用于同时检测大范围蛋白质浓度的方法和装置制造方法及图纸

本公开涉及用于同时检测大范围蛋白质浓度的方法和装置。本文描述的一些实施例涉及一种方法，该方法包括经由毛细管中的电泳来分离含有分析物的样本。毛细管加载有化学发光剂，诸如鲁米诺，其被配置为与分析物(例如，HRP

【技术实现步骤摘要】
用于同时检测大范围蛋白质浓度的方法和装置
[0001]本申请是申请日为2017年11月29日，申请号为201780073354.0，专利技术名称为“用于同时检测大范围蛋白质浓度的方法和装置”的申请的分案申请。
[0002]对相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2016年11月29日提交的美国临时申请No.62/427,624的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术介绍

[0004]许多已知的技术和仪器适用于色谱地和电泳地分离蛋白质。例如，标题均为“Methods and Devices for Analyte Detection”的美国专利No.9,304,133和No.9,400,277描述了经由毛细管电泳分离蛋白质，每个专利的公开内容通过引用整体并入本文。
[0005]在一些情况下，可以需要或期望在一个或多个位置确定分析物的量和/或浓度。存在一些已知的方法来使用增强化学发光(ECL)技术测量分析物的量和/或浓度。例如，可以使用具有辣根过氧化物酶(HRP)的抗体来测量毛细管内壁上捕获的蛋白质的量，该酶与毛细管中的鲁米诺(luminal)反应以产生化学发光信号，该信号可以以光子/秒和/或检测次数/秒为单位进行测量。
[0006]传统的ECL技术包括用鲁米诺加载毛细管并当HRP
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缀合的蛋白质与鲁米诺反应时捕获毛细管的一个或多个图像。传统的ECL技术可以适用于每个峰含有相似量的蛋白质和/或分离产生单个峰的情况。但是，传统的ECL技术具有差的动态范围。换句话说，传统的ECL技术不适用于分离产生多个峰以及至少两个峰含有显著不同量的蛋白质的情况。在这种情况下，具有较高蛋白质浓度的峰将使检测器饱和和/或盲目，具有较高浓度的峰将消耗掉所有可用的鲁米诺，和/或具有较低浓度的蛋白质的峰将无法检测到，这些当中的任何一个都将降低可以确定蛋白质的量和/或浓度的准确度。因此需要用于同时检测大范围蛋白质量和/或浓度的方法和装置。
附图说明
[0007]图1是根据实施例的、可操作以测量大范围的分析物量和/或浓度的仪器的示意图。
[0008]图2是根据实施例的、用于测量分析物群的浓度和/或量的方法的流程图。
[0009]图3是随时间检测到的、由ECL技术产生的光的模拟的图。
[0010]图4和5描绘了用于测量分析物的浓度和/或量的已知技术与根据本文描述的方法测量分析物的浓度和/或量的方法的比较。
[0011]图6是根据实施例的、基于鲁米诺消耗和传质系数的测量误差的模拟的图。
具体实施方式
[0012]使用ECL技术量化多种技术中包含的蛋白质的特定问题是选择适当的曝光时间来对毛细管成像。曝光时间太短，那么具有低量和/或浓度的蛋白质的峰可能无法检测到和/
或可能无法准确量化。曝光时间太长，那么具有高量和/或浓度的蛋白质的峰可能使检测器饱和和/或盲目、洗掉附近的峰，和/或消耗掉所有可用的鲁米诺。一种可用的折衷解决方案是顺序地进行多次相对短的曝光。然后可以相对于时间绘制每个峰的强度，并且可以使用信号相对于时间的预期变化的数学模型外推初始强度(例如，以光子/秒为单位测量)。可以基于初始强度确定峰值处蛋白质的浓度和/或量。但是，这种技术会对小蛋白质浓度产生显著的统计误差并对大蛋白质浓度产生系统误差。
[0013]本文描述的一些实施例涉及一种方法，该方法包括经由毛细管中的电泳来分离含分析物的样本。毛细管加载有化学发光剂，诸如鲁米诺，其被配置为与分析物(例如，HRP
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缀合的蛋白质)反应以产生指示沿着毛细管长度的每个位置处的分析物的浓度和/或量的信号。在第一时间段内捕获含有分析物和化学发光剂的毛细管的第一图像。在第二时间段内捕获含有分析物和化学发光剂的毛细管的第二图像。第二时间段比第一时间段长。换句话说，毛细管的第二图像具有比毛细管的第一图像更长的曝光时间。使用第一图像确定第一位置处的第一分析物群的浓度和/或量，并且使用第二图像确定第二位置处的第二分析物群的浓度和/或量。在一些实施例中，该方法可以与代替化学发光剂的生色检测剂一起使用。
[0014]本文描述的一些实施例涉及一种方法，该方法包括经由毛细管电泳来分离含有第一分析物群和第二分析物群的样本。分离样本可以导致第一分析物群沿着毛细管的长度迁移到第一位置，并且第二分析物群沿着毛细管的长度迁移到第二位置。捕获具有不同曝光时间的毛细管的图像。可以选择第一图像，其中指示第一分析物群的浓度和/或数量的第一光信号的强度超过预定阈值。可以通过将在第一图像中检测到的第一光信号的强度除以第一图像的曝光时间来确定第一光信号的初始强度。第一光信号的初始强度可以用于计算第一分析物群的浓度和/或量。可以选择第二图像，其中第二光信号的强度超过预定阈值(例如，相同的预定阈值)。可以通过将在第二图像中检测到的第二光信号的强度除以第二图像的曝光时间来确定第二光信号的初始强度。第二光信号的初始强度可以用于计算第二分析物群的浓度和/或量。
