴片PA中;可在制造贴片PA时仅将一种组分包含在贴片PA中,并可晚些将另一组分包含在其中;或者可在制造贴片PA之后依次将两种组分包含在贴片PA中。
如上所述,包含在贴片PA中的物质可表现出流动性,并且由于贴片PA中的分子运动,该物质可扩散或不规则移动。
2.1.3提供反应空间
图3和图4为示出了作为根据本申请的贴片的功能的实例的反应空间的提供的视图。
如图3和图4所示,根据本申请的贴片PA可执行提供空间的功能。换句话说,贴片PA可提供空间,在该空间中液体物质SB可移动经过由网状结构体NS形成的空间和/或构成网状结构体NS的空间。
贴片PA可提供用于除了颗粒扩散和/或颗粒不规则运动之外的活动(下文中称为除扩散以外的活动)的空间。除扩散以外的活动可指化学反应,但不限于此;并且还可指物理状态变化。更具体地,除扩散以外的活动可包括:在该活动之后其中的物质的化学组成发生变化的化学反应;包含在物质中的组分之间的特异性结合反应;包含在物质中并且在其中非均匀分布的颗粒或溶质的均化;包含在物质中的一些组分的缩合;或者部分物质的生物学活动。
当多种物质参与所述活动时,可在参考时间点之前将多种物质一起放置于贴片PA中。可依次将多种物质***贴片PA中。
通过改变贴片PA的环境条件,可增强对贴片PA中的除扩散以外的活动提供空间的功能的效率。例如,通过改变贴片PA的温度条件或向其增添电学条件可促进活动或者诱导活动开始。
根据图3和图4,放置于贴片PA中的第一物质SB1和第二物质SB2可在贴片PA内部反应并且变形成第三物质SB3或生成第三物质SB3。
2.2通道
2.2.1含义
在贴片PA和外部区域之间可发生物质的移动。物质可从贴片PA移动至贴片PA的外部区域或者可从外部区域移动至贴片PA。
贴片PA可形成物质的移动路线或者参与物质的移动。更具体地,贴片PA可参与捕获至该贴片PA中的液体物质SB的移动或者通过捕获至该贴片PA中的液体物质SB参与外部物质的移动。可将基础物质BS或添加物质AS从贴片PA中移出,或者可将外部物质从外部区域引入至贴片PA。
贴片PA可提供物质的移动路线。即,贴片PA可参与物质的移动并且提供物质的移动通道。贴片PA可基于液体物质SB的独特性质提供物质的移动通道。
根据贴片PA是否与外部区域相连,贴片PA可处于以下状态:其中,液体物质SB能够在贴片PA和外部区域之间移动;或者其中,液体物质SB不能在贴片PA和外部区域之间移动。当启动贴片PA和外部区域之间的通道作用时,贴片PA可具有独特的功能。
下文中,首先将描述物质能够移动的状态和物质不能移动的状态,然后结合贴片PA是否与外部区域相连对贴片PA的独特功能进行详细描述。
基本上,物质的扩散和/或不规则运动是液体物质SB在贴片PA和外部区域之间移动的根本性原因。然而,已经描述了控制外部环境因素(例如,控制温度条件或控制电学条件等)来控制物质在贴片PA和外部区域之间的移动。
2.2.2能够移动的状态
在物质能够移动的状态中,在捕获至贴片PA中的液体物质SB和/或放置在外部区域中的物质之间可发生流动。在物质能够移动的状态中,在捕获至贴片PA中的液体物质SB和外部区域之间可发生物质的移动。
例如,在物质能够移动的状态中,液体物质SB或液体物质SB的部分组分可由于不规则运动而移动或者扩散至外部区域。或者,在物质能够移动的状态中,放置在外部区域中的外部物质或外部物质的部分组分可由于不规则运动而移动或扩散至贴片PA中的液体物质SB。
物质能够移动的状态可通过接触产生。接触可指捕获至贴片PA中的液体物质SB与外部区域之间的连接。接触可指外部区域与液体物质SB的流动区域之间的至少部分重叠。接触可指外部物质与贴片PA的至少部分连接。可以理解的是,处于物质能够移动的状态扩大了在其中被捕获的液体物质SB可流动的范围。换句话说,在物质能够移动的状态中,在其中液体物质SB可流动的范围可扩大至包含被捕获的液体物质SB的外部区域的至少部分。例如,当液体物质SB与外部区域接触时,在其中被捕获的液体物质SB可流动的范围可扩大至包含接触的外部区域的至少部分。更具体地,当外部区域是外部板时,在其中液体物质SB可流动的范围可扩大至包含外部板与液体物质SB接触的区域。
2.2.3不能移动的状态
在物质不能移动的状态中,在捕获至贴片PA中的液体物质SB与外部区域之间不发生物质的移动。然而,可分别在捕获至贴片PA中的液体物质SB中和放置于外部区域中的外部物质中发生物质的移动。
物质不能移动的状态可为解除了接触的状态。换句话说,在解除了贴片PA与外部区域之间的接触的状态中,贴片PA中保留的液体物质SB与外部区域或外部物质之间不可能进行物质的移动。
更具体地,解除了接触的状态可指捕获在贴片PA中的液体物质SB未连接至外部区域的状态。解除了接触的状态可指在其中液体物质SB未连接至放置于外部区域中的外部物质的状态。例如,通过贴片PA与外部区域之间的分开可产生在其中不可能进行物质的移动的状态。
在本申请中,尽管“能够移动的状态”具有与“不能移动的状态”不同的含义,但由于时间的流逝、环境的变化等,在状态之间可发生转变。换句话说,贴片PA可在处于能够移动的状态之后处于不能移动的状态;在处于不能移动的状态之后处于能够移动的状态;或者在处于能够移动的状态之后又处于不能移动的状态之后,再次处于能够移动的状态。
2.2.4功能的区分
2.2.4.1递送
在本申请中,由于上述特性,贴片PA可将捕获在贴片PA中的液体物质SB的至少一部分递送至期望的外部区域。物质的递送可指在满足预定条件时将捕获在贴片PA中的液体物质SB的一部分从贴片PA中分离。液体物质SB的一部分的分离可指从受贴片PA影响的区域中提取、排出或释放物质的一部分。这是从属于贴片PA的上述通道功能的概念,并且可理解为定义了将放置在贴片PA中的物质向贴片PA外部转移(递送)。
期望的外部区域可为另一贴片PA、干燥区域或液体区域。
用于发生递送的预定条件可设定为环境条件,例如温度变化、压力变化、电学特性方面的变化以及物理状态方面的变化。例如,当贴片PA与目标(该目标与液体物质SB结合的力大于与贴片PA的网状结构体NS结合的力)接触时,液体物质SB可与接触的目标在化学上结合,并且作为结果,可将该液体物质SB的至少一部分提供至所述目标。
在下文中,为了方便,将贴片PA的上述功能称为“递送”。
经由在贴片PA与外部区域之间液体物质SB能够移动的状态以及液体物质SB不能移动的状态,在贴片PA和外部区域之间可发生递送。
更具体地,当液体物质SB处于能够移动的状态,液体物质SB可在贴片PA与外部区域之间进行扩散或者可由于不规则运动而移动至外部区域。换句话说,包含在液体物质SB中的基础溶液和/或添加物质AS可从贴片PA移动至外部区域。在液体物质SB不能移动的状态中,液体物质SB不能在贴片PA与外部区域之间移动。换句话说,从能够移动的状态向不能移动的状态转变时,由于液体物质SB的不规则运动和/或扩散而已经从贴片PA移动至外部区域的物质的一部分不能再移动回贴片PA。因此,可将液体物质SB的一部分提供至外部区域。
递送可由于液体物质SB和网状结构体NS之间的吸引力与液体物质SB和外部区域或外部物质之间的吸引力之差而进行。吸引力可通过特异性结合关系或极性之间的相似性而产生。
更具体地,当液体物质SB是亲水的且外部区域或外部物质比网状结构体NS更亲水时,经由能够移动的状态和不能移动的状态可将捕获在贴片PA中的液体物质SB的至少一部分提供至外部区域。
液体物质SB的递送也可选择性地进行。例如,当在包含于液体物质SB中的一些组分与外部物质之间存在特异性结合关系时,经由物质能够移动的状态和物质不能移动的状态可选择性地对部分成分进行递送。
更具体地,当假定贴片PA向外部板PL(处于平板的形式)提供物质时,可将特异性地与捕获在贴片PA中的液体物质SB的一部分(例如,溶质的一部分)结合的物质施加在外部板PL上。在这种情况下,经由能够移动的状态和不能移动的状态,贴片PA可选择性地将溶质的一部分(其与施加在外部板PL上的物质特异性地结合)从贴片PA递送至板PL。
下面将根据物质移动至不同区域的一些实例来对递送(作为贴片PA的功能)进行描述。然而,在给出详细的描述中,对液体物质SB的“递送”和对液体物质SB的“释放”的概念可互换使用。
此处,将描述从贴片PA向另外的外部板PL提供液体物质SB的情况。例如,可在考虑之列的是将物质从贴片PA移动至板PL(例如载玻片)的情况。
随着贴片PA与板PL接触,捕获在贴片PA中的液体物质SB的至少一部分扩散或由于不规则运动而移动至板PL。当解除贴片PA与板PL之间的接触时,已经从贴片PA移动至板PL的物质的一部分(即,液体物质SB的一部分)不能移动回贴片PA。结果是,可将物质的一部分从贴片PA提供至板PL。在这种情况下,所提供的物质的一部分可为添加物质AS。对于待通过接触和分开而“提供”的贴片PA中的物质而言,应当存在在物质和板PL之间起作用的吸引力和/或结合力,并且所述吸引力和/或结合力应当大于在物质和贴片PA之间起作用的吸引力。因此,如果没有满足上述“递送条件”,则在贴片PA与板PL之间不发生物质的递送。
通过向贴片PA提供温度条件或电学条件可控制物质的递送。
物质从贴片PA向板PL的移动可取决于贴片PA与板PL之间的接触面积的范围。例如,根据贴片PA与板PL接触的面积的范围,可提高或降低贴片PA与板PL之间的物质移动效率。
当贴片PA包含多种组分时,可以仅有部分组分选择性地移动至外部板PL。更具体地,可将与多种组分中的部分组分特异性地结合的物质固定至外部板PL。在这种情况下,固定至外部板PL的物质可处于液体状态或固体状态,或者可被固定至不同区域。在这种情况下,由于贴片PA与不同区域之间的接触,具有多种组分的物质的部分移动至板PL并且特异性地结合至板PL;并且当将贴片PA与板PL分开时,仅有部分的组分可选择性地释放至板PL。
图5-图7示出了作为根据本申请的贴片PA的功能之中的递送物质的实例的从贴片PA向外部板PL递送物质。根据图5-图7,通过使贴片PA与外部板PL接触,可将包含在贴片PA中的物质的一部分提供至板PL。在这种情况下,通过使贴片PA与板接触而使得物质能够移动,对物质的提供可成为可能。在这种情况下,在板和贴片PA接触的接触表面附近可形成水膜WF,并且物质能够经由所形成的水膜WF进行移动。
本文中,将描述在其中从贴片PA向具有流动性的物质SL提供液体物质SB的情况。具有流动性的物质SL可为保存在其它容纳空间或者正在流动的液体物质。
随着贴片PA与具有流动性的物质接触(例如,将贴片PA放入溶液中),捕获在贴片PA中的液体物质SB的至少一部分可扩散或者由于不规则运动而移动至具有流动性的物质SL。当将贴片PA与具有流动性的物质SL分开时,已经从贴片PA移动至具有流动性的物质的液体物质SB的一部分不能移动回贴片PA,从而使得可将贴片PA中的物质的一部分提供至具有流动性的物质。
贴片PA与具有流动性的物质SL之间的物质移动可取决于贴片PA与具有流动性的物质SL之间的接触面积的范围。例如,根据贴片PA与具有流动性的物质SL接触的面积的范围(例如,将贴片PA浸入溶液中的深度等),可提高或降低贴片PA与具有流动性的物质SL之间的物质移动效率。
通过贴片PA与具有流动性的物质之间的物理分开可控制贴片PA与具有流动性的物质SL之间的物质移动。
液体物质SB中的添加物质AS的分浓度(partial concentration)可不同于具有流动性的物质中的添加物质AS的分浓度,并且可将添加物质AS从贴片PA提供至具有流动性的物质。
然而,在贴片PA向具有流动性的物质SL提供液体物质SB的过程中,贴片PA与具有流动性的物质SL之间的物理分开不是必要的。例如,当引起物质从贴片PA移动至具有流动性的液体的力(驱动力/诱使力(casual force))消失或者降低至参考值以下时,物质的移动可停止。
在贴片PA与具有流动性的物质SL之间的“递送”中,在贴片PA与具有流动性的物质SL之间可不需要上述“递送条件”。可以理解的是,已经移动至具有流动性的物质SL的物质在具有流动性的物质SL中扩散和/或由于不规则运动而移动,并且当移动的物质与贴片PA之间的距离大于预定距离时,该物质被提供至具有流动性的物质SL。因为在板PL的情况下,由于接触而扩大的能够移动的范围是非常有限的,因此,贴片PA与已经移动至板PL的物质之间的吸引力可能是重要的;在贴片PA与具有流动性的物质之间的关系中,由于贴片PA与板PL之间的接触而扩大的能够移动的范围相对宽得多,因此,贴片PA与已经移动至具有流动性的物质SL的物质之间的吸引力就无关紧要。
图8-图10示出了作为根据本申请的贴片PA的功能之中的物质递送的实例的从贴片PA向具有流动性的物质递送物质。根据图8-图10,贴片PA可向具有流动性的外部物质递送包含在贴片PA中的物质的一部分。通过将贴片PA***具有流动性的物质中或者与具有流动性的物质接触从而使得在捕获至贴片PA中的液体物质SB与具有流动性的物质之间的物质移动成为可能,可进行所包含的物质的一部分的递送。
本文中,假定将物质从贴片PA移动至另一贴片PA。在贴片PA与另一贴片PA接触的接触区域中,在贴片PA中提供的液体物质SB的至少一部分可移动至另一贴片PA。
在接触区域中,在每一贴片PA中提供的液体物质SB可扩散并且移动至另一贴片PA。在这种情况下,由于物质的移动,在每一贴片PA中提供的液体物质SB的浓度可变化。同样,在本实施方式中,如上所述,贴片PA和另一贴片PA可分开,并且可将贴片PA中的液体物质SB的一部分提供至另一贴片PA。
