[發(fā)明專利]用于表征清澈和混濁介質(zhì)中的顆粒的方法和設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680009509.6
• 申請日: 2006-01-27
• 公開（公告）號: CN101147055A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·格拉頓;G·莫托爾西;A·塔哈里
• 申請（專利權(quán)）人: 伊利諾伊大學(xué)評議會
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京北翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 謝靜;楊勇

相關(guān)申請的交叉引用

根據(jù)U.S.C.119(e)的規(guī)定，本申請要求以2005年1月31日提交的第60/648,513號美國臨時(shí)專利申請作為優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)，在此以與本文公開相一致的程度通過引用的方式將其全部內(nèi)容納入本說明書。

關(guān)于聯(lián)邦擔(dān)保研究或開發(fā)的聲明

本發(fā)明是在由美國國家衛(wèi)生研究院(NIH)提供的合同號為PHS5P41-RR03155號的基金的政府支持下進(jìn)行的。政府對本發(fā)明享有一定的權(quán)利。

背景技術(shù)

在過去的幾十年中，光學(xué)分析方法已經(jīng)成為有用并可廣泛應(yīng)用的分析工具，用于檢測和表征各種介質(zhì)中的痕量組份。在光學(xué)分析方法中，電磁輻射被提供到樣本并與該樣本的組份相互作用。入射電磁輻射和樣本之間的相互作用產(chǎn)生可被收集和檢測的散射、透射和/或發(fā)射的電磁輻射。所檢測的光的強(qiáng)度、波長分布、極化狀態(tài)、散射角度或這些屬性的任何組合提供了關(guān)于樣本組份的組成、濃度、物理狀態(tài)和/或化學(xué)環(huán)境的信息。已經(jīng)證實(shí)的對表征痕量組份尤其有用的光學(xué)分析方法包括吸收和發(fā)射光譜技術(shù)、Raman和Mie散射分析方法、磁共振光譜方法以及多維光學(xué)頻譜技術(shù)。

光學(xué)分析方法提供了多個(gè)特別利于表征生物系統(tǒng)的細(xì)胞和非細(xì)胞組份的優(yōu)點(diǎn)。第一，光學(xué)分析方法可應(yīng)用于多種類型的生物系統(tǒng)和生物材料，因?yàn)榇蠖鄶?shù)生物學(xué)上有意義的分子(諸如肽、寡聚核苷酸和脂類或它們的聚集體)會吸收、散射和/或影響在紫外、可見以及紅外區(qū)域中的電磁輻射的極化狀態(tài)。第二，很多光學(xué)分析方法，特別是例如熒光標(biāo)記或紅外標(biāo)簽的采用選擇性光標(biāo)記的技術(shù)的方法，提供了識別并表征生物材料的選擇性的和靈敏的方法。第三，光方法經(jīng)常為非破壞性的表征方法，從而允許分析生物樣本的組份，而不明顯影響其生物活性、成分或生理狀態(tài)。第四，光學(xué)分析方法可提供靜態(tài)和流動系統(tǒng)中原位實(shí)時(shí)檢測。最后，由于近來能夠使用便宜和靈敏的光電檢測器，并且能夠在電磁頻譜的紫外線、可見和紅外區(qū)域中的進(jìn)行穩(wěn)定光源操作，從而使得使用光方法的高通量分析在商業(yè)和技術(shù)上都可以實(shí)行。

由于具有這些益處，光學(xué)分析方法已廣泛用于對生物材料進(jìn)行識別、分類和分選。例如，已經(jīng)證明光流式細(xì)胞術(shù)可以用于多種試驗(yàn)環(huán)境中，包括免疫學(xué)應(yīng)用、DNA分析、功能性分析、細(xì)胞分選、細(xì)胞和非細(xì)胞顆粒的定量分析以及臨床診斷和治療。在流式細(xì)胞術(shù)中，將含有細(xì)胞和/或非細(xì)胞目標(biāo)顆粒的懸浮液注射到較快流動的液體流中，其在顆粒周圍提供鞘流，從而產(chǎn)生層流。鞘流要比在公知為流體動力聚焦(hydrodynamic?focusing)的過程中的樣本泵取得更快，它使堵塞程度最小化并精確地將顆粒的樣本流聚集到小的分析體積中。顆粒的持續(xù)層流空間上分離了顆粒，以便它們穿過光檢測區(qū)域，它們在該區(qū)域被表征。在光檢測區(qū)域中，顆粒優(yōu)選地一次一個(gè)與一個(gè)或多個(gè)電磁輻射的入射波束(諸如具有選定的波長分布的激光)相互作用，從而產(chǎn)生被檢測為時(shí)間函數(shù)的散射的、透射的和/或發(fā)射的電磁輻射。通常用在常規(guī)的光流式細(xì)胞術(shù)系統(tǒng)中用于表征細(xì)胞材料的光學(xué)量度包括：小角度發(fā)送散射光強(qiáng)度用于表征細(xì)胞直徑，以及正交散射光強(qiáng)度用于確定細(xì)胞中顆粒結(jié)構(gòu)的數(shù)量。

熒光檢測方法廣泛用于常規(guī)光流式細(xì)胞術(shù)系統(tǒng)中，特別是與選擇性熒光標(biāo)記技術(shù)相結(jié)合，其中對于穿過光檢測區(qū)域的每個(gè)顆粒，都同時(shí)檢測對應(yīng)于多個(gè)波長分布的熒光強(qiáng)度。標(biāo)記探針和熒光染料過剩、以及染色和插入劑有助于各種細(xì)胞類型和細(xì)胞成分的檢測。在一些方法中，使用熒光抗體來測量細(xì)胞分析物的具體表面受體的密度，并且因此區(qū)別分化細(xì)胞類型的亞群。使用結(jié)合光流式細(xì)胞術(shù)的熒光探針還可以常規(guī)地檢測并量化細(xì)胞內(nèi)成分，包括細(xì)胞內(nèi)總DNA、DNA或mRNA中的具體核苷酸序列、選擇的肽和蛋白質(zhì)以及游離脂肪酸。

因此，光流式細(xì)胞術(shù)技術(shù)使得可以基于大量參數(shù)而區(qū)分個(gè)別的細(xì)胞，諸如其在流體流中的位置、大小、顆粒結(jié)構(gòu)的數(shù)量以及可檢測標(biāo)記的存在和豐度。由于這種能力，經(jīng)常使用光流式細(xì)胞儀來產(chǎn)生生物樣本中的顆粒群體的診斷性圖譜。例如，流式細(xì)胞術(shù)已經(jīng)有效地用于在治療HIV感染期間測量免疫細(xì)胞的下降或維持，并且在癌癥患者的診斷和預(yù)后過程中用于確定腫瘤細(xì)胞的出現(xiàn)或消失。