[go: up one dir, main page]

SE1230151A1 - Heterogeneous multi-step separation with complementary detection method - Google Patents

Heterogeneous multi-step separation with complementary detection method Download PDF

Info

Publication number
SE1230151A1
SE1230151A1 SE1230151A SE1230151A SE1230151A1 SE 1230151 A1 SE1230151 A1 SE 1230151A1 SE 1230151 A SE1230151 A SE 1230151A SE 1230151 A SE1230151 A SE 1230151A SE 1230151 A1 SE1230151 A1 SE 1230151A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
detection
fragments
particles
molecules
analyte
Prior art date
Application number
SE1230151A
Other languages
Swedish (sv)
Inventor
Sven Tågerud
Saroj Kumar
Lasse Ten Siethoff
Alf Månsson
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to SE1230151A priority Critical patent/SE1230151A1/en
Publication of SE1230151A1 publication Critical patent/SE1230151A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Uppfinningen avser ett arrangemang för separation följt av specifik och ultrakänslig detektion av analyter (celler, bakterier, molekyler etc.) uppfångade från komplexa miljöer, t ex blodplasma, livsmedelsextrakt eller havsvatten. Arrangemanget karakteriseras av separation i flera steg:l. specifikt uppfångande av analyt på magnetiska eller andra partiklar (MP) med igenkänningselement (t ex antikroppar). 2. magnetiskt eller på annat sätt specifikt driven transport av MP-analytkomplex till detektionsfragment (utsträckta strukturer med specifika bindingsställen för MP-analytkomplex). De senare är bundna till switch-molekyler (som har snabbt reverserbar bindning till detektionsfragmenten) t ex på väggen av en smal kanal. 3. reversering av bindningen mellan switch och detektionskonjugat följt av specifikt driven transport av MP- detektionsfragmentstkomplex inuti kanalen till ett uppsamlingsställe med detektor. Drivkraften för transporten och detektionsmetoden avpassas till varandra för högsta känslighet och specificitet.The invention relates to an arrangement for separation followed by specific and ultra-sensitive detection of analytes (cells, bacteria, molecules, etc.) captured from complex environments, eg blood plasma, food extracts or seawater. The arrangement is characterized by separation in several stages: l. specifically capturing analyte on magnetic or other particles (MP) with recognition elements (eg antibodies). 2. magnetically or otherwise specifically driven transport of MP analyte complexes to detection fragments (elongated structures with specific binding sites for MP analyte complexes). The latter are bound to switch molecules (which have rapidly reversible binding to the detection fragments), for example on the wall of a narrow channel. Reversal of the bond between switch and detection conjugate followed by specifically driven transport of MP detection fragment complex within the channel to a collection site with detector. The driving force for the transport and the detection method are adapted to each other for the highest sensitivity and specificity.

Description

Detektionen av en sådan uppsättning av markörer (multiplex detektion) skulle också vara eftersträvansvärt t ex för diagnos av prostatacancer då isolerad användning av prostataspecifikt antigen för detta syfte ger ett stort antal falskt positiva resultat med associerade obehag för patienten och avsevärda kostnader för samhället. Även i vissa situationer med infektionssjukdomar och vid kontroller av matprodukter för matburna patogener är det viktigt med detektion av en uppsättning av markörer. The detection of such a set of markers (multiplex detection) would also be desirable eg for the diagnosis of prostate cancer as isolated use of prostate-specific antigen for this purpose gives a large number of false positive results with associated discomfort for the patient and significant costs to society. Even in certain situations with infectious diseases and during inspections of food products for foodborne pathogens, it is important to detect a set of markers.

Mot bakgrunden av ovanstående är det klart att det finns ett stort behov av nya tekniker som är mer tillförlitliga, mer kostnadseffektiva och mer miljövänliga samtidigt som de möjliggör multiplex detektion med hög känslighet och specificitet och med potential att miniatyriseras för förenklad användning i portabla detektionssystem och för analyser till och med av enskilda cellers samlade proteinuttryck.In the light of the above, it is clear that there is a great need for new technologies that are more reliable, more cost-effective and more environmentally friendly while enabling multiplex detection with high sensitivity and specificity and with the potential to be miniaturized for simplified use in portable detection systems and for analyzes even of the total protein expression of individual cells.

Biologiska molekylära motorer ligger till grund för förmågan hos levande celler att röra sig samt att transportera molekylära och nanoskaliga laster mellan sina olika delar. I detta sammanhang interagerar molekylmotorerna med trådformiga molekyler, så kallade cytoskeletala filament (aktinfilament och mikrotubuli). Således använder ett antal olika varianter av molekylmotorn myosin, aktinfilament som interaktionspartner (spår som motorn vandrar fram längs eller flyttar fram) medan molekylmotorerna kinesin och dynein interagerar med rnikrotubuli. Andra typer av biologiska molekylmotorer är nukleinsyrabaserade motorer som DNA-, och RNA-polymeras som rör sig fram längs en nukleinsyrasträng. På senare år har också semisyntetiska molekylmotorer utvecklatsl som interagerar med nukleinsyrasträngar och det finns också helt syntetiska molekylmotorer med syntetiska spår.Biological molecular motors form the basis for the ability of living cells to move and to transport molecular and nanoscale loads between their various parts. In this context, the molecular motors interact with filamentous molecules, so-called cytoskeletal filaments (actin filaments and microtubules). Thus, a number of different variants of the molecular motor use myosin, actin filaments as interaction partners (traces that the motor travels along or fl protrudes) while the molecular motors kinesin and dynein interact with rnikrotubules. Other types of biological molecule motors are nucleic acid-based motors such as DNA and RNA polymerase that move along a nucleic acid strand. In recent years, semi-synthetic molecular motors have also developed that interact with nucleic acid strands, and there are also completely synthetic molecular motors with synthetic traces.

Karakteristiskt för molekylära motorer är dels deras förmåga att omvandla kemisk energi (t ex ATP) till mekanisk energi men också deras egenskap att omväxlande kunna binda till och släppa från sin trådformiga interaktionspartner t ex efter tillförsel av en alloster regulator som ATP (för myosin). Bindningen till interaktionspartnern kan kopplas på och av (switch molekyler) t ex beroende på omgivningens kemiska miljö.Characteristic of molecular motors is partly their ability to convert chemical energy (eg ATP) to mechanical energy but also their ability to alternately bind to and release from their filamentous interaction partner eg after supply of an allosteric regulator such as ATP (for myosin). The bond to the interaction partner can be switched on and off (switch molecules), for example depending on the chemical environment of the environment.

