强剂由Tris缓冲盐水中10% BSA和0.5% Tween 20的溶液组成，并且与组织样品以1: 10的比率混合。
[0151 ] 在包括检测核酸作为关注的分析物的一些实施方案中，灵敏性增强剂可包含多种适合的组分，包括但不限于:水、缓冲溶液(例如，TE、TAE、柠檬酸钠等)、螯合剂(如EDTA)、稳定剂(如RNA酶抑制剂、DNA酶抑制剂、蛋白酶、苯酚、硫酸铵、异硫代氰酸胍等)、表面活性剂(如十二烷基硫酸钠)和阻断试剂(例如，超声处理的-鲸蜡-核酸、Tween 20,TritonX-100、牛血清白蛋白(例如，1-5%的浓度范围)、无脂奶粉(例如，0.1-0.5%的浓度范围)、酪蛋白或酪蛋白酸盐(例如，1-5 %的浓度范围)、鱼胶(例如，1-5 %的浓度范围))。在一些实施方案中，在需要用聚合酶链反应(PCR)技术检测核酸时，LPM必须选择为避免包含PCR-抑制剂作为LPA。在一个示例性实施方案中，PCR-相容性LPM为Tris-HCl缓冲剂或EDTA缓冲剂。
[0152]在包括检测微生物作为关注的分析物的一些实施方案中，灵敏性增强剂可包含富集肉汤培养基，以促进微生物体外生长。一些厌氧细菌对氧气氛敏感。因此，用于收集厌氧细菌的灵敏性增强剂可含有氮和氢气氛。
[0153]在阅读本公开后，用于具体试验系统或关注的具体分析物的灵敏性增强剂的其它制剂将对普通技术人员显而易见。
[0154]在一些实施方案中，在组织液化之前或期间，可操纵LPM的热性质(例如，温度、热容量等)，以减小能量暴露对组织和/或其成分的不利热影响。在一个实施方案中，将LPM的温度保持足够低，以免引起组织成分熔化。在另一个示例性实施方案中，具有低于环境温度(约25°C )的预冷却的LPM可用于超声液化。在另一个示例性实施方案中，通过将LPM的热量转移到预冷却的液体，可在能量暴露期间连续降低LPM的温度，所述预冷却的液体流经偶合到含LPM的储存器的传热夹套。
[0155]分析物
[0156]多种分析物可用本文公开的装置、方法和系统检测(定性或定量)，并任选经表征以提供所讨论的组织的分析物分布。非限制性实例包括:结构和信号蛋白(例如，角蛋白(例如，碱性角蛋白、酸性角蛋白)、β_肌动蛋白、白介素、趋化因子、生长因子、集群刺激因子、干扰素、抗体(IgE、IgG、IgA、IgD、IgM)、癌生物标志(例如，CEA等)、热休克蛋白(例如，HSp-60、HSp-70、HSp-90等)等、脂类(例如，胆固醇)、神经酰胺(例如，神经酰胺1_6)、脂肪酸、甘油三酯、石蜡烃、角鲨烯、胆固醇酯、胆固醇二酯、游离脂肪酸、羊毛固醇、胆固醇、极性脂类(例如，葡糖基衍生物和磷脂)等、核酸(例如，RNA和DNA)、小分子(例如，游离氨基酸、乳酸盐、外源输送的药物分子、环境污染物、战剂等)和微生物(例如，细菌、真菌、病毒等)。这些分析物发现于组织自身内，并且可不只存在于组织周围的间质液中。分析物可以是与间质液相关的标志以外的，如肿瘤标志。因此，本文公开的装置、方法和系统可适用于检测肿瘤标志，所述肿瘤标志存在于组织结构，但也可或可不存在于间质液中。
[0157]在一个特定实施方案中，使针对过敏原的抗体和细胞因子液化(是这些液化还是组织液化产生这些可溶分析物)，并经表征以提供所讨论的组织和受试者的过敏分布。抗体的具体类型包括但不限于IgE和IgG抗体。细胞因子的具体类型包括但不限于IL4、IL5、IL10、IL-12、IL13、IL-16,GM-CSF,RANTES、MCP_4、CTACK/CCL27、IFN_g、TNFa,CD23、CD-40、Eotaxin-2 和 TARC。
[0158]分析物可以很多方式分析，这些方式可容易地由普通技术人员根据要评价的分析物选择。可将储存器或收集容器施加到用于样品收集的部位，然后用分析技术测量样品。可优化能量的施加，以使分析物回收最大化。某些应用可能需要保持分析物对于样品其它组分的相对水平。示例性试验方法包括但不限于凝胶电泳、琼脂平板接种、酶促试验、基于抗体的试验(例如，蛋白质印迹试验、酶联免疫吸附试验(ELISA)、侧流试验等)、薄层色谱法、HPLC、质谱法、基于辐射的试验、DNA/RNA电泳、(UV/Vis)分光光度法、流动试验等。
