RU232546U1 - Immunochromatographic test system for multiplex analysis - Google Patents
Immunochromatographic test system for multiplex analysis Download PDFInfo
- Publication number
- RU232546U1 RU232546U1 RU2024118733U RU2024118733U RU232546U1 RU 232546 U1 RU232546 U1 RU 232546U1 RU 2024118733 U RU2024118733 U RU 2024118733U RU 2024118733 U RU2024118733 U RU 2024118733U RU 232546 U1 RU232546 U1 RU 232546U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- test
- cartridge
- biopathogens
- test strips
- immunochromatographic
- Prior art date
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract 3
- VAYOSLLFUXYJDT-RDTXWAMCSA-N Lysergic acid diethylamide Chemical compound C1=CC(C=2[C@H](N(C)C[C@@H](C=2)C(=O)N(CC)CC)C2)=C3C2=CNC3=C1 VAYOSLLFUXYJDT-RDTXWAMCSA-N 0.000 claims abstract 3
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims 1
- 239000011534 wash buffer Substances 0.000 claims 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 abstract 2
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 abstract 2
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 abstract 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 abstract 1
- 239000003570 air Substances 0.000 abstract 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000012678 infectious agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 abstract 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
Abstract
Полезная модель относится к устройствам для иммунохроматографического определения возбудителей инфекционных заболеваний и токсинов бактериального и растительного происхождения и может быть использована в здравоохранении, биотехнологии и иммунологии. Тест-система предназначена для быстрого (до 20 минут) выявления в пробах из объектов внешней среды (вода, воздух, почва и т.п.) не менее чем 24 видов биопатогенов: вирусов, микроорганизмов, токсинов. Тест-система состоит из иммунохроматографических тест-стрипов, объединенных по 4 тест-стрипа в картридж. Полезная модель отличается тем, что аналитические (тестовые) и контрольные зоны выполнены в виде микроточек диаметром 0,3-0,7 мм. Тест-стрип включает 2 контрольные и не менее 6 тестовых (аналитических) микрозон. При этом каждая тестовая микрозона содержит антитела для выявления одного биопатогена, а картридж предназначен для выявления не менее 6 биопатогенов на отдельном стрипе и не менее 24 биопатогенов в одной пробе с использованием 4 тест-полосок одного картриджа.The utility model relates to devices for immunochromatographic determination of infectious agents and toxins of bacterial and plant origin and can be used in healthcare, biotechnology and immunology. The test system is designed for rapid (up to 20 minutes) detection in samples from environmental objects (water, air, soil, etc.) of at least 24 types of biopathogens: viruses, microorganisms, toxins. The test system consists of immunochromatographic test strips, 4 test strips combined into a cartridge. The utility model is distinguished by the fact that the analytical (test) and control zones are made in the form of microdots with a diameter of 0.3-0.7 mm. The test strip includes 2 control and at least 6 test (analytical) microzones. Moreover, each test microzone contains antibodies for detecting one biopathogen, and the cartridge is designed to detect at least 6 biopathogens on a separate strip and at least 24 biopathogens in one sample using 4 test strips of one cartridge.
Тест-система предназначена для использования в приборах иммунохроматографического анализа с временным разрешением люминесценции. The test system is intended for use in immunochromatographic analysis devices with time-resolved luminescence.
Description
Полезная модель относится к устройствам для иммунохроматографического определения возбудителей инфекционных заболеваний и токсинов бактериального и растительного происхождения и может быть использована в здравоохранении, биотехнологии и иммунологии.The utility model relates to devices for immunochromatographic determination of pathogens of infectious diseases and toxins of bacterial and plant origin and can be used in healthcare, biotechnology and immunology.
Заявляемая иммунохроматографическая тест-система предназначена для выявления in vitro антигенов вирусов, микроорганизмов и токсинов в пробах отобранных из объектов внешней среды, в том числе в пробах аэрозолей, переведенных в водную фазу. Полезная модель предназначена для использования специалистами здравоохранения в санитарно-эпидемиологических лабораториях, в том числе для предотвращения угроз, связанных с актами биотерроризма.The claimed immunochromatographic test system is intended for in vitro detection of antigens of viruses, microorganisms and toxins in samples taken from objects of the external environment, including in samples of aerosols transferred to the aqueous phase. The utility model is intended for use by health care professionals in sanitary and epidemiological laboratories, including for the prevention of threats associated with acts of bioterrorism.
Объектом патентования является конструкция мультиплексной иммунохрооматографической тест-системы рассчитанная на одновременное выявление в пробе до 24 видов биопатогенов. Варианты исполнения конструкции тест-системы позволяют использовать ее также для одновременного анализа 4 проб на наличие 6 биопатогенов одной из перечисленных групп.The object of patenting is the design of a multiplex immunochromatographic test system designed for the simultaneous detection of up to 24 types of biopathogens in a sample. Variants of the design of the test system also allow it to be used for the simultaneous analysis of 4 samples for the presence of 6 biopathogens of one of the listed groups.
