借助磁性通流测量的单个分析物采集的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种磁性通流测量，尤其是流式细胞术。在根据本发明的方法中在通流中进行单个分析物检测。为此将待检测的分析物（1），例如细胞，直接在环绕其的介质中以磁标签标记并且通过测量装置的带有至少一个磁传感器（20）的通流通道来运输。借助分析物（1）的磁性标记，不检测分析物的光学或流体动力学的尺寸（ropt）而是检测通过杂散场最大值确定的磁性分析物直径（rmag）。该直径小于分析物尺寸，从而即使在高的分析物浓度的情况下也确保了单个分析物检测。
【专利说明】借助磁性通流测量的单个分析物采集
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁性标记的分析物的磁性通流测量，尤其是磁性流式细胞术。
【背景技术】
[0002]在磁流式细胞术术中截至目前使用两种方式进行单个细胞检测，在其中如下绕开在清楚地分离两个直接相继的细胞时出现的问题:
[0003]例如源自Loureiro 等所著的“Journal of Applied Physics”，2011，109，07B311中所公知的，超顺磁性标记的细胞分析物由磁阻传感器采集。虽然通过放弃积聚所标记的细胞从而细胞没有被很高地浓缩，但是这导致同样地非常小的复得率(ffiederfindungsrate),也即是说从整体上仅仅有低百分比的所标记细胞可以被磁阻传感
器采集。
[0004]替代地在现有技术中以稀释的样本进行处理。借助减小细胞悬浮液的浓度并结合积聚磁性标记的细胞而扩大了距离，并且细胞可以单个地被引导经过传感器，然而由此非常不利地导致不希望的测量时间延长。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是，以高的复得率和短的测量时间提供单个细胞检测。
[0006]所述技术问题通过根据权利要求1所述的方法来解决。本发明的具有优势的构造是从属权利要求的主题。
[0007]根据本发明的用于分析物的磁性通流测量的方法包括以下步骤:
[0008]首先进行样本中的分析物的磁性标记。然后生成分析物的流动，所述分析物被引导经过传感器装置，其中所述分析物的流动在此至少被引导通过磁阻部件。此外生成磁性梯度场，借助该磁性梯度场，所标记的分析物在磁阻部件上积聚，还生成均匀磁场，其相对于磁阻部件延伸为使得所述均匀磁场不被磁阻部件采集。借助带有至少一个磁阻部件的传感器装置进行单个标记的分析物的采集。在此所述磁性标记在根据本发明的方法中进行为使得所标记的分析物在均匀磁场中分别引起磁性杂散场，所述杂散场的可采集的最大值与分析物中心的距离小于流体动力学的分析物半径。
[0009]为了生成磁性梯度场以及均匀磁场尤其仅仅需要一个磁性单元，其满足双重功能。在与磁性单元的更大距离中，该磁性单元生成梯度场用于磁性标记的分析物的积聚。然而在磁性单元的近处磁场线均匀分布。所述磁性单元在此如此相对于传感器(也即是磁阻部件)布置，使得均匀磁场沿这样的方向分布，在该方向上传感器不敏感。这意味着例如，所述均勻磁场沿着Z方向延伸,而传感器在与其垂直的X方向敏感。
[0010]通过磁性标记分析物而在均匀磁场中引起的杂散场是由磁阻部件采集的。尤其该杂散场的X-分量被测量，其中所述X方向被定义为通流方向，也就是说杂散场的与磁阻部件的表面平行的方向。该可采集的杂散场最大值确定与分析物中点的距离，其接下来也被称为磁性半径。通过分析物、例如细胞分析物的磁性标记或珠子，这些分析物可以具有磁性直径，其小于光学或流体动力学的直径，这意味着，X方向上的最大杂散场位于分析物环周内。由此和通过同样该杂散场的X-分量的检测，例如借助在该水平的X方向敏感的磁阻部件来检测，可以将对两个直接相继的细胞的检测作为两个独立事件来分离进行。
[0011]这些有如下优点，在其中分析物以最小可能的距离存在的高细胞浓度的情况下，单个地检测这些分析物，也即是真的能够解决所谓的单个事件。通过合适的磁性标记将标记的分析物的杂散场在竖向的外部磁场中如此影响，使得磁性的单独分析物检测的复得率被确保。
[0012]传感器装置可以尤其具有至少一个但也可以多个磁阻部件，也就是说单个阻抗。优选所述传感器装置具有磁阻性的单个阻抗，其例如连接在惠斯登测量桥中。如从专利申请DE102010040391.1中公知的，可以由此特别有利地生成特征信号曲线(Signalverlauf)0