[0159]在液化组织样品中存在组织成分的定量测量可评价组织液化的程度。通过在被发射电磁波的源照射时测量液化组织样品的一个或多个光学性质(如吸收率、透射率、散射或荧光发射)，可完成此内部校准。校准液化程度可使用另外的样品参数，如重量分析重量、总蛋白含量、PH和电导。另外，可使用组织性质(如厚度、失水率和电导率)的测量。直接测量一种或多种取样的分析物(如β_肌动蛋白、β_微管蛋白、GAPDH(甘油醛3-磷酸脱氢酶)、LDH(乳酸脱氢酶))或任何其它丰富存在的生物分子(预期其浓度在组织中保持恒定)的浓度，可用于校准组织液化程度。也可用基于免疫学的试验(即，放射免疫、Eliza、FACs)对分析物定量。
[0160]组织细胞和微生物
[0161]除了上述分析物外，可用本文公开的装置、方法和系统检测关注的组织中在分析下的组织的整个细胞和多种微生物。组织细胞和大多数微生物比上述分析物大得多，并且它们从关注的组织的提取可用本发明的不同实施方案完成。致病和非致病细菌、病毒、原生动物和真菌在各种感染疾病中起众所周知的的作用，它们的检测可促进诊断微生物引起的疾病(例如，结核病、疱疹、疟疾、癣菌病等)。病状显示为新微生物的存在，或者驻留微生物的比例变化。在怀疑受试者有此微生物的感染时，可用本文公开的装置、方法和系统定量或检测存在或不存在微生物，并促进病况的诊断。
[0162]非致病微生物一般存在于健康组织(“正常菌群”)，并且可在受试者的许多身体功能和健康保持中起作用。在关注的组织中检测这些正常菌群微生物(例如，细菌)也可用本方法和装置完成。受试者的组织可用本文公开的装置、方法和系统取样和分析，以检验天然存在的各种微生物。在怀疑受试者有异常病况时，可根据本文公开的装置、方法和系统对受试者的组织取样，以检测相对于正常的健康受试者，存在或不存在非致病微生物分布的变化。此微生物分布的变化可促进诊断受试者中关注的病况。
[0163]在一些实施方案中，可使组织液化，以回收它们的细胞或其中驻留的微生物。用能量应用本发明装置、方法和系统提供从受试者的皮肤收集细菌进入可任选含有LPA的收集介质。例如，用tris-HCl或PBS向关注的组织施加超声能量足以收集细菌微菌群。通常，利用此方法的装置的使用包括施加足够的超声能量水平，以从组织移走微生物，并进入收集介质，然后收集该收集介质用于随后分析，该分析可包括培养该介质以确定是否存在某些微生物、直接试验该介质(例如，使用ELISA技术，例如，包括微生物特异性抗体，例如，包括乳胶凝集试验，例如，使用基于核酸的诊断试验，其包括聚合酶链反应杂交、DNA测序法)或这些方法的组合。检测介质中的微生物促进诊断关注的病况。另外，高收率收集微生物可缩短或消除为了诊断而放大核酸数的过程。
[0164]也可用本文所述发明从组织收集细胞。用使组织液化而不破坏细胞膜的适合的LPM施加能量可用于收获整个细胞，包括来自组织的活的整个细胞。在此情况下，LPM可包含化学物质，所述化学物质包括但不限于离子螯合剂(如EDTA)或酶(如胰蛋白酶)，以移走细胞。类似地，通过改变如上讨论的能量参数和/或LPM，可用本公开的装置、方法和系统收集细胞核或其它细胞器官。
[0165]关注的组织
[0166]多种组织良好地适用于本文公开的装置、方法和系统。这些组织包括但不限于皮肤、粘膜(鼻、肠、结肠、口腔、阴道等)或粘液、乳房、前列腺、眼、肠、膀胱、胃、食道、指甲、睾丸、头发、肺、脑、胰、肝、心、骨或主动脉壁。在一个实施方案中，组织为皮肤，该皮肤可以为脸、臂、手、腿、背或任何其它位置的皮肤。虽然皮肤和粘膜表面非常易于进行液化，但在本公开中描述的液化装置、方法和系统可设计成容易地适应以上所列的各种内部组织。可用于本文公开的方法的专用于内部组织的示例性装置包括U.S.5，704, 361、U.S.5，713，363和U.S.5，895，397中公开的那些，它们各自通过引用整体并入本文。