Известны мультиплексные тест-системы для иммунохроматографического определения аналитов (Zhang X. et al. // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2017. - Vol. 65. N. 36. - P. 8063-807; Kong D. et al. //Nanoscale. - 2016. - Vol. 8. N. 9. - P. 5245-5253) в виде картриджей из нескольких тест-полосок, включающие держатель (пластиковую оправу с окнами для внесения пробы и считывания оптического сигнала). Тест-полоска содержит подложку для ламинирования пористых материалов, на которой последовательно по длине и внахлест расположены фильтрационная подушка для нанесения исследуемого образца, подушка для нанесения конъюгата, пористая мембрана и абсорбционная подушка. Подушка для нанесения конъюгата пропитана конъюгатом частиц коллоидного золота. Количество выявляемых аналитов на одной тест-полоске определяется числом аналитических зон, расположенных поперек потоку жидкости (исследуемой пробы). Аналитические зоны представляют собой биоспецифически связывающие реагенты (антигены, антитела, ДНК-зонды и т.п.), нанесенные в виде узкой полосы шириной 0,5-1 мм на расстоянии не менее чем 2 мм друг от друга. Как правило, число аналитических зон на одной тест-полоске не превышает 4.Multiplex test systems for the immunochromatographic determination of analytes are known (Zhang X. et al. // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2017. - Vol. 65. N. 36. - P. 8063-807; Kong D. et al. //Nanoscale. - 2016. - Vol. 8. N. 9. - P. 5245-5253) in the form of cartridges of several test strips, including a holder (a plastic frame with windows for introducing a sample and reading an optical signal). The test strip contains a substrate for laminating porous materials, on which a filter pad for applying the test sample, a pad for applying the conjugate, a porous membrane and an absorption pad are located sequentially along the length and with an overlap. The pad for applying the conjugate is impregnated with a conjugate of colloidal gold particles. The number of analytes detected on one test strip is determined by the number of analytical zones located across the flow of liquid (test sample). Analytical zones are biospecific binding reagents (antigens, antibodies, DNA probes, etc.) applied as a narrow strip 0.5-1 mm wide at a distance of at least 2 mm from each other. As a rule, the number of analytical zones on one test strip does not exceed 4.
Известны конструкции картриджей, в которых в тест-полосках вместо конъюгатов коллоидного золота в качестве проявляющего реагента используются наночастицы с комплексонами ионов европия (Chen K. et al. // Int J Environ Res Public Health. - 2021. - Vol. 18. N. 9. - P. 4574. doi: 10.3390/ijerph18094574; Valanne A. et al. // J. Clin. Virol. - 2005. - Vol. 33. - P. 217-223.; Jaakohuhta S. et al. // Int. J. Food Microbiol. - 2007. - Vol. 114. - P. 288-294). Регистрация сигнала с тест-полоски в этом случае осуществляется в режиме временного разрешения люминесценции с помощью специализированных приборов - флуориметров с временным разрешением.There are known designs of cartridges in which nanoparticles with europium ion complexones are used as a developing reagent in test strips instead of colloidal gold conjugates (Chen K. et al. // Int J Environ Res Public Health. - 2021. - Vol. 18. N. 9. - P. 4574. doi: 10.3390/ijerph18094574; Valanne A. et al. // J. Clin. Virol. - 2005. - Vol. 33. - P. 217-223.; Jaakohuhta S. et al. // Int. J. Food Microbiol. - 2007. - Vol. 114. - P. 288-294). In this case, the signal from the test strip is recorded in the luminescence time-resolved mode using specialized devices - fluorimeters with time resolution.
Режим временного разрешения обеспечивает повышение чувствительности за счет возможности детектирования более низких концентраций люминесцентного метчика, чем при фотометрической детекции сигнала от частиц коллоидного золота.The time-resolved mode provides increased sensitivity due to the ability to detect lower concentrations of fluorescent marker than with photometric detection of the signal from colloidal gold particles.
В известных аналогах тест-систем используются картриджи для мультиплексного анализа на одной тест-полоске от одного до трех-четырех аналитов за счет расположения аналитических зон в виде полос поперек иммунохромотографическому потоку. Конструкция картриджа включает корпус, представляющий собой пластиковую оправу с окном для внесения образца и окнами для просмотра результатов, внутри которого размещены подложка, подушка для нанесения жидкого исследуемого образца и конъюгата, фильтрационная подушка, пористая хроматографическая мембрана и абсорбционная подушка.Known analogs of test systems use cartridges for multiplex analysis on one test strip from one to three or four analytes due to the arrangement of analytical zones in the form of stripes across the immunochromatographic flow. The cartridge design includes a housing, which is a plastic frame with a window for introducing a sample and windows for viewing the results, inside which a substrate, a pad for applying a liquid test sample and conjugate, a filtration pad, a porous chromatographic membrane and an absorption pad are placed.
Подушка для нанесения образца и конъюгата выполнена из целлюлозы или стеклянного микроволокна, или полиэфирного микроволокна с размером пор 20-25 мкм и абсорбционной емкостью не менее 55 мг/см2 The pad for applying the sample and conjugate is made of cellulose or glass microfiber, or polyester microfiber with a pore size of 20-25 μm and an absorption capacity of at least 55 mg/cm2 .
Фильтрационная подушка выполнена из пористого материала полисульфона с толщиной слоя 400-500 мкм и объемом пор 55-57 мкл/см2.The filter pad is made of porous polysulfone material with a layer thickness of 400-500 µm and a pore volume of 55-57 µl/ cm2 .