贴片PA与另一贴片PA之间的物质移动可通过环境条件方面的变化(包括物理状态的变化)来进行。
贴片PA与另一贴片PA之间的物质移动可取决于贴片PA与另一贴片PA之间的接触面积的范围。例如,根据贴片PA与另一贴片PA接触的面积的范围,可提高或降低贴片PA与另一贴片PA之间的物质移动效率。
图11-图13示出了作为根据本申请的贴片PA的功能之中的物质递送的实例的从贴片PA1向另一贴片PA2递送物质。根据图11-图13,贴片PA1可将包含在贴片PA1中的物质的一部分递送至另一贴片PA2。通过使贴片PA1与另一贴片PA2接触并且变为在其中捕获至贴片PA1中的液体物质SB和捕获至另一贴片PA2中的物质可相互交换的状态,可进行对物质的一部分的递送。
2.2.4.2吸收
在描述之前,应当指出的是,在一些实施方式中,根据本申请的贴片PA的功能之中的“吸收”能够以与上述“递送”类似的方式进行管理。例如,在由于物质之间的浓度差而物质移动的情况下,“吸收”可类似于“递送”,其中可改变液体物质SB的浓度、特别是添加物质AS的浓度来控制物质移动的方向。在通过解除与贴片PA的物理接触来控制物质的移动和选择性吸收方面,“吸收”也可类似于“递送”,并且本申请所属领域的普通技术人员可清楚地理解这一点。
由于上述特性,根据本申请的贴片PA可捕获外部物质。贴片PA可向受贴片PA影响的区域拉入外部物质,所述外部物质存在于由贴片PA限定的区域外部。受牵拉的外部物质可随着贴片PA的液体物质SB而被捕获。对外部物质的拉入可通过外部物质与已捕获在贴片PA中的液体物质SB之间的吸引力而产生。或者,对外部物质的拉入可通过外部物质与未被液体物质SB占据的网状结构体NS的区域之间的吸引力而产生。对外部物质的拉入可通过表面张力而产生。
在下文中,为了方便,将贴片PA的上述功能称为“吸收”。可将吸收理解为是从属于贴片PA的上述通道功能的概念(定义了外部物质向贴片PA的移动的概念)。
吸收可通过贴片PA经由物质能够移动的状态和物质不能移动的状态而发生。
可被贴片PA吸收的物质可处于液体状态或固体状态。例如,当贴片PA与外部物质(包括固态物质)接触时,由于包含在外部物质中的固态物质与放置在贴片PA中的液体物质SB之间的吸引力,可进行对物质的吸收。作为另一实例,当贴片PA与液体外部物质接触时,由于液体外部物质与放置在贴片PA中的液体物质SB之间的结合,可进行吸收。
吸收至贴片PA中的外部物质可经由形成贴片PA的网状结构体NS的微腔移动至贴片PA的内部或者可分布在贴片PA的表面上。外部物质分布的位置可基于外部物质的颗粒尺寸或分子量来设定。
当进行吸收时,可改变贴片PA的形式。例如,可改变贴片PA的体积、颜色等。当进行向贴片PA中的吸收时,通过向贴片PA的吸收环境添加外部条件(例如温度变化和物理状态变化)可激活或延迟向贴片PA中的吸收。
下面将根据外部区域的一些实例对吸收(作为贴片PA的功能)进行描述,所述外部区域在发生吸收时向贴片PA提供待吸收的物质。
下文中,将假定贴片PA从外部板PL吸收外部物质。外部板的实例可包括在其中可放置外部物质但不吸收该外部物质的板PL。
可将物质施加在外部板PL上。具体地,可将物质以粉末的形式施加在板PL上。施加在板PL上的物质可为单一组分或者多种组分的混合物。
所述板PL可具有平板的形状。可将板PL的形状变形以改善包含物质的能力等。例如,可形成孔以改善包含物质的能力;可通过雕刻或压印使板PL的表面变形;或者可使用有图案的板PL以改善与贴片PA的接触。
通过根据本申请的贴片PA从板PL吸收物质可通过板PL与贴片PA之间的接触进行。在这种情况下,在板PL与贴片PA之间的接触表面附近的接触区域中,由于捕获在贴片PA中的液体物质SB和/或施加在板PL上的物质,可形成水膜WF。当在接触区域中形成水膜(水滑(aquaplane)、水漂(hydroplane))WF时,通过水膜WF可捕获施加在板PL上的物质。捕获在水膜WF中的物质可在贴片PA内自由流动。
当贴片PA与板PL间隔预定距离或更远并且分开时,水膜WF可随着贴片PA移动,并且施加在板PL上的物质可被吸收至贴片PA中。随着贴片PA与板PL分开预定距离或更远,施加在板PL上的物质可被吸收至贴片PA中。当贴片PA与板PL间隔开并且分开时,向贴片PA提供的液体物质SB可不向板PL移动,或者仅微不足道的量可被吸收至贴片PA中。
施加在板PL上的物质的全部或一部分可特异性地与捕获在贴片PA中的物质的全部或一部分反应。就此而言,通过贴片PA从板PL吸收物质可选择性地进行。具体而言,关于捕获在贴片PA中的物质的一部分,当贴片PA具有比板PL更强的吸引力时,可选择性地进行吸收。
作为一个实例,物质的一部分可固定至板PL。换句话说,物质的一部分可固定至板PL,同时物质的另一部分具有流动性地施加或者不进行固定。在这种情况下,当贴片PA与板PL接触并且分开时,施加在板PL上的物质中,除了固定至板PL的物质的一部分之外的物质可被选择性地吸收至贴片PA中。相反,不管是否对物质进行固定,由于捕获在贴片PA中的物质和放置在板PL上的物质的极性,也可发生选择性吸收。
作为另一实例,当捕获在贴片PA中的液体物质SB特异性地结合至施加在板PL上的物质的至少一部分时,在贴片PA与施加在板PL上的物质接触并随后分开时,仅有特异性地结合至液体物质SB的施加在板PL上的物质的一部分可被吸收至贴片PA中。
作为又一实例,施加在板PL上的物质的一部分可与预先固定至板PL的物质特异性反应。在这种情况下,施加至板PL的物质中,仅有除了与预先固定至板PL的物质特异性反应的物质之外的剩余物质可被吸收至贴片PA中。
图14-图16示出了作为根据本申请的贴片PA的功能之中的物质吸收的实例的通过贴片PA从外部板PL吸收物质。根据图14-图16,贴片PA可从外部板PL吸收放置在外部板PL上的物质的一部分。通过以下可进行物质的吸收:使贴片PA与外部板PL接触;在外部板PL与贴片PA之间的接触区域附近形成水膜WF;以及物质经由水膜WF能够移动至贴片PA。
本文中,假定将物质从具有流动性的物质SL吸收至贴片PA中。具有流动性的物质SL可指保留在其它容纳空间或者正在流动的液体外部物质。更具体地,通过拥有使具有流动性的物质SL与捕获在贴片PA中的液体物质SB可相互流入和流出的环境,可将具有流动性的物质SL的全部或者一部分吸收至贴片PA中。在这种情况下,通过将贴片PA与具有流动性的物质SL的至少一部分接触,可形成在其中具有流动性的物质SL与液体物质SB可相互流入和流出的环境。
当贴片PA与具有流动性的物质SL接触时,贴片PA可处于物质能够从具有流动性的物质SL移动的状态。当将贴片PA与具有流动性的物质SL分开时,可将具有流动性的物质SL的至少一部分吸收至贴片PA中。
将物质从具有流动性的物质SL吸收至贴片PA中可取决于捕获在贴片PA中的物质与具有流动性的物质SL之间的浓度差。换句话说,当捕获在贴片PA中的液体物质SB关于预定的添加物质AS的浓度低于具有流动性的物质SL关于预定的添加物质AS的浓度时,可将预定的添加物质AS吸收至贴片PA中。
当将物质从具有流动性的物质SL吸收至贴片PA中时,除了如上所述的在贴片PA与具有流动性的物质SL接触时取决于浓度差的吸收之外,向贴片PA中的吸收也可通过添加电学因素或改变物理条件来控制。进一步地,无需在捕获至贴片PA中的物质与待吸收的物质之间的直接接触,物质的吸收也可通过经由媒介的间接接触来进行。
图17-图19示出了作为根据本申请的贴片PA的功能之中的物质吸收的实例的通过贴片PA从具有流动性的物质SL吸收物质。根据图17-图19,贴片PA可吸收具有流动性的物质SL的一部分。物质的吸收可通过以下进行:使贴片PA浸入具有流动性的物质SL中或者与具有流动性的物质SL接触,从而使得捕获在贴片PA中的液体物质SB与具有流动性的物质SL能够相互移出和移入。
本文中,将假定贴片PA从另一贴片PA吸收外部物质。
通过贴片PA从另一贴片PA吸收外部物质可由于被吸收的外部物质与已经捕获在贴片PA中的物质之间以及被吸收的外部物质与没有吸收至贴片PA中的外部物质之间的结合力之差而进行。例如,当被吸收的物质表现出亲水性质,贴片PA表现出亲水性质,并且被吸收的物质与贴片PA之间的吸引力比另一贴片PA与被吸收的物质之间的吸引力更强时(即,当贴片PA比另一贴片PA更亲水时),在贴片PA与另一贴片PA接触之后再分开时,外部物质的至少一部分可吸收至贴片PA中。
图20-图22示出了作为根据本申请的贴片PA的功能之中的物质吸收的实例的通过贴片PA3从另一贴片PA4吸收物质。根据图20-图22,贴片PA3可吸收放置在另一贴片PA4中的物质的一部分。物质吸收可通过以下进行:使贴片PA3与另一贴片PA4接触,从而使得捕获在贴片PA3中的液体物质SB和捕获在另一贴片PA4中的液体物质SB能够相互交换。
可根据构成贴片PA的三维网状结构体NS的框架结构体相对于贴片PA总体积的比例来改变贴片PA与吸收至其中的外部物质的结合力。例如,当整个贴片PA中由框架结构体占据的体积的比例增加时,捕获在结构体中的物质的量可减少。在这种情况下,由于如靶物质与捕获在贴片PA中的物质之间的接触面积减少的原因,可减少贴片PA与靶物质之间的结合力。
关于这一点,在贴片PA的制造工艺过程中可调节构成网状结构体NS的材料的比率,从而控制贴片PA的极性。例如,在使用琼脂糖制造贴片PA的情况下,可控制琼脂糖的浓度以调节吸收的程度。
当相对于从贴片PA提供的物质而言特定区域具有比贴片PA弱的结合力,并且将贴片PA与另一贴片PA接触并随后分开时,被吸收的外部物质可随着贴片PA与另一贴片PA分开。
2.2.4.3提供环境
由于上述特性,根据本申请的贴片PA可执行调节期望区域的环境条件的功能。贴片PA可向期望的区域提供归因于贴片PA的环境。
归因于贴片PA的环境条件可取决于捕获在贴片PA中的液体物质SB。基于贴片PA中容纳的物质的特性或者为了使环境对应于贴片PA中容纳的物质的特性的目的,贴片PA可在放置于外部区域中的物质中产生期望的环境。
可将对环境的调节理解为改变期望区域的环境条件。改变期望区域的环境条件能够以如下形式实施:其中,受贴片PA影响的区域扩大至包含期望区域的至少一部分;或者其中,与期望区域共享贴片PA的环境。
下文中,为了方便,将贴片PA的上述功能称为“提供环境”。
通过贴片PA提供环境可在物质能够在贴片PA与用于提供环境的外部区域之间移动的状态下进行。通过贴片PA提供环境可通过接触进行。例如,当贴片PA与期望的区域(例如外部物质、板PL等)接触时,通过贴片PA可将特定的环境提供至期望的区域。
贴片PA可通过提供具有适当的pH、渗透压、湿度水平、浓度、温度等的环境来调节靶区域TA的环境。例如,贴片PA可向靶区域TA或靶物质提供流动性(流通性,liquidity)。此种对流动性的提供可由于捕获在贴片PA中的物质的一部分的移动而发生。通过捕获在贴片PA中的液体物质SB或基础物质BS可向靶区域TA提供潮湿的环境。
可根据目的不断地维持由贴片PA提供的环境因素。例如,贴片PA可向期望区域提供稳态。作为另一示例,作为提供环境的结果,捕获在贴片PA中的物质可适应于期望区域的环境条件。
通过贴片PA提供环境可产生自包含在贴片PA中的液体物质SB的扩散。也就是说,当贴片PA与期望区域接触时,物质能够经由接触区域而移动,所述接触区域由于贴片PA和期望区域之间的接触而形成。关于这一点,根据物质扩散的方向,可实施归因于渗透压的环境变化、归因于离子浓度变化的环境变化、对潮湿环境的提供以及pH水平的变化。
图23-图25示出了作为根据本申请的贴片PA的功能之中的提供环境的实例的通过贴片PA将预定环境提供至外部板PL。根据图23-图25,贴片PA可将预定环境提供至外部板PL,在所述外部板PL上放置有第四物质SB4和第五物质SB5。例如,贴片PA可向板PL提供预定环境用于第四物质SB4与第五物质SB5反应并且形成第六物质SB6。通过使贴片PA与板PL接触从而使得在接触区域附近形成水膜WF并且将第四物质SB4和第五物质SB5捕获入水膜WF中,可进行环境的提供。
3.贴片的应用
通过适当地应用贴片PA的上述功能,可施用根据本申请的贴片PA以执行各种功能。
下面将通过公开一些实施方式来描述本申请的技术思想。但是,应用本申请所公开的贴片PA的功能的技术范围可在本领域普通技术人员可以容易地得出的范围内进行广义的解释,并且不应当将本申请的范围解释为受到本文公开的实施方式的限制。
3.1贴片内(In-patch)
贴片PA可向物质提供反应区域。换句话说,物质的反应可发生在受贴片PA影响的空间区域的至少一部分内。在这种情况下,物质的反应可为捕获在贴片PA中的液体物质SB之间的反应和/或捕获的液体物质SB与从贴片PA外部提供的物质之间的反应。向物质提供反应区域可激活或促进物质的反应。
在这种情况下,捕获在贴片PA中的液体物质SB可包含以下中的至少一种:在制造贴片PA时添加的物质;在制造贴片PA之后向贴片PA中添加并且包含在贴片PA中的物质;以及暂时捕获在贴片PA中的物质。换句话说,不管是以何种形式将物质捕获至贴片PA中,在贴片PA中的反应被激活的时间点处,捕获在贴片PA中的任何物质均可在贴片PA中反应。进一步地,在制造贴片PA后注入的物质也可作为反应引发剂。
就实施方式而言,对与捕获在贴片PA中的液体物质SB相关的反应提供反应区域可为从属于上述第2.1.3节(即,提供反应空间)的概念。或者,对与捕获在贴片PA中的液体物质SB相关的反应提供反应区域可由多个概念组成,所述多个概念执行上述第2.1.3节和第2.2.4.2节(即,吸收)的组合功能。对与捕获在贴片PA中的液体物质SB相关的反应提供反应区域并不限于此,并且能够以将两种以上的功能组合的形式来实施。