Möjlighetema att använda molekylära motorer och deras trådforrniga interaktionspartners (cytoskeletala filament eller nukleinsyror) för tillämpningar inom exempelvis diagnostik har övervägts under en längre tid (översikter i 25). Olika ytkemier som möjliggj ort att molekylmotorer kan fås att selektivt fungera bara om de fastsatts längs nano-, eller mikroskaliga spår eller kanaler har studerats3' 648 och möjliggjort likriktad transport längs spår/kanalerwß av de nämnda typerna av trådformiga interaktionspartners (nedan benämnda filament). Det har också utvecklats metoder2434 för att fästa igenkänningselement (som biotin, antikroppar, enkelsträngiga oligonukleotider och aptamerer) på nämnda filament eller längs buntar av dem (exempelvis 35” 36) och därefter specifikt binda partiklar, celler, molekyler etc till filamenten via igenkänningselementen och transportera dem på släta eller mikro/nanomönstrade ytor. Det har också beskrivits prototyper för diagnostiska systemfl” där de cytoskeletala filamenten med igenkänningsmolekyler först fångar upp de analyter som ska detekteras och sedan transporterar dessa till en detektionsarea på ett mikro-, eller nanomönstrat chip.The possibilities of using molecular motors and their filamentous interaction partners (cytoskeletal filaments or nucleic acids) for applications in, for example, diagnostics have been considered for a long time (overviews in 25). Various surface chemistries that allow molecular motors to operate selectively only if they are attached along nano- or microscale grooves or channels have been studied3 '648 and enabled uniform transport along grooves / channels wß of the mentioned types of filamentary interaction partners (hereinafter referred to as filaments). Methods 2434 have also been developed for attaching recognition elements (such as biotin, antibodies, single-stranded oligonucleotides and aptamers) to said filaments or along bundles thereof (e.g. 35 "36) and then specifically binding particles, cells, molecules, etc. to the filaments via the recognition elements and transporting them on smooth or micro / nano-patterned surfaces. Prototypes for diagnostic systems också ”have also been described, in which the cytoskeletal filaments with recognition molecules first capture the analytes to be detected and then transport them to a detection area on a micro- or nano-patterned chip.

Den industriella potentialen att använda molelkylmotorer och deras cytoskeletala filament för både separation och koncentration av analyter samt detektion i praktiskt användbar utrustning har blivit allt mer realistisk under de senaste åren mot bakgrund av de framsteg som beskrivs ovan samt andra resultat. De senare inkluderar påvisandet av långvarig hållbarhet av molekylmotorer och cytoskeletala filament vid förvaring i en vanlig -20 °C hushållsfrys40 eller f, .. 41 42 pa andra satt ' tex förvaring i närvaro av ett läkemedel43 i kylskåp eller till och med i rumstemperatur. Den industriella tillämpbarheten är också uppenbar utifrån de potentiella förbättringar av diagnostisk utrustning som kan erhållas. T ex möjliggör de molekylmotorbaserade metoderna separation utan användning av pumpar med associerade kraftaggregat som annars skulle behövas för att driva rnikroflöden i konventionell miniatyriserad separationsutrustning. De molekylmotorbaserade systemen har också fördelar genom att vara biologiskt nedbrytbara, möjliggöra mycket hög grad av miniatyrisering.The industrial potential of using molecular motors and their cytoskeletal filaments for both separation and concentration of analytes as well as detection in practically useful equipment has become increasingly realistic in recent years in light of the advances described above and other results. The latter include the demonstration of long-term shelf life of molecular motors and cytoskeletal filaments when stored in a standard -20 ° C household freezer40 or f, .. 41 42 in other ways such as storage in the presence of a drug43 in a refrigerator or even at room temperature. The industrial applicability is also apparent from the potential improvements of diagnostic equipment that can be obtained. For example, the molecular motor-based methods enable separation without the use of pumps with associated power supplies that would otherwise be needed to drive microcirculation flows in conventional miniaturized separation equipment. The molecular motor-based systems also have advantages in being biodegradable, enabling a very high degree of miniaturization.

Slutligen kan de erhållas billigt, exempelvis från slakteriavfall.Finally, they can be obtained cheaply, for example from slaughterhouse waste.

Magnetiska partiklar kan konjugeras med igenkänningsmolekyler (t ex antikroppar) som selektivt binder analyter i en provlösning. Därefter kan analytema separeras från andra molekyler och partiklari lösningen och sedan detekteras med hjälp av en rad olika metoder 44' sz Syfte Syftet med den aktuella uppfinningen är att uppnå mycket känslig (låg detektionsgräns) och specifik detektion på ett sätt som möjliggör både portabel utrustning, detektion av många analyter samtidigt (multiplex detektion) och billiga komponenter. Vi uppnå detta genom att tillämpa kombinationen av switch-molekyler som molekylmotorer, utsträckta detektionsfragment som cytoskeletala filament samt nano/mikropartiklar och magnetisk, elektrisk eller centrifugerings-driven separation på ett helt nytt sätt.Magnetic particles can be conjugated with recognition molecules (eg antibodies) that selectively bind analytes in a sample solution. Then the analytes can be separated from other molecules and particles in the solution and then detected by a variety of methods. The object of the present invention is to achieve very sensitive (low detection limit) and specific detection in a way that enables both portable equipment. detection of many analytes simultaneously (multiplex detection) and inexpensive components. We achieve this by applying the combination of switch molecules such as molecular motors, elongated detection fragments such as cytoskeletal filaments as well as nano / microparticles and magnetic, electrical or centrifugation-driven separation in a completely new way.

Lösning De framsteg mot diagnostiska metoder som involverar molekylära motorer och cytoskeletala filament har i mycket stor utsträckning följt ett givet mönsterlg' 37"”. Detta har inneburit att de cytoskeletala filamenten med igenkänningsmolekyler (detektionsfragment) först fångar upp de analyter som ska detekteras och sedan drivs fram av molekylmotorer längs nanoskaliga eller rnikroskaliga kanaler/spår på en yta så att analyterna snabbt transporteras till en nanoskalig detektor på ett chip. Endast ett fåtal studier har gällt uppfångande av analyt längs detektionsfragment i lösning32” 5355 och eventuell efterföljande transport och separation i lösning53.Solution The advances in diagnostic methods involving molecular motors and cytoskeletal filaments have to a very large extent followed a given pattern of '37 "". This has meant that the cytoskeletal filaments with recognition molecules (detection fragments) first capture the analytes to be detected and then drive of molecular motors along nanoscale or microscale channels / grooves on a surface so that the analytes are rapidly transported to a nanoscale detector on a chip.Only a few studies have concerned the capture of analyte along detection fragments in solution32 ”5355 and possible subsequent transport and separation in solution53.

Det som framförallt ingen tidigare studie varit i närheten av är det centrala i den aktuella uppfinningen, nämligen ett arrangemang för separation och detektion med uppfångande av en analyt från en provlösning med hjälp av magnetiska eller andra mikropartiklar samt åtföljande flerstegsseparation baserad på olika specifika bindningsprocesser och olika selektiva transportsteg samt en lämpligt vald detektionsmetod där den senare avpassas efter sista transportsteget för högsta specificitet och signal/bruskvot.What, above all, no previous study has been close to is the central point of the present invention, namely an arrangement for separation and detection with capture of an analyte from a sample solution by means of magnetic or other microparticles and accompanying step-step separation based on different specific binding processes and different selective transport steps and a suitably selected detection method where the latter is adapted to the last transport step for the highest specificity and signal / noise ratio.

Viktigt i flerstegsseparationen är styrbar och specifik bindning av avlånga detektionsfragment (med hög yt-volym kvot) till en yta i ett av stegen. Det är vidare essentiellt i uppfinningen att detektionsmetoden och metoden för det sista transportsteget till detektorn avpassas till varandra för högsta känslighet och specificitet.Important in the first step separation is controllable and specific binding of elongated detection fragments (with a high surface-volume ratio) to a surface in one of the steps. It is further essential in the invention that the detection method and the method for the last transport step to the detector are matched to each other for the highest sensitivity and specificity.