Пористая мембрана выполнена из нитроцеллюлозы, или полиэфирсульфона, или нейлона с толщиной слоя 80-150 мкм.The porous membrane is made of nitrocellulose, or polyethersulfone, or nylon with a layer thickness of 80-150 microns.
Абсорбционная подушка выполнена из пористого материала хлопкового пуха, или стеклоцеллюлозного волокна с толщиной слоя 700-900 мкм.The absorption pad is made of porous cotton fluff or glass cellulose fiber with a layer thickness of 700-900 microns.
Подложка для ламинирования выполнена из полистирола или акрилового адгезивного материала с толщиной слоя 230-270 мкм.The lamination substrate is made of polystyrene or acrylic adhesive material with a layer thickness of 230-270 microns.
На поверхность пористой мембраны нанесены биоспецифичные иммунореагенты в виде аналитических и контрольной поперечных полос.Biospecific immunoreagents are applied to the surface of the porous membrane in the form of analytical and control transverse stripes.
Выбор материалов и их характеристик не ограничивается указанными параметрами, а определяется в результате оптимизации под конкретные виды искомых аналитов.The choice of materials and their characteristics is not limited to the specified parameters, but is determined as a result of optimization for specific types of desired analytes.
Указанные технические элементы в совокупности являются необходимыми и достаточными для правильного функционирования иммунохроматографического картриджа.The specified technical elements taken together are necessary and sufficient for the correct functioning of the immunochromatographic cartridge.
Вместе с тем указанная конструкция имеет ограничения, как по уровню мультиплексности, так и по уровню чувствительности при детектировании предельно низких концентраций аналитов. Так, нанесение аналитических (тестовых) зон в виде поперечных полос существенно ограничивает возможность размещения большего количества аналитических зон. Кроме того, включение проявляющего реагента (конъюгата наночастиц с биоспецифическим компонентом, например антителами) в состав тест-полосок не позволяет полностью исключить влияние конъюгата вне аналитических микрозон, что ограничивает чувствительность анализа, т.к. около 4% смеси пробы и конъюгата распределяется на поверхности мембраны и создает уровень люминесцентного фона, который лимитирует определение низких концентраций аналитов.At the same time, the specified design has limitations both in terms of the level of multiplexity and in terms of the level of sensitivity when detecting extremely low concentrations of analytes. Thus, the application of analytical (test) zones in the form of transverse stripes significantly limits the possibility of placing a larger number of analytical zones. In addition, the inclusion of a developing reagent (a conjugate of nanoparticles with a biospecific component, such as antibodies) in the composition of test strips does not allow completely eliminating the influence of the conjugate outside the analytical microzones, which limits the sensitivity of the analysis, since about 4% of the mixture of sample and conjugate is distributed on the membrane surface and creates a luminescent background level that limits the determination of low concentrations of analytes.
Известны конструкции картриджей (тест-систем) состоящих из одного тест-стрипа в футляре в которых мультиплексность увеличена и не ограничена 3-4 аналитами на одной тест-полоске. Для повышения мультиплексности аналитические зоны выполняются в виде микроточек диаметром 0,5-1 мм. В качестве проявляющей (детектирующей) системы используют наночастицы коллоидного золота, которые расположены в стартовой зоне тест-полоски на отдельной впитывающей подушке. Такие конструкции состояшие из одной тест-полоски и подушки с наночастицами коллоидного золота в стартовой зоне имеют ограничения по мультиплексности и чувствительности анализа.There are known designs of cartridges (test systems) consisting of one test strip in a case, in which the multiplexity is increased and is not limited to 3-4 analytes on one test strip. To increase the multiplexity, the analytical zones are made in the form of microdots with a diameter of 0.5-1 mm. Colloidal gold nanoparticles are used as a developing (detecting) system, which are located in the starting zone of the test strip on a separate absorbent pad. Such designs consisting of one test strip and a pad with colloidal gold nanoparticles in the starting zone have limitations in multiplexity and sensitivity of the analysis.
Увеличение мультиплексности анализа на таких тест-стрипах за счет более плотного расположения микрозон предполагает использование проявляющих реагентов в виде их смеси к каждому аналиту или в виде универсального многоцелевого реагента в более высокой концентрации, чем необходимо при анализе только одного аналита, что неизбежно сопровождается снижением чувствительности анализа из-за повышения уровня фона от несвязавшегося реагента. Конструкция этих тест-систем исключает возможность промывки тест-стрипов для полного удаления проявляющих реагентов.Increasing the multiplexity of the analysis on such test strips due to a denser arrangement of microzones requires the use of developing reagents in the form of a mixture for each analyte or in the form of a universal multipurpose reagent in a higher concentration than is necessary when analyzing only one analyte, which is inevitably accompanied by a decrease in the sensitivity of the analysis due to an increase in the background level from the unbound reagent. The design of these test systems excludes the possibility of washing the test strips to completely remove the developing reagents.