3.1.1第一实施方式
下文中,将通过假定由单个贴片PA来执行吸收至贴片PA中的功能和提供反应空间的功能(下文称为“提供功能”)来给出描述。在这种情况下,吸收功能和提供功能可为同时执行的功能、在不同时间点执行的功能、或者为执行另一功能而依次执行的功能。除了吸收功能和提供功能之外,进一步包括其它功能的贴片PA也可被认为属于本实施方式。
如上所述,贴片PA可执行捕获物质的功能,并且甚至当将物质捕获时所述物质也可具有流动性。当液体物质SB的一些组分是非均匀分布的,非均匀的组分可进行扩散。甚至当液体物质SB的组分是均匀分布的,液体物质SB也可由于颗粒的不规则运动而具有预定水平的移动性。在这种情况下,可在贴片PA内部发生物质之间的反应(例如物质之间的特异性结合)。
例如,在贴片PA中,除了捕获的物质之间的反应之外,处于以下形式的反应也是可能的:其中,新捕获在贴片PA中的具有流动性的物质与已经捕获在贴片PA中的物质彼此特异性地结合。
具有流动性的物质与已经捕获在贴片PA中的物质之间的反应也可发生在将贴片与已提供的空间分开之后。例如,在贴片PA从任意空间吸收具有流动性的物质之后,可将贴片PA与任意空间分开,并且在贴片PA中可发生被吸收的物质与已经捕获在贴片PA中的物质之间的反应。
此外,通过相对于具有流动性的物质执行吸收功能,贴片PA可允许捕获至其中的物质发生反应。换句话说,通过贴片PA吸收具有流动性的物质可触发被吸收的物质与已经捕获在贴片PA中的物质之间的反应。所述反应可发生在由贴片PA限定的空间内部。
由于发生在贴片PA内部的反应,可改变捕获在贴片PA中的液体物质SB的组成。具体而言,当捕获在贴片PA内部的物质为化合物时,其化学组成在反应之前和之后可发生改变。或者,物质的组成分布可根据物质在贴片PA中的位置而改变。例如,这可能是由于扩散或者颗粒具有对于另一物质而言特异性的吸引力。
当由于贴片PA内部的反应而改变液体物质SB的组成时,由于贴片PA与贴片PA外部的物质(当存在与贴片PA接触的物质时,为相应的物质)之间的浓度差,物质的一部分可被吸收至贴片PA中,或者物质可从贴片PA释放至贴片PA外部的物质。
3.1.2第二实施方式
下文中,将描述在其中将贴片PA的包含功能和向物质提供反应空间的功能一起进行至少预定量的时间的实施方式。更具体地,贴片PA可执行向贴片PA中包含的液体物质SB的至少一部分提供空间以反应的功能。
贴片PA可包含物质并且向所包含的物质提供反应空间。在这种情况下,由贴片PA提供的反应空间可为由贴片PA的网状结构体NS形成的微腔或者贴片PA的表面区域。具体地,当贴片PA中包含的物质与施加在贴片PA表面上的物质反应时,反应空间可为贴片PA的表面区域。
由贴片PA提供的反应空间可用于提供特定的环境条件。当在放置于贴片PA中的液体物质SB中发生反应时,可通过贴片PA调节反应的环境条件。例如,贴片PA可充当缓冲溶液。
通过经由网状结构包含物质,贴片PA不需要另外的容器。当贴片PA的反应空间为贴片PA的表面时,通过贴片PA的表面可容易地观察到反应。对此,可将贴片PA的形状变形成有助于观察的形状。
贴片PA中包含的液体物质SB可变性或者与不同种类的物质反应。贴片PA中包含的液体物质SB的组成可随着时间而变化。
所述反应可指其中化学式改变的化学反应、物理状态变化或生物反应。在这种情况下,贴片PA中包含的液体物质SB可为由单一组分形成的物质或者由包含多种组分的混合物形成的物质。
3.2提供移动路线(通道作用)
下文中,将对执行提供物质移动路线的功能的贴片PA进行描述。更具体地,如上所述,贴片PA可捕获、吸收、释放和/或包含具有流动性的物质。执行提供物质移动路线的功能的贴片PA的各种实施方式可通过贴片PA的上述功能中的每一种或它们的组合来实施。但是,为了更好地理解,将公开数个实施方式。
3.2.1第三实施方式
可施用贴片PA以执行贴片PA的上述功能之中的第2.2.4.1节(即,涉及递送的章节)和第2.2.4.2节(即,涉及吸收的章节)中描述的功能。在这种情况下,可一起提供或依次提供吸收功能和递送功能。
贴片PA可一起执行吸收功能和递送功能以提供物质移动路线。具体而言,贴片PA可吸收外部物质并且将吸收的外部物质提供至外部区域,由此向外部物质提供移动路线。
通过贴片PA提供外部物质的移动路线可通过吸收外部物质以及释放外部物质来进行。更具体地,贴片PA可与外部物质接触,吸收外部物质,与外部区域接触以及向外部区域递送外部物质。在这种情况下,通过贴片PA捕获外部物质并且将捕获的外部物质递送至外部区域可通过与上述吸收和递送类似的过程来进行。
被吸收至贴片PA中并且提供的外部物质可处于液相或固相。
如此,贴片PA可允许将外部物质的一部分提供至另一外部物质。外部物质和另一外部物质可同时与贴片PA接触。外部物质和另一外部物质可在不同的时间点与贴片PA接触。
外部物质和另一外部物质可在不同的时间点与贴片PA接触。当外部物质与贴片PA在不同的时间点接触时,可首先将外部物质与贴片PA接触,并可在将外部物质与贴片PA分开之后,将另一外部物质与贴片PA接触。在这种情况下,贴片PA可暂时地包含从外部物质捕获的物质。
贴片PA可在提供物质移动路线的同时额外提供时间延迟(time delay)。贴片PA可执行以下功能:适当地调节提供至另一外部物质的物质的量以及此种提供的速度。
如此一系列的过程可相对于贴片PA在一个方向上进行。作为具体的实例,可经由贴片PA的表面进行物质的吸收,可在贴片PA的内部空间中提供环境,并且可经由面对该表面的另一表面释放物质。
3.2.2第四实施方式
贴片PA可同时执行贴片PA的上述功能之中的物质的吸收和释放以及向物质提供反应空间。在这种情况下,物质的吸收和释放以及提供反应空间可同时或依次进行。
根据一个实施方式,在进行外部物质的吸收和释放的过程中,贴片PA可向被吸收的外部物质提供反应空间至少预定量的时间。贴片PA可向贴片PA中捕获的液体物质SB提供特定的环境至少一段时间,所述贴片PA包含被吸收的外部物质。
已经捕获在贴片PA中的液体物质SB和捕获在贴片PA中的外部物质可在贴片PA内部进行反应。吸收至贴片PA中的外部物质可受由贴片PA提供的环境的影响。从贴片PA释放的物质可包含经反应生成的物质的至少一部分。在外部物质的组成、特性等变化之后,外部物质可从贴片PA释放。
可从贴片PA释放被吸收的物质。吸收至贴片PA中并且从贴片PA释放的外部物质可理解为穿过贴片PA的外部物质。穿过贴片PA的外部物质可由于贴片PA内部的反应或贴片PA提供的环境的影响而失去完整性。
外部物质的吸收、物质的反应以及提供物质的上述过程能够以一个方向进行。换句话说,物质的吸收可在贴片PA的一个位置处进行,提供环境可在贴片PA的另一位置处进行,并且物质的释放可在贴片PA的又一位置处进行。
图26-图28示出了作为根据本申请的贴片PA的实施方式的在两个板PL之间提供物质移动路线。根据图26-图28,贴片PA可在板PL1和板PL2之间提供物质移动路线,在所述板PL1上施加有第七物质SB7以及在所述板PL2上施加有第八物质SB8。作为具体实例,当第七物质SB7能够结合至第八物质并且第八物质固定至板PL2时,贴片PA可与板PL1和板PL2接触从而使得第七物质SB7移动通过贴片PA并且结合至第八物质SB8。第七物质SB7和第八物质SB8可通过水膜WF连接至贴片PA,所述水膜WF通过使贴片PA与板PL1和板PL2接触而形成。
图29和图30示出了作为根据本申请的贴片PA的实施方式的在两个贴片之间提供物质移动路线。根据图29和图30,贴片PA6可与贴片PA5和贴片PA7接触,将贴片PA6配置成提供移动路线,将贴片PA5配置成包含待移动的物质,将贴片PA7配置成接收待移动的物质。贴片PA6可与贴片PA5和贴片PA7接触,将贴片PA6配置成提供移动路线,将贴片PA5配置成包含待移动的物质,将贴片PA7配置成接收待移动的物质;以及待移动的物质可移动至贴片PA7,将贴片PA7配置成接收待移动的物质。物质在贴片之间的移动可通过水膜WF进行,所述水膜WF在贴片之间的接触区域附近形成。
图31和图32示出了作为根据本申请的贴片的实施方式的在两个贴片之间提供物质移动路线。根据图31和图32,贴片PA9可与贴片PA8和贴片PA10接触,将贴片PA9配置成提供移动路线,将贴片PA8配置成包含第九物质SB9,将贴片PA10配置成接收物质。提供移动路线的贴片PA9可与贴片PA8(将其配置成包含第九物质SB9)接触以吸收第九物质SB9。被吸收的第九物质SB9可与包含在贴片PA9(将其配置成提供移动路线)中的第十物质SB10反应并且生成第十一物质。第十一物质SB11可从贴片PA9提供至贴片PA10,将贴片PA9配置成提供移动路线,将贴片PA10配置成接收物质。物质在贴片PA之间的移动可通过水膜WF进行,所述水膜WF在贴片PA之间的接触区域附近形成。
3.3多贴片(Multi-patch)
可单独使用贴片PA或者可一起使用多个贴片PA。在这种情况下,能够一起使用的多个贴片PA包括将多个贴片PA依次使用的情况以及将多个贴片PA同时使用的情况。
当同时使用多个贴片PA时,贴片PA可执行不同的功能。尽管多个贴片PA中的各个贴片PA可包含相同的物质,但是所述多个贴片PA也可包含不同的物质。
当同时使用多个贴片PA时,贴片PA可彼此不接触从而使得在贴片PA之间不发生物质的移动,或者可在贴片PA中包含的物质可相互交换的状态下执行期望的功能。
尽管一起使用的多个贴片PA能够被制造为彼此相似的形状或相同的尺寸,但是即使当多个贴片PA具有不同的形状时,也能一起使用多个贴片PA。可制造构成多个贴片PA的各个贴片PA,从而使得网状结构体NS的密度不同或者构成网状结构体NS的组分不同。
3.3.1与多个贴片接触
当使用多个贴片PA时,多个贴片PA可与单个靶区域TA接触。多个贴片PA可与单个靶区域TA接触并且执行期望的功能。
当存在多个靶区域TA时,多个贴片PA可与不同的靶区域TA接触。当存在多个靶区域TA时,多个贴片PA可分别与相应的靶区域TA接触并且执行期望的功能。
多个贴片PA可与施加在靶区域TA上的物质接触。在这种情况下,施加在靶区域TA上的物质可为固定的或者具有流动性。
期望的功能可为提供或吸收物质的功能。但是,各个贴片PA不是必然地提供相同的物质或者吸收相同的物质,并且贴片PA可向靶区域TA提供不同的物质或者从放置在靶区域TA中的物质吸收不同的组分。
对于构成多个贴片PA的各个贴片PA而言,期望的功能可以是不同的。例如,一个贴片PA可执行向靶区域TA提供物质的功能,而另一贴片PA可执行从靶区域TA吸收物质的功能。
多个贴片PA可包含不同的物质,并且可将所述不同的物质提供至单个靶区域TA并用于诱导期望的反应。当需要物质的多个组分来发生期望的反应时,可分别将多个组分包含在多个贴片PA中并提供至靶区域TA。当由于例如被包含在单个贴片PA中的原因对反应所需的物质进行混合而丧失或者改变了期望的反应所需的物质的性质时,多个贴片PA的此种用法可能是特别有用的。
根据一个实施方式,当多个贴片PA包含由不同组分形成的物质并且所述由不同组分形成的物质具有不同的特异性结合关系时,可将所述由不同组分形成的物质提供至靶区域TA。通过提供包含不同组分的物质,多个贴片PA可用于检测来自施加在靶区域TA上的物质的多种特异性结合。
根据另一实施方式,多个贴片PA可包含由相同组分形成的物质,但是各个贴片PA关于由相同组分形成的物质可具有不同的浓度。包含由相同组分形成的物质的多个贴片PA可与靶区域TA接触并且被用于确定根据包含在多个贴片PA中的物质的浓度的影响。
当如上所述使用多个贴片PA时,可将贴片PA分组成更有效的形式并使用。换句话说,每次使用多个贴片PA时,可改变使用的多个贴片PA的配置。多个贴片PA能够以卡盒(cartridge)的形式制造并使用。在这种情况下,所使用的各个贴片PA的形式可适当地标准化和制造。
当制造贴片PA(被配置成包含多个种类的物质)以根据需要选择使用时,处于卡盒形式的多个贴片PA可能是合适的。
具体而言,当尝试使用多个种类的物质检测来自靶区域TA的各个物质的特定反应时,每次进行检测时可改变待检测的特定反应的组合。
图33示出了作为根据本申请的贴片PA的实施方式的一起使用多个贴片PA的情况。根据图33,根据本申请的实施方式的多个贴片PA可同时与放置在板PL上的靶区域TA接触。构成多个贴片PA的贴片PA可具有标准化形式。所述多个贴片PA可包含第一贴片和第二贴片,而且第一贴片中包含的物质可不同于第二贴片中包含的物质。
图34示出了在其中使用多个贴片PA并且板PL包含多个靶区域TA的情况。根据图34,根据本申请的实施方式的多个贴片PA可同时与放置在板PL上的多个靶区域TA接触。所述多个贴片PA可包含第一贴片PA和第二贴片PA;所述多个靶区域TA可包含第一靶区域和第二靶区域;并且第一贴片可与第一靶区域接触,而第二贴片可与第二靶区域接触。
3.3.2第五实施方式
多个贴片PA可执行多种功能。如上所述,贴片PA可同时执行多种功能,并且贴片PA还可同时执行不同的功能。但是,实施方式并不限于上述实施方式,所述功能也可在多个贴片PA中进行组合并执行。
首先,在贴片PA同时执行多种功能的情况下,贴片PA可执行物质的包含和释放。例如,贴片PA可包含不同的物质并且将所包含的物质释放至靶区域TA。在这种情况下,可同时或依次释放所包含的物质。