Mer specifikt utgörs den aktuella uppfinningen av ett arrangemang där: l. en analyt i en provlösning fångas upp på magnetiska partiklar (nanopartiklar (< 200 nm diameter), eller mikropartiklar (0.2-l0 um) eller relativt stora (magnetiska eller inte magnetiska) rnikropartiklar (2-20 um i diameter) var och en med en eller flera specifika typer av igenkänningsmolekyler, 2. de magnetiska partiklarna transporteras av magnetiska drivkrafter (magnetiska fält)44 eller de stora mikropartiklarna utan magnetiskt moment transporteras genom centrifugering eller sedimentation under vanliga g-krafter till många detektionsfragment (avlånga strukturer med igenkänningsmolekyler som exv antikroppar) som är reversibelt och specifikt bundna till ytan av en kanal (t ex kapillär) via switch-molekyler (som snabbt kan släppa detektionsfragmenten vid lämplig signal), 3. magnetiska partiklar eller de stora mikropartiklarna som inte bundits till detektionsfragmenten efter en viss inkuberingsperiod sköljs bort56 eller dras bort av ett lämpligt pålagt elektriskt eller magnetiskt fält, 4. detektionsfragmenten frisätts härefter ultrasnabbt (inom 1-2 sekunder) från ytan genom en speciell switch-signal (t ex efter tillförsel av speciell kemikalie eller efter en ljuspuls eller annan puls med elektromagnetisk strålning eller ljudvågor), 5. komplex bestående av detektionsfragment med magnetiska partiklar och analyt(er) transporteras till en detektorarea där mängden detektionsfragment och eller antal magnetiska partiklar mäts och signalerar storleken av den ursprungliga analytkoncentrationen i provlösningen. Den senare transporten sker antingen med magnetiska drivkrafter (då magnetiska partiklar används) eller centrifugeringsbaserad separation eller molekylmotorbaserad transport. Vilken transportmetod som används här avpassas till detektionsmetoden. Om molekylmotorbaserad transport används (kräver detektionsfragment med aktinfilament eller mikrotubuli) så detekteras förekomst av partiklar vid uppsamlingsstället (t ex genom fluorescens, eller detektion av magnetisk partikel51“57' 58) för högsta specificitet. I övriga fall detekteras förekomsten av detektionsfragmenten vid uppsamlingsstället för att uppnå högsta specificitet, t ex genom detektion av närvaron av deras rapportörmolekyler.More specifically, the present invention consists of an arrangement in which: l. An analyte in a sample solution is captured on magnetic particles (nanoparticles (<200 nm diameter), or microparticles (0.2-10 μm) or relatively large (magnetic or non-magnetic) microparticles (2-20 μm in diameter) each with one or fl your specific types of recognition molecules, 2. the magnetic particles are transported by magnetic driving forces (magnetic fields) 44 or the large microparticles without magnetic moment are transported by centrifugation or sedimentation under ordinary g- forces to many detection fragments (elongated structures with recognition molecules such as antibodies) that are reversibly and specifically bound to the surface of a channel (eg capillary) via switch molecules (which can quickly release the detection fragments at the appropriate signal), 3. magnetic particles or the the large microparticles that are not bound to the detection fragments after a certain incubation period are rinsed off56 el is removed by a suitably applied electric or magnetic field, 4. the detection fragments are then released ultra-fast (within 1-2 seconds) from the surface by a special switch signal (eg after application of a special chemical or after a light pulse or other pulse with electromagnetic radiation or sound waves), 5. complexes consisting of detection fragments with magnetic particles and analyte (s) are transported to a detector area where the amount of detection fragments and or number of magnetic particles is measured and signals the magnitude of the original analyte concentration in the sample solution. The latter transport takes place either with magnetic driving forces (when magnetic particles are used) or centrifugation-based separation or molecular motor-based transport. The transport method used here is adapted to the detection method. If molecular motor-based transport is used (requires detection fragments with actin filaments or microtubules), the presence of particles at the collection site (eg by orescence, or detection of magnetic particle 51 '57' 58) is detected for the highest specificity. In other cases, the presence of the detection fragments at the collection site is detected in order to achieve the highest specificity, for example by detecting the presence of their reporter molecules.

Uppfinningen kan anpassas till multiplex detektion genom adekvat kombination av magnetiska partiklar och detektionsfragment med olika, lämpliga igenkänningsmolekyler och detektionsfragment med olika signaturer/rapportörmolekyler (exempelvis färger).The invention can be adapted to multiplex detection by adequate combination of magnetic particles and detection fragments with different, suitable recognition molecules and detection fragments with different signatures / reporter molecules (for example colors).

Kort figurbeskrivning Figur 1. Schematisk illustration av uppfinningens viktigaste komponenter. 1. Magnetiska partiklar eller 2. stora mikropartiklar med specifika igenkänningselement, 3. Analyt, 4.Brief Description of the Figure Figure 1. Schematic illustration of the most important components of the invention. 1. Magnetic particles or 2. large microparticles with specific recognition elements, 3. Analyte, 4.

Detektionsfragment fastsatta till 5. switch-molekyler på yta. 6. Skalstreck som motsvarar ca 20 nm.Detection fragments attached to 5. switch molecules on surface. 6. Scale lines corresponding to approx. 20 nm.

Figur 2. Schematisk illustration som exemplífierar variant av detektionsarrangemanget där magnetiska partiklar används. Först injiceras prov med analyt (1) i en förkammarre där analyten (2) fångas upp av igenkänningsmolekyler fästa på magnetiska partiklar (3). De magnetiska partiklarna med bundna analyter dras sedan vidare genom ett membran (4) till en igenkänningskammare i form av en kanal (5) där analyten på den magnetiska partikeln dras till väggarna med hjälp av yttre magneter (exemplifierat med 6). På väggarna har switch- molekyler (7) fästs och, i frånvaro av switch-signal håller dessa fast detektionsfragment (8) som nu kan binda magnetiska partiklar med analyt (9). När analyten bundit sköljs obundna magnetiska partiklar (utan analyt) ut eller dras ut magnetiskt genom att magneten (6) flyttas mot förkammaren eller på annat liknande sätt. Dämäst ges en switch-signal t ex genom en ljuspuls eller att en molekyl frisätts i kammaren eller tillförs utifrån (10). Detta leder till att detektionsfragmenten lossnar från switchmolekylema (11) och dras mot den andra delen av kammaren (12), med hjälp av ytterligare en extern magnet (13) eller genom att magneten (6) flyttas längs kanalen mot detektionsplatsen med detektor (14). Analyten detekteras nu (14) genom att mätning av hur mycket detektionsfragment som förflyttats till detektorn, t ex genom att förekomsten av rapportörmolekyler på detektionsfragmentet registreras.Figure 2. Schematic illustration exemplifying a variant of the detection arrangement where magnetic particles are used. First, samples with analyte (1) are injected into an antechamber where the analyte (2) is captured by recognition molecules attached to magnetic particles (3). The magnetic particles with bound analytes are then drawn further through a membrane (4) to a recognition chamber in the form of a channel (5) where the analyte on the magnetic particle is attracted to the walls by means of external magnets (exemplified by 6). Switch molecules (7) have been attached to the walls and, in the absence of a switch signal, they hold fixed detection fragments (8) which can now bind magnetic particles with analyte (9). When the analyte is bound, unbound magnetic particles (without analyte) are rinsed out or magnetically pulled out by the magnet (6) mot being exposed to the antechamber or in another similar way. Most often, a switch signal is given, for example, by a light pulse or that a molecule is released in the chamber or supplied from outside (10). This causes the detection fragments to detach from the switch molecules (11) and be pulled towards the other part of the chamber (12), by means of an additional external magnet (13) or by moving the magnet (6) läng along the channel towards the detection site with detector (14) . The analyte is now detected (14) by measuring how much detection fragment has been transferred to the detector, for example by registering the presence of reporter molecules on the detection fragment.