Известны конструкции картриджей (тест-кассет) в которых увеличение мультиплексности достигается за счет объединения нескольких тест-стрипов в одну конструкцию для контакта с одной пробой сразу 4 тест-полосок (стрипов). При этом конструкция тест-кассеты рассчитана на погружение стартового конца тест-стрипа в пробу. В известном прототипе (полезная модель RU 208858, МПК G01N 33/558 для определения антибиотиков) увеличение мультиплексности анализа ограничено 4 тестовыми и одной контрольной линиями на тест-стрипе, что обеспечивает выявление не более 16 аналитов на 4 тест-стрипах тест-кассеты.There are known designs of cartridges (test cassettes) in which the increase in multiplexity is achieved by combining several test strips into one design for contact with one sample of 4 test strips at once. In this case, the design of the test cassette is designed for immersion of the starting end of the test strip into the sample. In the known prototype (utility model RU 208858, IPC G01N 33/558 for determining antibiotics), the increase in the multiplexity of the analysis is limited to 4 test and one control lines on the test strip, which ensures the detection of no more than 16 analytes on 4 test strips of the test cassette.
Чувствительность выявления аналитов в прототипе ограничена фотометрической или визуальной детекцией сигнала от наночастиц коллоидного золота, которая в сотни раз ниже, чем при детекции сигнала от длительно люминесцирующих наночастиц.The sensitivity of analyte detection in the prototype is limited by photometric or visual detection of the signal from colloidal gold nanoparticles, which is hundreds of times lower than when detecting a signal from long-luminescent nanoparticles.
В отличие от рассмотренного выше прототипа с использованием картриджа из нескольких тест-полосок, где аналитические (тестовые) и контрольные зоны выполнены в виде поперечных полос, предлагаемая нами конструкция тест-системы в виде картриджа из 4 тест-стрипов с нанесенными точечными микрозонами решает задачу повышения мультиплексности и чувствительности анализа одновременно. При этом в предлагаемой конструкции в 10 раз снижается расход иммунореагентов для формирования тестовых и контрольных микрозон.Unlike the prototype discussed above using a cartridge of several test strips, where the analytical (test) and control zones are made in the form of transverse strips, the design of the test system proposed by us in the form of a cartridge of 4 test strips with applied point microzones solves the problem of increasing the multiplexity and sensitivity of the analysis simultaneously. At the same time, the proposed design reduces the consumption of immunoreagents for the formation of test and control microzones by 10 times.
Конструктивно тест-система (картридж) выполнена в виде 4 мультиплексных иммунохроматографических тест-стрипов с нанесенными на поверхность мембраны микроточек из биоспецифических реагентов (иммуноглобулинов). В качестве проявляющего реагента используют длительно люминесцирующий метчик в виде наночастиц с комплексонами ионов европия. При этом наночастицы содержат ковалентно связанный по поверхности биоспецифический компонент в виде специфического иммуноглобулина к биопатогену или смеси специфических иммуноглобулинов к нескольким биопатогенам или стрептавидин.Structurally, the test system (cartridge) is made in the form of 4 multiplex immunochromatographic test strips with microdots of biospecific reagents (immunoglobulins) applied to the membrane surface. A long-luminescent marker in the form of nanoparticles with europium ion complexons is used as a developing reagent. In this case, the nanoparticles contain a biospecific component covalently bound on the surface in the form of a specific immunoglobulin to a biopathogen or a mixture of specific immunoglobulins to several biopathogens or streptavidin.
На фиг. 1 показан внешний вид тест-системы (картриджа). Картридж включает 4 тест-стрипа (A, B, C, D) с двумя контрольными микрозонами (микроточками) 1, 2 и с 6 аналитическими (3-8) на каждом тест-стрипе.Fig. 1 shows the appearance of the test system (cartridge). The cartridge includes 4 test strips (A, B, C, D) with two control microzones (microdots) 1, 2 and 6 analytical (3-8) on each test strip.
Аналитические микрозоны содержат специфические иммуноглобулины мыши или кролика.Analytical microzones contain specific mouse or rabbit immunoglobulins.
Контрольные микрозоны содержат антивидовые антитела против иммуноглобулинов мыши и кролика.Control microzones contain anti-species antibodies against mouse and rabbit immunoglobulins.
Микрозоны (1, 2 фиг.1) содержат антивидовые антитела для связывания мышиных и (или) кроличьих специфических антител. Микрозоны 3-8 предназначены для выявленния искомых аналитов. Каждая из микрозон 3-8 включает антитела для выявления только одного вида биопатогена. Местоположение специфических антител определяется его номером.Microzones (1, 2 Fig. 1) contain anti-species antibodies for binding mouse and (or) rabbit specific antibodies. Microzones 3-8 are intended for detection of the desired analytes. Each of the microzones 3-8 includes antibodies for detection of only one type of biopathogen. The location of specific antibodies is determined by its number.
Тест-полоска «бактоплекс» (фиг. 1 А) предназначена для выявления возбудителей чумы (3), сибирской язвы (4), туляремии (5), бруцеллеза (6), легионеллеза (7) сапа и мелиоидоза (8).The Bactoplex test strip (Fig. 1A) is designed to detect pathogens of plague (3), anthrax (4), tularemia (5), brucellosis (6), legionellosis (7), glanders and melioidosis (8).
Тест-полоска «вироплекс1» (фиг. 1 В) предназначена для выявления возбудителей конго-крымской геморрагической лихорадки ККГЛ(3), лихорадок Денге (4), Западного Нила (ЛЗН) (5), лихорадки долины РИФТ (ЛДР) (6), желтой лихорадки ЖЛ (7), японского энцефалита (ЯЭ) (8).The test strip "viroplex1" (Fig. 1B) is designed to detect the causative agents of Crimean-Congo hemorrhagic fever CCHF (3), dengue fever (4), West Nile fever (WNF) (5), RIVT Valley fever (RVF) (6), yellow fever YF (7), and Japanese encephalitis (JE) (8).