[0167]在一些实施方案中，关注的组织是肿瘤或怀疑为肿瘤的组织以外的。在本文公开的装置、方法和系统应用于检测微生物时，关注的组织为怀疑含有微生物的组织(例如，怀疑有感染，特别是深组织感染(例如，皮肤的真皮和/或皮下层感染)的组织，包括粘膜的这样的层)。
[0168]使用方法
[0169]本文公开的方法可用于宽范围的组织评价，包括评价存在或不存在关注的分析物，以促进诊断关注的病况。在一些实施方案中，所述方法用于例如患者呈现暗示一种或多种病况的临床体征和症状的情况，此时，本文公开的方法可促进有差别的诊断。
[0170]在某些实施方案中，本发明提供包括将从患者样品产生的试验分析物分布与参比分析物分布比较的方法。“参比分析物分布”或“参比组织的分析物分布” 一般指所选择的分析物或1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个分析物的集合的定性或定量水平，所述定性或定量水平是关注的病况的特征。可提供参比分析物分布的示例性关注病况包括但不限于正常参比分析物分布(例如，健康组织(即，没有疾病)，一般组织健康，可接受或容许水平的分析物(例如，药物、环境污染物等))、疾病参比分析物分布(例如，存在例如微生物感染(例如，细菌、病毒、真菌或其它微生物感染)、组织的局部疾病(例如，皮炎、银屑病、癌症(前列腺、乳房、肺等)、荨麻疹等)、在组织中显现的全身疾病(例如，过敏、糖尿病、阿尔茨海默病、心血管疾病等)等的特征分析物分布)、环境污染物参比分析物分布(例如，存在不可接受的高环境污染物(例如，战剂、花粉、颗粒、杀虫剂等)水平的特征分析物分布)、药物参比分析物分布(例如，治疗水平的药物、滥用药物(例如，用以促进评价滥用药物)等的特征分析物分布)等。参比分析物分布可包括以下分析物，该分析物为一种或多种分析物(例如，蛋白(例如，抗体、癌症生物标志、细胞因子、细胞骨架/细胞质/胞外蛋白等)、核酸(RNA、DNA)、脂类(其包括神经酰胺、胆固醇、磷脂等)、生物衍生小分子、药物(例如，治疗药物、滥用药物)、环境污染物、战剂等)的成员，或分析物亚组(例如，抗体、磷脂)的成员。给定的关注病况的参比分析物分布可以是前在本领域已知的，或者可用本发明所述方法从组织得到。参比分析物分布可以电子形式储存(例如，在数据库中储存)，以提供与试验分析物分布的快速比较，以促进分析和诊断。
[0171]“试验分析物分布”或“关注的组织的分析物分布”指所选择的分析物或1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个分析物的集合的定性或定量水平，以促进诊断或预测关注的病况。试验分析物分布可包括以下分析物，该分析物为一种或多种分析物(例如，蛋白、核酸、脂类、生物衍生小分子、药物(例如，蛋白(例如抗体、癌症生物标志、细胞因子、细胞骨架/细胞质/胞外蛋白等)、核酸(DNA、RNA)、脂类(其包括神经酰胺、胆固醇、磷脂等)、生物衍生小分子、药物(例如，治疗药物、滥用药物)、环境污染物、战剂等)的成员，或分析物亚组(例如，抗体、磷脂)的成员。通常，为分析产生试验分析物分布所选择的分析物根据所需参比分析物分布的分析物而选择。例如，通过评价试验分析物分布和参比分析物分布之间是否有实质的“匹配”，试验分析物分布与适合的参比分析物分布的比较促进确定存在或不存在关注的病况或病状。
[0172]产生所选择的分析物或分析物集合的参比和试验分析物分布的方法可使用本领域可用的方法完成，并且根据要评价的分析物选择。