Skalstrecket (15) motsvarar ett värde mellan 1 um och 5 mm beroende på exakt implementering av arrangemanget.The scale bar (15) corresponds to a value between 1 μm and 5 mm depending on the exact implementation of the arrangement.

Figur 3. Schematisk illustration som exemplífierar ett arrangemang med flera parallella system för detektion av flera analyter samtidigt (multiplex detektion). Till vänster (1) visas ett tvärsnitt som illustrerar att många detektionskamrar (2; t.ex. kapillärer) ryms bredvid varandra på en lien yta (tex i ett magnetiskt/ledande block). Skalstrecket (3) kan vara allt mellan 1 um och 5 mm beroende på vilken rniniatyriseringsgrad och implementering som väljs för detektionsarrangemanget. Till höger visas ett schematiskt längdsnitt av ett multiplext detektionssystem (annan skala än bilden 1). Varje vågrät linje representerar en kapillär som går från förkammare (4) till detektionsdel (7). Yttre (flyttbara/elektromagnetiska) magneter representeras av (5) och (8). Den mellersta lodräta rektangeln (6) representerar eventuell kanal (rnikroflöde) som kan användas för att skölja bort magnetiska molekyler som inte bundit till väggama och/eller för att ge en switch-signal (t ex tillföra vissa molekyler som frisätter switch-molekyler från detektionsfragment).Figure 3. Schematic illustration exemplifying an arrangement with fl your parallel systems for detecting fl your analytes simultaneously (multiplex detection). To the left (1) is a cross-section illustrating that many detection chambers (2; eg capillaries) fit next to each other on a smooth surface (eg in a magnetic / conductive block). The scale bar (3) can be anywhere between 1 μm and 5 mm depending on the degree of standardization and implementation chosen for the detection arrangement. To the right is a schematic longitudinal section of a multiplex detection system (scale other than Figure 1). Each horizontal line represents a capillary extending from the atrium (4) to the detection portion (7). External (fl surface / electromagnetic) magnets are represented by (5) and (8). The middle vertical rectangle (6) represents any channel (micro-destiny) that can be used to flush out magnetic molecules that are not bound to the walls and / or to give a switch signal (eg supply certain molecules that release switch molecules from detection fragments ).

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Definitioner I sammanhanget avseende den aktuella tillämpningen och uppfinningen gäller följande definitioner: -Termen ” detektionsfragment” betecknar ett polymerfilament (en polymertråd) eller ett annat utsträckt objekt med hög yt/volym kvot på vars yta fastsatts (kovalent eller på andra sätt) ett eller flera olika typer av ingenkänningselement som känner igen en eller flera olika typer av analyt. Längden hos detektionsfragmentet kan variera mellan 10 nm och 1 mm och diametern kan variera mellan ca 1 nm och 1 um. Dessa dimensioner avser detektionsfragment utan igenkänningsmolekyler. Exempel ges nedan.Detailed description of the invention Definitions In the context of the present application and the invention, the following definitions apply: -The term "detection fragment" denotes a polymer filament (a polymer wire) or another elongated object with a high surface / volume ratio on whose surface is fixed (covalently or otherwise) ) one or olika your different types of recognition elements that recognize one or olika your different types of analyte. The length of the detection fragment can vary between 10 nm and 1 mm and the diameter can vary between about 1 nm and 1 μm. These dimensions refer to detection fragments without recognition molecules. Examples are given below.

-Termen ”igenkänningselement” eller ”igenkänningsmolekyl” syftar på vadhelst som kan bindas till polymerfilamentet eller annat utsträckt objekt och på så sätt skapa ett detektionsfragmentet som, med hög specificitet, binder till en substans (en analyt) som avses detekteras i provet. Exempel ges nedan.-The term "recognition element" or "recognition molecule" refers to anything that can be bound to the polymer filament or other elongated object and thus create a detection fragment which, with high specificity, binds to a substance (an analyte) intended to be detected in the sample. Examples are given below.

-Termen ”rapportörmolekyl” avses betyda en molekyl som binder till godtycklig komponent i detektions-kitet (detektionsfragment, magnetisk partikel, igenkänning selement) och då utgör grunden för systemet att detektera bindning av analyt till multiplext detektionsfragment.-The term "reporter molecule" is meant to mean a molecule that binds to any component in the detection kit (detection fragment, magnetic particle, recognition element) and then forms the basis for the system to detect binding of analyte to multiplex detection fragment.

Termen, ”rapportörmolekyl” kan avse en organisk fluorofor, ett enzym eller en partikel såsom en kvantprick eller annan typ av nano-, eller mikropartikel. Ytterligare exempel ges nedan.The term "reporter molecule" may refer to an organic fluorophore, an enzyme or a particle such as a quantum dot or other type of nano- or microparticle. Further examples are given below.

-Terrnen ”switch-molekyl” avser en molekyl som binder ett detektionsfragment specifikt och reversibelt och med mycket snabb kinetik. Med snabb kinetik avses här att switch-molekylen, efter en ”switch-signal” i form av en ljuspuls eller tillförsel av en viss molekyl (en viss jon, Adenosintrifosfat (ATP) etc.) släpper detektionsfragmentet mycket snabbt (på mindre än 1-2 s). Med specifik bindning mellan detektionsfragment och switch-molekyl avses att switch- molekylen bara binder starkt till det givna detektionsfragmentet och inte till andra komponenter i detektionsarrangemanget som analyt, mikropartikel etc. Exempel ges nedan.The term "switch molecule" refers to a molecule that binds a detection fragment specifically and reversibly and with very fast kinetics. By fast kinetics is meant here that the switch molecule, after a "switch signal" in the form of a light pulse or supply of a certain molecule (a certain ion, adenosine triphosphate (ATP) etc.) releases the detection fragment very quickly (in less than 1- 2 s). By specific binding between detection fragment and switch molecule is meant that the switch molecule only binds strongly to the given detection fragment and not to other components in the detection arrangement such as analyte, microparticle, etc. Examples are given below.

-Termen ”switch-signal” avser en signal (ljuspuls, tillförsel av viss kernikalie mm) som ultrasnabbt, inom < 2 s, frisätter detektionsfragmentet från switch-molekylerna. Exempel ges nedan.-The term "switch signal" refers to a signal (light pulse, supply of a certain nucleus, etc.) that releases the detection fragment from the switch molecules ultra-fast, within <2 s. Examples are given below.

-Terrnen ”analyt” avses betyda en substans eller en komponent som en person, kunnig i fältet, skulle önska detektera. Exempel ges nedan.The term "analyte" is intended to mean a substance or component that a person, knowledgeable in the field, would wish to detect. Examples are given below.

-Terrnen ”förhållande som ska detekteras” avses betyda ett tillstånd (till exempel ett speciellt sjukdomstillstånd eller närvaro av en viss matpatogen i ett prov) som en person, kunnig i fältet, skulle önska att detektera. Exempel ges nedan.-The term "condition to be detected" is meant to mean a condition (for example, a particular disease state or the presence of a particular food pathogen in a sample) that a person skilled in the art would wish to detect. Examples are given below.

