DE3588124T2

DE3588124T2 - Vorrichtung, mit Verwendung in chemischen Prüfverfahren

Info

Publication number: DE3588124T2
Application number: DE3588124T
Authority: DE
Inventors: Ian Alexander Shanks; Alan Martin Smith
Original assignee: Applied Research Systems ARS Holding NV
Current assignee: Applied Research Systems ARS Holding NV
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1985-06-12
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2005-06-13
Also published as: AU604181B2; AU4491085A; AU4491185A; AU583040B2; EP0170376A1; WO1986000138A1; WO1986000141A1; EP0171148B1; AU2967289A; EP0422708B1; AU588245B2; JP2527933B2; EP0170375A3; ATE143289T1; CA1261256A; DE3568874D1; DE3577748D1; EP0170375A2; EP0170376B1; EP0170375B1

Description

Diese Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Verwendung bei chemischen (insbesondere biochemischen oder klinischen) Untersuchungsverfahren.
Die Vorrichtungen sind bei bestimmten Ausführungsformen zur Verwendung bei besonderen Bindungsassay-Verfahren bestimmt, wobei eine bedeutende Gruppe derselben durch die Immunoassay- Verfahren gebildet ist. Beispiele solcher Immunoessays, insbesondere enzymgebundener Iinrnunoessays, sind in EP 0 042 755, GB 2 074 727, GB 2 086 041 und GB 1 548 741 angegeben.
Bisher sind Immunoassay-Verfahren häufig unter Verwendung von sogenannten Microtiter-Vertiefungen, herkömmlicherweise mit etwa 0,5 ml Arbeitsleistung, durchgeführt worden, neben einer Vielzahl anderer Flüssigkeitsbehälter für die Assayreaktionsflüssigkeiten. Andere Vorrichtungen und Anordnungen zur Handhabung von Immunoassay-Materialien sind beispielsweise beschrieben in EP 0 31 993, GB 1 571 872, GB 1 584 129 und GB 1 414 479.
Insbesondere umfabt der Stand der Technik zahlreiche Offenbarungen von analytischen Vorrichtungen zur Handhabung und zur Dosierung kleiner Volumina von Untersuchungsproben.
Die GB 2 090 659 (Instrumentation Laboratory, Inc.) beschreibt Untersuchungsstreifen, die mit einem selbstfüllenden Dosierungskanal und einer Lippe oder einem Einlaß ausgebildet sind, auf denen eine Probe von mehr als etwa 10 Mikroliter von beispielsweise Vollblut aufgebracht werden kann, so daß (beispielsweise) 10 Mikroliter durch Kapillarwirkung aufgenommen werden, um mit einem Reagens zu reagieren, das auf einem Faserpolster über einer Filterschicht unter einem transparenten Fenster aufgebracht ist. Das Ergebnis kann mit freiem Auge, beispielsweise als Farbreaktion, erkannt werden.
GB 2 036 075 (H.E. Mennier), GB 1 104 774 (J.P. Gallagher), EP 0 057 110, 0 034 049, 0 010 456 (Kodak) beschreiben jeweils andere Aspekte der Verwendung von Abmessungen bei Kapillarkanälen oder -kammern zur Handhabung von biologischen oder Untersuchungsfluida.
GB 1 530 997 (Monsanto) beschreibt die Verwendung von beschichteten optischen Fasern, die bei Untersuchungen verwendet werden können, die die Lichtübertragungsfähigkeiten von Wellenleitern über Reaktionen der Beschichtungen, beispielsweise Antigen/Antikörper-Reaktionen, verändern. WO 81/00 912 (Buckles) beschreibt faseroptische Vorrichtungen, bei denen die Faseroberfläche oder Umgebungen die Lichtübertragung durch den Kern hindurch modifizieren.
USP 3 939 350 beschreibt die optische Messung eines fluoreszierenden Materials, das mit der Oberfläche eines massiven, transparenten Prismas verbunden ist, mittels eines Verfahrens, das eine einzige, totale Innenreflexion und Wechselwirkung der evaneszenten Welle an der Oberfläche des Prismas mit dem gebundenen Material umfaßt.
EP-A-0 075 353 (Battelle) nimmt besonderen Bezug auf die exponentiell zerfallende (evaneszente) äußere Strahlung infolge von Licht, das sich in Längsrichtung in einer Faser fortpflanzt, und auf ihre Zusammenwirkung mit Beschichtungen, und dieses Prinzip wird auch bei den Immunoassay-Untersuchungsvorrichtungen von EP-A-0 103 426 (Block) angewandt, bei denen sich Licht mit fluoreszierender Erregung sowie Emmissionswellenlängen innerhalb einer antigen- oder antikörperbeschichteten optischen Faser oder Platte fortpflanzt, die ein kapillarbemessenes Probenflüssigkeitsvolumen, das mittels eines Röhrchens oder einer anderen Platte gebunden ist, berührt und einen fluoreszierend markierten Bindungspartner des auf der Faser oder Platte aufgebrachten Materials enthält.
Entsprechend der hier zu beschreibenden Erfindung sind kapillare Füllzellenvorrichtungen, die günstig hergestellt werden können, vorgesehen, um insbesondere besondere Bindungsassays unter Verwendung von sehr kleinen Flüssigkeitsproben zu erleichtern.
Erfindungsgemäß haben wir geschaffen eine besonders reaktive Probensammel- und Probenuntersuchungsvorrichtung zur Verwendung bei der Untersuchung eines Analyten mittels eines Sandwich-Assays, wobei die Vorrichtung einen Hohlraum oder Hohlräume je mit einer Abmessung aufweist, die klein genug ist, daß Probenflüssigkeit in den Hohlraum durch Kapillarwirkung eingezogen werden kann, wobei eine Fläche des oder jedes Hohlraums ein immobilisiertes Reagens mit einer spezifischen Affinität zu dem Analyten trägt und dieselbe oder eine weitere Fläche des Hohlraums oder jedes Hohlraums in einer trocknen, freisetzbaren Form ein weiteres Reagens mit einer spezifischen Affinität zu dem Analyten trägt, die Fläche, die das immobilisierte Reagens trägt, eine Fläche einer transparenten, festen Platte ist, die bei Benutzung als ein lichtübertragender Wellenleiter wirkt und eine Wand des oder jedes Hohlraums bildet, wobei die Platte einen Rand aufweist, der im wesentlichen optisch glatt ist und quer, d.h. unter irgendeinem querverlaufenden Winkel, jedoch am meisten bevorzugt rechtwinklig, zur Ebene der Platte verläuft, wobei das immobilisierte Reagens und das weitere Reagens solche sind, daß das Ergebnis jeder spezifischen Wechselwirkung mit dem Analyten optisch meßbar ist.