接着,在贴片PA同时执行不同的功能的情况下,贴片PA可分别执行物质的包含和释放。在这种情况下,仅其中一些贴片PA可与靶区域TA接触并且向靶区域TA释放物质。
3.3.3第六实施方式
如上所述,当使用多个贴片PA时,多个贴片PA可执行多种功能。首先,贴片PA可同时执行物质的包含、释放和吸收。或者,贴片PA也可分别执行物质的包含、释放和吸收。但是,实施方式并不限于此,所述功能也可在多个贴片PA中进行组合并执行。
例如,多个贴片PA中的至少一些可包含物质并且将所包含的物质释放至靶区域TA。在这种情况下,多个贴片PA中的至少剩余部分可从靶区域TA吸收物质。多个贴片PA中的一些可释放物质,所述物质特异性地结合至放置在靶区域TA中的物质。在这种情况下,可使用另一贴片PA通过从放置在靶区域TA中的物质中吸收没有形成特异性结合的物质来检测特异性结合。
3.3.4第七实施方式
当使用多个贴片PA时,贴片PA可同时执行物质的包含和释放以及环境的提供。或者,贴片PA可分别执行物质的包含和释放以及环境的提供。然而,实施方式并不限于此,所述功能也可在多个贴片PA中组合执行。
例如,多个贴片PA之中的一个贴片PA可将其中包含的物质释放至靶区域TA。在这种情况下,另一贴片PA可向靶区域TA提供环境。本文中,能够以如下形式实施环境的提供:其中,向靶区域TA提供包含在另一贴片PA中的物质的环境条件。更具体地,可通过贴片PA将反应物质提供至靶区域TA,而另一贴片PA可与靶区域TA接触并且提供缓冲环境。
作为另一实例,多个贴片PA可彼此接触。在这种情况下,至少一个贴片PA可包含物质并且将其中包含的物质释放至另一贴片PA,所述另一贴片PA被配置成提供环境。在本实施方式中,被配置成提供环境的贴片可以与释放物质并且彼此不接触的至少一个另一贴片PA中的每一个接触。
4.循环肿瘤细胞(CTC)的诊断
4.1CTC
可将根据本申请的贴片PA用于癌症诊断。特别地,可将贴片PA用于CTC测试。
已知肿瘤细胞CE破坏正常细胞CE并通过血管或***转移。血管和***与位于人体内的器官相连。肿瘤细胞CE可随着淋巴或血流移动到远处的组织(例如淋巴腺、肝脏或肺)并形成新的肿瘤组织。
关于这一点,对待诊断的人受试者血液中漂浮的肿瘤细胞CE(下文称为“循环肿瘤细胞CE”)进行CTC测试。循环肿瘤细胞CE是指随血液或淋巴移动的肿瘤细胞CE。
即便在计算机断层扫描(CT)或成像检查中未检测到肿瘤细胞CE时,CTC测试具有能够检测肿瘤细胞CE的优势。也就是说,即便在转移的肿瘤组织还没有生长到在成像检查中该肿瘤组织能够被检测到的程度时,使用CTC测试时可对随血液移动以用于转移的肿瘤细胞CE进行检测。
同时,CTC测试具有能够通过使用血液简单地诊断癌症而无需收集活检样本的优势。癌症是即便在完全康复后仍需持续监控的疾病,就这一点而言,能够通过简单程序进行癌症诊断是非常重要的优势。
下文中,在对涉及使用贴片PA检测循环肿瘤细胞CE的方法的多个实施方式进行描述之前,将首先描述对循环肿瘤细胞CE进行诊断的方法。
4.2诊断方法
为了检测循环肿瘤细胞CE以及诊断癌症,可实施为检测细胞CE所进行的惯用诊断方法。
例如,存在检测循环肿瘤细胞的形态的方法。通过鉴别血液中分布的细胞CE并考虑细胞CE的尺寸和形态,可实施检测肿瘤细胞CE的存在以及分选出肿瘤细胞CE的危险类群。
此外,为了更准确地检测肿瘤细胞CE,可另外实施对血液中分布的细胞CE进行染色。例如,可实施对血液中分布的细胞CE的细胞质进行染色或者对所述细胞CE的细胞核进行染色。
在另一实例中,存在对循环肿瘤细胞CE进行免疫分析的方法。可使用肿瘤细胞CE的肿瘤标志物进行血液中肿瘤细胞CE的存在的检测。所述肿瘤标志物可为与上皮细胞CE或肿瘤细胞CE特异性反应的抗体AB。
在又一实例中,存在对循环肿瘤细胞CE进行培养的方法。
正常细胞CE通常在任意时间点停止细胞CE***并经历凋亡,而肿瘤细胞CE无限增殖。此外,已知肿瘤细胞CE的细胞***速度高于正常细胞CE的细胞***速度。
由于这种差异,可对血液进行培养以对血液中的肿瘤细胞CE进行检测。更具体而言,可通过鉴别血液中细胞CE的细胞***速度以及细胞***结束的时间点来检测肿瘤细胞CE。
在又一实例中,存在从循环肿瘤细胞CE提取DNA并使用提取的DNA进行PCR程序的方法。
可使用反应肿瘤组织中表达的DNA碱基序列的引物对靶DNA进行扩增,并通过使用上述所述的标记等鉴别所提取的DNA是否被扩增,来进行癌症的诊断。在一些情况下,也可将使用上述DNA的癌症诊断方法用于确定样品SA中表达的癌症的类型。
5.诊断的实施
5.1样品SA的制备
5.1.1提供样品SA
可对血液进行根据本申请的癌症诊断,以检测循环肿瘤细胞CE。虽然不是必要的,考虑到癌症患者血液中发现的循环肿瘤细胞CE的平均比例,对于有效的癌症诊断可能使用约60mL的血液。
可将样品SA提供至板PL上。此外,如果需要,可将样品SA以单层提供至板PL上。为了以单层提供样品SA,可实施将样品SA涂布于板PL上,或者可实施通过调节样品SA的排放位置和排放速度印刷样品SA。
当以单层提供样品SA,可将样品SA中的一些细胞CE(例如白血细胞和红血细胞)以二维阵列排列。
当将样品SA以单层提供至板PL上时,与使用滴管排放样品SA或者以多层提供至板PL上相比,可减少重叠的细胞CE的数量。其结果是,当以单层提供样品SA时,样品SA中肿瘤细胞CE的细胞计数结果可变得更准确。
可对提供至板PL上的样品SA进行固定。例如,可将涂布于板PL上的样品SA固定于板PL上。作为另一实例,可将印刷于板PL上的样品SA固定于板PL上。作为另一实例,可将使用滴管排放的样品SA固定于板PL上。
将样品SA固定于板PL上可指产生阻力使得样品SA停留于板PL直到对样品SA施加参考力的状态。作为结果,即使在贴片PA和板PL接触或分离时,样品SA可不被吸入贴片PA中。
可使用本申请相关领域中所使用的任何方法将样品SA固定于板PL上。例如,可将在样品SA中提供甲醇并使甲醇挥发的方法用于将所述样品SA固定于板PL上。
可对从血液提取的DNA样品进行根据本申请的癌症诊断。所提取的DNA可包含通过分解血液中漂浮的循环肿瘤细胞CE的细胞膜获取的DNA。
关于这一点,对于DNA提取,可使用包含用于分解细胞膜的溶菌酶的裂解贴片PA。将在下面对其进行更详细地描述。
也可实施根据本申请的癌症诊断,以检测漂浮在血液中的肿瘤细胞CE的DNA(在下文中称为“CtDNA”)。
CtDNA可由破裂和死亡的肿瘤细胞CE释放。释放入血液的CtDNA的一部分可不被巨噬细胞移除,并由于其快速增殖和具有大尺寸的特征,可停留在血液中。停留在血液中的CtDNA可用于通过对血液中的DNA进行检测的癌症诊断中。
在使用DNA进行癌症诊断中,检测漂浮在血液中的肿瘤细胞CE的DNA与从提取的DNA样品检测肿瘤细胞CE的DNA相同。因此,可类似于从提取的DNA样品检测肿瘤细胞CE的DNA来进行上述检测漂浮在血液中的肿瘤细胞CE的DNA。
关于检测循环肿瘤细胞CE,下文中将更具体地描述对血液进行癌症检测的方法。在该描述中将不受限地假定样品SA被提供至板PL上。
此外,在描述检测DNA以用于癌症诊断中,将对通过预处理血液来检测循环肿瘤细胞CE的DNA的方法进行具体描述。然而,通过理解经由预处理血液来检测DNA的方法,将更容易地理解对漂浮在血液中的DNA进行检测以检测CtDNA的方法。
5.1.2细胞过滤
可对经过过滤的样品SA进行根据本申请的癌症诊断。在实施癌症诊断中,可另外实施过滤程序,在所述过滤程序中,使用肿瘤细胞CE的尺寸、密度、特异性标志物等进行分选。
考虑到根据本申请的癌症诊断中应被检测的循环肿瘤细胞CE在血液中以极少量分布,过滤具有的优势在于,通过分选出高度可能成为肿瘤细胞CE的细胞使检测效率得以改善。
然而,上面的描述仅阐明了如果需要可对经历过滤程序的样品SA进行根据本申请的癌症诊断,而并非一定是指必须实施过滤程序。
下文中,将对可用于实施根据本申请的癌症诊断的贴片PA进行描述。
5.2贴片的制备
5.2.1形态学
对于根据本申请的癌症诊断,可将贴片PA用于分析血液中包含的细胞CE的形态。通过将贴片PA与板PL接触,该贴片PA可使得所述贴片PA中包含的物质移动至所述板PL。
可通过分析与样品SA相关的形态进行癌症诊断。更具体而言,可通过对血液中的细胞CE的细胞核的大小和形状进行鉴别来进行癌症诊断。
然而,为更准确的形态学诊断,可对肿瘤细胞CE进行染色。
贴片可包含染色试剂。此处,根据血液测试的目的或者待实施的染色技术,可对染色进行多种方式的改变。染色试剂的典型实例可为用于罗曼诺夫斯基(Romanowsky)染色技术的染色液,例如乙酸胭脂红、亚甲基蓝、伊红、酸性品红、番红、Janus Green B、苏木精、Giemsa溶液、Wright溶液和Wright-Giemsa溶液,或Leishman染色液、革兰氏染色液、石炭酸-品红和Ziehl-Neelsen溶液。
当然,本公开中的染色试剂并不限于上述实例,如果需要的话,用于对血液进行染色的多种其它物质也可用作染色试剂。例如,染色试剂可为显示荧光的4,6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)。
贴片PA可包含单一染色试剂。在另一实施方式中,贴片PA可同时包含两种以上类型的染色剂。关于这一点,在使用多种类型的染色试剂的染色技术中,贴片PA可仅包含上述多种类型的染色试剂中的一些。
贴片PA可包含洗涤液。例如,洗涤液可为含有吐温20的磷酸盐缓冲盐水(PBS)或tris缓冲盐水(TBS)。包含洗涤液的贴片PA可通过与板PL接触并与所述板PL分离来吸收所述板PL上的物质。
贴片PA可包含缓冲溶液。贴片PA可通过与板接触执行提供环境的功能,并在位于板PL上的样品SA中创建适于染色的环境。具有对各种染色技术而言最佳pH的溶液可用作缓冲溶液。
5.2.2免疫化学
对于根据本申请的癌症诊断,贴片PA可用于对血液实施免疫分析。通过将贴片PA与板PL接触,所述贴片PA可使得所述贴片PA中包含的物质移动至所述板PL。
所述贴片PA可包含抗原。所述贴片PA可包含含有抗原的活检样本(即,样品SA)。
所述贴片PA可包含抗体AB。例如,所述抗体AB所检测的抗原可为已知分布在肿瘤细胞CE表面上的上皮细胞粘附分子(EpCAM)或细胞角蛋白。
根据间接技术,贴片PA中包含的抗体AB可为第一抗体AB或第二抗体AB。所述贴片PA可包含第一抗体AB或第二抗体AB,或者同时包含一抗AB和二抗AB。
所述贴片PA可包含底物SU。底物SU可实施由酶催化的反应,并且所述底物SU可根据所使用的检测方式或酶而改变。例如,所述底物SU可为3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)、3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)等。
所述贴片PA可包含洗涤液。如上所述,包含洗涤液的贴片PA可通过与板PL接触然后与所述板PL分离来吸收所述板PL上的物质。在这种情况下,固定在板PL上的样品SA以及与所述样品SA结合的一些物质可不被吸收。
所述贴片PA可包含缓冲溶液。所述贴片PA可通过与板PL接触来执行提供环境的功能,并可在位于所述板PL上的样品SA中创建适于免疫分析的各步骤的环境。作为缓冲溶液的实例,在化学发光检测中可使用过氧化物缓冲剂。
包含洗涤液的贴片PA(下文称为“洗涤贴片PA”)和包含缓冲溶液的贴片PA(下文称为“缓冲贴片PA”)可部分地类似于形态学诊断中所使用的洗涤贴片PA和缓冲贴片PA。
5.2.3培养
对于根据本申请的癌症诊断,贴片PA可用于实施培养细胞CE的方法。通过将贴片PA与板PL接触,所述贴片可使所述贴片PA中包含的物质移动至所述板PL。
所述贴片PA可包含营养物质NT(下文称为“营养贴片PA”)。营养物质NT可为培养细胞CE所需的成分。例如,所述贴片PA可包含氨基酸、维生素、微量元素等。作为另一实例,所述贴片PA可包含蛋白质、肽、激素、矿物质等。
所述贴片PA可包含洗涤液。如上所述,包含洗涤液的贴片PA通过与板PL接触然后与所述板PL分离可吸收所述板PL上的物质。
所述贴片PA可包含缓冲溶液。所述贴片PA可通过与板PL接触来执行提供环境的功能。换言之,由于贴片PA与板PL间的接触,可在位于所述板PL上的样品SA中创建适于细胞培养的环境。例如,贴片PA可用于调节样品的pH组成,所述样品的pH组成随所培养的细胞CE而改变。
包含洗涤液的贴片PA(下文称为“洗涤贴片PA”)和包含缓冲溶液的贴片PA(下文称为“缓冲贴片PA”)可部分地类似于形态学诊断和免疫分析中使用的洗涤贴片PA和缓冲贴片PA。
5.2.4PCR
对于根据本申请的癌症诊断,贴片PA可用于实施用于扩增DNA的PCR方法。通过将贴片PA与板PL接触,所述贴片PA可使所述贴片PA中包含的物质移动至所述板PL。
所述贴片PA可包含溶菌酶。所述贴片PA可通过与板PL接触使得其中包含的溶菌酶移动至样品SA,作为结果,可破坏所述样品SA中的循环肿瘤细胞CE的细胞膜。
当循环肿瘤细胞CE的细胞膜被破坏,肿瘤细胞CE内的DNA可被排放至样品中。因此,所述贴片PA可使循环肿瘤细胞CE的DNA能够被排放至板PL。
所述贴片PA可包含引物。可生产引物以对应于癌症患者的一些已知DNA序列。所述引物可从所述贴片PA移动至板PL,并在退火步骤,所述引物可结合至所述样品SA中的一些DNA序列。