[0015]本文描述的一些实施例涉及一种装置，该装置被配置为实现部署在毛细管中的多个分析物群(例如，蛋白质)的电泳分离。检测器被配置为沿着毛细管的长度捕获多个位置的图像。换句话说，检测器可以可操作以执行毛细管的全列成像。计算实体(例如，处理器和/或存储器)被配置为基于沿着毛细管长度的第一位置处的第一信号的强度超过预定阈值来选择由检测器捕获的第一图像。第一信号的强度指示位于第一位置的第一分析物群的浓度和/或量。可以例如基于第一信号的强度来计算第一分析物群的浓度和/或量。可以基于沿着毛细管长度的第二位置处的第二信号的强度超过预定阈值(例如，相同的预定阈值)来选择由检测器捕获的第二图像。第二图像可以具有与第一图像的曝光时间不同的曝光时间。第二信号的强度指示位于第二位置的第二分析物群的浓度和/或量。可以例如基于第二信号的强度和第二曝光时间来计算第二分析物群的浓度和/或量。
[0016]图1是根据实施例的、用于测量分析物(例如，蛋白质)的浓度和/或量的仪器的示意图。仪器包括毛细管110、电极115和检测器120。毛细管110可以桥接两个储存器140。每个储存器可以是例如阳极电解质储存器、阴极电解质储存器和/或样本储存器。
[0017]仪器可以被配置为将含有分析物的样本吸入毛细管110或以其它方式接受含有样
本的毛细管110。可以经由电极115在毛细管110上施加电势，这可以实现样本的电泳分离。换句话说，由于由电极115施加电势，分析物群可以沿着毛细管110迁移到不同的位置。具有相似特性(例如，迁移率、等电点等)的分析物群可以在毛细管110中形成峰或带。
[0018]如本文进一步详细讨论的，仪器可以确定每个峰中的分析物的浓度和/或量。在一些情况下，毛细管110的第一位置处的第一峰152可以包括比毛细管110的第二位置处的第二峰154明显更高的分析物量和/或浓度。换句话说，第一峰值152可以包括比第二峰值154多3倍、5倍、10倍、50倍、100倍或更多的分析物。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：捕获包含多个分析物的毛细管的多个图像，来自所述多个图像的每个图像具有不同的曝光时间，来自所述多个图像的每个图像包括来自多个光学信号的光学信号，来自所述多个光学信号的每个光学信号与来自所述多个分析物的分析物相关联，随着捕获所述多个图像所述多个光学信号在时间上非线性地改变；基于来自所述多个光学信号的第一光学信号超过第一图像中的阈值，从所述多个图像中选择所述第一图像，使得所述第一光学信号能够在所述第一图像的曝光时间期间近似为线性，所述第一光学信号与来自所述多个分析物的第一分析物相关联；基于所述第一光学信号的线性近似来确定所述第一分析物的浓度；基于来自所述多个光学信号的第二光学信号超过第二图像中的阈值，从所述多个图像中选择所述第二图像，使得所述第二光学信号能够在所述第二图像的曝光时间期间近似为线性，所述第二光学信号与来自所述多个分析物的第二分析物相关联；以及基于所述第二光学信号的线性近似来确定所述第二分析物的浓度。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在捕获所述第一图像之前引入检测剂，所述检测剂被配置为产生所述第一光学信号。3.根据权利要求1所述的方法，还包括在捕获所述第二图像之前引入检测剂，所述检测剂被配置成产生所述第二光学信号。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在捕获所述第一图像之前引入检测剂，所述检测剂被配置成产生所述第一光学信号和所述第二光学信号；以及在捕获所述第二图像之前更新所述检测剂。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：在捕获所述第一图像之前引入检测剂，所述检测剂被配置成产生所述第一光学信号，所述第一分析物的浓度和所述第一图像的曝光时间足以消耗在所述毛细管的与所述第一分析物相关联的位置处的所述检测剂。6.根据权利要求2
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5中任一项所述的方法，其中所述检测剂是化学发光剂或显色剂中的一个。7.根据权利要求1所述的方法，来自所述多个图像的每个图像具有两倍于来自所述多个图像的紧接在前的图像的曝光时间。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：在捕获所述第一图像之前注入被配置为产生所述第一光学信号和所述第二光学信号的检测剂；以及在捕获所述第二图像之前更新所述检测剂。9.根据权利要求1所述的方法，其中：所述第一分析物的浓度比所述第二分析物的浓度大至少三倍；以及在第一图像中捕获的第二光学信号太微弱以至于不能基于第一图像确定第二分析物的浓度。10.根据权利要求1所述的方法，其中：所述第一分析物的浓度比所述第二分析物...

【专利技术属性】
技术研发人员：许辉，K，
申请(专利权)人：普诺森公司，
类型：发明
国别省市：