Die Vorrichtungen ermöglichen eine günstige Probenentnahme und die Durchführung einer optischen in situ Analyse der Produkte der Reaktion der Probe mit dem Reagens bzw. den Reagentien, das bzw. die in den Vorrichtungen enthalten sind. Die Wellenleiterplatte kann für infrarotes, sichtbares und/oder ultraviolettes Licht transparent sein, und ein Verfahren zur Verwendung der Vorrichtungen besteht darin, dafür zu sorgen, daß ein fluoreszierendes Material an dem immobilisierten Reagens in einem veränderlichen Ausmaß gebunden wird, daß von dem Assay und dem jeweiligen Probenmaterial abhängt, und dann die optische Messung des sich ergebenden gebundenen fluoreszierenden Materials durchzuführen, wie beispielsweise in EP- A-170 376 beschrieben ist.
Das immobilisierte Reagens in der Vorrichtung kann beispielsweise ein immobilisiertes Antigen oder ein immobilisierter Antikörper sein, das bzw. der in der Lage ist, eine fluoreszierende oder lumineszente oder gefärbte Komponente einer Assaymischung zu binden. Es ist jedoch zu beachten, daß jedes immobilisierte Material verwendet werden kann, das mit einer anderen Komponente eines Untersuchungsreaktionsmaterials in einer Weise spezifisch zusammenwirkt, die optisch meßbare Resultate liefert, in Abhängigkeit nur von der Art der betroffenen Untersuchung.
Die der Wellenleiterfläche, die das Reagens trägt, gegenüberliegende Fläche kann, wie unten in Beispielen angegeben ist, durch eine zweite, gleiche, transparente Platte gebildet sein. Jedoch ist dies nicht notwendig, und kann es für einige Untersuchungsformen geeignet sein, eine lichtabsorbierende oder opake oder reflektierende gegenüberliegende Wand für den kapillaren Hohlraum zu verwenden.
Bei einigen brauchbaren Beispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine selektive Sperrschicht, beispielsweise ein Filter oder eine Dialysemembran, befestigt sein, um zu gewährleisten, daß die Aufnahme der Flüssigkeitsprobe in dem kapillarbemessenen Hohlraum selektiv ist, um unerwünschtes Material auszuschließen. Solches unerwünschtes Material hängt von der Art der Untersuchung ab, kann jedoch Zellen, beispielsweise Blutkörperchen, Zelltrümmer oder dispergiertes Material hohen Molekulargewichts umfassen. Ein geeignetes Filter kann beispielsweise ein Papierfilter, das am Probeneintritt zu dem kapillaren Hohlraum angeordnet ist, oder ein Streifen oder ein Bereich eines Filters oder eines Dialysemembranmaterials sein, der an oder im kapillaren Hohlraum befestigt ist.
Es fällt ebenfalls unter den Rahmen der Erfindung, daß die durch ein immobilisiertes Reagens abgedeckte Fläche innerhalb des kapillaren Hohlraums, beispielsweise ein immobilisiertes Antigen oder ein immobilisierter Antikörper, erheblich kleiner als die gesamte Fläche des kapillaren Hohlraums und so angeordnet sein kann, daß sich die gesamte Probenflüssigkeit über das immobilisierte Reagens hinwegbewegen muß, wenn Flüssigkeit in den Hohlraum eingezogen wird. Auf diese Weise kann ein Probenkonzentrationseffekt erreicht werden, wobei die sich ergebende Flächenkonzentration des relevanten Analyten.materials (beispielsweise des komplementären Antikörpers oder komplementären Antigens) größer ist als diejenige, die sich aus einer gleichmäßigen Adsorption über dem gesamten Kapillarzellenbereich ergeben würde. Eine solche immobilisierte Beschichtung über einem eingeschränkten Schwellenbereich der kapillaren Zellenfläche kann in der Tat eine selektive Sperrschicht bilden, um den Durchtritt der Probenflüssigkeit über die Sperrschicht hinaus selektiver Zurückhaltung des betroffenen Analytenmaterials zu gestatten.
Bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann ein Tropfen einer Probenflüssigkeit auf einer Sammelfläche der Untersuchungsvorrichtung aufgebracht werden, oder kann stattdessen die Vorrichtung in eine Menge der als Probe zu verwendenden Flüssigkeit eingetaucht werden. Das weitere Reagens mit besonderer Affinität zu dem Probenanalyten (welches Reagens der Einfachheit halber nachfolgend als Hilfsreagens bezeichnet wird) wird auf einem Teil der bei der Benutzung durch die Probenflüssigkeit zu kontaktierenden Vorrichtung getragen, beispielsweise auf einer Fläche des kapillaren Hohlraums oder einer Fläche eines gegebenenfalls vorgesehenen Filters. Selbstverständlich kann, sofern gewünscht, mehr als ein Hilfsreagens, vorgesehen sein.
Weitere Varianten und besondere Merkmale der Untersuchungsvorrichtungen werden nachfolgend beispielhaft beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können beispielsweise entsprechend dem in EP-A-171 148 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Das Hilfsreagens bzw. die Hilfsreagentien besitzen die Form einer trockenen, freisetzbaren Reagensbeschichtung, beispielsweise einer Beschichtung aus freisetzbarem Antigen oder Antikörper oder Derivaten hiervon, beispielsweise in einem festen Anfeuchtungsmittels, beispielsweise Sucroseglasur, für ein gewünschtes Assay geeigneter Spezifität. Das immobilisierte, besondere Bindungsmaterial kann beispielsweise ein kovalent gebundenes Antigen oder ein kovalent gebundener Antikörper oder ein Derivat hiervon sein, ebenfalls möglicherweise mit einem Anfeuchtungsmittel beschichtet, um ein Immunoadsorbens mit einer für ein gewünschtes Assay geeigneter Spezifität zu bilden.
Bei bestimmten Beispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Hohlraum der Vorrichtung ein dünner, planarer Hohlraum zwischen zwei einander gegenüberliegenden Wänden sein, die eine Zelle bilden und vorzugsweise zusammengeklebt oder in einer einstückigen Einheit hergestellt sind. In einigen Fällen kann die Vorrichtung beispielsweise eine geklebte Struktur transparenter Platten ähnlich der Struktur einer ungefüllten Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung umfassen, wie sie als Zwischenstufe bei der Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung erhalten wird.
Diese erfindungsgemäßen Vorrichtungen umfassen jene, die eine (beispielsweise entfernbare) transluszente oder transparente Kapillarzelle besitzen, die im Wege der hier beschriebenen Verfahren hergestellt sein kann, um besondere Bindungsassays durchzuführen, und die ein Paar einander gegenüberliegender Platten umfaßt, die um weniger als 1 mm beabstandet und miteinander zur Bildung einer mit einer Öffnung versehenen Flüssigkeitsrückhaltezelle abgedichtet verbunden sind, um durch Kapillarwirkung ein (vorzugsweise definiertes) Volumen einer (üblicherweise wäßrigen) Flüssigkeit aufzunehmen und zurückzuhalten, und die an mindestens einer ihrer Innenflächen eine Beschichtung aus einem immobilisierten, besonderen Bindungsmittel mit einer für das durchzuführende Assay geeigneten Spezifität tragen. "Definiertes Volumen" bedeutet ein Volumen, das im wesentlichen durch die Gestalt und Konfiguration der Zelle selbst und nicht nennenswert durch das Volumen der Probe, sofern diese im Überschuß vorhanden ist, bestimmt ist.