所述贴片PA可包含脱氧核苷三磷酸(dNTP)。所述dNTP可从所述贴片PA移动至板PL,并在延伸步骤中,所述dNTP可结合至所述样品SA的靶DNA。
所述贴片PA可包含DNA聚合酶。DNA聚合酶可执行使得dNTP与结合有引物的DNA结合的功能。例如,DNA聚合酶可为Taq聚合酶。
所述贴片PA可包含缓冲溶液。所述贴片PA可通过与板PL接触执行提供环境的功能,并可在位于所述板PL上的样品SA中创建适于PCR各步骤的环境。
包含缓冲溶液的贴片PA(下文称为“缓冲贴片PA”)可部分地类似于形态学诊断、免疫分析和细胞培养诊断中所使用的缓冲贴片PA。
所述贴片PA可包含辅酶。辅酶可根据上述DNA聚合酶而改变。例如,当DNA聚合酶为Taq聚合酶时,辅酶可为MgCl2。所述贴片PA可与板PL接触,并提供活化DNA聚合酶的环境。
下文中,将描述根据本申请进行的癌症诊断的几种诊断方法。
5.3诊断方法
5.3.1形态学
在根据本申请的癌症诊断中,可进行使用贴片PA和板PL的形态学诊断。
更具体而言,考虑到肿瘤细胞CE的细胞核的形状不同于正常细胞CE,可通过肿瘤细胞CE的细胞核的形状来诊断癌症。或者,考虑到肿瘤细胞CE的尺寸大于正常细胞CE的尺寸,可通过肿瘤细胞CE的外部形态来诊断癌症。
在进行形态学分析的癌症诊断的情况下,可实施涂布样品SA,获取所述样品SA的图像,以及分析所获取的样品SA的图像。然而,为了更为准确的诊断,可进行所述样品SA的染色。
下面将简述进行样品SA染色的方法。
可通过染色实施使用贴片PA和板PL的形态学诊断。可对提供至板PL上的样品SA进行固定,并可提供染色物质。可通过包含染色试剂的贴片PA(下文称为“染色贴片PA”)实施染色物质的提供。
当贴片PA中包含的染色试剂移动至样品SA时,所述样品中的细胞CE的细胞质或细胞核可被染色。或者,当贴片PA中包含的染色试剂移动至血液时,位于所述样品SA中的细胞CE内的DNA也可被染色。
更具体而言,包含细胞核染色试剂的贴片PA可对血液中的细胞CE的细胞核进行染色。碱性pH染色试剂主要用作细胞核染色试剂,其典型实例包括亚甲基蓝、甲苯胺蓝、苏木精等。
包含细胞质染色试剂的贴片PA可对血液中的细胞CE的细胞质或所述细胞CE的外部结构进行染色。酸性pH染色试剂主要用作细胞质染色试剂,其典型实例包括伊红、酸性品红、橙G等。
进一步,通过对血液中的细胞CE内的DNA进行染色可鉴别经染色的细胞CE的形状和/或所述细胞CE的细胞核的位置。关于这一点,所述贴片PA可包含膜渗透性DAPI。DAPI可通过透过细胞膜并与细胞膜内分布的DNA结合来使细胞CE被染色。
通过在将染色试剂提供至样品SA之后将缓冲溶液提供至所述样品SA,可创建染色所需的适宜环境。缓冲溶液的提供可通过包含所述缓冲溶液的缓冲贴片PA进行。这可改善对样品SA进行染色的效率。
通过在将染色试剂提供至样品SA之后将洗涤液提供至所述样品SA,可将染色后不需要的剩余的染色物质移除。提供洗涤液可通过包含所述洗涤液的洗涤贴片PA进行。这可获取更清晰的样品SA的图像。
使用经染色的血液的形态学诊断可通过多种方式进行。例如,所述形态学诊断可通过获取与经染色的血液相关的图像并分析所获取的图像来进行。在图像分析中,可通过对所获取的图像中的肿瘤细胞CE危险类群进行计数并对所述肿瘤细胞CE的类型进行分析和分选,来执行该程序。
此处,优选的是,用使从光源发射出的光尽可能容易地透过的材料来制备所述板PL。此外,光源可发射白光或具有特定波段波长的光。
5.3.2免疫化学
在根据本申请的癌症诊断中,可进行使用贴片PA和板PL的免疫分析。除非另有说明,以下描述的“抗体AB”可特异性结合循环肿瘤细胞CE表面附着的蛋白。
使用贴片PA和板PL的免疫分析可通过直接技术进行。可将提供至板PL上的样品SA(或抗原)固定,并可提供特异性结合待检测抗原的抗体AB。这可通过包含上述抗体AB的贴片(下文称为“抗体贴片PA”)进行。可将用于鉴别的标记与抗体AB相连。在提供抗体AB后,可执行用于移除未与抗原结合的抗体AB的程序。这可通过包含洗涤液的上述贴片PA(下文称为“洗涤贴片PA”)进行。
使用贴片PA和板PL的免疫分析可通过间接技术进行。可将提供至板PL上的样品SA(或抗原)固定,并可提供特异性结合待检测抗原的第一抗体AB。这可通过上述抗体贴片PA进行。所述第一抗体AB可不连接有用于鉴别的标记。在提供第一抗体AB后,可将特异性结合所述第一抗体AB的第二抗体AB提供至所述板PL上。这可通过上述抗体贴片PA进行。所述第二抗体AB可连接有用于鉴别的标记。在提供第二抗体AB之后,可执行将未与所述板PL上提供的抗原结合的第一抗体AB以及未与所述第一抗体AB结合的第二抗体AB移除的程序。这可通过上述洗涤贴片PA进行。
使用贴片PA和板PL的免疫分析可通过夹心技术进行。可将特异性结合待检测抗原的抗体AB提供至板PL上。可在其上提供有抗体AB的板PL上提供样品SA。在提供样品SA之后,可将特异性结合所述抗原的抗体AB提供至所述板PL上。这可通过上述抗体贴片PA来实施。在提供抗体AB后,可执行将未与所述板PL上提供的抗原结合的抗体AB移除的程序。这可通过包含洗涤液的上述贴片(下文称为“洗涤贴片PA”)进行。上述所述抗体AB可连接有用于鉴别的标记。
通过免疫分析方法的癌症检测可使用多种方式进行。例如,可检测通过酶-底物SU反应的显色,可检测荧光标记的荧光,或者可检测通过化学反应而来的光。
作为一个典型实例,下面将更具体地描述使用酶-底物SU反应或使用荧光标记的方法。
例如,通过检测由酶-底物SU反应而来的显色,可鉴别样品SA中抗原的存在。上述直接技术中的抗体AB或上述间接技术中的二抗AB可连接有酶作为标记。可在将抗体AB提供至样品SA之后,将底物SU提供至所述样品SA。这可通过包含底物SU的贴片PA(下文称为“底物贴片PA”)进行。上述与所述抗体AB连接的酶可催化所述底物SU的化学反应并生成产物。通过所生成的产物,可从样品中检测显色。
当通过生成的产物检测显色时,通过测量显色,可对抗体AB与抗原间的特异性结合进行定量测量。显色的测量可通过检测从光源射出并透过所述板PL的光来进行。换言之,显色的测量可通过测量光吸收来进行。测量显色时可使用分光光度计。在该情况下,所述板PL可为透明的平板。
作为另一实例,通过检测荧光标记的荧光,可对样品SA中抗原的存在进行鉴别。上述直接技术中的抗体AB或上述间接技术中的二抗AB可连接有荧光物质作为标记。
当使用荧光检测时,可测量样品SA的荧光,以对抗体AB和抗原间的特异性结合进行定量测量。荧光的测量可通过使光入射到板PL上并测量从所述板PL发射出的荧光来进行。当测量荧光时,可使用连接有滤光器的荧光计。优选地,当测量荧光时,透明的黑色板或透明的白色板可用作所述板PL。
可借助成像检测上述显色或荧光。可获取各部分的图像,并将所获取的图像组合成单个图像。从靶抗原/抗体AB分布的图像位置,可鉴别细胞CE的形状、靶蛋白的分布等。
5.3.3培养
在根据本申请的癌症诊断中,培养细胞CE可使用贴片PA和板PL进行。下文将描述的营养贴片PA可包含培养肿瘤细胞CE所需的营养成分。
在使用贴片PA和板PL培养细胞CE中,可将样品SA提供至所述板PL上,并可将营养物质NT提供至所述样品SA。将营养物质NT提供至所述样品SA可通过上述营养贴片PA进行。
将营养物质提供至样品SA之后经过预定时间时,可使样品中的细胞CE增殖。
对增殖的细胞CE的分析可通过多种方式进行。例如,可获得已完成将细胞CE培养预定量时间的样品SA的图像,并可对所述图像进行分析。作为另一实例,可获取正在进行细胞CE培养的样品SA的图像,并可对所述图像进行分析。
可基于细胞CE的细胞***速度以及细胞CE的细胞***结束时间方面的考虑,来对图像进行分析。换言之,考虑到肿瘤细胞CE的细胞***速度快于正常细胞CE的细胞***速度,并且肿瘤细胞CE可无限增殖而正常细胞CE的***在任意时间点终止,可鉴别持续***且以相对更快的速度***的细胞CE,以对癌症是否发展进行鉴别。
即便在这种情况下,可优选用使从光源发射的光尽可能容易地透过的材料制备的板PL。
5.3.4PCR
在根据本申请的癌症诊断中,PCR可使用贴片PA和板PL进行。可生产引物以对应于癌症患者的DNA序列,所述引物将在下文中进行描述。
可对所述板PL上提供的样品SA进行使用贴片PA和板PL的PCR。所述样品SA可为从血液提取的DNA样品。可以使DNA样品中DNA的双链分开的温度(下文称为“变性温度”)对DNA样品进行加热。
可将所述引物提供至加热的DNA样品。引物的提供可通过包含所述引物的贴片PA进行。可将提供有引物的DNA样品调节至引物能够与DNA结合的温度(下文称为“退火温度”)。所述引物可连接有用于鉴别的标记。
在引物结合至DNA后,可向样品提供dNTP、DNA聚合酶、缓冲溶液和辅酶。这可使用包含dNTP的贴片PA、包含DNA聚合酶的贴片PA、包含缓冲溶液的贴片PA以及包含辅酶的贴片PA来进行。或者,这可通过包含上述dNTP、DNA聚合酶、缓冲溶液和辅酶中的至少两种以上的贴片PA来进行。当上述样品的温度被调节至可使与引物结合的DNA延伸的温度(下文称为“延伸温度”)时,与引物结合的所述DNA可进行延伸。
使用PCR程序的癌症诊断可通过多种方式进行。例如,可对荧光标记的荧光进行检测,或者也可使用电泳。此外,根据对样品SA进行分析的时间点,可由已完成PCR程序的样品SA进行靶DNA的检测,或者可由正在进行PCR程序的样品SA对靶DNA进行检测。
与上述引物连接的鉴别标记可为荧光物质。此外,荧光物质可为荧光被消耗之前显示荧光的物质,或者设计为当引物与DNA结合时显示荧光的物质。
由于使用荧光标记的检测方式已在涉及免疫分析的情况中在上文予以了详细描述,将省略对其的详细描述。
如上所述,根据本申请的实施方式的癌症诊断可借助形态学诊断、免疫分析、培养程序诊断和DNA诊断(即PCR测试)来进行。
下文中,为了便于理解本申请,对于各种诊断方法,将使用几个实施方式对使用贴片PA进行癌症诊断的方法进行详细描述。
6.涉及使用贴片的诊断程序的实施方式
6.1形态学
图35为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用染色技术进行形态学诊断的视图。根据本申请的实施方式的形态学诊断可通过以下进行:将样品SA提供至板PL上(S1100),将染色试剂提供至所述板PL上(S1200),以及获取经染色的样品SA的图像(S1300)。这可对应于使用简单染色技术进行形态学诊断。
在用于根据本申请的癌症诊断的形态学诊断中,如上所述,可对肿瘤细胞CE的细胞核和/或细胞质进行染色。
将样品SA提供至板PL上(S1100)可指将所述样品SA放置于所述板PL上。例如,可将所述样品SA涂布或印刷于所述板PL上。此外,可将所述样品SA固定在所述板PL上。所述样品SA可具有预定的阻力并被固定于所述板PL上,从而防止由于贴片PA与板PL之间的接触或分离造成的所述样品SA被吸收进所述贴片PA中。
染色贴片PA可用于将染色试剂提供至板PL上(S1200)。所述贴片PA中可包含单一染色试剂。
由于贴片PA与板PL之间的接触,所述贴片PA中包含的染色试剂可移动至所述板PL。为将染色试剂提供至所述板PL上,可使得贴片PA与所述板PL接触。此外,在接触之后可将所述贴片PA与所述板PL分离。
在本步骤中,为了在样品SA中实现预定的环境,也可根据需要使用缓冲贴片PA。
此外,在本步骤中,可实施洗涤以移除提供至样品SA中的不需要的染色试剂。所述洗涤可通过包含洗涤液的洗涤贴片PA进行。
在提供染色试剂后,可实施位于板PL上的经染色样品SA的图像的获取(S1300)。当获取所述样品SA的图像时,可对所述图像进行分析。
通过分析图像,可对血液中包含的细胞CE的尺寸和形态进行比较。由于肿瘤细胞CE的尺寸大于正常细胞CE的尺寸,并且肿瘤细胞CE的形态不同于正常细胞CE的形态,可借助图像分析对肿瘤细胞CE进行检测,并对肿瘤细胞CE的数量进行计数。
图36为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用采用多种染色试剂的染色技术进行形态学诊断的视图。
在将染色试剂提供至板PL上(S1200)中,可递送至少两种以上的染色剂。在这种情况下,为了将至少两种以上的染色剂递送至样品SA,可使用各自包含多种染色试剂中的一种的多个染色贴片PA。
然而,下文中,为便于描述,在将两种染色贴片(即,第一染色贴片PA和第二染色贴片PA)用于使用两种染色试剂染色样品的假设下给出描述。
然而,在本实施方式中染色贴片PA的数量并不限于两种,也可使用三种以上的染色贴片PA。由于本领域技术人员可容易地理解,在没有创造性思考的情况下,使用三种以上的染色贴片PA的变例可适用于下面的描述,此类变例应被理解为属于本实施方式。
将染色试剂提供至板PL上(S1200)可包括将第一染色试剂提供至所述板PL上(S1210)以及将第二染色试剂提供至所述板PL上(S1220)。
此处,所述第一染色试剂和所述第二染色试剂可对血液中的不同靶物质进行染色。例如,所述第一染色试剂可为对细胞核进行染色的碱性染色试剂以及对细胞质进行染色的酸性染色试剂中的任一种,并且所述第二染色试剂可为这两种中的另一种。或者,有可能相反。特别地,所述第一染色试剂可为亚甲基蓝,第二染色试剂可为伊红。当然,应指出的是,第一染色试剂和第二染色试剂的类型并不限于上述给出的实例。