Schematisk illustration av igenkänningsmolekyl, detektionsfragment och switch-molekyler ges i Figur 1.Schematic illustration of recognition molecule, detection fragment and switch molecules is given in Figure 1.

Detektionsmetod Uppfinningen syftar till att detektera en eller flera analyter i ett prov med hjälp av specifik igenkänning och en helt ny kombination av detektionsmetod(er) och flera olika separationssteg i serie. Då ett antal begrepp förekommer frekvent i beskrivningen nedan inleds framställningen med att ge exempel på dessa. De har i övrigt mer precist och generellt definierats ovan.The invention aims at detecting one or more analytes in a sample by means of specific recognition and a completely new combination of detection method (s) and olika different separation steps in series. As a number of concepts appear frequently in the description below, the presentation begins by giving examples of these. They have otherwise been more precisely and generally defined above.

Prover eller provlösningar av intresse i vilka olika analyter ska matas väljs från grupper bestående av vatten (havsvatten, insjövatten, dricksvatten eller annat), jord, livsmedelskomponenter, luft och biologiska prov som blod, blodplasma, blodserum andra kroppsvätskor (som t ex tårar, saliv, sekret, cerebrospinalvätska, urin) eller extrakt av dessa, cell-, eller vävnadsextrakt, extrakt från avföring från fåglar och andra arter, mm.Samples or sample solutions of interest in which different analytes are to be fed are selected from groups consisting of water (seawater, lake water, drinking water or other), soil, food components, air and biological samples such as blood, blood plasma, blood serum and other body fluids (such as tears, saliva , secretions, cerebrospinal fluid, urine) or extracts thereof, cell or tissue extracts, extracts of feces from birds and other species, etc.

Analytema som ska detekteras kan tillhöra gruppen av biomarkörer, tex vissa proteiner, oligo-nukleotider eller DNA eller RNA-fragment. De kan också tillhöra grupper som bioterrorismhot, milj örisker och/eller olika patogener (virus, bakterier, parasiter etc) t ex av relevans för human hälsa, djurhälsa, växthälsa eller livsmedelssäkerhet.The analytes to be detected may belong to the group of biomarkers, eg certain proteins, oligonucleotides or DNA or RNA fragments. They may also belong to groups such as bioterrorism threats, environmental risks and / or various pathogens (viruses, bacteria, parasites, etc.), for example of relevance to human health, animal health, plant health or food safety.

”Förhållande som ska detekteras” inkluderar bl a förekomst av skadliga ämnen/organismer i prover eller provlösningar av intresse, förekomst av specifika biomarkörer för olika sjukdomar eller sub-grupper av sjukdomar (t ex olika cancersjukdomar som t ex bröstcancer, prostatacancer, leukemi; olika degenerativa nervsjukdomar som t ex Alzheimers sjukdom, Parkinsons sjukdom, amyotrofisk lateralskleros; olika autoimmuna sjukdomar som t ex reumatoid artrit, multipel skleros; sjukdomar som stroke och hjärtinfarkt) i prover eller provlösningar samt förekomst av markörer för inflammation som t ex C-reaktivt protein i prover eller provlösningar."Conditions to be detected" include the presence of harmful substances / organisms in samples or sample solutions of interest, the presence of specific biomarkers for various diseases or sub-groups of diseases (eg various cancers such as breast cancer, prostate cancer, leukemia; various degenerative nerve diseases such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, amyotrophic lateral sclerosis; various autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis, multiple sclerosis; diseases such as stroke and myocardial infarction) in samples or test solutions and the presence of markers of inflammation such as C-reactive protein in samples or sample solutions.

Exempel på igenkänningselement är monoklonala antikroppar, polyklonala antikroppar, Fab- fragment, chimära proteiner, lektiner, receptor proteiner, nukleinsyror, oligonukleotider, aptamerer, peptider, kemiska substanser eller fragment av dessa.Examples of recognition elements are monoclonal antibodies, polyclonal antibodies, Fab fragments, chimeric proteins, lectins, receptor proteins, nucleic acids, oligonucleotides, aptamers, peptides, chemical substances or fragments thereof.

Dessa igenkänningselement fästs både till magnetiska partiklar och till det som blir detektionsfragment på så sätt att de magnetiska partiklama och detektionsfragmenten känner igen olika delar av en analyt vare sig detta är en cell, partikel, molekyl eller annat.These recognition elements are attached both to magnetic particles and to what becomes a detection fragment in such a way that the magnetic particles and the detection fragments recognize different parts of an analyte, whether it is a cell, particle, molecule or other.

Detektionsfragmentet utgörs av omodifierat, eller genetiskt modifierat eller på annat sätt manipulerat proteinfilament (amyloidfibriller, aktinfilament, mikrotubulus, inkluderande deras prokaryota analoger och fragment och kemiskt modifierade versioner av dem etc) eller syntetiska eller serni-syntetiska polymerfilament, nanotrådar eller nanorör, var och en laddad med igenkänningselement (se ovan) mot en analyt eller en uppsättning av relevanta analyter vars koncentration(er) förväntas förändras till en viss nivå (antingen alla ökade eller alla minskade eller vissa ökande och andra minskande) under ett tillstånd som avses detekteras, t ex en viss sjukdom eller en sub-typ av en sjukdom. Detektionsfragmentet har också bundit rapportörmolekyler och kan frisättas från en yta av switch-molekyler. För dimensioner av detektionsfragment, se ovan.The detection fragment consists of unmodified, or genetically modified or otherwise engineered protein filaments (amyloid fibrils, actin filaments, microtubules, including their prokaryotic analogs and fragments and chemically modified versions of them, etc.) or synthetic or serni-synthetic polymer filaments, nanowires or nanotubes or nanotires loaded with recognition elements (see above) against an analyte or set of relevant analytes whose concentration (s) are expected to change to a certain level (either all increased or all decreased or certain increasing and other decreasing) under a condition intended to be detected, e.g. a particular disease or a sub-type of a disease. The detection fragment has also bound reporter molecules and can be released from a surface of switch molecules. For dimensions of detection fragments, see above.

Exempel på rapportörmolekyler är färger; fluoroforer; enzymer (t ex pepparrotsperoxidas, HRP; alkaliskt fosfatas); kvantprickar; nanopartiklar av guld, silver eller annan metall eller material; nukleinsyror; oligonukleotider; mm.Examples of reporter molecules are colors; fl uorophores; enzymes (eg horseradish peroxidase, HRP; alkaline phosphatase); quantum dots; nanoparticles of gold, silver or other metal or material; nucleic acids; oligonucleotides; mm.

Som nämnts ovan binder switchmolekylema reversibelt till detektionsfragmenten.As mentioned above, the switch molecules reversibly bind to the detection fragments.