Es ist wichtig, einen genau definierten (parallelen) Hohlraum mit Kapillarspaltabmessungen bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen zu haben; es ist jedoch nicht wichtig, daß das Gesamtvolumen, das von dem Kapillarspalt aufgenommen wird, definiert ist: der wichtige Parameter ist stattdessen die Volumendosierung je Flächeneinheit der das optische Reagens tragenden Fläche des Wellenleiters, und dies wird durch einen genau definierten, parallelen Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden des Hohlraums in der Vorrichtung erreicht. Der Abstand liegt vorzugsweise in dem großen Bereich von etwa 0,01 bis 1,00 mm, beispielsweise in der Größenordnung von 0,1 mm, beispielsweise 0,03 bis 0,3 mm, als ein Kompromiß zwischen einerseits zu großen Abständen, die zu einer übergroßen Diffusionszeit der Materialien in der Probe längst des Spalts zu der das Reagens tragenden Fläche führen, und andererseits zu engen Abständen, die eine zu kleine Probe sammeln können.
Geeignete Materialien zur Bildung des Hohlraums sind beispielsweise Glas, beispielsweise eine Tafel aus Natronglas, mit einer Dicke von etwa 1 mm, Siliciumoxid und aus Kunststoffmaterial, beispielsweise acrylem Kunststoffmaterial.
Wenn Kunststoffmaterialien zur Bildung der Kapillarzellen verwendet werden, können sie beispielsweise in der Form von Prazisionsgußstücken verwendet werden, die beispielsweise mit Abstandshaltern, beispielsweise Firststegen, ausgestattet sind, um einen kontrollierten Abstand der Bauteilwände der Kapillarzellenhohlräume zu erreichen.
In einigen Fällen besitzt die Zelle einen Außenflächenbereich oder eine Lippe, an der eine Menge der Probe, ausreichend die Zelle zu füllen, aufgebracht werden kann und von der diese durch Kapillarwirkung leicht zum Einlaufen in die Kapillarzelle gebracht werden kann. Eine solche Lippe kann leicht durch eine Verlängerung einer der Platten nach außen über die Zellenöffnung hinaus entlang einer Strecke erreicht werden, die ausreicht, einen Flächenbereich zur Verfügung zu stellen, der für eine günstige Probenbeschickung groß genug ist. Es kann auch, sofern gewünscht, eine flüssigkeitsleitende Gestalt vorgesehen sein, beispielsweise eine Nut oder ein Kanal, die bzw. der zu dem Kapillarzelleneinlaß führt. Eine alternative Form des Einlasses ist eine solche, die durch eine Öffnung in einer Wand der Kapillarzelle gebildet ist, beispielsweise ein Loch, das einen Bereich der gegenüberliegenden Wand der Zelle freilegt, an der eine Probe aufgebracht werden kann. Selektive Sperrschichten, wie beispielsweise die hier an anderer Stelle beschriebenen, beispielsweise Filter und Dialysemembranen, können ebenfalls in diesen Einlaßöffnungen oder nahe bei diesen angeordnet sein und können mit trockenen, freisetzbaren Reagentien vordosiert sein. Es ist insbesondere zweckmäßig, diese Merkmale bei kapillaren Kunststoffzellen vorzusehen, und in diesen Fällen können Präzisionsgußöffnungen, die in einer gegossenen Kunststoffplatte vorgesehen sind, die senkrechten, optisch flachen Enden der Kapillarzellen bilden, wenn die sich ergebende Baugruppe meh rerer Kapillarzellen in einzelne Zelleinheiten während eines bevorzugten Herstellungsverfahrens aufgeteilt wird.
In bevorzugter Weise kann die Abdichtung der Zelle durch die Verwendung einer Linie aus Epoxyharz unter Freilassung einer Öffnung erreicht werden, wobei sich beispielsweise das Harz entlang der einander gegenüberliegenden Seiten einer rechtekkigen Kapillarzelle erstreckt, um eine Füllöffnung zu ergeben und eine weitere Öffnung zu belassen, um den Austritt von Luft aus der Kapillarzelle zu gestatten, während diese aufgefüllt wird. In geeigneter Weise kann das Harz feste Partikel umfassen, um einen gewünschten Abstand für die Platten zu gewährleisten, wenn sie auf das Harz niedergedrückt werden. Partikel wie beispielsweise im wesentlichen monodisperse Glaskügelchen (feine Glaspartikel) mit einem Durchmesser von etwa 100 µm oder ansonsten entsprechend dem gewählten Kapillarspalt oder kurze Glasfaserstücke mit einem Durchmesser von beispielsweise 8 µm und einer Länge von 50-100 µm (beispielsweise hergestellt durch Vermahlen von langen Glasfasern in einem Mörser und Wegnahme der langen Restfasern durch Absieben) sind geeignet, kleine Abstände in der Größenordnung des Durchmessers der Glaskügelchen oder der Fasern einzustellen. Im allgemeinen können Abstände im Bereich -e- ines nicht einschränkend zu verstehenden Beispiels - von 5 bis 500 µm gewählt werden. Für einen sehr engen Spalt werden Fasern bevorzugt, da sie mit einem Durchmesser kleiner als etwa 50 µm leichter erhältlich sind als monodisperse Glaskügelchen; Glaskügelchen werden für einen größeren Spalt bevorzugt.
Das besondere Bindemittel, das auf einer Fläche des Hohlraums zu immobilisieren ist, kann unter allen normalerweise für Zwecke der besonderen Bindungsassys verwendeten, insbesondere Antigenen und Antikörpern, ausgewählt werden. Geeignete Beispiele sind ein Antiglobulin-Antikörper oder ein für menschliches Apolipoprotein A&sub1; oder B spezifischer Antikörper oder ein antisteroider Antikörper, beispielsweise spezifisch für Östron-3-Glucuronid oder Pregnandiol-Glucuronid oder nicht-immunologische Bindemittel, wie beispielsweise Concanavalin A oder Cibacrom blue. Sie können an der Glas- oder Siliciumoxid- oder Kunststoff-Fläche in irgendeiner der für diese Immobilisierung anderweitig praktizierten Weise immobilisiert werden. Beispielsweise kann es brauchbar sein, das Bindemittel und Sucrose einfach als Beschichtung auf der Trägerfläche aufzubringen und zu trocknen, entweder gleichzeitig oder aufeinanderfolgend. Eine kovalente oder andere Immobilisierung kann, sofern gewünscht, in irgendeiner Art aufgebracht werden, die in EP 0 014 530 (Unilever) und darin genannten Fundstellen angegeben ist, insbesondere in dem Fall von Kunststoffmaterialien, und in jeder Art, die in "Immobilised Enzymes for Industrial Reactors" (Herausgeber Messing, Academic Press, 1975; insbesondere Filbert, Kap. 3) oder in beispielsweise USP 3 652 761 oder GB 1 530 997 angegeben ist, für eine große Vielzahl von Trägermaterialien einschließlich siliciumhaltiger Materialien wie Glas und Siliciumoxid.
