[发明专利]用于样品预处理的基于水凝胶和气凝胶的方法和装置

说明书

用于样品预处理的基于水凝胶或基于气凝胶的装置和方法。所述装置和方法可包括：用于预处理样品的基于气凝胶的装置，其包括至少一个气凝胶；用于预处理样品的基于水凝胶的装置，其包括至少一个水凝胶；或用于预处理样品的基于气凝胶和基于水凝胶的组合装置，其包括至少一个气凝胶与至少一个水凝胶流体连通。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月7日提交的题目为“用于基于水凝胶和气凝胶样品预处理的方法和装置”的美国临时专利申请第62/681,895号的优先权和权益，其公开内容以其整体通过引用并入本文。

关于联邦资助研究的声明

本发明是在由俄亥俄州联邦研究网络(Ohio Federal Research Network)授予的1013160号拨款的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

技术领域

本发明大体涉及免疫诊断测定领域，更具体地涉及用于解决目前免疫诊断测定的灵敏性限制的装置和方法。

背景技术

本节旨在向读者介绍本领域的各个方面，这些方面可能与本发明的各个方面有关，下文对此进行了描述和/或要求保护。该讨论被认为有助于向读者提供背景信息，以促进更好地理解本发明的各个方面。因此，应当理解的是，这些陈述应根据这一点来理解，而不是承认为现有技术。

免疫诊断测定包括生化测试，其报告或测量样品中大分子或小分子的存在或浓度。许多免疫诊断测定通常使用抗体和金缀合物或荧光标记来指示目标抗原(感兴趣的分子/感兴趣的分析物)的存在。普通类型的免疫诊断测定使用侧向流动测定装置，如妊娠试纸条，以及其他侧向流动测定装置来检测疾病(军团菌、流感、艰难梭状芽胞杆菌(C.Difficile)等)。然而，灵敏性对于免疫诊断以及其他快速诊断测试(基于酶或适配体的传感器)是一个问题，因为样品流体往往被稀释，因此感兴趣的分析物的浓度可能低于这些装置的检测极限。

这些灵敏性限制可以通过预处理样品以增加抗原浓度，同时减少干扰物的量，例如大分子如蛋白质(例如粘蛋白、血清等)、小分子(例如盐等)和其他干扰物(例如pH)。这种样品预处理通常采用常规的实验室过程(例如离心、缓冲、脂质洗涤、pH等)进行，这需要用装置进行多步骤处理，而所述装置不兼容快速和便携式测试形式。用于快速诊断的便携式样品预处理依赖于自动的和以尽可能少的步骤被动驱动的开发过程。

大多数样品预处理可以通过一系列过滤膜进行，这在图1所示的装置10中得到了大体的说明，该装置有效地为一窄范围的分子尺寸创建了带通过滤。图1显示了样本12进入装置10(可以用压力、重力或毛细管作用驱动)。样品中含有待检测的分析物14(钻石形，例如50kDa)，以及干扰物如大分子16(大圆形，例如大于100kDa)和小分子18(小圆形，例如小于10kDa)。第一膜20含有只去除大分子16的100kDa的孔隙。第二膜22(10kDa)利用(作为例子)正向渗透去除水分来浓缩样品。小分子18不被第二膜22排斥，从而被动地通过第二膜22扩散。因此，分析物14在进入传感器之前被浓缩。

期望的是：样品预处理的装置和方法可以按照类似于图1中所示的原理操作，同时允许快速和便携的测试形式。

发明内容

以下解释本发明的某些示例性方面。应该理解的是，这些方面的提出仅仅是为了向读者简要概述本发明可能采取的某些形式，并且这些方面并不是为了限制本发明的范围。事实上，本发明可能包括以下可能没有明确阐明的各个方面。