医学诊断检验系统及其基质的制作方法
【专利说明】医学诊断检验系统及其基质
[0001] 本发明涉及医学诊断检验系统及用于此系统的液体载体基质。 技术背景
[0002] 很多国家具有有限的用于健康护理的财政资源和少数高度培训的健康护理工作 者。容易解读的低成本诊断检验对这些国家的健康护理机构而言很有吸引力。具体地讲， 医学诊断通常是昂贵的，且必需的设备通常需要培训和技术来操作，且经常需要洁净环境 来操作。研发可容易操作的廉价生物医学装置不仅在资源有限的国家内会受到极大重视， 而且也在时间极其重要且专业化设备不能立即得到的紧急情况下会受到极大重视。已研发 了基于纸的生物医学装置满足这一需要。然而，它们有多个局限。一个局限是常用于制备 这些装置的化学品为有毒的。另一个局限是常规滤纸不能以不破坏蛋白质的方式用于固定 蛋白，因此，不适合于很多标准生物医学测定，例如蛋白质印迹。（AnalyticalChemistry, 82 (I), 329-335DOI) 为了部分满足以上需要，许多快速诊断检验系统目前基于大部分纤维素膜与纸和/或 玻璃纤维衬垫的组合。在市场上可得到的最主导的检验系统为所谓的"侧流检验"（见例如 Posthuma-Trumpie等人Anal.BioanalChem(2009)，393，pp569 - 582 及其中引用的 参考文献）。
[0003] 该系统允许快速诊断非常多样的生理状况，例如生育；传染病；药物滥用；心脏组 织的标记分子和来自体液的相似物。
[0004] 诊断检验在大多数情况下在护理点进行，但在某些情况下，甚至非专业人员可在 家中进行诊断检验（例如，妊娠和生育检验）。
[0005] 目前在市场上可得到的膜材料厚度范围在约100和约150Mffl之间。此膜层需要用 捕捉试剂完全填充，虽然通常由与检测器试剂连接的着色颗粒产生的信号仅对膜厚度的一 部分可见（RapidLateralFlowTestStrips(快速侧流检验条），MilliporeCorporation (2008))，由此造成贵重捕捉试剂的不必要浪费，因此，生产成本比必需的高。
[0006] 因此，需要提供一种液体运载膜基质，该膜基质一致地减少试剂，而不损及分析信 号，与诊断试验结果的优良一致性和再现性组合。
[0007] 在使用具有可见指示（包括比色、化学发光、荧光等）的常规膜的快速诊断检验 中，对检验使用者可见的信号在膜表面的前几个微米内产生。深入基质内产生的任何信号 无助于可见信号。然而，在表面下的整个膜体积需要用试剂填充，且当使用检验时，整个膜 体积需要用样品液体填充。这是试剂的不必要浪费，该试剂可能很昂贵，取决于所考虑的检 验系统。消耗的样品液体的量也是高的，在样品体积低时，这是个问题。
[0008] 发明概述 在一个方面中，提供一种膜基质材料，所述膜基质材料具有远小于IOOMm的有效厚度， 并有在厚度和毛细流方面的一致性，例如，具有5%或更小厚度差异和10%或更小差异的毛 细流的膜。
[0009] 本发明的膜可按干燥浇铸法中通过以下制备：在移动支撑体上形成由硝化纤维 素、有机溶剂、水和表面活性剂组成的浇铸混合物的液体层，然后通过使用逆流空气或气体 流在受控的条件下通过使形成层中的溶剂蒸发在支撑体上形成薄膜。膜的孔隙率可通过将 浇铸混合物的水含量调节到在5和15%(体积）之间变化的所需百分数而控制。
[0010] 为了容易操作，优选使膜留在于其上形成膜的支撑体上。其它选择是在将纤维网 (fleece)材料用于浇铸混合物中以使形成的膜稳定化，或者使膜层压到自粘支撑体上。支 撑体顶上浇铸混合物层的厚度和该厚度的一致性需要很仔细地控制。在蒸发之前，对于新 薄膜材料，将浇铸混合物的液体层调节到低于IOOMffl的值，而对于常规膜，层厚度通常为几 百微米，更具体地讲，约800WH，这需要不太精确控制。
[0011] 该薄浇铸混合物层也需要很精确地控制移动支撑体和逆向气体流的热、湿度、速 度。
[0012] 在另一个方面，提供使用上述薄膜的诊断检验品。因此，所述检验品具有与使用具 有100-150Mffl或更大厚度的常规膜材料的诊断检验品相同的灵敏度/特异性/运行时间性 质，但与常规膜试剂体积需要比较，捕捉试剂体积需要为30 - 50%或更小。
[0013] 附图简述 图1显示本发明的较薄膜表面在500x放大下的扫描电子显微镜（SEM)图像。图像显 示由没有表面杂质的硝化纤维素纤维网组成的硝化纤维素膜；和 图2显示通过反射光谱得到的，在检验条中使用后用较薄的膜在检测界限的妊娠检验 的图和分析。在通过反射光谱法分析之前去除全部的衬垫。
[0014] 诊断检验实施例 使用常规纸样品衬垫和纱布条，以及用于所研究的全部检验条的玻璃纤维偶合衬垫制 备一般常规妊娠诊断检验品，而在本装备中使用上述较薄的膜。所用检测器试剂为偶合到 40nm胶态金的鼠anti- 0 -hCG抗体。捕捉抗体为鼠anti-a-hCG抗体。为了得到所需的最 终浓度，将hCG激素稀释入样品液体。膜检验条宽度为5mm。检验线结果用反射读数器得 到。
[0015] 薄膜实施例 通过使用浇铸混合物得到具有约125s/4cm(检验液体：水）的毛细流的薄膜，所述浇 铸混合物包含：