[0173]本方法可用于宽范围的组织评价。能量辅助的组织液化可提供正常组织的定量评价和分布。正常组织分布与研究中的组织分布的比较可促进诊断组织微环境的变化(例如，数种蛋白、脂类、核酸、小分子、药物等的上/下调节)，组织微环境的变化可指示不同疾病病况，如过敏、心血管疾病、皮炎等。所述方法也可作为工具用于监测组织恢复和评价不同治疗的治疗功效(例如，治疗的监测，其可根据需要或要求与治疗的修改组合)。分析物分布分析方法也可为个人护理行业(例如，化妆品业)提供评价局部制剂的工具。此方法可用于通过将组织液化和测定其中的药物分子而测定药理学参数。以类似的方式，化学物质、生物危险污染物和滥用药物的快速和例行试验也可定量完成。这些方法也可用于致病微菌群的灵敏性检测和诊断。
[0174]在某些实施方案中，本方法提供正常组织的分布，其中正常组织定义为不存在关注的异常组织病况。能量通过例如超声暴露或磨损，在液化促进剂存在下施加到正常组织。对液化组织样品进行各种试验，以分离和鉴别组织中存在的分析物。
[0175]在某些实施方案中，可应用这些方法，以促进诊断各种组织疾病，所述疾病的特征是组织微环境变化的定量评价。该评价通过将参比组织的分析物分布(例如，参比分析物分布，其可储存于数据库中)与关注的组织的分析物分布(即，试验分析物分布)比较而进行。当与参比组织之中定量存在或不存在相同分析物比较时，存在于研究中的组织之中的定量存在或不存在某些分析物或分析物集合，将指示存在或不存在特定的疾病，因此促进病况的诊断。参比分析物分布可以是组织的一个特征，已知该特征不受所讨论的疾病影响，或者可以是所讨论的组织的所讨论的疾病的特征参比分析物分布。
[0176]在一个实施方案中，研究中的组织为皮肤和/或粘膜，并将定量试验分析物分布与参比分析物分布比较，以确定存在或不存在疾病，如过敏、荨麻疹、微生物感染、自身免疫疾病、心血管疾病或癌症。
[0177]在某些实施方案中，可用此方法监测组织恢复。此监测通过将参比组织的分析物分布与研究中的组织的分析物分布比较而进行。当与参比组织之中定量存在或不存在相同分析物比较时，存在于研究中的组织之中的定量存在或不存在某些分析物或分析物组合物，可以指示组织是否正在恢复到其健康状态。参比组织通常是处于健康状态的组织。
[0178]在某些实施方案中，可用本方法评价不同治疗的治疗效果，包括关注的组织中治疗剂的生物利用率。可对液化组织样品中的分析物定量，以指示在组织中存在多少分析物。当与参比组织之中定量存在或不存在相同分析物比较时，存在于研究中的组织之中的定量存在或不存在某些分析物或分析物组合物，可以指示给药的治疗剂是否留在特定组织或体内足够长，以实现所需效果。参比组织通常为处于健康状态的组织。
[0179]在某些实施方案中，可用本文公开的方法评价组织(例如，皮肤)上的治疗制剂，具体地讲，是否制剂(例如，洗剂、乳膏剂、药膏等)的组分在被组织吸收，和是否输送的量是治疗有效的。在某些实施方案中，本文公开的方法可包括闭合回路系统，其中同一系统可施加治疗制剂、使分析物液化、分析分析物分布并因此调节制剂的输送。在此情况下，参比组织为健康组织，或者处于治疗制剂正在治疗的病况的不同恢复水平的组织。
[0180]在某些实施方案中，可用本方法测定用于测定药剂的药理学参数或功效的分析物分布。存在或不存在某些分析物(例如，免疫系统应答、细胞因子)可用于使药剂的某些剂量与生物参数(包括但不限于生物利用率、AUC、清除率、半衰期)关联。
[0181]在某些实施方案中，可用本文公开的方法检测存在或不存在某些化学物质，包括但不限于生物危险污染物、战剂、违禁药物、已知药剂等。这些方法用于例如执法、竞技运动中兴奋剂服用的管理、由于暴露于毒素或污染物造成的疾病的暴露和/或风险的评价等。
[0182]在某些实施方案中，可用本方法检测或诊断致病微生物(例如，细菌、真菌、病毒等)。由于大的变化性和低的提取物分散，导致降低的灵敏性和高的规程依赖性，目前用于组织中微生物诊断的方法(如复制平板接种、拭取和洗涤)没有吸引力。可对液化组织样品进行各种试验，以分离和鉴别组织中存在的微生物分析物。在某些实施方案中，这些试验包括在琼脂板上平板接种。