Das Format der Immunoassays, insbesondere beispielsweise von Fluorimmunoassys, die in diesen Kapillarzellen-Vorrichtungen durchgeführt werden können, entspricht den bekannten Formaten anderer Immunoassys des Standes der Technik. Beispielsweise kann eine Sandwichuntersuchung oder Antiglobulinuntersuchung durchgeführt werden, bei der ein Immunoadsorbens und ein fluoreszierender Ligand (beispielsweise beides Antikörper oder bei der Antiglobulinuntersuchung ein Antikörper und ein Antiglobulin) beide eine besondere Affinität zu dem zu untersuchenden Analyten (dem Antigen oder Antikörper) besitzen.
Der Analyt kann mit dem Immunoadsorbens in Abwesenheit des fluoreszierenden Liganden kontaktiert werden, und auf diese Reaktion kann ein Kontakt zwischen den behandelndeten Immunoadsorbens und dem fluoreszierenden Liganden anschließen, der langsam oder verzögert aus einer freisetzbaren Beschichtung freigesetzt wird.
In gleicher Weise können lumineszierende Assays unter Verwendung von Markierungen durchgeführt werden, die an chemolumineszenten oder biolumineszenten Reaktionen, beispielsweise Luciferase oder Meerrettich-Peroxidase, teilnehmen.
Ausführungsformen der Erfindung werden beispielhaft mittels der beigefügten Figuren 1 - 7 und der zugehörigen Beschreibung erläutert.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Kapillarzellen-Wegwerfvorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Zellenvorrichtung von Fig. 1 einschließlich einer Linie I-I, um die Schnittlinie zu Fig. 1 darzustellen.
Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer besonders reaktiven Kapillarzellen-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4 und 5 zeigen eine schematische Draufsicht und einen Schnitt auf bzw. durch die Vorrichtung von Fig. 3.
Fig. 6 und 7 zeigen eine entsprechende schematische Draufsicht und einen Teilschnitt auf bzw. durch eine alternative Vorrichtung, eine Abwandlung der Vorrichtung der Figuren 3 - 5.
Fig. 1 - 2 zeigen eine Kapillarzellen-Vorrichtung einer leicht zu handhabenden Größe, beispielsweise einer Größe von etwa 3 cm x 1,5 cm. Die Vorrichtung besitzt eine obere transparente (Kunststoff-, Glas- oder Siliciumoxid-) Patte 1 und eine untere transparente (gleiches Material) Platte 2 (mit einer Dicke von etwa 1 mm), die einander parallel gegenüberliegend und mit Abstand von weniger als 1 mm mit Hilfe von Klebebahnen 3 eines geeigneten Klebemittels (beispielsweise Epoxyklebemittel) miteinander befestigt sind, um einen Kapillarzellenhohlraum 4 zu bilden, der an beiden Enden offen ist und mit dem Äußeren über eine erste Unterbrechung in der Verklebung 3 in Verbindung steht, die in Hinblick darauf ausgebildet und angeordnet ist, eine Zellöffnung an der Seite 5 der Platte 1 auszubilden. Eine weitere Unterbrechung ist am anderen Ende der Verklebung 3 vorgesehen, um eine weitere Öffnung freizulassen, um den Austritt von Luft zu gestatten, wenn eine Probenflüssigkeit in die Zelle eingebracht wird. Die Platte 2 ist größer als die Platte 1 und besitzt einen Bereich 6, der sich von der Öffnung wegerstreckt. Der Bereich 6 der Platte 2 wirkt als Plattform, oder Schwelle oder Lippe, auf der ein Tropfen der Probenflüssigkeit aufgebracht werden kann, so daß diese Flüssigkeit dazu gebracht werden kann, den Kapillarzellenhohiraum 4 durch kapillare Strömung aufzufüllen. Der Hohlraum 4 zieht ein definiertes und in geeigneter Weise reproduzierbares Volumen der Flüssigkeit an und nimmt dieses auf, wenn sie in dieser Weise aufgebracht wird.
Immobilisiert an der Innenfläche der Kapillarzelle ist eine Schicht 7 des Materials vorgesehen, die für das Untersuchungsverfahren relevant ist, bei dem die Kapillarzelle zu verwenden ist. Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel ist die Schicht 7 ein auf der Platte 2 abgelegter Materialflecken. Für den Zweck des Immunoassays kann es beispielsweise ein Bereich immobilisierter immunoadsorbenter Sensibilisierung sein, beispielsweise ein immobilisierter Antikörper, der für ein Immunoassay relevant ist. Es können mehrere solcher Schichten vorgesehen sein, beispielsweise eine Schicht auf der Platte 1 sowie auf der Platte 2 oder eine Übereinanderanordnung und/oder eine Vielzahl nebeneinanderliegender Schichten auf einer der Platten. Für gleiche oder andere Zwecke kann die Schicht 7 oder weitere Schicht(en), die die Innenfläche(en) der Kapillarzelle auskleidet bzw. auskleiden, eine elektrisch leitfähige Schicht oder elektrisch leitfähige Schichten wie in EP-A-170 375 beschrieben sein, und in einem solchen Fall können leitende äußere Verbindungen mittels leitfähiger Spuren oder Verbinder vom Inneren der Zelle zum Äußeren der Zelle hin vorgesehen sein, sofern erwünscht, die zwischen der Klebeschicht 3 und der Fläche der Platten verlaufen. Dies kann beispielsweise in einer an sich bekannten und bei der herkömmlichen Oberflächenherstellung von leitfähigen Spuren verwendeten Weise gemacht werden, wie bei der Herstellung von Halbleitern und Flüssigkristalldisplays, beispielsweise wie unten bezeichnet, häufig verwendet wird.
An derselben oder einer anderen Innenfläche der Kapillarzelle ist als Schicht 7 eine Schicht 10 eines Hilfsreagens aufgebracht. Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel ist die Schicht 10 ein der Schicht 7 gegenüberliegender und auf der Platte 1 aufgebrachter Materialflecken.
Wenn die Zelle zur Durchführung optischer Messungen bestimmt ist, sollte entweder die Platte 1 oder die Platte 2 oder sollten beide Platten transparent oder transluszent sein.
Der in Fig. 1 dargestellte Schnitt zeigt die Platten 1 und 2 gegenseitig beabstandet, weil sich die Schnittlinie nicht durch die Klebebahnen 3 hindurch erstreckt.
Die Herstellung einer Vielzahl von Zellen wie den in Fig. 1-2 dargestellten ist in EP-A-171 148 (siehe insbesondere Fig. 3 und 3a und die zugehörige Beschreibung) im Detail beschrieben.
Die Kapillarzellenvorrichtung von Fig. 1-2 kann, sofern erwünscht, mit jeder zweckmäßigen Form eines Handhabungsstücks oder Halters für diesen Zweck mit jeder zweckmäßigen Form einer festen oder lösbaren Verbindungsanordnung ausgestattet sein, um mit einem solchen Halter im Eingriff zu stehen, wenn dieser nicht einstückig mit der Zellenvorrichtung ausgebildet ist.