Тест-полоска «вироплекс2» (фиг.1 С) предназначена для выявления возбудителей энцефалитов и энцефаломиэлитов: восточного (ВсЭЛ) (3), венесуэльского (ВЭЛ) (4), западного (ЗЭЛ) (5), клещевого (КЭ) (6), а также вируса осповакцины (7) и Sars-cov2 (8).The test strip "viroplex2" (Fig. 1 C) is designed to detect pathogens of encephalitis and encephalomyelitis: eastern (VsEL) (3), Venezuelan (VEL) (4), western (WEL) (5), tick-borne (TB) (6), as well as vaccinia virus (7) and Sars-cov2 (8).
Тест-полоска «токсиплекс» (фиг. 1D) предназначена для выявления токсинов ботулинических А (3), В (4) типов, а также поливалентного для определения ботулинических токсинов А, В, Е, С, F типов (5), рицина (6), холерного токсина (7), стафилококкового энтеротоксина типа В (SEB) (8).The test strip "Toxiplex" (Fig. 1D) is designed to detect botulinum toxins of types A (3), B (4), as well as a polyvalent test strip for the determination of botulinum toxins of types A, B, E, C, F (5), ricin (6), cholera toxin (7), staphylococcal enterotoxin type B (SEB) (8).
Конструкция тест-стрипов предусматривает возможность включать и другие аналитические микрозоны с целью выявления других видов биопатогенов, помимо указанных выше, а также исключать отдельные микрозоны при отсутствии актуальности определения соответствующих аналитов. Тоже касается и специфических антител в составе проявляющих реагентов.The design of the test strips provides for the possibility of including other analytical microzones in order to detect other types of biopathogens, in addition to those listed above, as well as excluding individual microzones when there is no relevance in determining the corresponding analytes. The same applies to specific antibodies in the composition of the developing reagents.
Конструкция картриджа обеспечивает его установку в лунки микропланшета и погружение свободного конца тест-полосок в объем пробы в лунке микропланшета с последующей инкубацией тест-трипов с пробой и реагентами в лунках 96 луночного микропланшета. Тест-стрипы имеют только одну улавливающую подушку и не содержит подушек для образца и конъюгата. Такая конструкция тест-стрипа позволяет проводить инкубацию пробы в лунках микропланшета с последующей стадией домывки (инкубации тест-стрипов с буфером анализа) для удаления не связавшихся в микрозонах люминесцирующих наночастиц. Стадия домывки возможна только после переноса картриджа из лунок микропланшета с пробами и проявляющими реагентами в лунки с буфером анализа. Отсутствие у тест-стрипа подушечки для образца и конъюгата позволяет в течение 5 минут полностью удалить люминесцирующие наночастицы из свободного объема мембранного композита и тем самым более чем в 10 раз увеличить соотношение сигнал/ фон и повысить пороговый уровень обнаружения биопатогенов в несколько раз по сравнению с традиционной конструкцией содержащей подушечки для конъюгата и внесения пробы.The cartridge design provides for its installation in the wells of the microplate and immersion of the free end of the test strips in the sample volume in the well of the microplate with subsequent incubation of test trips with the sample and reagents in the wells of the 96-well microplate. The test strips have only one catching pad and do not contain pads for the sample and conjugate. This design of the test strip allows for incubation of the sample in the wells of the microplate with a subsequent washing stage (incubation of the test strips with the analysis buffer) to remove luminescent nanoparticles that have not bound in the microzones. The washing stage is possible only after transferring the cartridge from the wells of the microplate with samples and developing reagents to the wells with the analysis buffer. The absence of a pad for the sample and conjugate in the test strip allows for the complete removal of luminescent nanoparticles from the free volume of the membrane composite within 5 minutes, thereby increasing the signal/background ratio by more than 10 times and increasing the threshold level for detecting biopathogens several times compared to the traditional design containing a pad for the conjugate and sample introduction.
Для мультиплексного выявления одного или нескольких из 24 видов биопатогенов с помощью тест-системы (картриджа) можно использовать различные варианты исполнения проявляющего реагента:For multiplex detection of one or more of the 24 types of biopathogens using a test system (cartridge), various versions of the developing reagent can be used:
- в виде смеси из не менее чем 6 видов моноспецифичных наночастиц для выявления не менее 6 видов биопатогенов бактериальной природы с помощью тест-стрипов «бактоплекс», вирусной природы - с помощью тест-стрипов. «вироплекс1», «вироплекс2» и токсинной природы -с помощью тест-стрипов, «токсиплекс»;- in the form of a mixture of at least 6 types of monospecific nanoparticles for the detection of at least 6 types of biopathogens of bacterial nature using the test strips "bactoplex", of viral nature - using the test strips "viroplex1", "viroplex2" and of toxin nature - using the test strips "toxiplex";
- в виде наночастиц, представляющих собой конъюгат из нескольких (не менее 6 видов) антител, связанных по поверхности с люминесцирующей наночастицей. Каждый тест-стрип картриджа контактирует только с наночастицами одного сорта, специфичными к бактериям, вирусам или токсинам;- in the form of nanoparticles, which are a conjugate of several (at least 6 types) antibodies, bound on the surface with a luminescent nanoparticle. Each test strip of the cartridge contacts only one type of nanoparticle, specific to bacteria, viruses or toxins;
- в виде смесей биотинилированных антител и одного универсального проявляющего реагента -наночастиц конъюгированных с биотином. Все перечисленные виды специфических иммунореагентов обеспечивают выявление тест-системой не менее 24 видов биопатогенов.- in the form of mixtures of biotinylated antibodies and one universal developing reagent - nanoparticles conjugated with biotin. All the listed types of specific immunoreagents ensure the detection of at least 24 types of biopathogens by the test system.