[0013]在本发明的一个有利构造的情况下在所述方法中借助磁性纳米珠，尤其是超顺磁性的纳米珠进行磁性标记。所述纳米珠尤其具有介于IOnm和500nm之间的流体动力学直径。分别根据待标记的分析物，例如根据细胞类型，它们的表面和/或表位数目(Epitopenanzahl)确定哪种大小和类型的标记是特别具有优势的。有介于IOnm和500nm之间的直径的小纳米珠具有优点，即由此可以达到在分析物表面上的介于10%至90%的占领密度，其实现将杂散场最大值移位到分析物内部。尤其如此标记分析物(例如细胞)，使得杂散场的X-分量的最大值位于距细胞中心介于50%至90%细胞半径处。
[0014]在本发明的另外具有优势的构造的情况下在所述方法中借助纳米珠进行磁性标记，其具有磁铁矿材料或磁赤铁矿材料。尤其用于磁化的纳米珠具有饱和磁化大约介于80至90emu/g之间的材料。
[0015]所述纳米珠的材料份额在此尤其如此地选择，使得磁性纳米珠的饱和磁化介于10(A.m2) /Kg 和 60 (A.m2) /Kg 之间。
[0016]例如可以借助在平均直径为12 μ m的细胞上的如此合适的磁性标记而在距细胞中心平均4 μ m处引起在X方向上的杂散场最大值。这是一个尤其具有优势的减小的磁性半径，其确保，如此标记的细胞即使在相互直接接触地流过传感器装置的情况下也可以在竖向的外部磁场中被单个地采集。
[0017]在本发明的特别具有优势的构造中在所述方法中借助磁性梯度场在磁阻部件上积聚单个标记的分析物，从而它们在那里局部地以高浓度存在。所述浓度从介于每μ 10.1至IO4个分析物的样本浓度出发而通过积聚增高至100倍到10000倍。这具有非常高的复得率的优点，因为仅仅有待检测的分析物的微乎其微的部分并不接近至足以被传感器采集地流经该传感器。同时高浓度(在其中单独的分析物可以相互直接接触)不会带来将这些分析物作为单个事件来计数的缺点，而是由于最终由磁阻传感器装置所采集的减小的磁性半径，即使在细胞直接接触的情况下也可以将其分开。所述方法同时带来测量系统的高复得率的优点，即使在两个直接相继的细胞和所述优点的情况下也可以对悬浮液进行测量，在所述悬浮液中待检测的分析物以非常高的浓度存在。如果磁性标记导致，杂散场最大值位于细胞内，则将两个直接相继的所标记分析物的测量作为两个独立事件是可行的。尤其在所述方法中各个分析物彼此直接接触地流过磁阻部件。
[0018]为了磁性标记的分析物的积聚，除了尤其可以通过永磁体引起的磁性梯度场以夕卜，还可以额外地进行磁性标记的分析物的磁泳积聚。具有优势的磁泳积聚例如由专利申请DE1020090477801.9公知。在此为了磁流式细胞术给出一种系统，其用于在流动的介质中的有针对性地运输磁性标记的细胞。
[0019]在本发明的另外具有优势的构造中在所述方法中如此设置通流速度，使得分析物以恒定的速度被引导经过磁阻部件。尤其如此设置通流速度，使得分析物(尤其是细胞)滚过磁阻部件。在此其尤其在与在其上或其中布置有磁阻部件的通道壁直接接触的情况下被置于旋转，并且在壁上滚动以及由此滚过磁阻部件。磁阻部件或例如多个磁阻桥接元件尤其涉及到GMR-传感器(giant magneto resistance巨磁阻)。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]本发明的实施形式以实例的方式参考附图1至5进行描述。
【具体实施方式】
[0021]图1示出用于生成梯度场以及均匀磁场220的磁性单元22的侧视图，该均匀磁场借助垂直于磁性单元22的箭头绘制。分析物I的磁性标记引起分析物的磁性杂散场，其磁场线分布围绕分析物I地示出。所述分析物I在横截面以圆形示出。在图1中从左到右指向的箭头40，示出分析物I的流动方向。所述磁性单元22位于例如在用于分析物样本的通流通道之下，所述分析物样本例如是细胞样本。
[0022]磁性单元22的双重功能可以例如如下描述:由外部磁体22生成的梯度场将超顺磁性标记的细胞I牵引到传感器表面20。在那里细胞I是随机分布存在的。在流动40中细胞I例如借助镍带磁泳地引导经过磁阻传感器20。直接在传感器20上生成基本均匀的场220，其如图1所示仅仅在Z-方向上延伸。如此的竖向场220无法被传感器20发现，因为其仅仅在X方向上敏感。在图1中可见例如超顺磁性标记的细胞1，其将在其周围的场220扭曲。该杂散场24的X分量是借助传感器20被采集的场。在装置中利用磁体22的不均匀性,所述磁体生成外部磁场。在此例如涉及到NeFeB磁体。根据磁体22的质量，磁体22附近的均匀区域220变化。准确地将该区域置于传感器20之下。所述对于积聚所需要的梯度场然后通过均匀区域220之外的磁场的不均匀性被给出。
[0023]图2示出带有分布函数N和方形绘制的测量点的图表。在此测量，多少分析物I(例如是细胞)具有杂散场24，由传感器检测的该杂散场在X方向上的最大值距分析物中心有一定的距离Λχ。该距离Λχ& μ m为单位给出。