Switchmolekylerna måste alltså anpassas till de senare fragmenten för specifik och reversibel bindning styrd av en switch- signal. Molekylmotorer är switchmolekyler för binding av cytoskeletala filament eller DNA-strängar. G-proteiner och molekylmotorer som funktionaliserats på lämpligt sätt kan också fungera som switch-molekyler om de förses med en strukturell del som specifikt binder till detektionsfragmenten under vissa förhållanden men där denna bindning kan reverseras av en switch-signal. Andra molekyler som ändrar sin struktur vid belysning eller vid tillförsel av viss kemikalie kan också kunna fungera som switchmolekyler i kombination med lämpliga detektionsfragment.The switch molecules must therefore be adapted to the later fragments for specific and reversible binding controlled by a switch signal. Molecular motors are switching molecules for binding cytoskeletal filaments or DNA strands. Properly functionalized G proteins and molecular motors can also function as switch molecules if they are provided with a structural moiety that specifically binds to the detection fragments under certain conditions but where this binding can be reversed by a switch signal. Other molecules that change their structure during illumination or when a certain chemical is added can also function as switch molecules in combination with suitable detection fragments.

En switch-signal kan utgöras av en puls av elektromagnetisk eller annat strålning (t ex ljus eller ultraljud), tillförsel av en kemikalie (t ex Adenosintrifosfat; ATP) eller en kombination av flera kemikalier (t ex ATP och en hög (eller låg) koncentration av salt-j oner som natrium, kalium, klorid mm) eller ändrat pH eller temperatur. Dessa förändringar kan induceras på olika sätt. Till exempel kan ATP genereras inuti kanalen med detektionsfragment genom aktiverad enzymatisk aktivitet, eller frisättas från så kallad caged-ATP59 eller från andra komplex. Kemikalier som fungerar som sWitch- signaler kan också frisättas från behållare (liposomer, vesikler, polymerbehållare eller annat)60 inuti kanalen.A switch signal can be a pulse of electromagnetic or other radiation (eg light or ultrasound), the supply of a chemical (eg adenosine triphosphate; ATP) or a combination of your chemicals (eg ATP and a high (or low) concentration of salt ions such as sodium, potassium, chloride, etc.) or altered pH or temperature. These changes can be induced in different ways. For example, ATP can be generated within the channel with detection fragments through activated enzymatic activity, or released from so-called caged-ATP59 or from other complexes. Chemicals that act as switch signals can also be released from containers (liposomes, vesicles, polymer containers or other) 60 inside the channel.

Uppfinningen i sin helhet: Den aktuella uppfinningen utgörs av ett arrangemang där: l. En provlösning tillförs till en förkammare (Figur 2). Där fångas analyt eller analyter från provlösningen upp på magnetiska partiklar (nano (< 200 nm diameter), eller rnikropartiklar (0.2-l0 um) eller relativt stora (magnetiska eller inte magnetiska) mikropartiklar (2-20 um i diameter) var och en med en eller flera specifika typer av igenkänningsmolekyler.The invention in its entirety: The present invention consists of an arrangement where: 1. A sample solution is supplied to an antechamber (Figure 2). There, analyte or analytes from the sample solution are captured on magnetic particles (nano (<200 nm diameter), or microparticles (0.2-10 μm) or relatively large (magnetic or non-magnetic) microparticles (2-20 μm in diameter) each with one or fl your specific types of recognition molecules.

Igenkänningsmolekylerna har adsorberats till nämnda partiklar eller bundits kovalent till dem eller via biotin-streptavidin eller andra länkar. 2. de magnetiska partiklarna transporteras riktat av magnetiska drivkrafter (magnetiska fält)44 eller de stora mikropartiklarna utan magnetiskt moment transporteras med hjälp av elektriska drivkrafter, centrifugering eller sedimentation under vanliga g-krafter till många detektionsfragment som är reversibelt och specifikt bundna till ytan/väggen av en igenkänningskammare t ex en kanal (t ex kapillär; av glas, plast, metall eller annat) via switch-molekyler. Den magnetiska transporten drivs antingen av flyttbara permanentmagneter eller stationära eller flyttbara elektromagneter. Kanalen kan vara av glas, plast, metall eller annat material. 3. magnetiska partiklar eller de stora mikropartiklarna som inte bundits till detektionsfragmenten efter en viss inkuberingsperiod sköljs bort56 eller transporteras bort av magnetiska drivkrafter t ex genom att en elektromagnet slås på eller stängs av, en eller flera permanenta magneter flyttas eller av elektriska drivkrafter (exempelvis elektrofores till följd av elektrostatiska krafter eller dielektrofores till följd av oscillerande elektriska fält) eller av kapillärkraft. 4. detektionsfragmenten frisätts härefter ultrasnabbt (inom 1-2 sekunder) från ytan genom en speciell switch-signal (t ex efter tillförsel av speciell kemikalie eller efter en ljuspuls eller annan puls med elektromagnetisk strålning eller ljudvågor; se ovan). En ny kemikalie kan tillföras t ex genom elektroosmotiskt flöde eller genom diffusion från en behållare. 5. komplex bestående av bl a detektionsfragment med magnetiska partiklar och analyt(er) transporteras till en detektorarea/uppsamlingsställe där mängden detektionsfragment och eller antal magnetiska partiklar mäts och signalerar storleken av den ursprungliga analytkoncentrationen i provlösningen. Den senare transporten sker antingen med magnetiska drivkrafter (då magnetiska partiklar används) eller centrifugeringsbaserad separation eller molekylmotorbaserad transport. Vilken transportmetod som används här avpassas till detektionsmetoden. Om molekylmotorbaserad transport används (kräver detektionsfragment med aktinfilament eller mikrotubuli) så detekteras förekomst av partiklar vid uppsamlingsstället (t ex genom fluorescens, eller detektion av magnetisk partikelsl” 57” 58) för högsta specificitet. I övriga fall detekteras detektionsfragmenten, tex genom detektion av närvaron av deras rapportörmolekyler exempelvis genom fluorescens, bildning av färgad substans eller fria elektroner genom enzymatisk reaktion katalyserad av enzym till exempel peparrotsperoxidas, (”horseradish peroxidase”; HRP) eller alkaliskt fosfat som bundits som rapportörmolekyl till detektionsfragmentet.The recognition molecules have been adsorbed to said particles or covalently bound to them or via biotin-streptavidin or other linkers. 2. the magnetic particles are transported directed by magnetic driving forces (magnetic fields) 44 or the large microparticles without magnetic moment are transported by means of electric driving forces, centrifugation or sedimentation under ordinary g-forces to many detection fragments that are reversibly and specifically bound to the surface / wall of a recognition chamber, eg a channel (eg capillary; of glass, plastic, metal or other) via switch molecules. The magnetic transport is driven by either surface permanent magnets or stationary or surface electromagnets. The channel can be made of glass, plastic, metal or other material. 3. magnetic particles or the large microparticles which are not bound to the detection fragments after a certain incubation period are washed away56 or transported away by magnetic driving forces eg by turning an electromagnet on or off, moving one or fl your permanent magnets or by electric driving forces (eg electrophoresis due to electrostatic forces or dielectrophoresis due to oscillating electric fields) or capillary force. 4. the detection fragments are then released ultra-fast (within 1-2 seconds) from the surface by a special switch signal (eg after application of a special chemical or after a light pulse or other pulse with electromagnetic radiation or sound waves; see above). A new chemical can be added, for example, by electroosmotic fate or by diffusion from a container. 5. complexes consisting of, among other things, detection fragments with magnetic particles and analyte (s) are transported to a detector area / collection point where the amount of detection fragments and or number of magnetic particles is measured and signals the magnitude of the original analyte concentration in the sample solution. The latter transport takes place either with magnetic driving forces (when magnetic particles are used) or centrifugation-based separation or molecular motor-based transport. The transport method used here is adapted to the detection method. If molecular motor-based transport is used (requires detection fragments with actin filaments or microtubules), the presence of particles at the collection point (eg by orescence, or detection of magnetic particles "57" 58) is detected for the highest specificity. In other cases, the detection fragments are detected, for example by detecting the presence of their reporter molecules, for example by orescence, formation of colored substance or free electrons by enzymatic reaction catalyzed by enzyme such as horseradish peroxidase (HRP) or alkaline phospholmate as alkaline phosphorate to the detection fragment.