当使得所述第一染色贴片PA与板PL接触时,所述第一染色试剂可移动至所述板PL。因此,包含所述第一染色试剂的染色贴片PA可对样品SA中包含的第一靶物质进行染色。当使得所述第二染色贴片PA与所述板PL接触时,所述第二染色试剂可移动至所述板PL。因此,包含第二染色试剂的染色贴片PA可对所述样品SA中包含的第二靶物质进行染色。此处,所述第一靶物质可为细胞CE的细胞核和细胞质中的任一种,所述第二靶物质可为这两种中的另一种。
图37为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用DAPI染色技术进行形态学诊断的视图。
在将染色试剂提供至板PL(S1240)中,可将荧光染色试剂提供至所述板PL上。例如,所述荧光染色试剂可为DAPI。
可将包含染色试剂的贴片PA与板PL接触,并且由于所述贴片PA与所述板PL之间的接触,所述贴片PA中包含的染色试剂可移动至所述板PL。
染色试剂可透过细胞膜并被引入细胞CE。在DAPI染色技术的情况下,尽管在细胞膜被破坏时使用DAPI的染色效率可进一步改善,即便在细胞膜存在时所述染色试剂可被引入细胞CE。
可根据需要对样品SA的pH值进行调节。可通过包含缓冲溶液的缓冲贴片PA对样品SA的pH进行调节。
此外,可对样品SA的温度进行调节。优选地,在将染色试剂提供至样品SA后,可将所述样品SA的温度保持在约37℃约15分钟,从而为所述样品SA提供充足的反应时间。
可实施获取经染色的样品SA的图像(S1300)。然而,在本实施方式中,考虑到所使用的染色试剂为荧光染色试剂,可获取荧光图像。因此,可能须向样品SA提供任意波段的光,以用于获取荧光图像。
由于使用DAPI染色技术的荧光图像具有高分辨率,因此具有可以进行更准确的癌症诊断的优势。
6.2免疫化学
图38为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中进行免疫分析的视图。根据本申请的实施方式的免疫分析方法可通过以下进行:将样品SA提供至板PL上(S2100);将抗体AB提供至所述板PL上(S2200);以及鉴别与抗原特异性结合的所述抗体AB(S2300)。这可对应于通过直接技术进行免疫分析。
在进行用于根据本申请的癌症诊断的免疫分析中,如上所述,可使用特异性结合EpCAM或细胞角蛋白的抗体AB。
将样品SA提供至板PL上(S2100)可类似于上述步骤S1100来进行。
抗体贴片PA可用于将抗体AB提供至板PL上(S2200)。由于贴片PA和板PL之间的接触,所述贴片PA中包含的抗体AB可移动至所述板PL。所述抗体AB可特异性地结合提供至所述板PL上的样品SA中所包含的抗原。
当将抗体AB提供至板PL上时,可实施对与抗原特异性结合的抗体AB进行鉴别(S2300)。在本步骤之前,可根据需要使用洗涤贴片PA以移除未结合至所述样品SA的抗体AB。
可借助多种方法对与抗原特异性结合的抗体AB进行鉴别。
例如,可将底物SU-酶反应用于鉴别与抗原特异性结合的抗体AB。
图39和图40为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中进行免疫分析时使用底物SU-酶反应检测癌症的方法的视图。
在通过贴片PA提供抗体AB时,酶可与抗体AB结合。与抗体AB结合的标记可为酶。通过贴片PA提供有抗体AB的样品SA可与通过贴片PA提供的所述抗体AB中的一些结合。
可将底物贴片PA提供至样品SA。当将底物贴片PA提供至所述样品SA时,与抗体AB连接并结合至所述样品的酶可与底物SU反应。更具体而言,由于由酶所催化的反应,可生产产物。可基于产物是否生成来鉴别所述样品SA中循环肿瘤细胞CE的存在。
在这种情况下,所述底物贴片PA可执行提供反应空间的功能,在所述反应空间中酶与底物SU可反应。这已在上面对贴片PA的功能描述中予以了详述。
作为另一实例,荧光物质可用于鉴别与抗原特异性结合的抗体AB。
图41为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中在进行免疫分析时使用荧光物质检测癌症的方法的视图。
当通过贴片PA提供抗体AB时,荧光物质可与所述抗体AB结合。结合至抗体AB的标记可为荧光物质。通过贴片PA提供有抗体AB的样品SA可与通过贴片PA所提供的抗体AB中的一些结合。
贴片PA与板PL之间的接触可被释放。接触可被释放,从而防止由所述贴片PA中包含的抗体AB(即,未与样品SA结合的抗体AB)产生的荧光发展。
在贴片PA与板PL之间的接触被释放后,可根据是否存在由结合至样品SA上的抗体AB所连接的荧光物质发射的光,来鉴别所述样品SA中肿瘤细胞CE的存在。
当将上述荧光物质用于鉴别与抗原特异性结合的抗体AB时,可获取样品SA的荧光图像来鉴别所述抗体AB所附着的位置。可对抗体AB所附着的位置进行分析,从而对血液中分布的肿瘤细胞CE进行计数。
可获取样品SA随时间的多个图像。通过比较多个图像中在前获取的图像和在后获取的图像间的变化来进行针对多个靶标的诊断。
图42为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用多种抗体AB进行免疫分析的方法的视图。
例如,当将样品SA提供至板PL上(S2100)时,可将特异性结合白血细胞(例如CD45)的第三抗体AB提供至所述样品SA(S2250)。提供第三抗体AB可通过包含所述第三抗体AB的贴片PA进行。
在将第三抗体AB提供至样品SA之后,可对与所述第三抗体AB特异性结合的抗原进行鉴别(S2350)。即,在提供第三抗体AB之后,可获取所述样品SA的图像,并可对图像进行分析以对所述样品SA中包含的白血细胞的数量进行计数。
可将与肿瘤细胞CE相关的第四抗体AB提供至所述板PL上(S2260)。提供第四抗体AB可通过包含所述第四抗体AB的贴片PA进行。
在将第四抗体AB提供至样品SA之后,可对与所述第四抗体AB特异性结合的抗原进行鉴别(S2360)。即,在提供第四抗体AB之后,可获取所述样品SA的图像,并对图像进行分析。关于图像,通过鉴别当前获取的图像中所显示的荧光的位置然后基于在前获取的图像中所显示的荧光的位置进行分析,可对所述样品SA中包含的肿瘤细胞CE的数量进行计数。
图43为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用第一抗体AB和第二抗体AB进行免疫分析的方法的视图。这可对应于通过间接技术进行免疫分析。
在上述实施方式的变例中,将抗体AB提供至板PL上(S2200)可包括:将第一抗体AB提供至所述板PL上(S2210),以及将第二抗体AB提供至所述板PL上(S2220)。
第一抗体AB可为特异性结合肿瘤细胞CE的抗体AB。第二抗体AB可为特异性结合所述第一抗体AB的抗体AB。在这种情况下,所述第一抗体AB与所述第二抗体AB之间的特异性结合可为物种特异性结合,而非表位特异性结合。使用第一抗体AB和第二抗体AB的免疫分析方法可用于方便地生产特异性抗体AB。
第一抗体AB可通过包含所述第一抗体AB的贴片PA来提供。第二抗体AB可通过包含所述第二抗体AB的贴片PA来提供。或者,可通过同时包含第一抗体AB和第二抗体AB的贴片PA来提供所述第一抗体AB和所述第二抗体AB。
为了将第一抗体AB提供至板PL上,可使得包含所述第一抗体AB的贴片PA与所述板PL接触。为了将第二抗体AB提供至所述板PL上,可使得包含所述第二抗体AB的贴片PA与所述板PL接触。
或者,为了将第一抗体AB与第二抗体AB提供至所述板PL上,可使得同时包含所述第一抗体AB和所述第二抗体AB的贴片PA与所述板PL接触。为了将第一抗体AB与第二抗体AB提供至所述板PL,可使得包含所述第一抗体AB的贴片PA与所述板PL接触,并可使得包含所述第二抗体AB的贴片PA与所述第一抗体AB接触。
在将抗体AB提供至所述板PL上之后,可根据需要使用洗涤贴片PA来移除由贴片PA提供但未与样品SA结合的抗体AB。
图44为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中使用第一抗体AB和第二抗体AB进行免疫分析的方法的视图,其中,将所述第一抗体涂覆于所述板PL上,将所述第二抗体AB提供至所述样品SA。这对应于通过夹心技术进行免疫分析。
可通过常规方法将第一抗体AB放置于板PL上(S2020)。例如,可应用将第一抗体涂覆于所述板上然后可实施冷冻和干燥的方法。所述第一抗体AB可为特异性结合肿瘤细胞CE的抗体AB。
可将第一抗体AB固定于所述板PL上。可通过将抗体AB干燥的方法或使用涂覆缓冲溶液来进行第一抗体AB的固定。或者,将抗体AB固定于所述板PL上可包括在所述板PL上形成薄膜。可预先制造薄膜以附着到所述板PL上。
可将样品SA提供至有第一抗体AB位于其上的板PL上(S2100)。将样品SA提供至板PL可包括涂覆血液。血液的涂覆可包括:将血液以薄层涂覆至反应区域,该反应区域具有固定于板PL上的抗体AB。优选地,可以薄层涂覆血液。
可将第二抗体AB提供至所述板PL上(S2200)。第二抗体AB可为特异性结合白血细胞的抗体AB。或者,第二抗体AB可为特异性结合肿瘤细胞CE的抗体AB。在这种情况下,所述第二抗体AB可不同于所述第一抗体AB。
可通过上述直接技术或间接技术提供第二抗体AB。换言之,将第二抗体AB提供至板PL上可包括提供特异性结合待检测抗原的抗体AB,或者可包括提供特异性结合待检测抗原的第一抗体AB和特异性结合所述第一抗体AB的第二抗体AB。
可通过贴片PA提供上述第一抗体AB和/或第二抗体AB。在这种情况下,可根据上述直接技术或间接技术实施免疫分析方法。
在如上所述将样品SA提供至板PL和/或将抗体AB提供至板PL之后,可根据需要使用洗涤贴片PA,以将由贴片PA提供的但未与所述样品SA结合的抗体AB移除。
6.3培养
图45为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中进行细胞CE培养的视图。
根据本申请的实施方式的培养细胞CE的方法可包括:将样品SA提供至板PL(S3100);将营养物质NT提供至所述板(S3200);以及获取所述样品SA的图像(S3300)。这可用于检测所述样品SA中包含的循环肿瘤细胞CE。
将样品SA提供至板PL(S3100)可与上述步骤S1100类似地进行。
可将营养物质NT提供至位于板PL上的样品SA(S3200)。可通过包含用于培养肿瘤细胞CE的至少一些试剂的贴片PA提供所述营养物质NT。
如上所述,所述贴片PA可包含氨基酸、维生素、微量元素等。或者,作为另一实例,所述贴片PA可包含蛋白质、肽、激素、矿物质等。
由于贴片PA和板PL之间的接触,所述贴片PA中包含的营养物质NT可移动至所述板PL。当提供营养物质NT时,可使位于板PL上的样品SA中所包含的细胞CE增殖。
在该步骤中,可根据需要对所述板PL实施洗涤程序。可通过上述洗涤贴片PA实施该程序。
为对增殖的细胞CE进行分析,可获取样品SA的图像(S3300)。如上所述,可获取已完成细胞CE培养的样品SA的图像,或者可获取正在进行细胞CE培养的样品SA的图像。
可获取细胞CE的多个图像。可在开始细胞CE培养之前获取样品SA的图像,并可在所期望的至少一个或多个时间点获取样品SA的图像。在图像分析中,在开始细胞CE培养之前获取图像的原因可为使用细胞培养前的图像对细胞CE的增殖率进行评估。
图46-图47为描述根据本申请的实施方式的癌症诊断中使样品中包含的细胞增殖的方法。
参考图46,在根据本申请的实施方式的细胞CE培养中,可将样品SA加载于板PL上。所加载的样品SA中可包含一些细胞CE。由于营养贴片PA与板PL之间的接触,所述营养贴片PA中包含的营养物质NT可移动至所述板PL。
当将营养贴片PA中包含的营养物质NT提供至板PL上所加载的样品SA时,可使所述样品SA中包含的细胞CE增殖。
如图47所示,一些细胞CE的增殖速度可不同。肿瘤细胞CE的细胞***速度可高于正常细胞CE的增值速度。基于此类比较,可检测样品SA中包含的肿瘤细胞CE。这可为预计***更多的细胞为肿瘤细胞CE的方法。
6.4PCR
图48为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中进行PCR程序的视图。根据本公开的实施方式的PCR程序可包括:将样品SA提供至板PL上(S4100);将试剂提供至所述板PL上(S4200);调节所述样品SA的温度(S4300);以及分析所述样品SA(S4400)。这可用于对所述样品SA中所包含的循环肿瘤细胞CE的DNA进行检测。
将样品SA提供至板PL上(S4100)可类似于上述步骤S1100来进行。然而,可使用已完成从血液中提取DNA的预处理程序的样品SA。
可将试剂提供至其上提供有样品SA的板PL(S4200)。可通过贴片PA来提供所述试剂,所述贴片PA包含用于PCR程序的多种试剂中的至少一些。
所述贴片PA可为包含dNTP的贴片PA、包含引物的贴片PA或者包含DNA聚合酶的贴片PA。此外,所述贴片PA可为包含缓冲溶液的贴片PA或者包含辅酶的贴片PA。或者,所述贴片PA可为包含上述dNTP、引物、DNA聚合酶、缓冲溶液和辅酶中的至少两种以上的贴片PA。
可使贴片PA与板PL接触,从而将所述贴片PA中包含的试剂提供至所述板PL。由于贴片PA与板PL之间的接触,所述贴片PA中包含的试剂可移动至所述板PL。
当将多个贴片PA用于将试剂提供至板PL时,可使多个贴片PA顺序地与所述板PL接触,或者可使多个贴片PA中的一个贴片PA与所述板PL接触,然后使不同于该一个贴片PA的贴片PA与该一个贴片PA接触。