Zur Zweckmäßigkeit bei optischen Messungen verläuft bzw. verlaufen der Rand bzw. die Ränder der Platte 1 und/oder 2, der bzw. die optisch glatt ist bzw. sind, rechtwinklig zur Ebene der Platte. Die übrigen Ränder können, sofern gewünscht, mit schwarzer Farbe oder einem anderen lichtabsorbierenden Material beschichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein absorbierendes Pigment, beispielsweise Ruß, in dem Klebemit tel, beispielsweise Epoxyklebemittel, das zur gegenseitigen Verbindung der beiden Platten verwendet wird, einverleibt sein.
Bei der Benutzung kann die Vorrichtung von Fig. 1 und 2 Fluoreszenz von dem adsorbierten fluoreszierenden Material entlang einer oder der beider Platten 1 und 2 in der Art eines Wellenleiters oder einer optischen Faser übertragen. Eine Übertragung von Nutzlicht über die Grenze der Platte kann infolge der evaneszenten Welle auftreten, die sehr nahe bei der Zwischenfläche angeordnet ist. Sofern gewünscht, kann eine dünne Schicht aus beispielsweise Siliciumoxid oder Magnesiumfluorid mit einer Dicke in der Größenordnung eines Viertels der Wellenlänge der betroffenen Wellenlänge auf der Platte vor der Abscheidung des biochemischen Reagens hergestellt werden, um die Lichtübertragung über die Grenze zu verbessern. Die Dicke und der Brechungsindex der dielektrischen Schicht werden vorzugsweise zusammen in Hinblick darauf ausgewählt, die Intensität der evaneszenten Welle zu maximieren, die dem in der Platte auf einer Bahn übertragenden Licht zugeordnet ist, das der gesamten Innenreflexion nahe bei dem kritischen Winkel (und etwas oberhalb desselben) für die Grenze zwischen dem Plattenmaterial und der Probenflüssig keit, beispielsweise üblicherweise in dem Bereich von etwa 1º - 5º oberhalb des kritischen Winkels entspricht. Der optimale Brechungsindex der dielektrischen Schicht liegt so nahe wie möglich bei demjenigen der Probenflüssigkeit; in der Praxis ist es sehr üblich, ein Dielektrikum aus Magnesiumfluorid (n = 1,38) oder Siliciumoxid (n = 1.46) auszuwählen, wenn Glas verwendet wird. Die optimale Dicke der Schicht wird als Funktion des Einfallswinkels P des Lichts in der Platte an der Zwischenfläche zwischen der Platte und dem Dielektrikum und der Brechungsindizes der Medien ausgedrückt: n&sub1; der Probenflüssigkeit, n&sub2; der Platte, n&sub3; des Dielektrikums, L als Wellenlänge des verwendeten Lichts:
Bei weiteren abgeleiteten alternativen Beispielen können kontinuierliche oder diskontinuierliche dünne Metallschichten, beispielsweise aus Silber oder Indium, vorzugsweise überlagert von einer vakuumabgeschiedenen, sehr dünnen, korrosionsfesten Schicht, wie beispielsweise Siliciumoxid, ebenfalls an einer der Platten oder an beiden Platten abgeschieden werden, damit die Vorrichtung bei entsprechenden an sich bekannten anderen Verfahren der optischen Analyse verwendet werden kann, die solche Schichten ausnutzen, beispielsweise das an sich bekannte Phänomen der Oberflächenplasmonresonanz, das in B. Liedberg et al, Sensors and Actuators, 4 (1983) 299-304 beschrieben ist. In allen diesen Fällen sind die immobilisierten Schichten der biochemischen Reagentien durch freisetzbare, Hilfsreagensbeschichtungen ergänzt, beispielsweise gebildet durch Lufttrocknen von Protein-Sucrose-Mischungen in dünnen Filmen auf den Platten: ausgewählt und kombiniert entsprechend den besonderen chemischen Untersuchungsmethoden, die in der Vorrichtung durchzuführen sind. Der Bereich der chemischen oder Bindungsrekationen, die Teil dieser durchzuführenden Untersuchungen bilden, umfaßt den Bereich bekannter Bindungsreaktionsuntersuchungen und schließt die enzymgebundenen, Fluoreszenz-, Lumineszenz-, Bindungs- und Abschreckreaktionen jeder Art auf der Grundlage eines Festphasenimmunoadsorbens oder anderen besonderen Bindungsadsorbens ein.
Weitere Einzelheiten des Verfahrens und des Materials zum Immobilisieren des Reagens bzw. der Reagentien auf der gewünschten Platte der Kapillarzellenvorrichtung von Fig. 1-2 folgen jetzt. Die Immobilisierung wird zweckmäßigerweise auf einer großen Tafel zur Bildung der Platte mit einer Viezahl von Vorrichtungen durchgeführt.
Eine Tafel aus Glas (beispielsweise Natronglas) mit einer Dicke von etwa 1 mm und groß genug, eine zweidimensionale Anordnung von Zellenbereichen zu enthalten, mit einer Vielzahl von mehreren Zelleneinheiten in jeder Richtung wird mittels irgendeines geeigneten Verfahrens gereinigt, beispielsweise durch Reinigungsmittel- und Ultraschallbehandlung, und, sofern notwendig, durch Entfetten in bekannter Weise mit einem Lösungsmitteldampf oder durch aufeinanderfolgende Wärmebehandlungen (80ºC) mit Ammoniakwasserstoffperoxid und Salzsäure/Wasserstoffperoxid, durch Spülen mit Wasser und Trocknen mit Luft, beispielsweise bei 115ºC während 30 Minuten. Ein Muster von Flecken eines gewünschten Proteins oder einer anderen Beschichtung wird dann im Wege der nachfolgend angegebenen oder einer äquivalenten Technik aufgebracht. Eine kovalente Kopplung von Antigen oder Antikörper oder eines anderen Proteins wird erreicht, indem zuerst das Glas mit einer Kopplungsverbindung auf Silanbasis in bekannter Weise zur Reaktion gebracht wird. Ein solches geeignetes Reagens ist beispielsweise, wie hier verwendet, ein endständiges Aminoalkyltrimethoxisilan, beispielsweise die 3-Aminopropylverbindung, die mit einer Konzentration in geeigneter Weise von etwa 2% Vol./Vol. in Aceton verwendet wird. Bei alternativen erfahren kann stattdessen ein anderes Reagens im wesentlichen wie im US-Patent 3 652 761 beschrieben verwendet werden. Nach der Reaktion mit dem Aminosilanreagens werden die auf dem Glas immobilisierten Aminoenden ihrerseits mit (beispielsweise 2% pH 7) Glutaraldehyd umgesetzt, werden überschüssige Reagentien entfernt, und wird das mit immobilisierten Aldehydgruppen aktivierte Glas mit dem Protein in Lösung (beispielsweise 1 mg/ml Antikorperimmunoglobulin) entsprechend an sich bekannten Komponententechniken umgesetzt. Andere Proteine können wahlweise in Konzentrationen in der Größenordnung von 0,1-1 mg/ml verwendet werden. Die Behandlung mit einem pH Wert von etwa 9,5 während zwei Stunden bei 37ºC hat sich hier als geeignet herausgestellt. Eine geeignete endgültige, aktive Protein-Aufbringungsrate auf der Glasfläche kann beispielsweise bei etwa 0,5 Mikrogramm/cm² liegen. Dies dient zur Bildung einer kontinuierlichen oder nahezu kontinuierlichen Schicht. Die Dosierung und Dichte oder besondere Aktivität der immobilisierten Schicht wird durch die Sensitivitätsanforderungen der besonderen chemischen Assayeigenschaften bestimmt, die für sich nicht Teil dieser Erfindung bilden. Überschüssige Reagentien können beispielsweise durch Waschen in einem starken Puffer (0,1 M Acetat, 0,5 M NaCl, mit einem pH-Wert von 4-5), danach Waschen mit einem neutralen Puffer (pH-Wert 7-7,4) und hieran anschließendes Waschen und Neutralisieren bei einem pH-Wert von 9-10, beispielsweise mit einem neutralen Tris-Puffer, entfernt werden.