В таблице 1 представлены иммунологические материалы, используемые для приготовления аналитических и контрольных микрозон тест-стрипов картриджа для выявления токсинов и соответствующих проявляющих иммунореагентов (биотинилированных антител и наночастиц).Table 1 presents the immunological materials used for the preparation of analytical and control microzones of the cartridge test strips for the detection of toxins and the corresponding detecting immunoreagents (biotinylated antibodies and nanoparticles).
В таблице 2 представлены иммунореагенты для приготовления тест-стрипов для выявления микроорганизмов, а также проявляющих иммунореагентов (наночастиц и биотинилированных антител).Table 2 presents immunoreagents for the preparation of test strips for the detection of microorganisms, as well as detecting immunoreagents (nanoparticles and biotinylated antibodies).
В таблице 3 представлены иммунореагенты для приготовления тест-стрипов для выявления вирусов и проявляющих иммунореагентов (наночастиц и биотинилированных антител). Table 3 presents immunoreagents for the preparation of test strips for the detection of viruses and detecting immunoreagents (nanoparticles and biotinylated antibodies).
Иммунореагенты наносятся на тест-стрипы с помощью наноплоттера безконтактной печати производства ООО ИММУНОСКРИН. Концентрация антител 2 мг/мл, количество в микрозоне 20 нл, диаметр пятна 0,5-0,6 мм. Расстояние между отдельными микрозонами не превышает 1,5-2 мм.Immunoreagents are applied to test strips using a contactless printing nanoplotter manufactured by IMMUNOSKRIN LLC. Antibody concentration is 2 mg/ml, quantity in a microzone is 20 nl, spot diameter is 0.5-0.6 mm. The distance between individual microzones does not exceed 1.5-2 mm.
Предложенное техническое решение тест-системы в виде картриджа из 4 тест-полосок, каждая из которых содержит не менее 8 (тестовых и контрольных) микрозон рассчитано на выявление на каждой тест-полоске одной группы из не менее чем 6 видов биопатогенов.The proposed technical solution of the test system in the form of a cartridge of 4 test strips, each of which contains at least 8 (test and control) microzones, is designed to detect on each test strip one group of at least 6 types of biopathogens.
Количество микрозон на тест-стрипе может быть увеличено до 20-25 для площадки сканирования 5×20 мм, т.к. для разрешения люминесцентных сигналов от каждой микрозоны необходимо, чтобы плотность микрозон не превышала одной микрозоны на 4 мм2 при использовании коммерчески доступного автоматизированного иммунохроматографического анализатора (полезная модель RU №230227).The number of microzones on the test strip can be increased to 20-25 for a 5x20 mm scanning area, since to resolve luminescent signals from each microzone, it is necessary that the density of microzones does not exceed one microzone per 4 mm2 when using a commercially available automated immunochromatographic analyzer (utility model RU No. 230227).
Полезная модель расширяет функциональные возможности иммунохроматографического анализа, за счет увеличения мультиплексности, что соответствует критерию новизны. Расход иммунореагентов для формирования тестовых и контрольных микрозон (вместо линий) снижается в 10 раз по сравнению с прототипом.The utility model expands the functional capabilities of immunochromatographic analysis by increasing multiplexity, which meets the criterion of novelty. The consumption of immunoreagents for the formation of test and control microzones (instead of lines) is reduced by 10 times compared to the prototype.
Полезная модель может быть использована в медицинской клинической диагностике, в лабораторной практике санитарно-эпидемиологической службы, в силовых ведомствах для обеспечения биологической защиты войск и населения. Следовательно, полезная модель соответствует критерию промышленной применимости.The utility model can be used in medical clinical diagnostics, in laboratory practice of the sanitary and epidemiological service, in law enforcement agencies to ensure biological protection of troops and the population. Consequently, the utility model meets the criterion of industrial applicability.
Ниже приводится пример постановки анализа нескольких проб с использованием предложенной полезной модели. Для демонстрации работоспособности тест-системы готовили пробы включающие имитаторы биопатогенов. В каждой пробе содержится по одному имитатору для каждой тест-полоски картриджа. Всего приготовлено 6 проб. В пробе №1 содержатся имитаторы биопатогенов, выявление которых должно осуществляться по уровню сигнала в зоне №3 каждой тест-полоски. В пробе №2 выявление биопатогенов должно осуществляться по уровню сигнала в зоне №4 каждой тест-полоски и т.д.Below is an example of setting up an analysis of several samples using the proposed utility model. To demonstrate the operability of the test system, samples were prepared that included biopathogen imitators. Each sample contained one imitator for each test strip of the cartridge. A total of 6 samples were prepared. Sample No. 1 contains biopathogen imitators that should be identified based on the signal level in zone No. 3 of each test strip. In sample No. 2, biopathogens should be identified based on the signal level in zone No. 4 of each test strip, etc.