在将试剂提供至板PL上时,可对样品SA的温度进行调节(S4300)。可通过升高或降低板PL的温度或者将板PL的温度维持在期望的温度来对样品SA的温度进行调节。可通过升高或降低贴片PA的温度或者将贴片PA的温度维持在期望的温度来对样品SA的温度进行调节。可通过升高或降低贴片PA与板PL的温度或者将贴片PA与板PL的温度维持在期望的温度来对样品SA的温度进行调节。
可将样品SA的温度调节至上述变性温度、退火温度和延伸温度。由于对样品SA温度的调节,可使所述样品SA中包含的DNA的双螺旋结构分开,引物可与分开的DNA结合,并且dNTP可结合至与引物结合的DNA,从而可使DNA延伸。
在对样品SA的温度进行调节时(S4300),可对样品SA进行分析(S4400)。此处,分析样品SA可包括对与引物连接的荧光物质进行检测。或者,分析样品SA可包括获取所述样品SA的图像。
可在样品SA的PCR程序完成后进行所述分析。由于在已完成样品SA的DNA扩增的状态下进行分析,可获取更准确的数据。
可在样品SA的PCR程序中间进行所述分析。更具体而言,可在PCR程序进行时持续地进行对样品SA的分析,或者基于PCR程序的一个循环(例如顺序进行的变性步骤、退火步骤和延伸步骤),在各循环的任意时间点重复进行所述分析。这种形式的分析对DNA随时间扩增的量进行比较,并能够对靶DNA进行实时定量分析。
图49为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中,在进行PCR程序时使用贴片PA分解样品SA中所包含的细胞CE的细胞膜的方法的视图。
在上述实施方式的变例中,在上述所述将样品SA提供至板PL(S4100)之后,进一步实施将试剂提供至板PL上(S4120)以及对位于板PL上的样品SA进行固定(S4140)。
在将样品SA提供至板PL上(S4100)之后,可将试剂提供至所述板PL上(S4120)。所述样品SA可为未经过预处理的血液。所述试剂可为毁坏血液中漂浮的循环肿瘤细胞细胞膜的物质。例如,所述试剂可为用于破坏细胞CE的细胞膜的溶菌酶。可通过贴片PA提供所述试剂。所述贴片PA中可包含所述试剂。
在将试剂提供至板PL上(S4120)之后,可对位于所述板PL上的样品SA进行固定(S4140)。位于板PL的样品SA可为血液以及血液中所包含的细胞CE的DNA。所述样品SA可处于细胞CE的部分细胞膜是漂浮着的的状态。
在将样品SA固定至板PL上(S4140)之后,可对所述样品SA实施PCR程序。可使用任何PCR程序(例如本文公开的方法以及本领域普通技术人员通常实施的方法)来进行后续实施的PCR程序。
图50为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中实施PCR程序的视图。在本实施方式中,将在通过多个贴片PA将试剂提供至板PL的假设下给出描述。
当将样品SA提供至板PL上(S4100)时,可将所述样品SA的温度调节至变性温度(S4310)。如上所述,可通过对板PL的温度和/或贴片PA的温度进行调节来调节样品SA的温度。当将样品SA的温度维持在变性温度预定量的时间时,可使所述样品SA中包含的DNA的双螺旋结构分开。
可将退火试剂提供至板PL上(S4210)。此处,退火试剂可指退火步骤中使用的试剂中的至少一些。例如,所述退火试剂可为引物。
可通过贴片PA提供所述退火试剂。由于贴片PA与板PL之间的接触,所述贴片PA中包含的试剂可移动至所述板PL,因此可通过所述贴片PA将所述试剂提供至所述板PL上。
所述贴片PA可包含退火试剂。例如,所述贴片PA可包含引物。在这种情况下,可将引物制备成对应于癌症患者DNA中通常包括的序列。
当将退火试剂提供至板PL上(S4210)时,也可将试剂提供至位于所述板PL上的样品SA。
可将样品SA的温度调节至退火温度(S4320)。为了将样品SA的温度调节至退火温度,如上所述,可调节板PL和/或贴片PA的温度。
经受将样品SA的温度调节至退火温度的温度调节的对象可不同于经受将样品SA的温度调节至延伸温度的温度调节的对象。例如,即便在加热板PL以将样品SA的温度调节至变性温度时,可对贴片PA进行冷却并使其与所述板PL接触,从而将所述样品SA的温度调节至退火温度。
当将样品SA的温度调节至退火温度(S4320),所述样品SA中包含的DNA可与退火试剂反应。例如,样品SA中包含的DNA可与引物结合。
在将样品SA的温度维持在退火温度预定量的时间后,可将延伸试剂提供至所述板PL上(S4220)。此处,所述延伸试剂可指延伸步骤中使用的一些试剂。例如,退火试剂可为dNTP、DNA聚合酶、缓冲溶液和辅酶。
可通过贴片PA提供所述延伸试剂。
例如,由于贴片PA与板PL之间的接触,所述贴片PA中包含的试剂可移动至所述板PL,因此可通过所述贴片PA将所述试剂提供至所述板PL上。
作为另一实例,可使得贴片PA与已与板PL接触的另一贴片PA接触,从而使该贴片PA中包含的试剂可移动至所述另一贴片PA。因此,可将试剂提供至与所述另一贴片PA接触的板PL。
贴片PA可包含延伸试剂。例如,所述贴片PA可包含dNTP、DNA聚合酶、缓冲溶液和辅酶。
可将样品SA的温度调节至延伸温度(S4330)。可通过对贴片PA和/或板PL的温度进行调节来调节样品SA的温度。当将样品SA的温度调节至延伸温度时,所述样品SA可与延伸试剂反应。例如,可使与引物结合的DNA延伸。
7.多重测试
7.1意义
癌症是尚未开发出完整治疗的不可治愈疾病。早期癌症、中期癌症和末期癌症之间的存活率差异非常大。因此,对癌症是否发展的准确诊断是癌症诊断中的重要因素。
关于这一点,在根据本申请的癌症诊断中,为了诊断的准确性,可对单个样品SA实施多重诊断。
下面将详细描述对样品SA实施多重诊断程序的实施方式及其有益效果。
7.2多重测试的实施方式
7.2.1第一实施方式
图51为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品的多种类型的诊断方法的视图。
根据本申请的实施方式的癌症诊断可使用以下方法进行:所述方法包括进行样品SA的形态学分析(S5100)以及分析样品SA的培养进展(5200)。
上述涉及形态学分析的实施方式可应用于样品SA的形态学分析。
上述涉及培养进展分析的实施方式可应用于样品SA的培养进展分析。
对样品SA进行形态学分析是指分析所述样品SA中包含的细胞CE的形态。通过对样品SA中包含的细胞CE的形态进行分析,可对推定为肿瘤细胞CE的细胞CE进行鉴别。
虽然可根据需要对样品SA进行染色,将在本实施方式的形态分析中获取未经染色的样品SA的图像的假设下给出描述。
在样品SA的形态学分析之后进行培养进展分析是指对已实施形态学分析的样品SA进行培养。
在培养分析中,可通过培养样品SA对怀疑为肿瘤细胞CE的细胞CE进行鉴别。在这种情况下,可通过样品SA的形态学分析来鉴定被确认为高度可能成为肿瘤细胞CE的细胞CE的位置,并且可对相应位置处的细胞CE的培养进展进行鉴定。
样品SA的培养进展分析可包括鉴别所述样品SA中包含的细胞CE是否持续***。换言之,基于上述肿瘤细胞CE的特征(肿瘤细胞CE无限增殖),可将持续***的细胞CE检测为肿瘤细胞CE。
下面将更详细地描述根据本实施方式的癌症诊断方法。
图52为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品SA的多种类型的诊断方法的视图。
当将样品SA提供至板PL上(S5110)时,可获取所述样品SA的图像(S5120)。
步骤S5110可类似于上述步骤S1100来进行。步骤S5120可类似于上述步骤S1300。
如上所述,可将样品SA以单层加载至板PL上。样品SA可未经染色。虽然不是必须,这可用于防止在随后实施的培养进展分析中将样品SA与所提供的不需要的样本(例如染色剂)一起培养。
此外,根据需要,在本实施方式中可不将提供至板上的样品SA固定在所述板上。这可用于防止在固定程序中毁坏细胞CE的细胞膜。
可对样品SA的图像进行分析。借助样品SA的图像,可对被推定为循环肿瘤细胞CE的细胞CE进行鉴定,并可尝试对相应的细胞CE进行精确分析。
可使用对相应的细胞CE进行培养进展分析的方法来进行所述精确分析。
可向样品SA提供营养(S5210)。可通过贴片PA与样品SA之间的接触来提供营养。如上所述,贴片PA可为包含营养物质NT的营养贴片PA。
当向样品SA提供营养时,可获取样品SA的图像(S5220)。
步骤S5210可类似于上述步骤S3200来进行。步骤S5220可类似于上述步骤S3300来进行。
可在向样品SA提供营养的同时实时获取所述样品SA的图像。在这种情况下,实时获取的图像具有允许观察细胞CE的瞬时变化的优势。
或者,可在向样品SA提供营养后经过任意量的时间后来获取所述样品SA的图像。可将样品SA的图像与用于上述形态学分析的图像进行比较。例如,通过分析特定细胞CE的尺寸变化以及特定细胞CE和其它细胞CE的培养速度的相对差异,可检测样品SA中所包含的肿瘤细胞CE。
7.2.2第二实施方式
图53为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品SA的多种类型的诊断方法的视图。
根据本申请的实施方式的癌症诊断可使用以下方法来进行:所述方法包括对样品SA进行免疫分析(S6100)以及对所述样品SA进行培养进展分析(S6200)。
上述涉及免疫分析的实施方式可应用于实施样品SA的免疫分析。
上述涉及培养进展分析的实施方式可应用于实施样品SA的培养程序分析。
对样品SA进行免疫分析是指分析样品SA中所包含的细胞CE的免疫体系。使用与分布于样品SA中所包含的细胞CE表面上的蛋白相关的抗体AB,可对所述细胞CE的特征进行分析(例如,所述细胞CE是否为肿瘤细胞CE)。
根据上下文,由于抗原与抗体AB之间的结合,也可使用与细胞CE表面上的蛋白结合的抗体AB对所述细胞CE的形态进行分析。这可对应于使用与抗体AB结合的标记评估细胞CE的外部形态轮廓的方法。
对样品SA进行培养进展分析包括对已实施上述免疫分析的样品SA进行培养。由于上文已经描述了关于样品SA的培养进展分析,将省略对其的具体描述。
下面将更详细地描述根据本实施方式的癌症诊断方法。
图54为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品SA的多种类型的诊断方法的视图。
当将样品SA提供至板PL上(S6110)时,可将抗体AB提供至所述板PL上(S6120)。提供至所述板PL上的抗体AB可与样品SA中包含的抗原特异性结合。贴片PA可包含抗体AB。可通过所述贴片PA将抗体AB提供至板PL。
可使用上文所述的直接技术、间接技术和夹心技术中的任一种来实施抗体AB的提供。
可在将抗体AB提供至板PL上后,鉴别与抗原特异性结合的抗体AB(S6130)。例如,当将荧光物质与抗体AB连接时,可对样品SA的荧光进行检测。作为另一实例,当将酶与抗体AB连接时,可将底物SU提供至所述样品SA,并可对所述样品SA的显色进行检测。使用上述方法,可对与样品SA中所包含的抗原特异性结合的抗体AB的存在进行鉴别,并且通过这种方式,可鉴别癌症是否发展。
步骤S6110可类似于上述步骤S2100来实施,步骤S6120可类似于上述步骤S2200来实施,步骤S6130可类似于上述步骤S2300来实施。
由于可类似于上述步骤S5210和S5220来实施向提供至板PL上的样品SA提供营养(S6120)以及获取所述样品SA的图像(S6220),将省略对其的具体描述。
7.2.3第三实施方式
图55为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品SA的多种类型的诊断方法的视图。
在进行样品SA的培养进展分析后,可对所述样品SA实施形态学分析、免疫分析和DNA分析中的任一种。
当进行培养进展分析时,可使样品SA中包含的细胞CE增殖。因此,当在实施培养进展分析后实施使用另一方法的癌症诊断时,可对包含增殖的细胞CE的样品SA进行分析,并且有可能进行更准确的癌症诊断。
为了有助于理解本申请,作为实例,下文将描述对样品SA进行培养进展分析(S7100)然后对所述样品SA进行免疫分析(S7200)的情形。
图56为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品SA的多种类型的诊断方法的视图。
当将样品SA提供至板PL上(S7110)时,可将营养物质NT提供至所述板PL上(S7120)。可通过贴片PA实施所述营养物质NT的提供。贴片PA可包含营养物质NT。
也可将提供至板PL上的营养物质NT提供至位于所述板PL上的样品SA,并且可提供允许所述样品SA中包含的细胞CE增殖的环境。
此外,缓冲贴片PA可用于对样品SA的pH和/或盐浓度进行适当调节。可使缓冲贴片PA与板PL接触,或者使得缓冲贴片PA与营养贴片PA接触。
在将营养物质NT供应至板PL任意量的时间后,可获取样品SA的图像(S7130)并进行分析。
或者,可在获取样品SA的图像(S7130)的同时将营养物质NT供应至板PL,从而对所述样品SA中包含的细胞CE进行实时分析。