Ein alternatives und gelegentlich bevorzugtes Verfahren zur Kopplung von Protein mit Glas macht von einem Epoxysilanreagens, insbesondere dem Glycidyloxypropyltrimethoxysilan (beispielsweise 2% Vol./Vol. in v/v in Toluol, 70ºC während 2 1/2 Stunden) entsprechend DP Herman et al., J. Chromatogr. Sci., (1981), 19 (9) 470-6, Gebrauch. In Verbindung mit diesem Reagens kann die Verwendung von Aldehydreagentien entfallen, da das epoxysilylierte Glas direkt mit Protein reagieren kann.
Es ist üblicherweise wünschenswert, eine Stabilisierungsbeschichtung auf die schicht-beschichteten Oberflächen aufzubringen, beispielsweise eine Beschichtung eines festen Anfeuchtungsmittels, wie Sucrose. Ein geeignetes Beispiel einer solchen Beschichtung ist eine 8 µm dicke, feste Sucrosebeschichtung, die beispielsweise im Wege des Spinnbeschichtens der Platte mit Sucroselösung aufgebracht und in Luft getrocknet wird.
Freisetzbare Beschichtungen eines Hilfsreagens können mit an sich bekannter Zusammensetzung aufgebracht werden, beispielsweise in einer Mischung mit einem festen Anfeuchtungsmittel, wie beispielsweise Sucroseglasur. Es ist festgestellt worden, daß es wünschenswert sein kein, ein Reinigungsmittel oder ein inertes Protein in solchen Beschichtungen (oder ein lösliches Salz oder ein Puffermaterial) insbesondere dort vorzusehen, wo das freizusetzende aktive Material selbst ein Protein ist, und es besonderes wünschenswert sein kann, einen großen Überschuß der Reagentien in diesen freisetzbaren Beschichtungen in Hinblick auf die Untersuchungsreaktionen, an denen sie teilnehmen, zu vermeiden.
Die Gleichmäßigkeit der Beschichtungsverfahren kann von Bedeutung sein, und kann, sofern geeignet, im Wege von Untersuchungsverfahren geprüft werden, bei denen ein radioaktivmarkiertes und/oder fluoreszierendes Protein als Beschichtung aufgebracht wird, und danach gegebenenfalls mit einem weiteren und vorzugsweise anders markierten Bindemittel zur Reaktion gebracht wird. Die Gleichmäßigkeit der Beschichtung und ihres Bindungsvermögens können dann durch Oberflächenfluoreszenzmessung und/oder Oberflächenradioaktivitätsmessung, beispielsweise unter Verwendung eines Labor-Gammastrahlen-Scanners, geprüft werden.
Wenn es danach gewünscht wird, die Beschichtung auf dem Glas zu ätzen, wird dann das beschichtete Glas in einer eingeschlossenen Atmosphäre im wesentlichen frei von Feuchtigkeit und Luftzug angeordnet; sie kann beispielsweise nahe zu einer anderen flachen inerten Fläche verbracht werden, um den Luftspalt auf der beschichteten Seite auf etwa 1 mm oder weniger zu verkleinern. Das Glas wird dann mit einem ultravioletten Musterbild (unter Verwendung vorzugsweise von Licht so nahe wie praktisch möglich bei einem Wellenband von 280 nm) in einem Muster belichtet, das den Bereichen entspricht, von denen die Beschichtung wegzuätzen ist, beispielsweise einem Gittermuster, um ein Muster von verbleibenden Proteinflecken zu belassen. Die Belichtung kann beispielsweise unter Verwendung einer GE 7-Watt Quecksilberlampe, die ein paar Zentimeter von der Platte entfernt ist, für eine Zeitspanne von etwa 5-20 Minuten durchgeführt werden. Das Belichtungsmuster kann durch Maskierung nahe bei der Platte oder durch ein reelles Abbildungssystem erzeugt werden. Das hier verwendete ultraviolette Ätzen beruht auf dem gleichen Prinzip wie das UV- Ätzverfahren, das von J.A. Panitz und I. Giaver in Surface Science, 97 (1980) Seiten 25-42, beschrieben ist.
Dann wird ein UV-härtbares Epoxyklebemittel auf der beschichteten, beispielsweise fleckenweise beschichteten, Glasplatte in einem gewünschten Muster zur Bildung einer Verbindung mit einer oberen, beabstandeten Platte aufgedruckt. Das Epoxyklebemittel wird im Wege einer Siebdrucktechnik aufgebracht, die an sich herkömmlicher Art ist und als solche nicht Teil dieser Erfindung bildet.
Das Epoxyharz kann einen kleinen Gehalt an in ihrer Länge kurzen Glasfasern mit etwa 20 µm Durchmesser und einer Länge von etwa 100-200 µm (hergestellt beispielsweise durch Vermahlen langer Glasfasern in einem Mörser und Absieben zum Entfernen der verbliebenen langen Fasern) aufweisen. Eine bevorzugte Alternative zu den Glasfaserstücken ist ein Gehalt von Glaskügelchen in dem Epoxyharz, das wie nachfolgend angegeben, verwendet wird. Zur Bildung eines Spalts von beispielsweise 100 µm werden entsprechend bemessene Glaskügelchen in das Epoxyharz eingebracht: eine Schicht von Epoxyharz etwas dicker als der gewünschte Abstand zwischen den Platten, beispielsweise 10 % dicker, beispielsweise etwa 110 µm für einen gewünschten Abstand von 100 µm, kann durch Siebdruck aufgebracht werden, und die Zusatzplatte wird vorsichtig in ihre Lage gedrückt, um das Epoxyharz etwas auszubreiten.