Den variant av uppfinningen som utnyttjar magnetiska partiklar och magnetiska fält som drivkrafter samt detektion av detektionsfragmentet illustreras schematiskt i Figur 2.The variant of the invention which utilizes magnetic particles and magnetic fields as driving forces as well as detection of the detection fragment is schematically illustrated in Figure 2.

Vidareutveckling för multiplex detektion: Multiplex detektion kan möjliggöras på en rad olika sätt: l. Genom att använda flera parallella kanaler (Figur 3) med molekylmotorer och detektionsfragment enligt ovan. I vart och ett av dessa har då bundits (till switch-molekyler) detektions-fragment som känner igen en viss analyt och som märkts med en viss rapportörmolekyl. Alternativt eller samtidigt kan det i varje kanal finnas flera olika typer av detektionsfragment med igenkänningselement för flera analyter och olika rapportörmolekyler.Further development for multiplex detection: Multiplex detection can be made possible in a number of different ways: l. By using fl your parallel channels (Figure 3) with molecular motors and detection fragments as above. In each of these, detection fragments have then been bound (to switch molecules) which recognize a certain analyte and which are labeled with a certain reporter molecule. Alternatively or simultaneously, each channel may have olika your different types of detection fragments with recognition elements for analy your analytes and different reporter molecules.

Varje parallell kanal är kopplad till en behållare med magnetiska partiklar med igenkänningselement mot annan del/andra delar av samma analyt(er) som detektionsfragment i kanalen känner igen. 2. Ytterligare multiplexing kan uppnås med användning av a) multiplexa detektionsfragment där varje detektionsfragment har en uppsättning av olika igenkänningselement bundna till fragmentet och b) en blandning av magnetiska partiklar med igenkänningselement bundna till sig, igenkännande samma molekyler som igenkänningselementen på detektionsfragmenten.Each parallel channel is connected to a container with magnetic particles with recognition elements against another part / other parts of the same analyte (s) that detection fragments in the channel recognize. Further multiplexing can be achieved using a) multiplexing detection fragments where each detection fragment has a set of different recognition elements bound to the fragment and b) a mixture of magnetic particles with recognition elements bound to them, recognizing the same molecules as the recognition elements on the detection fragments.

Nvhet och uppfinningshöid Den aktuella uppfinningen har inte tidigare beskrivits. Magnetisk separation har beskrivits (se ovan) men inte kombinerats med separation baserat på detektionsfragment eller motsvarande reversibelt och specifikt bundna till switch-molekyler på en yta. Om detektionsfragment har använts för att fånga upp analyter på en yta (som för den aktuella uppfinningen) har de inte gjort detta i en kanal (som en kanyl eller en kapillär) utan på en nano-, eller mikromönstrad yta där molekylmotorer sedan transporterat detektionsfragment till en nanoskalig detektoryta37. Vidare har inte frisättning av komplex bestående av exempelvis detektionsfragment med tvärlänkade magnetiska partiklar (som sker här då switch-molekyl påverkats av sWitch- signal) åtföljts av magnetisk eller annan icke-molekylmotordriven transport av hela detta komplex till en detektor. Med tanke på det övriga forsknings- och teknikfältets hitillsvarande fokus på molekylmotor-baserad transport på ett chip efter inbindning av analyt till detektionsfragmentet är det osannolikt att en grupp av personer med adekvat teknisk kompetens skulle komma på den idé som beskrivs här. Den första forskargrupp som beskrivit molekylmotorbaserad transport av modell-analyter till en detektorarea på ett chip37 har också beskrivit elektrofores-baserad transport av cytoskeletala filament till ett detektorområde i en nanokanal53. Den elektroforetiska transporten i den studien saknade emellertid den specificitet som är den stora styrkan med det här beskrivna arrangemanget. Detta beror på att den elektroforetiska transporten53 av cytoskeletala filament transporterade alla filament till detektorn oavsett om de bundit analyt eller ej. Den höga specificiteten i den aktuella metoden beror på att endast de detektionsfragment som bundit magnetisk partikel eller stor mikropartikel via analyt transporteras av magnetiska krafter eller centrifugalkrafter/gravitationskrafter till uppsarnlingsarean/detektorarean. Vidare, i det aktuella arrangemanget väljs en detektor som detekterar rapportörmolekylerna på detektionsfragmenten vilka endast transporteras till detektorn om de bundit till magnetisk partikel eller stor mikropartikel eftersom drivkraften för transporten verkar på dessa. Slutligen har inte tidigare den elektroforetiska transporten kombinerats med specifik och reverserbar bindning av molekylmotorer till det cytoskeletala filamenten. Det faktum att världsledande innovativa forskare inom fältet (se ovan), som har studerat såväl molekylmotorbaserad transport på ett chip (till en detektoryta; ett exempel på en specifik igenkänning mellan detektionsfragment och switch-molekyl) samt transport av detektionsfragment inuti en kanal (nämnda elektrofores), utan att kombinera de två systemen till ett mycket känsligare och mer specifikt som det som beskrivs här, är mycket starkt stöd för uppfinningshöjden.Nvhet and inventive step The present invention has not been previously described. Magnetic separation has been described (see above) but not combined with separation based on detection fragments or the equivalent reversibly and specifically bound to switch molecules on a surface. If detection fragments have been used to capture analytes on a surface (as for the present invention), they have not done so in a channel (such as a cannula or a capillary) but on a nano- or micro-patterned surface where molecular motors then transported detection fragments to a nanoscale detector surface37. Furthermore, the release of complexes consisting of, for example, detection fragments with cross-linked magnetic particles (which occurs here when switch molecules are affected by sWitch signal) has not been accompanied by magnetic or other non-molecular motor-driven transport of this entire complex to a detector. Given the rest of the research and technology field's current focus on molecular motor-based transport on a chip after binding of analyte to the detection fragment, it is unlikely that a group of people with adequate technical competence would come up with the idea described here. The first research group that described molecular motor-based transport of model analytes to a detector area on a chip37 has also described electrophoresis-based transport of cytoskeletal filaments to a detector area in a nanocanal53. However, the electrophoretic transport in that study lacked the specificity that is the great strength of the arrangement described here. This is because the electrophoretic transport53 of cytoskeletal filaments transported all filaments to the detector whether or not they bound analyte. The high specificity of the current method is due to the fact that only the detection fragments that bound magnetic particle or large microparticle via analyte are transported by magnetic forces or centrifugal forces / gravitational forces to the collection area / detector area. Furthermore, in the present arrangement, a detector is selected which detects the reporter molecules on the detection fragments which are only transported to the detector if they are bound to magnetic particle or large microparticle because the driving force for the transport acts on them. Finally, electrophoretic transport has not previously been combined with specific and reversible binding of molecular motors to the cytoskeletal filament. The fact that world-leading innovative researchers in the field (see above), who have studied both molecular motor-based transport on a chip (to a detector surface; an example of a specific recognition between detection fragment and switch molecule) and transport of detection fragments within a channel (said electrophoresis ), without combining the two systems into a much more sensitive and specific one as described here, is very strong support for the height of the invention.

