[发明专利]具有扩大的动态范围的阵列及相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及诊断测试，并且更具体地涉及基于亲和力的诊断测试。

背景技术

可以在个人护理点如在病人的床边、在护理提供者的位置或者在患者的家中进行的诊断测试变得越来越受欢迎。诊断测试包括涉及鉴定生物标记如核酸、蛋白和小分子的测试。许多诊断测试装置集成基于亲和力的传感器，据认为这在生物标记的检测中是最先进的。

基于亲和力的生物传感器根据“钥匙-锁”原理发挥功能，其中将与所关注的生物标记具有非常高的关联因子的分子用于检测。例如，妊娠测试试剂盒可以包含hCG的β-亚基(βhCG)特异性的单克隆抗体。将抗体与标签如金、胶乳或荧光团缀合，所述标签用于检测。如果靶向的分子与缀合的抗体结合，那么标记的钥匙-锁对会例如通过可见的测试线而可检测。

ELISA板和微阵列(例如核酸、肽和蛋白)包括相似原理。图1示出ELISA测定10，其中将抗体12固定在基底14上。基底14可以位于孔内(未显示)。提供封阻剂16以覆盖抗体12周围的基底表面。在典型的ELISA测定中，然后将样品18加入固定一抗12的孔中。然后，将样品温育一段时间。温育期间，封阻剂16防止样品中所关注的分子结合至基底14的表面以避免错误的结合。温育期间，如图2所示，一些所关注的分子18与一些抗体12结合。温育之后，洗涤剩余的样品以去除未结合的分子18。

随后，将具有结合的标记22的二抗20加入孔中，温育并洗涤，导致图3的构型。如图3所示，标记的二抗20结合至所关注的分子18，所关注的分子18又结合至抗体12。因此，通过抗体20结合至所关注的分子18的标记22的数量与靶分子的浓度成比例。根据所用的标记的类型，标记的数量最终可以利用比色法、电流分析法、磁力测定、伏安法、发光或荧光检测来检测。其他不含标记的抗体方法如表面等离子共振可以可选地使用。

上文讨论的诊断测试的质量可以利用检出限(LoD)和定量限(LoQ)分析来评价。为了产生可以通过可用的检测方法识别的足够大数量的复合物所需的靶分子的最低浓度LoD受探针分子与靶分子之间的相互亲和力、探针分子的密度、温育条件以及检测机制中的背景和噪声水平影响。如Burtis,et al.,“Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics,”Elsevier Saunders,2005所报道，通常认为特定测定的LoD是产生的信号为平均背景信号的2-3倍的靶分子浓度。

LoQ度量包括上限和下限。如Burtis,et al.“Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics,”Elsevier Saunders,2005定义的上限和下限分别为在特定测定的可接受的总误差内可以定量测量的最高浓度和最低浓度。一般来说，在美国，特定测定的可接受的误差由食品和药物管理局基于所谓的“金标准测试”的标准差来定义。

特定测定的下LoQ与上LoQ之间的浓度范围是该测定的动态范围。如上文所讨论的，下LoQ涉及LoD，所述LoD涉及基底上的亲和探针分子密度。因此，在许多测定中包含高亲和探针分子密度，以便增加特定测定的灵敏度。然而，上LoQ通常是在特定测定中可以达到的探针分子的最大密度或浓度的函数。

给定亲和探针分子的特定浓度，从特定测定获得的归一化信号不随所关注的分析物的浓度线性变化。作为示例，图4示出反应曲线(RC)。在本文中使用时，术语“反应曲线”是示出特定测定的多个样品中的各种浓度的所关注的分子与从所述多个样品获得的多个定量信号之间的关系的曲线。在图4中，特定测定的典型的信号反应对靶浓度示出为反应曲线30。在图4的信号范围内，下LoQ由在约10^-12mol/l的线32定义，而上LoQ由在约10^-10mol/l的线34定义。在下LoQ 32与上LoQ 34之间，反应曲线30的形状像S形。产生图4的反应曲线30的测定的动态范围为约2个数量级。典型测定的动态范围通常为1-3个数量级。