Sofern gewünscht kann ein Spiegelbild des ersten Musters des Epoxyklebemittels als Muster auf einer zweiten gleichen Glasplatte aufgebracht werden, die entweder fleckenweise mit demselben oder einem anderen Protein oder einem anderen Beschichtungsmaterial beschichtet ist oder ansonsten unbeschichtet ist, und die beiden Platten werden dann zusammengebracht, einem Vakuum oder einem Sauerstoffentzug, sofern notwendig, zum Aushärten ausgesetzt und durch Ultraviolett-Bestrahlung gehärtet. Das ultraviolette Licht wird als ein Bild mit einem Muster zur Einwirkung gebracht, das verhindert, das die Flecken des beschichteten Proteins oder anderen Materials vermeidet, die in aktiver Form beizubehalten sind.
Nach dem Aushärten des Klebemittels können die beiden Glasplatten beschrieben und in einzelne Zelleneinheiten in jeder zweckmäßigen bekannten Weise zerbrochen werden, die bei Stufen der Herstellung von Flüssigkristalleinrichtungen verwendet wird, und insbesondere mittels des Verfahrens, das in CH- 627 559 und 629 002 angesprochen ist, die die Herstellung von Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtungen betreffen.
Eine zweckmäßige Form einer Zelle, die mittels dieses Verfahrens erreichbar ist, umfaßt zwei im wesentlichen parallele, einander gegenüberliegende Glasschichten, die über Luft um etwa 5-500 µm beabstandet sind und die zusammen mit einem unvollständigen Rahmen aus zwischen ihnen angeordnetem Bindematerial (mit mindestens einer Öffnung für den einwärts gerichteten Durchtritt einer Flüssigkeit und möglicherweise auch den auswärts gerichteten Durchtritt von Luft), eine Kapillarzelle bilden, die ein definiertes Volumen einer wäßrigen Flüssigkeit aufnehmen kann. Vorzugsweise erstreckt sich eine der Glasschichten über die Öffnung der Zelle hinaus, um es möglich zu machen, daß ein Flüssigkeitstropfen auf ihrer Fläche abgelegt werden und gänzlich oder teilweise in die Zelle eintreten kann.
Fig. 3 zeigt in schematischer Perspektive ein weiteres Beispiel einer besonders reaktiven Kapillarzellenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die dargestellte Vorrichtung ist eine einmal verwendbare Wegwerfuntersuchungsvorrichtung zur Durchführung einer mikrochemischen Untersuchung an sehr kleinen Flüssigkeitsproben Fig. 4 (ohne Maßstab) zeigt eine entsprechende Draufsicht, und Fig. 5 zeigt einen schematischen Schnitt entlang der Linie 6'-6' in Fig. 4. Die Vorrichtung von Fig. 3-5 besitzt eine obere Glasplatte 1 und eine untere Glasplatte 2 entsprechend den Platten 1 und 2 von Fig. 1. Eine reaktive Schicht wie die Schicht 7 in Fig. 1 ist auf der Oberfläche der Platte 2 vorgesehen, jedoch in den Zeichnungen der Fig. 3-5 nicht dargestellt. Ein Hilfsreagens (nicht dargestellt) ist als eine trockene, freisetzbare Beschichtung auf der gegenüberliegenden Wand der Zelle, d.h. der Oberfläche der Platte 1, vorgesehen, so daß sich das Reagens in der in die Zelle eingezogenen Probenflüssigkeit löst. Die Vorrichtung von Fig. 3-5 kann durch den Benutzer mittels eines Handgriffs 42 eines Stütz- und Handhabungsrahmens gehandhabt werden, der generell mit 41 bezeichnet und aus irgendeinem geeigneten Kunststoffgußmaterial hergestellt ist. Arme 43 dienen zum Abstützen der Zelleneinheit und ihrer Anordnung in Hinblick auf Arbeitsteile eines optischen Geräts zur optischen Analyse des Inhalts der Probenzelle. Das Ende 44 der Platte 2 ist optisch klar, flach und verläuft senkrecht zur Ebene der Platte 2, damit von dem Inhalt der Kapillarzelle zwischen den Platten 1 und 2 ausgehendes Licht austreten kann. Die anderen Ränder der Platten 1 und 2 sind bei dieser Ausführungsform in nützlicher Weise mit Ruß beschich tet, und Epoxyklebebahnen 3, die den Bahnen 3 in Fig. 1 entsprechen, enthalten neben ihrem Gehalt an 100 µm Glaskügelchen, um die Platten 1 und 2 zu beabstanden, auch Rußkügelchen, um die Minimierung von Streulicht zu unterstützen. Ein Filterpapierrechteck 45 ist an einem Teil 46 der Platte 2 angeordnet, der sich über die Länge der Platte 1 hinaus erstreckt, um einen Probenaufnahmeeinlaß zu bilden; das benachbarte offene Ende 47 des Kapillarspalts zwischen den Platten 1 und 2 ist ein Einlaß für die durch die Platten 1 und 2 und die Klebebahnen 3 begrenzte Kapillarzelle, und das Filter 45 mit ausreichend feiner Qualität, um den Durchtritt von roten Blutkörperchen auszuschließen, steht mit dem offenen Einlaßende 47 in Verbindung und überlappt vorzugsweise die Platte 2 am Ende 47 etwas. Das Filter 45 ist in seiner Lage, sofern gewünscht, mittels eines Klebemittels entlang paralleler Linien als Fortsetzung der Bahnen 3 festgehalten und kann, sofern gewünscht, mit einem freisetzbaren Hilfsreagens, wie beispielsweise einem pH-Puffersalz, imprägniert sein. Der Bereich 47 der Platte 2, der sich über die Platte 1 hinaus zum optischen Ende 44 der Platte 2 erstreckt, kann, sofern gewünscht, eine hydrophobe Beschichtung aufweisen.
Bei der Benutzung kann eine Probe einer zu untersuchenden Flüssigkeit, beispielsweise ein Tropfen Vollblut, der durch das Filter 45 gebildeten Einlaßzone zugeführt werden, und kann von einem solchen Tropfen eine Menge einer verhältnismäßig zellfreien Flüssigkeit in die Kapillarzelle eingezogen werden. Hier finden die Bindungsreaktionen statt, die für die Art der erforderlichen Untersuchung und der entsprechenden Reagentien (nicht dargestellt) geeignet sind, die zuvor in präparierter, trockener Form auf einer oder beiden der einander gegenüberliegenden Zellinnenwände aufgebracht worden sind, die von den Platten 1 und 2 gebildet sind, und kann die beschickte Zelle dann beispielsweise in ein photometrisches Gerät, beispielsweise in das in EP-A-170 376 für eine optische Messung beschriebene Gerät, wie dort beschrieben, eingebracht werden.
Fig. 6 und 7 zeigen eine Modifikation der Vorrichtung von Fig. 3-5. Die Vorrichtung besitzt zwei Halter- und Träger-Anklemmstücke, von denen eins bei 41 dargestellt ist, das dem Stück 41 von Fig. 4 entspricht mit der Ausnahme, daß es entfernbar ist, während das andere Halter- und Trägerstück 71 einen Griff 72 aufweist, der ein entfembares Anklemm-Ansetzstück ist, das über seitlichen Rippen 73 am optischen Ende der Vorrichtung angesetzt ist, die gleiche optische Stirnflächen 44 und 74 der beiden beabstandeten Platten 1 und 2 aufweist. Der Griff 42 ist ein gegenüber dem Griff 72 festeres Anklemm-Ansetzstück.