[0183]药物输送
[0184]本发明包括提供方法和装置，所述方法和装置包括组织的液化以控制和提高药物进入或经过组织的通量。该方法包括以下步骤:1)对受试者需要运输的组织施加能量和液化促进介质；和2)将一种或多种药物连续或重复送入或送经要液化的组织。该方法可进一步包括在该运输发生期间的时间内使组织重新液化。包括使组织液化的该方法可干扰组织或生物表面的屏障性质，导致降低药物通过的耐性。本发明的优点是提高和控制了转移的速率和效率两者。在施加能量与LPM组合时，迫使简单不通过生物表面或以不充分或随时间可变的速率通过的药物进入生物表面。通过控制能量施加的方式、强度和时间和LPM的制剂，可控制转移速率。
[0185]通过同时或随后施加第二驱动力，如化学渗透性或运输增强剂、对流、渗透压梯度、浓度梯度、离子电渗、电穿孔、磁场、超声或机械压力，可调节或增强药物的运输。
[0186]所公开的方法的增强由利用3H-标记的阿昔洛韦和菊粉的以下非限制性实施例证明。能量的所需类型、时间长度和强度及LPM的制剂取决于多种因素，包括组织类型和药物性质，这在物种与物种间随年龄、伤害或疾病和在身体上的位置而变化。
[0187]要给予的药物
[0188]要给予的药物包括多种生物活性剂，但优选为蛋白或肽。具体实例包括胰岛素、促红细胞生成素和干扰素。也可给予其它物质，包括核酸分子(如，反义、SiRNA和基因编码治疗蛋白)、合成有机和无机分子(包括抗炎剂、抗病毒剂、抗真菌剂、抗生素、局部麻醉剂和糖类)。药物一般在具有和水相似的吸收系数的适当药学可接受载体(如，含水凝胶)中给予。或者，可用贴片作为载体。药物可在凝胶、软膏剂、洗剂或悬浮剂中给予。
[0189]在一个实施方案中，药物以输送装置的形式或封装于输送装置中给予，输送装置如脂质体、脂质囊泡、乳液或聚合的纳米颗粒、微颗粒、微囊或微球(统称为微颗粒，除非另外说明)。这些可由聚合物(如多羟基酸、聚原酸酯、聚酐和聚膦腈)或天然聚合物(如胶原蛋白、聚氨基酸、白蛋白和其它蛋白、藻酸盐和其它多糖和它们的组合)形成。微颗粒可用增强渗透的材料涂覆或形成，所述材料如亲脂材料或亲水分子，例如聚氧化烯聚合物和缀合物(如聚乙二醇)。
[0190]药物的给予
[0191]药物优选用提到的液化装置在基于对患者的便利以及实现所需的治疗结果而选择的部位给予患者。多种组织(包括生物表面)良好地适用于本方法。这些组织包括但不限于皮肤、粘膜(鼻、肠、结肠、口腔、肠、阴道等)。在一个实施方案中，本发明的方法优选给予脸、臂、手、腿、背或任何其它位置的皮肤。虽然皮肤非常易于进行液化，但在本公开中描述的装置可设计成容易地适应以上所列的各种内部膜。
[0192]在一些实施方案中，要给药的组织是患病组织，如感染的器官、发炎的组织和实体瘤。在某些实施方案中，本发明包括对患病组织附近的健康组织和/或患病组织使用液化装置，并且使药物输送跨过健康组织和/或进入疾病部位。类固醇(如皮质类固醇)和很多化疗剂(包括磷酸雌莫司汀、紫杉醇和长春碱)具有潜在的严重副作用。因此，如果全身给药，它们可能引起不需要的副作用。此问题通过将这些药物局部输送到疾病组织而克服。其它指示包括将药物输入异常皮肤，如银屑病、特应性皮炎和疤痕。
[0193]在一些实施方案中，本发明用于增强化合物(如大分子量或极性分子)经过组织(如皮肤、粘膜(鼻、肠、结肠、口腔、肠、阴道等))的通路。更大的控制和药物利用通过增大所施加的药物的速率和方向控制而实现。快速进入血流的药物的百分数因此增大，并且避免不需要的副作用。经过上述组织的药物以最佳速率注入血流。
[0194]用于药物输送的液化促进介质(LPM)
[0195]LPM也是用于药物输送的重要组分。用于药物输送的LPM的设计在某种程度上与用于样品收集的LPM重叠。LPM可设计成用于以下五种用途中的一种或多种:a)它使能量偶合到组织，b)它促进组织的液化，c)它储存要输入组织的药物，d)它增大药物