[0024]在图3中再次示出永磁体22和通过永磁体22生成的均匀磁场220的视图。细胞I具有光学或流体动力学的直径，但是也具有所谓的磁性直径rmag，其尤其小于光学直径r_，也即是说其位于细胞I之内。该较小的直径的原因在于，在由磁传感器20采集的X方向上的最大杂散场分量处于细胞的位于细胞I内的位置上。也即是说即使磁性标记位于细胞I的表面，通过该磁性标记产生的杂散场24和甚至其在X方向上的最大值仍不仅位于细胞I外部，而且位于其内部。
[0025]图4示意性地示出了测量结构，即带有通流通道的微流控装置的剖面。通道底部11具有至少一个磁传感器20，并且在通道底部11下方安装有磁性单元22用于产生梯度场及均勻磁场220。磁传感器20尤其具有在通流方向40上的长度x2(l。然而第一最大测量偏移(Messaussclag)并不出现在细胞I以其光学或流体动力学的直径r。#到达传感器20的时刻，而是如同通过虚线示出的那样，当在细胞I内延伸的杂散场24将其X分量最大值推移越过传感器20的边缘时才出现。该位置标记磁性半径rmag，其尤其小于所述细胞I的光学半径r。#。如果细胞I经过(Uberstrichen) 了磁性传感器20,则记录到在其它磁场方向上的第二最大测量偏移。
[0026]最后，图5示出了在一段时间内被记录的多个彼此相继的细胞I的磁敏感信号如何表现。对于细胞I的磁性直径rmag与其光学或实际细胞直径相一致的情况，在如图5上部所示两个彼此邻接的细胞I经过的情况下，会检测到由第一个经过传感器20的细胞I引起的第一正测量偏移，以及由第二个细胞I结束所引起的第二负测量偏移。但是现在因为磁性直径位于细胞I之内，所以，与杂散场24的X分量最大值相关联的测量偏移彼此分离At1为远至使得每个细胞I引起由两个测量偏移组成的完整的测量信号，如图5下部的图表所示。细胞信号的测量偏移的时间上的距离At与磁性标记的细胞I的磁性直径2.Ims相关联。在图5中也再次绘制了 Z-方向上的均匀磁场220。细胞I与通道底部11的距离以z2Q标记。细胞I在通流方向40上经过磁传感器20。
【权利要求】
1.一种用于分析物的磁性通流测量的方法，其中所述方法包括以下步骤: -对样本中的分析物(I)进行磁性标记， -生成所述分析物(I)经过传感器装置的流动，其中，所述分析物(I)的流动(40)至少被引导经过磁阻部件(20)， -生成磁性梯度场以及生成均匀磁场(220)，借助所述磁性梯度场，所标记的分析物(I)在所述磁阻部件(20)上方积聚，其中，所述均匀磁场(220)和所述磁阻部件(20)相对于彼此布置为使得所述均匀磁场(220)不被所述磁阻部件(20)采集， -采集各个所标记的分析物(I )， -其中，所述磁性标记进行为使得所标记的分析物(I)分别具有磁性杂散场，所述杂散场的能够由所述磁阻部件(20)采集的最大值与分析物中心(rmag)的距离小于流体动力学的分析物半径(r。#)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述磁性标记借助磁性纳米珠，尤其是超顺磁性纳米珠进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述磁性标记借助这样的纳米珠进行，该纳米珠的流体动力学的直径介于IOnm和500nm之间。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述磁性标记借助具有磁铁矿或磁赤铁矿材料的纳米珠进行。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述磁性标记借助具有介于10(A.m2) /Kg和60 (A.m2) /Kg之间的磁化的纳米珠进行。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，各个所标记的分析物(I)借助所述磁性梯度场在所述磁阻部件(20)上方积聚，从而所述分析物在那里局部地以高浓度存在，该浓度从每μ 10.1至IO4个分析物的样本浓度开始，在积聚后达到100倍到10000倍。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中各个所述分析物(I)在流过所述磁阻部件(20)的情况下相互直接接触。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，将通流速度调节为使得所述分析物(I)以恒定的速度被弓I导经过所述磁阻部件(20 )，尤其在其上滚过。
【文档编号】G01N33/543GK103733042SQ201280037334
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年8月1日 优先权日:2011年8月15日
【发明者】M.J.赫洛, O.海登, S.F.特德, M.赖斯贝克 申请人:西门子公司