Die Vorrichtung von Fig. 6 und 7 ist mit einem angesetzten Griff 72 und einem separaten Griff 42 ausgestattet. In diesem Zustand ist ein mikrofeines Filter aus Zellulosenitrat oder Acetat oder eine Dialysemembran 75, die ein Hilfsreagens (nicht dargestellt) trägt, am Einlaßende einer Kapillarzelle freigelegt, die wie zuvor zwischen den Platten 1 und 2 und Klebebahnen 3, hier jedoch auch durch eine weitere querverlaufende, geschwärzte Epoxyklebebahn 3a begrenzt ist, die die vordere Ausbreitung von Flüssigkeit in Richtung auf die Enden 44 und 74 der Platten 1 und 2 einschränkt und dazu führt, daß die vorderen Teile der Platten 1 und 2 Wellenleiterbereiche bilden können, die durch Luft an jeder Seite begrenzt sind. Zwei seitliche Spalten sind zwischen den Bahnen 3 und 3a freigelassen, und zwei entsprechende Öffnungen 76 im Rahmen 73 machen den Austritt von Luft möglich, wenn sich die Kapillarzelle mit Probenflüssigkeit füllt. Somit kann bei ihrer Benutzung die Vorrichtung mittels des Griffs 72 gehalten und in eine Quelle einer Probenflüssigkeit eingetaucht werden, damit eine Probe die Kapillarzelle durch das Filter 75 hindurch füllen kann. Bei dieser Ausführungsform trägt jede der Platten 1 und 2 eine immobilisierte reaktive Schicht 7 und 77, beispielsweise eine geeignete Antikörperschicht, die wie oben beschrieben hergestellt ist. Sofern gewünscht, kann das Ausmaß der reaktiven Schichten 7 und 77 auf den in Fig. 6 dargestellten schraffierten Bereich an jeder der Platten 1 und 2 zwischen dem Filter 75 und der Linie 78 eingeschränkt sein. Bei dieser Ausbildung verursacht das langsame Einfließen der Probenflüssigkeit die Freisetzung des Hilfsreagens, und strömt sie dann über die reaktiven Schichten, die je in der Lage sind, ihren jeweiligen Liganden zu entfernen.
Wenn die Probe aufgebracht worden ist, kann der separate Handgriff 42 angeklemmt werden, und kann der weniger fest befestigte Handgriff 72 entfernt werden, wodurch die optischen Enden 44 und 74 der Platten 1 und 2 zur Messung wie zuvor freigelegt werden, allerdings mit der Abwandlung, daß zwei unterschiedliche optische Eigenschaften infolge der separaten optischen Wellenleiter 1 und 2 und der unterschiedlichen reaktiven Schicht 7 und 77 der Vorrichtung gleichzeitig gemessen werden können. Ein entsprechendes optisches Meßgerät ordnet daher eine Membran in einer mittels einer gestrichelten Linie 78 dargestellten Lage an, um das von den Platten 1 und 2 jeweils ausgehende Licht zu trennen.
Viele der Vorrichtungen der vorstehend gegebenen Beschreibung können dazu verwendet werden, Untersuchungsproben zu tragen, wie optisch mittels photometrischer Anordnungen und Verfahren zu messen sind, die in EP-A-170 376 beschrieben sind.

Claims

1. Besonders reaktive Probensammel- und Probenuntersuchungsvorrichtung zur Verwendung bei der Untersuchung eines Analyten mittels eines Sandwich-Assays, wobei die Vorrichtung einen Hohlraum oder Hohlräume je mit einer Abmessung aufweist, die klein genug ist, daß Probenflüssigkeit in den Hohlraum durch Kapillarwirkung eingezogen werden kann, wobei eine Fläche des oder jedes Hohlraums ein immobilisiertes Reagens mit einer spezifischen Affinität zu dem Analyten trägt und dieselbe oder eine weitere Fläche des Hohlraums oder jedes Hohlraums in einer trocknen, freisetzbaren Form ein weiteres Reagens mit einer spezifischen Affinität zu dem Analyten trägt, die Fläche, die das immobilisierte Reagens trägt, eine Fläche einer transparenten, festen Platte ist, die bei Benutzung als ein lichtübertragender Wellenleiter wirkt und eine Wand des oder jedes Hohlraums bildet, wobei die Platte einen Rand aufweist, der im wesentlichen optisch glatt ist und quer zur Ebene der Platte verläuft, wobei das immobilisierte Reagens und das weitere Reagens solche sind, daß das Ergebnis jeder spezifischen Wechselwirkung mit dem Analyten optisch meßbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das weitere Reagens fluoreszierend ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die übrigen Ränder des Wellenleiters mit lichtabsorbierendem Material beschichtet sind.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwischen der Fläche des Wellenleiters und dem immobilisierten Reagens eine dünne Materialschicht angeordnet ist, um die Übertragung von Licht über die Grenze des Wellen- bzw. Hohlleiters mittels der evaneszenten Welle zu verbessern, die nahe bei der Grenze angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die dünne Materialschicht Magnesiumfluorid oder Siliziumoxid umfaßt.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwischen der Fläche des Hohlleiters und dem immobilisierten Reagens eine dünne Beschichtung aus einem leitfähigen Material angeordnet ist, das einen Oberflächen-Plasmonresonanzeffekt zeigen kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die dünne Beschichtung aus leitfähigem Material eine Beschichtung aus Silber mit einer Dicke bis zu etwa 50 nm ist.

8. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das immobilisierte Reagens aus einem Antigen, einem Antikörper oder einem Derivat hiervon ausgewählt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Antigen oder der Antikörper oder das Derivativ hiervon kovalent an die Fläche des transparenten Folienmaterials gebunden ist, das als lichtübertragender Hohl leiter wirkt

10. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die transparente feste Platte Glas oder Kunststoffmaterial umfaßt.

11. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, die eine verbundene Struktur transparenter Platten umfaßt, die in beabstandeter Beziehung miteinander verklebt sind, um zwischeneinander einen dünnen, planaren Hohlraum kapillarer Abmessungen freizulassen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei sich eine der Platten in Langsrichtung über die andere hinaus erstreckt, um so eine Plattform zu bilden, von der die Probenflüssigkeit in den kapillaren Hohlraum hinein aufgenommen werden kann.

13. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, weiter mit einem Handhabungszwecken dienenden Teil oder Halter.

14. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, weiter mit einer selektiven Sperrschicht wie einem Filter oder einer Dialysemembran oder einem Mittel zur Probenkonzentration angeordnet in dem Kapillarhohlraum oder dem Einlaßweg zu diesem.

15. Modifikation einer Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das weitere Reagens , statt in freisetzbarer Form an einer Fläche des oder jedes Hohlraums getragen zu sein, in Berührung mit der selektiven Sperrschicht freisetzbar festgehalten ist.

16. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, weiter mit einer Elektrodenstruktur zur Durchführung elektrischer Messungen am Inhalt des kapillaren Hohlraums bei Benutzung.