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1. (WO2019007588) VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM NACHWEIS EINES BESTIMMTEN ANALYTEN IN EINER FLÜSSIGEN PROBE UND VERWENDUNGEN DER VORRICHTUNG
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Patentansprüche

Vorrichtung zum Nachweis eines bestimmten Analyten in einer flüssigen Probe über enzymkatalysierte und/oder säurevermittelte Umsetzung des Analyten zu mindestens einem Gas, enthaltend

a) mindestens eine Fluidleitung;

b) mindestens einen Aufnahmebereich zur Aufnahme einer flüssigen Probe;

c) i) mindestens einen Enzymbereich, der mindestens ein bestimmtes Enzym enthält, das dazu geeignet ist, die Umsetzung des zu bestimmenden Analyten zu mindestens einem Gas zu katalysieren; und/oder

ii) mindestens einen Ansäuerungsbereich enthält, der mindestens eine Säure enthält; und

d) mindestens einen Reaktionsbereich zur Ausbildung von Gasbläschen, wobei der Reaktionsbereich eine Kammer enthält oder daraus besteht, die mit der mindestens einen Fluidleitung fluidisch verbunden ist und flüssigkeitsdichte Wandungen aufweist;

dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fluidleitung dazu geeignet ist, über Kapillarkräfte und/oder mindestens eine Mikropum-pe in der Fluidleitung, die flüssige Probe vom Aufnahmebereich über den mindestens einen Enzymbereich und/oder den mindestens einen Ansäuerungsbereich zum Reaktionsbereich zu transportieren.

Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung

i) mehrere Fluidleitungen enthält, bevorzugt mehrere Fluidleitun- gen, die dazu geeignet sind, über Kapillarkräfte und/oder mindestens eine Mikropumpe in der Fluidleitung, die flüssige Probe vom Aufnahmebereich über mindestens einen Enzymbereich und/oder mindestens einen Ansäuerungsbereich zum Reaktionsbereich zu transportieren; und/oder

ii) mehrere Reaktionsbereiche enthält, bevorzugt mehrere Reakti- onsbereiche zur Ausbildung von Gasbläschen, wobei die Reaktionsbereiche jeweils eine Kammer enthalten oder daraus bestehen, die jeweils mit mindestens einer Fluidleitung fluidisch verbunden sind und jeweils flüssigkeitsdichte Wandungen aufweist.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer mindestens eine Wandung, bevorzugt mindestens zwei gegenüberliegende Wandungen, enthält, die i) eine Transparenz für Licht einer Wellenlänge in einem Bereich ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus IR-Bereich, sichtbarer Bereich, UV-Bereich und Kombinationen hiervon aufweist, bevorzugt eine Transparenz für Licht einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich aufweist; und/oder

ii) eine Dichtigkeit für Flüssigkeiten, Gase und Kombinationen hiervon, aufweist, bevorzugt eine Dichtigkeit für Flüssigkeiten aufweist.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Aufnahmebereich zur Aufnahme einer flüssigen Probe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus wässrige Lösungen enthaltend oder bestehend aus Blut, Urin, Sputum, Nahrungsmittel, Flusswasser, Seewasser, Meerwasser, Grundwasser, Trinkwasser, Abwasser und Mischungen hiervon, geeignet ist.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Enzym bereich

i) mindestens ein Enzym ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Urease, Laktatoxidase, Laktatdehydrogenase, Katalase,

Pyruvatdecarboxylase, Thyreoperoxidase und Kombinationen hiervon enthält; und/oder

ii) mindestens ein weiteres Enzym enthält, wobei das mindestens eine weitere Enzym bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Catalase, Pyruvatdecarboxylase und Kombinationen hiervon;

iii) mindestens einen Cofaktor eines Enzyms enthält, bevorzugt NAD+; und/oder

iv) zwischen dem Aufnahmebereich zur Aufnahme einer flüssigen Probe und dem Reaktionsbereich zur Ausbildung von Gasbläschen angeordnet ist oder innerhalb des Reaktionsbereichs zur Ausbildung von Gasbläschen angeordnet ist.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Enzym bereich das mindestens eine Enzym und/oder mindestens einen Cofaktor des mindestens einen Enzyms