На фиг. 2 графически представлены результаты сканирования люминесцентного сигнала с поверхности мембранного композита тест-стрипов после 10 минутного контакта пробы со смесью буфера анализа и проявляющего реагента в виде наночастиц диаметром 50 нм, включающих антитела к 6 видам биопатогенов и 5 минутного последующего инкубирования тест-стрипов картриджа с буфером анализа для удаления с мембраны свободных люминесцирующих наночастиц. Люминесцирующие наночастицы и их конъюгаты с биоспецифичными антителами получены по ТУ 20.59.52-199-260-05031637-2017 по технологии, изложенной в лабораторном регламенте (№ ЛР - 05031637-150-2017). Содержание биопатогенов в пробе и результаты анализа (уровни сигналов) при детектировании на приборе индикаторе фотолюминесценции импульсном ИФИ-05 (рег. № РЗН 2022/16369 от 21.022022) в зависимости от вида использованных проявляющих реагентов отражены в таблицах 4, 5, 6. В качестве имитаторов использовали инактивированные токсины (анатоксины), сахарозо-ацетоновые антигены (САА) вирусов и бактериальные препараты.Fig. 2 graphically shows the results of scanning the luminescent signal from the surface of the membrane composite of test strips after 10 minutes of contact of the sample with a mixture of the analysis buffer and a developing reagent in the form of nanoparticles with a diameter of 50 nm, including antibodies to 6 types of biopathogens and a subsequent 5-minute incubation of the test strips of the cartridge with the analysis buffer to remove free luminescent nanoparticles from the membrane. Luminescent nanoparticles and their conjugates with biospecific antibodies were obtained according to TU 20.59.52-199-260-05031637-2017 using the technology described in the laboratory regulations (No. LR - 05031637-150-2017). The content of biopathogens in the sample and the results of the analysis (signal levels) during detection on the IFI-05 pulsed photoluminescence indicator device (reg. No. RZN 2022/16369 dated 21.02.2022) depending on the type of developing reagents used are shown in Tables 4, 5, 6. Inactivated toxins (anatoxins), sucrose-acetone antigens (SAA) of viruses and bacterial preparations were used as imitators.
Результаты по определению этих же биопатогенов с использованием в анализе на отдельной тест-полоске тест-системы смеси из 6 видов длительно люминесцирующих наночастиц, каждый из которых представляет конъюгат только с одним видом антител представлены в таблице 5.The results for determining the same biopathogens using a mixture of 6 types of long-lasting luminescent nanoparticles, each of which is a conjugate with only one type of antibody, in an analysis on a separate test strip of the test system are presented in Table 5.
В таблице 6 представлены результаты по выявлению биопатогенов в варианте использования универсальных длительно люминесцирующих наночастиц, конъюгированных со стрептавидином и смеси биотинилированных антител к биопатогенам. Каждая тест-полоска картриджа инкубировалась со смесь из 6 видов биотинилированных антител и затем с наночастицами со стрептавидином.Table 6 presents the results of biopathogen detection using universal long-term luminescent nanoparticles conjugated with streptavidin and a mixture of biotinylated antibodies to biopathogens. Each test strip of the cartridge was incubated with a mixture of 6 types of biotinylated antibodies and then with nanoparticles with streptavidin.
Все три вида использованных проявляющих реагента (данные таблиц 4, 5, 6) включают длительно люминесцирующие наночастицы диаметром 50±7 нм. Полученные соотношения сигнал / фон для всех трех видов проявляющего реагента дают близкие соотношения. При концентрации наночастиц в пробе (109 шт. / 200 мкл) максимальные абсолютные уровни сигналов в контрольных и аналитических (тестовых) микрозонах наблюдаются при использовании в качестве проявляющего реагента смеси из 6 видов длительно люминесцирующих наночастиц, а минимальные - при использовании биотинилированных антител и длительно люминесцирующих наночастиц ковалентно связанных со стрептавидином. Для всех 3 вариантов проявляющих реагентов различия в абсолютных уровнях сигнала не превышают двукратного значения.All three types of the used developing reagents (data in Tables 4, 5, 6) include long-luminescent nanoparticles with a diameter of 50±7 nm. The obtained signal/background ratios for all three types of developing reagents give close ratios. At a concentration of nanoparticles in the sample (10 9 pcs. / 200 μl), the maximum absolute signal levels in the control and analytical (test) microzones are observed when using a mixture of 6 types of long-luminescent nanoparticles as a developing reagent, and the minimum - when using biotinylated antibodies and long-luminescent nanoparticles covalently bound to streptavidin. For all 3 variants of developing reagents, the differences in absolute signal levels do not exceed a twofold value.
В тест-системе в составе проявляющего реагента можно использовать частицы большего диаметра чем 50 нм.In the test system, particles with a diameter larger than 50 nm can be used as part of the developing reagent.
С увеличением диаметра используемых наночастиц (от 50 до 300 нм) их концентрацию в анализе снижают пропорционально площади поверхности наночастиц. При этом уровень сигнала увеличивается пропорционально объему наночастиц.With an increase in the diameter of the nanoparticles used (from 50 to 300 nm), their concentration in the analysis is reduced proportionally to the surface area of the nanoparticles. In this case, the signal level increases proportionally to the volume of the nanoparticles.