通过使支撑体表面在浇铸混合物下移动，并在支撑体上沉积混合物层，制造这些膜。在 此情况下，使浇铸混合物以30cm/min浇铸速度和9〇Mm的最大浇铸混合物厚度浇注在IOOMm PET箱支撑体上，并通过以常规方式干燥混合物形成膜，以形成具有43Mffl的最终平均厚度 加上箱厚度的膜。
[0016] 孔径为约通过降低或提高浇铸混合物的水含量，具有更小或更大孔径 (0.IMffl至20Wn)的膜是可得到的。浇铸另外的膜，得到25Mffl的经干燥的膜的厚度（无箱厚 度）。对于产生的全部膜，厚度变异性小于5%-差异系数（CV)，并且毛细流时间变异性小于 10%(CV)。经确定，使用上述制造方法的膜的最小厚度为约lOMm。
[0017] 将膜用于上述妊娠检验中，并针对新膜和具有表1中所示类似毛细流时间性质的 常规PET背衬NC膜确定检测在浓度为25miu/ml的hCG所需的检验线抗体的量。
[0018] 表1 :对不同膜的捕捉线（captureline)试剂要求
以上所示实施例说明，可用一般常规所谓的干浇铸技术制造较薄膜，并且在用于侧流 诊断检验时，与常规膜比较，它们需要较少（最高少80%)试剂。继而，对于流通诊断检验系 统而言同样真实，线测定和蛋白质印迹为以一般毛细或强制方式侧向地（以平面方式）或 垂直地（表面-表面）通过膜体积的液体流。此类膜使得能够以较低成本制造快速检验品， 并允许检验系统微型化。已显示检验性能没有降低。
[0019] 虽然上面已描述膜的一个实施例，并已描述利用该膜的诊断检验品的一个实施 例，但应了解，可制造其它膜，并在其它检验中利用那些膜，全部这些均在权利要求的范围 内。
[0020] 例如，描述了PET箱膜支撑体。其它支撑体包括其它箱，例如金属箱或其它塑料 箱，例如PVC或聚苯乙烯；整合纤维网或纤维网，例如，非织造聚酯纤维网；纤维材料，例如 玻璃纤维材料，或纸，例如，高品质层析纸。
[0021] 虽然上面已描述0. 1和20WI1之间的孔径范围，但在其中毛细流体流重要，和其中 以上所给SMffl孔径实施例差不多合适的情况下，0.1-20WI1范围内的特定子范围将可用于侧 流诊断检验，例如2至20Wii。在其它实施例中，子范围为2至6Wii以用于在侧流诊断检验中 使用，其中试剂成本高并因此尽可能少的流体和试剂用于测定的情况下。在〇. 1至20Wii内 的全部其它子范围或具体值是有可能的。
【主权项】
1. 一种用于运载液体的膜基质，所述膜基质由允许液体流动的具有约IOMm和约5〇Pm 之间厚度和约〇. IMm和约2〇Pm之间孔径的纤维素材料组成。2. 权利要求1的膜基质，所述膜基质包括硝化纤维素。3. 权利要求1的膜基质，其中所述基质具有IOym和30 ym之间的厚度。4. 权利要求1的膜基质，其中所述纤维素材料在浇铸之后不受支撑。5. 权利要求1的膜基质，其中所述纤维素材料在浇铸期间通过整合纤维网支撑。6. 权利要求1的膜基质，其中所述纤维素材料在浇铸期间通过整合纤维网支撑。7. 权利要求1的膜基质，其中所述膜在浇铸期间在固体支撑体上形成，它保留在上面 用于进一步用途。8. 权利要求7的膜基质，其中所述固体支撑体包括塑料箱。9. 权利要求7的支撑型膜，其中所述固体载体包括纸。10. 权利要求7的膜基质，其中所述固体支撑体包括玻璃纤维材料。11. 权利要求7的支撑型膜，其中所述支撑体包括金属箱。12. 权利要求7的膜基质，其中所述支撑体包括权利要求8至11的支撑材料的任何组 合。13. 权利要求4的膜基质，其中所述膜在所述浇铸之后通过粘合剂固定到支撑材料上。14. 一种医学诊断检验品，其包括：权利要求1至13中任一项中要求保护的用于运载 液体的膜基质；适用于捕捉靶分子和/或适合用作其存在要在流动通过所述膜基质的液体 样品中检测的报道试剂的吸入所述基质的试剂；和邻近膜基质的液体吸收元件。15. 权利要求14中要求保护的医学诊断检验品，其中所述试剂以与利用具有IOOMffl或 更大厚度的膜的相当诊断检验品中所用体积相比小30%的体积存在。16. 权利要求14中要求保护的医学诊断检验品，其中所述试剂以与利用具有IOOMffl或 更大厚度的膜的相当诊断检验品中所用体积相比小50%的体积存在。17. 权利要求14中要求保护的医学诊断检验品，其中所述试剂以与利用具有IOOMffl或 更大厚度的膜的相当诊断检验品中所用体积相比小80%的体积存在。18. 如本文关于附图所述的膜基质或医学诊断检验品。
【专利摘要】本发明公开一种运载液体的减厚膜基质，所述膜基质由具有10和50μm之间厚度和0.1μm和20μm之间孔径的纤维素材料组成用于诊断检验(例如，侧流检验)，从而减小所需检验试剂的量。
【IPC分类】B01D69/06, B01L3/00, B01D69/02, B01D71/10, B01D69/10, B01D69/12, B01D71/20
【公开号】CN105120991
【申请号】CN201480007924
【发明人】K.霍赫莱特纳, S.基尔, A.申克, W.孙
【申请人】沃特曼有限责任公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2014年2月3日
【公告号】WO2014122094A1