i) in trockener Form, bevorzugt in lyophilisierter Form enthält; oder ii) in wässriger Form, bevorzugt als wässrige Lösung, wässrige Suspension oder wässriges Gel, enthält.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Enzymbereich biologische Zellen und/oder Zelllysat enthält, wobei die biologischen Zellen und/oder das Zellysat bevorzugt das mindestens eine Enzym enthält, das dazu geeignet ist, die Umsetzung des zu bestimmenden Analyten zu mindestens einem Gas zu katalysieren.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fluidleitung eine Membran enthält, die bevorzugt

i) einen Porendurchmesser von < 20 μιη, bevorzugt < 6 μιη, besonders bevorzugt < 2 μιη, insbesondere < 100 nm, optional < 1 nm, aufweist; und/oder

ii) zur Abtrennung biologischer Zellen, bevorzugt zur Abtrennung von Blutzellen, geeignet ist; und/oder

iii) zwischen dem Aufnahmebereich zur Aufnahme einer flüssigen Probe und dem Reaktionsbereich zur Ausbildung von Gasbläschen angeordnet ist, bevorzugt zwischen dem Aufnahmebereich zur Aufnahme einer flüssigen Probe und dem Enzymbereich und/oder dem Ansäuerungsbereich.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansäuerungsbereich

i) eine Säure enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus bei Raumtemperatur und Normaldruck feste Säuren, HCl, H2S04, H3P04 und Mischungen hiervon, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus bei Raumtemperatur und Normaldruck feste Säuren, besonders bevorzugt Citronensäure, Ascorbinsäure, Apfelsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Myristinsäure, Laurinsäu- re und Mischungen hiervon; und/oder der

ii) zwischen dem Aufnahmebereich zur Aufnahme einer flüssigen Probe und dem Reaktionsbereich zur Ausbildung von Gasbläschen angeordnet ist oder innerhalb des Reaktionsbereichs zur Ausbildung von Gasbläschen angeordnet ist.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, bevorzugt die mindestens eine Fluidleitung, mindestens einen Oxidationsbereich enthält, der mindestens ein Oxidationsmittel enthält, bevorzugt mindestens ein Oxidati-onsmittel und mindestens eine Säure, wobei der mindestens eine Oxidationsbereich bevorzugt

i) ein Oxidationsmittel enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Mangandioxid, Kaliumpermanganat, NAD+ und Mischungen hiervon; und/oder der

ii) eine Säure enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus bei Raumtemperatur und Normaldruck feste Säuren, HCl, H2S04, H3P04 und Mischungen hiervon, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus bei Raumtemperatur und Normaldruck feste Säuren, besonders bevorzugt Citronensäure, Ascorbinsäure, Apfelsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Myristinsäure, Laurinsäu- re und Mischungen hiervon; und/oder

iii) zwischen dem Aufnahmebereich zur Aufnahme einer flüssigen Probe und dem Reaktionsbereich zur Ausbildung von Gasbläschen angeordnet ist, besonders bevorzugt zwischen dem Enzymbereich und dem Reaktionsbereich zur Ausbildung von Gasbläschen, wobe der mindestens eine Oxidationsbereich insbesondere mit dem Ansäuerungsbereich zumindest bereichsweise überlappt oder mit diesem identisch ist.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fluidleitung

i) eine Länge von 0,1 bis 20 cm, bevorzugt 0,5 bis 10 cm, besonders bevorzugt 1 bis 5 cm, aufweist; und/oder

ii) eine Breite von 0,05 bis 20 mm, besonders bevorzugt 0,1 bis 10 mm, besonders bevorzugt 1 bis 5 mm, insbesondere 2 bis 4 mm, aufweist; und/oder

iii) eine Höhe von 0,05 bis 2 mm, besonders bevorzugt 0,1 bis 1 mm, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,8 mm, insbesondere 0,4 bis 0,6 mm, aufweist; und/oder

iv) einen maximalen Durchmesser im Bereich von 0,05 bis 20 mm, bevorzugt 0,1 bis 10 mm, besonders bevorzugt 1 bis 5 mm, insbesondere 2 bis 4 mm, aufweist.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Analyt

i) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus kleines organisches Molekül mit einer Masse von < 500 Da, Peptid, Protein und Mischungen hiervon, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hormon, Stoffwechselprodukt mit einer Masse von < 500 Da, Kohlenhydrat, Sterol, Triglycerid Carbonsäure, Amid- Derivat von einer Carbonsäure und Mischungen hiervon, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus T3-

Hormon, T4-Hormon, Glukose, Cholesterin, Triglyceride aus dem Blut Milchsäure, Harnstoff und Mischungen hiervon; und/oder ii) ein Analyt ist, der ein Marker für einen Zustand ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Erkrankung, Wasserverschmutzung, Lebensmittelverunreinigung, und Kombinationen hiervon.

Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in oder an einem optischen De-tektionsgerät angeordnet ist, bevorzugt ein optisches Mikroskop, wobei das optische Detektionsgerät besonders bevorzugt dazu konfiguriert ist, den Reaktionsbereich der Vorrichtung optisch zu detektieren und eine qualitative und/oder quantitative Bestimmung der Konzentration des Analyts in der Probe durchzuführen, wobei das Detektionsgerät insbesondere dazu konfiguriert ist,

i) qualitativ ein Vorhandenseins des Analyten in der Probe zu bestimmen, wenn es im Reaktionsbereich zur Ausbildung von Gasbläschen kommt; und/oder

ii) quantitativ die Konzentration des Analyten in der Probe über eine Anzahl und ein Volumens der Gasbläschen pro Zeiteinheit zu bestimmen, insbesondere über den Zusammenhang, dass das Produkt aus Anzahl und Volumen der Gasbläschen pro Zeiteinheit direkt proportional ist zu der Konzentration des Analyts in der Probe.

Verfahren zum Nachweis eines bestimmten Analyten in einer flüssigen Probe über enzymkatalysierte und/oder säurevermittelte Umsetzung des Analyten zu mindestens einem Gas, umfassend die Schritte a) Aufbringen einer flüssigen Probe, die möglicherweise den zu bestimmenden Analyten enthält, auf einen Aufnahmebereich einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche;

b) Optische Detektion des Reaktionsbereichs der Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zu einem Zeitpunkt, an dem die Enzym-haltige und/oder Säure-haltige flüssige Probe von der Fluidleitung zu dem Reaktionsbereich transportiert wurde; und

c) Bestimmung, dass der bestimmte Analyt in der Probe vorhanden ist, wenn es im Reaktionsbereich zur Ausbildung von Gasbläschen kommt.

Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Aufnahme über ein optisches Detektionsgerät ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kamera, Mikroskop, Photometer, Refraktometer und Kombinationen hiervon erfolgt, bevorzugt über ein Mikroskop.

Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine quantitative Bestimmung der Konzentration des Analyts in der Probe umfasst, bevorzugt über eine Bestimmung der Anzahl und des Volumens der Gasbläschen pro Zeiteinheit, besonders bevorzugt über den Zusammenhang, dass das Produkt aus Anzahl und Volumen der Gasbläschen pro Zeiteinheit direkt proportional ist zu der Konzentration des Analyts in der Probe.

Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, ferner umfassend die Schritte

a) Aufbringen mindestens einer weiteren flüssigen Probe enthaltend eine bekannte Konzentration des zu bestimmenden Analyten auf einen Aufnahmebereich einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche;

b) Optische Detektion des Reaktionsbereichs der Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zu einem Zeitpunkt, an dem die Enzym-haltige und/oder Säure-haltige flüssige Probe von der Fluidleitung zu dem Reaktionsbereich transportiert wurde; und

c) Quantitative Bestimmung der Konzentration des Analyts in der Probe, bevorzugt über eine Bestimmung einer Anzahl und einem Volumens der Gasbläschen pro Zeiteinheit, besonders bevorzugt über den Zusammenhang, dass das Produkt aus Anzahl und Volu- 8

men der Gasbläschen pro Zeiteinheit direkt proportional ist zu der Konzentration des Analyts in der Probe.

Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 zur i) /n-wiro-Diagnose einer Krankheit, wobei die flüssige Probe bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Blut, Urin, Sputum und Mischungen hiervon; und/oder

ii) Qualitätskontrolle von Lebensmitteln, bevorzugt zur Qualitätskontrolle einer Lebensmittelflüssigkeit, besonders bevorzugt zur Qualitätskontrolle von Wein, Fruchtsäften und Kombinationen hiervon; und/oder

iii) Untersuchung einer Qualität von Wasser, bevorzugt einer Qualität von Flusswasser, Seewasser, Meerwasser, Grundwasser, Trinkwasser, Abwasser und Kombinationen hiervon.