Постановка анализа с пробами и реагентами осуществлялась с использованием лунок 96 луночного микропланшета. Тест-стрипы картриджа инкубировались с пробами и реагентами путем погружения их свободного (стартового) конца в лунки микропланшета. Длина свободного (стартового) конца составляла от 5 до 15 мм. После стадии промывки мембраны буфером анализа уровень фоновой люминесценции снижается более чем в 10 раз (данные не приводятся) и соотношение Iс/Iф в микрозонах, соответственно увеличивается пропорционально снижению уровню фона.The analysis with samples and reagents was carried out using the wells of a 96-well microplate. The cartridge test strips were incubated with the samples and reagents by immersing their free (start) end into the wells of the microplate. The length of the free (start) end was from 5 to 15 mm. After the stage of washing the membrane with the analysis buffer, the background luminescence level decreases by more than 10 times (data not shown) and the I c /I f ratio in the microzones, accordingly, increases proportionally to the decrease in the background level.
В таблицах 4, 5, 6 представлены результаты анализа, полученные по временной циклограмме, включающей 10 минутный цикл инкубации картриджа с пробами и проявляющими реагентами и последующий 10 минутный цикл промывки тест-стрипов картриджа в буфере анализа.Tables 4, 5, 6 present the results of the analysis obtained according to the time cyclogram, including a 10-minute incubation cycle of the cartridge with samples and developing reagents and a subsequent 10-minute cycle of washing the cartridge test strips in the analysis buffer.
Представленные в таблицах 4, 5, 6 результаты подтверждают возможность с помощью полезной модели увеличения мультиплексности анализа биопатогенов при использовании различных проявляющих реагентов и повышения чувствительности за счет возможности эффективной промывки мембранного композита последовательным погружением стартового конца тест-стрипов в лунки с пробой, реагентами и промывочным буфером.The results presented in Tables 4, 5, 6 confirm the possibility of using the utility model to increase the multiplexity of the analysis of biopathogens using various developing reagents and to increase sensitivity due to the possibility of effective washing of the membrane composite by successive immersion of the starting end of the test strips into wells with a sample, reagents and washing buffer.
Полезная модель (тест-система) является расходным материалом и используется в работе автоматизированной системы иммунохроматографического анализа (патент на полезную модель RU №230227 «Автоматизированный иммунохроматографический анализатор»).The utility model (test system) is a consumable and is used in the operation of an automated immunochromatographic analysis system (patent for utility model RU No. 230227 “Automated immunochromatographic analyzer”).
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU232546U1 true RU232546U1 (en) | 2025-03-13 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2377571C2 (en) * | 2005-01-07 | 2009-12-27 | Секисуй Кемикал Ко., Лтд. | Detector device with cartridge |
| EP2666018B1 (en) * | 2011-01-18 | 2017-04-05 | Symbolics, LLC | Lateral flow assays using two dimensional features |
| RU2710262C1 (en) * | 2019-08-01 | 2019-12-25 | Закрытое акционерное общество "ИММУНОСКРИН" (ЗАО "ИММУНОСКРИН") | Biological analysis method |
| WO2021053206A1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Momm Diagnostics Gmbh | Immunoassay analyzer, immunoassay kit and method for detecting analyte in liquid sample |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2377571C2 (en) * | 2005-01-07 | 2009-12-27 | Секисуй Кемикал Ко., Лтд. | Detector device with cartridge |
| EP2666018B1 (en) * | 2011-01-18 | 2017-04-05 | Symbolics, LLC | Lateral flow assays using two dimensional features |
| RU2710262C1 (en) * | 2019-08-01 | 2019-12-25 | Закрытое акционерное общество "ИММУНОСКРИН" (ЗАО "ИММУНОСКРИН") | Biological analysis method |
| WO2021053206A1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Momm Diagnostics Gmbh | Immunoassay analyzer, immunoassay kit and method for detecting analyte in liquid sample |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020233741B2 (en) | Method and device for combined detection of viral and bacterial infections | |
| US9933423B2 (en) | Method and device for combined detection of viral and bacterial infections | |
| US10379121B2 (en) | Method and device for combined detection of viral and bacterial infections | |
| EP2335072B1 (en) | Method and device for combined detection of viral and bacterial infections | |
| US8962260B2 (en) | Method and device for combined detection of viral and bacterial infections | |
| JP5308029B2 (en) | Apparatus and method for detecting an analyte | |
| CN101000343B (en) | Immunological test element with improved control zone | |
| CN111077309B (en) | Immunoassay with capture conjugate | |
| WO2015184847A1 (en) | Immunochromatographic test method and test paper | |
| WO2010009206A2 (en) | In situ lysis of cells in lateral flow immunoassays | |
| US20170336404A1 (en) | Rapid immunoassays | |
| US20090263905A1 (en) | Detection test assembly for detecting the presence of a substance in a sample | |
| RU232546U1 (en) | Immunochromatographic test system for multiplex analysis | |
| JP4980944B2 (en) | Immunological measurement method | |
| US20050221386A1 (en) | Chromatographic exclusion agglutination assay and methods of use thereof | |
| RU2818001C1 (en) | Method for increasing sensitivity of multiplex immunochromatographic assay | |
| KR20240019074A (en) | Testing method for fecal samples and immunochromatography test specimens therefor |