或者,可不获取样品SA的图像。即,关于样品SA的培养进展分析可为使得所述样品SA中的细胞CE增殖以用于后续进行的各种诊断的程序,而并非为获取样品SA图像的程序。以这种方式,通过使用增殖的细胞CE进行多种诊断,可提高检测血液中分布的循环肿瘤细胞CE的效率。
由于将抗体AB提供至板PL上(S7210)以及鉴别与抗原特异性结合的抗体AB(S7220)可类似于上述步骤S6120和S6130来实施,将省略对其的具体描述。
7.2.4第四实施方式
图57为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品SA的多种种类的诊断方法的视图。
根据本申请的实施方式的癌症诊断可使用以下方法进行:在所述方法中,对样品SA进行免疫分析(S8100)以及对所述样品SA进行形态学分析(S8200)。
上述涉及免疫分析的实施方式可应用于对样品SA的免疫分析。
上述涉及形态学分析的实施方式可应用于对样品SA的形态学分析。
可首先对样品SA进行形态学分析,然后对所述样品SA进行免疫分析。或者,像本实施方式一样,首先对样品SA进行免疫分析,然后对所述样品SA进行形态学分析。
当对样品SA进行形态学分析的同时对所述样品SA进行染色时,可能破坏样品SA中所包含的细胞CE中的一些。这可能与由于染料使得细胞CE坏死的事实有关。因此,应理解的是,当在形态学分析期间实施样品SA的染色时,如果首先对样品SA进行免疫分析,样品SA的更准确检查是可能的。
可使用上文所述的直接技术、间接技术和夹心技术中的任一种对样品SA进行免疫分析(S8100)。
可使用上述获取的未染色的样品SA的图像或者获取的使用简单染色技术、罗曼诺夫斯基染色技术以及DAPI染色技术中的任一种染色的样品SA的图像,对样品SA进行形态学分析(S8200)。
然而,染色技术并不限于此,使用未在本文中描述的其它染色技术的染色也可用于上述形态学分析中。
上面描述了在实施根据本申请的癌症诊断中对样品SA实施多种类型的诊断的实施方式。
然而,上述实施方式仅为几种示例性实施方式,本申请的范围并不限于上述实施方式。
同时,虽然出于便于描述的目的,描述了顺序实施两种类型的诊断的实施方式,对本领域普通技术人员来说,使用三种以上类型诊断进行癌症诊断的情形也是容易付诸实践的。
8.多区域
在根据本申请的癌症诊断中,当将多种类型的诊断方法施用于单个样品SA时,可同时进行所述多种类型的诊断方法。
图58为描述在根据本申请的实施方式的癌症诊断中针对样品SA的多种类型的诊断方法的视图。
可使得多个贴片PA与板PL接触。所述多个贴片PA可包含不同试剂。
例如,所述多个贴片PA可包括第一贴片PA、第二贴片PA以及第三贴片PA。
第一贴片PA可包含染色剂。所述染色试剂可为用于对样品SA中所包含的细胞CE的细胞核和/或细胞质进行染色的试剂。
第二贴片PA可包含抗体AB。所述抗体AB可为与样品SA中所包含的肿瘤细胞CE特异性反应的抗体AB。
第三贴片PA可包含营养物质NT。所述营养物质NT可为用于使样品SA中所包含的细胞CE通过所述细胞CE的***而增殖的物质。
可使得第一贴片PA与板PL的第一区域接触。可使得第二贴片PA与所述板PL的第二区域接触。可使得第三贴片PA与所述板PL的第三区域接触。作为结果,可对包含于所述样品SA中并位于所述第一区域的细胞CE进行染色,抗体AB的一些可结合至包含于所述样品SA中并位于第二区域的细胞CE的表面,以及可使包含于所述样品SA中并位于第三区域的细胞CE增殖。
可获取板PL的第一区域、第二区域和第三区域的图像。可分别地或在同一帧中获取第一区域、第二区域和第三区域的图像。或者,还可以如下的形式获取第一区域、第二区域和第三区域的图像:单独获取单个图像的各部分的图像,并将所获取的图像组合成单个图像。
可将多区域部分中所公开的多种类型的诊断方法与多测试部分中所公开的多种类型的诊断方法彼此组合。例如,在对提供有样品SA的区域实施细胞CE培养分析后,可对经过细胞CE培养分析的样品SA的区域进行划分,并在所划分的区域中进行多种类型的诊断。
9.诊断装置
图59为根据本申请的实施方式的诊断装置的方框图。
根据本申请的诊断装置可包括相对位置调节模块100、温度调节模块200以及图像获取模块300。根据本申请的诊断装置还可包含更多或更少的元件。
相对位置调节模块100可执行使贴片PA与板PL彼此相对移动的功能。相对位置调节模块100可使贴片PA与板PL在水平方向和/或垂直方向上彼此相对移动。
水平方向可指与板PL和贴片PA接触的表面平行的方向。垂直方向可指与板PL和贴片PA接触的表面垂直的方向。
图60为示出根据本申请的实施方式,由于相对位置调节模块100的相对移动操作而移动诊断装置的结构的实例的概念图。
参考图60(a),相对位置调节模块100可使贴片PA与板PL在水平方向彼此相对移动,并改变所述贴片PA在所述板PL上的相对位置。
相对位置调节模块100可使贴片PA与板PL在水平方向彼此相对移动,并执行改变所述贴片PA的功能,所述贴片被设置为能够与样品SA接触。改变被设置为能够与样品SA接触的贴片PA可允许将另一贴片PA所提供的液体物质递送至所述样品SA。
参照图60(b),相对位置调节模块100可使贴片PA与板PL在垂直方向彼此相对移动,并控制所述贴片PA是否与样品SA接触。使得贴片PA与样品SA接触可涉及将所述贴片PA中捕获的物质递送至所述样品SA。
相对位置调节模块100可包括被配置为使贴片PA与板PL在水平方向彼此相对移动的移动电源,以及被配置为使贴片PA与板PL在垂直方向彼此相对移动的其它移动电源。或者,相对位置调节模块100可使用单一移动电源来使贴片PA和板PL在水平和/或垂直方向移动。
温度调节模块200可执行控制温度的功能。温度调节模块200可执行加热和/或冷却板PL和/或贴片PA的功能。此外,温度调节模块200可执行调节样品SA的功能以及维持恒定温度的功能。
例如,温度调节模块200可用于将样品SA的温度调节至上述变性温度、退火温度和/或延伸温度。
温度调节模块200可执行放热反应和吸热反应。因此,温度调节模块200可包含加热元件或热电元件。温度调节模块200不限于此,任何能够加热的物质可不受限地用作所述温度调节模块200。
根据需要,温度调节模块200可进一步包含温度传感器。所述温度传感器可用于鉴别经过温度调节的靶标的当前温度。
图像获取模块300可执行获取样品SA的图像的功能。例如,图像获取可通过以下方法进行:获取板PL的一部分或整个板PL的图像的方法,获取贴片PA的一部分或整个贴片PA的图像的方法,或者直接获取样品SA的图像的方法。
图像获取模块300可包括用于获取图像的工具。例如,图像获取模块300可包含:图像生成器,所述图像生成器被配置为生成图像,例如为图像传感器(包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器以及电荷耦合装置(CCD)图像传感器);预定的光发生器,所述预定的光发生器被配置为生成穿透样品SA的光;和/或光学***,所述光学***被配置为形成穿透样品SA的光的图像。
图像获取模块300可直接获取涂布于板PL上的样品SA的图像。此处,所述图像获取模块300可接收从光源照射并穿透其上涂布有样品SA的板PL的光,并获取所述样品SA的图像。
例如,可将图像获取模块300设置在其上涂布有样品SA的载玻片的表面(下文称为“前表面”),并可将光源设置在与所述载玻片的前表面相对的表面,即所述载玻片的后表面。由于这种设置,图像获取模块300可接收从载玻片后表面的光源照射并穿过所述载玻片的光,并获取样品SA的图像。
作为另一实例,可将图像获取模块300设置在载玻片的后表面,并可将光源设置在所述载玻片的前表面。由于这种设置,图像获取模块300可接收从载玻片前表面的光源照射并穿过所述载玻片的光,并获取样品SA的图像。
图像获取模块300可检测荧光或者获取荧光图像,以用于样品SA的定量和/或定性分析。
由图像获取模块300生成的图像可具有多种放大率。例如,根据需要,图像可为具有样品SA被放大的放大率的图像,具有固定放大率的图像,或者具有样品SA被缩小的放大率的图像。
图像获取模块300也可包含动力构件,所述动力构件被配置为移动样品SA所在的板PL或者移动图像获取模块300的元件,以获取所述样品SA的图像。
根据本申请的诊断设备可实施上述PCR程序。将省略对关于机械方面的程序的描述,因为认为本申请所属领域的普通技术人员将能够容易地理解该程序而无需重复描述细节。
以上描述仅仅是对本申请的技术思想的说明,本申请所属领域的普通技术人员应当能够在不脱离本申请的实质特征的范围内进行各种修改和变化。因此,本申请的上述实施方式也可单独实施或组合实施。
本文中公开的实施方式是用于对本申请的技术思想进行描述,而不是对本申请的技术思想进行限制,并且本申请的技术思想的范围不受这些实施方式的限制。本申请的范围应当基于所附权利要求来进行解释,并且等同范围内的所有技术思想均应该被解释为属于本申请的范围。
Claims (26)
1.一种诊断方法,所述诊断方法用于通过使用贴片对样品中包含的肿瘤细胞进行诊断,所述贴片以具有形成微腔的网状结构的凝胶形式提供,所述诊断方法包括:
将所述样品放置于板上;以及
用包含用于检测癌症的试剂的贴片,将所述贴片中包含的所述试剂提供至所述板。
2.如权利要求1所述的诊断方法,其中,将所述样品放置于所述板上包括:将所述样品以单层提供至所述板上。
3.如权利要求1所述的诊断方法,其中,所述样品为血液。
4.如权利要求2所述的诊断方法,其中,将所述样品放置于所述板上包括:将所述样品固定于所述板上。
5.如权利要求1所述的诊断方法,其中,所述贴片中包含的所述试剂包括与所述肿瘤细胞特异性反应的抗体。
6.如权利要求5所述的诊断方法,所述方法进一步包括:将底物提供至所述板上,以对结合至所述肿瘤细胞的抗体进行鉴别。
7.如权利要求5所述的诊断方法,其中,将与所述肿瘤细胞特异性反应的所述抗体涂覆于所述板上。
8.如权利要求1所述的诊断方法,其中,所述贴片中包含的所述试剂包括用于对细胞染色的染色试剂,以对所述肿瘤细胞进行染色。
9.如权利要求8所述的诊断方法,其中,所述染色试剂靶向于如下中的至少一种:所述细胞的细胞核、所述细胞的细胞质、以及所述细胞中分布的DNA。
10.如权利要求9所述的诊断方法,所述方法进一步包括:对所述样品的温度进行调节,从而为所述染色试剂提供反应环境。
11.如权利要求1所述的诊断方法,其中,所述贴片中包含的所述试剂包括用于细胞培养的营养试剂,以通过对所述肿瘤细胞进行培养来诊断癌症。
12.如权利要求1所述的诊断方法,其中,提供所述贴片中包含的所述试剂包括:使所述贴片与所述板接触。
13.如权利要求1所述的诊断方法,所述方法进一步包括:获取放置有所述样品的所述板的图像,以进行所述肿瘤细胞的诊断。
14.如权利要求13所述的诊断方法,其中,放置有所述样品的所述板的图像为荧光图像。
15.如权利要求1所述的诊断方法,其中,所述贴片中包含的所述试剂包括用于移除细胞的细胞膜从而提取所述肿瘤细胞的DNA的试剂。
16.一种诊断方法,所述诊断方法使用贴片对样品中包含的肿瘤细胞进行诊断,所述贴片以具有形成微腔的网状结构的凝胶形式提供,所述诊断方法包括:
将所述样品放置于板上;
使用包含用于检测癌症的第一试剂的第一贴片,将所述第一贴片中包含的所述第一试剂提供至所述板;以及
使用包含用于检测癌症的第二试剂的第二贴片,将所述第二贴片中包含的所述第二试剂提供至所述板。
17.如权利要求16所述的诊断方法,其中,在提供所述第二贴片中包含的试剂之前,提供所述第一贴片中包含的试剂。
18.如权利要求16所述的诊断方法,其中,
所述第一试剂含有与所述肿瘤细胞特异性反应的抗体;以及
所述第二试剂含有下述抗体,该抗体结合至上述与所述肿瘤细胞特异性反应的抗体。
19.如权利要求16所述的诊断方法,其中,
所述第一试剂含有与所述肿瘤细胞特异性反应的抗体;以及
所述第二试剂含有用于细胞培养的营养试剂,以通过对所述肿瘤细胞进行培养来诊断癌症。
20.如权利要求16所述的诊断方法,其中,
所述第一试剂含有与所述肿瘤细胞特异性反应的抗体;以及
所述第二试剂含有用于细胞染色的染色试剂,以对所述肿瘤细胞进行染色。
21.如权利要求16所述的诊断方法,其中:
所述第一试剂含有与所述肿瘤细胞特异性反应的抗体;以及
所述第二试剂含有与白血细胞特异性反应的抗体。
22.如权利要求21所述的诊断方法,所述方法进一步包括:在提供所述第一贴片中包含的试剂与提供所述第二贴片中包含的试剂之间,获取所述样品的图像。
23.如权利要求16所述的诊断方法,其中,
所述第一试剂含有用于移除细胞的细胞膜从而提取所述肿瘤细胞的DNA的试剂;以及
所述第二试剂含有用于聚合酶链式反应(PCR)的试剂。
24.如权利要求23所述的诊断方法,所述方法进一步包括:调节所述样品的温度,从而使所述PCR发生。
25.一种诊断装置,所述诊断装置通过使用贴片对样品中包含的肿瘤细胞进行诊断,所述贴片以具有形成微腔的网状结构的凝胶形式提供并包含用于检测癌症的试剂,所述诊断装置包含:
相对移动调节模块,所述相对移动调节模块被配置为使所述贴片与提供有所述样品的区域彼此相对移动,从而将所述贴片中包含的试剂提供至所述样品;以及
图像获取模块,所述图像获取模块被配置为获取所述样品的图像以用于癌症诊断。
26.如权利要求25所述的诊断装置,所述诊断装置进一步包含温度调节模块,所述温度调节模块被配置为对所述样品的温度进行调节。
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