Resonemanget ovan för kombinationen av magnetisk partikel och detektionsfragment gäller analogt för kombinationen av detektionsfragment och stora mikropartiklar med 10 igenkänningselement om den magnetiska drivkraften byts ut mot centrifugering eller gravitationskrafter eller elektrostatiska fält och partiklarna exempelvis år positivt laddade.The above reasoning for the combination of magnetic particle and detection fragment applies analogously to the combination of detection fragment and large microparticles with recognition elements if the magnetic driving force is replaced by centrifugation or gravitational forces or electrostatic fields and the particles are positively charged, for example.

REFERENSER 10 11 12 13 14 Bromley, EHC, NJ Kuwada, MJ Zuckermann, R Donadini, L Samii, GA Blab, GJ Gemmen, BJ Lopez, PMG Curmi, NR Forde, DN Woolfson, and H Linke (2009) The Tumbleweed: towards a synthetic protein motor. Hfsp Journal. 3 204.REFERENCES 10 11 12 13 14 Bromley, EHC, NJ Kuwada, MJ Zuckermann, R Donadini, L Samii, GA Blab, GJ Gemmen, BJ Lopez, PMG Curmi, NR Forde, DN Woolfson, and H Linke (2009) The Tumbleweed: towards a synthetic protein motor. Hfsp Journal. 3 204.

Agarwal, A and H Hess (2010) Biomolecular motors at the intersection of nanotechnology and polymer science. Progress in Polymer Science. 35 252.Agarwal, A and H Hess (2010) Biomolecular motors at the intersection of nanotechnology and polymer science. Progress in Polymer Science. 35 252.

Månsson, A (2012) Translational actomyosin research: fundamental insights and applications hand in hand. . Journal of Muscle Research and Cell Motility. . 33 219.Månsson, A (2012) Translational actomyosin research: fundamental insights and applications hand in hand. . Journal of Muscle Research and Cell Motility. . 33 219.

Korten, T, A Månsson, and S Diez (2010) Towards the Application of Cytoskeletal Motor Proteins in Molecular Detection and Diagnostic Devices. . Current Opinion in Biotechnology 21 477.Korten, T, A Månsson, and S Diez (2010) Towards the Application of Cytoskeletal Motor Proteins in Molecular Detection and Diagnostic Devices. . Current Opinion in Biotechnology 21 477.

Månsson, A, M Sundberg, R Bunk, M Balaz, IA Nicholls, P Omling, JO Tegenfeldt, S Tågerud, and L Montelius (2005) Actin-based molecular motors for cargo transportation in nanotechnology - potentials and challenges. IEEE trans Adv Pack. 28 547.Månsson, A, M Sundberg, R Bunk, M Balaz, IA Nicholls, P Omling, JO Tegenfeldt, S Tågerud, and L Montelius (2005) Actin-based molecular motors for cargo transportation in nanotechnology - potentials and challenges. IEEE trans Adv Pack. 28 547.

Hiratsuka, Y, T Tada, K OiWa, T Kanayama, and TQ Uyeda (2001) Controlling the direction of kinesin-driven microtubule movements along microlithographic tracks.Hiratsuka, Y, T Tada, K OiWa, T Kanayama, and TQ Uyeda (2001) Controlling the direction of kinesin-driven microtubule movements along microlithographic tracks.

Biophys J. 81 1555.Biophys J. 81 1555.

Suzuki, H, A Yamada, K OiWa, H Nakayama, and S Mashiko (1997) Control of actin moving trajectory by patterned poly(methylmethacrylate) tracks. Biophys J. 72 1997.Suzuki, H, A Yamada, K OiWa, H Nakayama, and S Mashiko (1997) Control of actin moving trajectory by patterned poly (methylmethacrylate) tracks. Biophys J. 72 1997.

Nicolau, DV, G Solana, M Kekic, F Fulga, C Mahanivong, J Wright, and C dos Remedios (2007) Surface hydrophobicity modulates the operation of actomyosin- based dynamic nanodevices. Langmuir. 23 10846.Nicolau, DV, G Solana, M Kekic, F Fulga, C Mahanivong, J Wright, and C dos Remedios (2007) Surface hydrophobicity modulates the operation of actomyosin-based dynamic nanodevices. Langmuir. 23 10846.

Nicolau, DV, H Suzuki, S Mashiko, T Taguchi, and S Yoshikawa (1999) Actin motion on microlithographically functionalized myosin surfaces and tracks. Biophys J. 77 1 126. van Zalinge, H, J Aveyard, J Hajne, M Persson, A Mansson, and DV Nicolau (2012) Actin F ilament Motility Induced Variation of Resonance Frequency and Rigidity of Polymer Surfaces Studied by Quartz Crystal Microbalance. Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids.Nicolau, DV, H Suzuki, S Mashiko, T Taguchi, and S Yoshikawa (1999) Actin motion on microlithographically functionalized myosin surfaces and tracks. Biophys J. 77 1 126. van Zalinge, H, J Aveyard, J Hajne, M Persson, A Mansson, and DV Nicolau (2012) Actin F ilament Motility Induced Variation of Resonance Frequency and Rigidity of Polymer Surfaces Studied by Quartz Crystal Microbalance. Langmuir: the ACS journal of surfaces and colloids.

Persson, M, N Albet-Torres, M Sundberg, L Ionov, S Diez, F Höök, A Månsson, and M Balaz (2010) Heavy Meromyosin Molecules Extend more than 50 nm above Adsorbing Electronegative Surfaces. Langmuir. 26 9927.Persson, M, N Albet-Torres, M Sundberg, L Ionov, S Diez, F Höök, A Månsson, and M Balaz (2010) Heavy Meromyosin Molecules Extend more than 50 nm above Adsorbing Electronegative Surfaces. Langmuir. 26 9927.

Albet-Torres, N , A Gunnarsson, M Persson, M Balaz, F Höök, and A Månsson (2010) Molecular motors on lipid bilayers and silicon dioxide: dijferent driving forces for adsorption Soft Matter. 6 3211 Mansson, A, M Balaz, N Albet-Torres, and KJ Rosengren (2008) In vitro assays of molecular motors--impact of motor-surface interactions. Front Biosci. 13 5732.Albet-Torres, N, A Gunnarsson, M Persson, M Balaz, F Höök, and A Månsson (2010) Molecular motors on lipid bilayers and silicon dioxide: dijferent driving forces for adsorption Soft Matter. 6 3211 Mansson, A, M Balaz, N Albet-Torres, and KJ Rosengren (2008) In vitro assays of molecular motors - impact of motor-surface interactions. Front Biosci. 13 5732.

Albet-Torres, N , J O'Mahony, C Charlton, M Balaz, P Lisboa, T Aastrup, A Mansson, and IA Nicholls (2007) Mode of heavy meromyosin adsorption and motor function correlated with surface hydrophobicity and charge. Langmuir. 23 11147. 11 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Balaz, M, M Sundberg, M Persson, J Kvassman, and A Månsson (2007) Eflects of Surface Adsorption on Catalytic Activity of Heavy Meromyosin Studied using F luorescent ATP Analogue. Biochemistry. 46 7233.Albet-Torres, N, J O'Mahony, C Charlton, M Balaz, P Lisboa, T Aastrup, A Mansson, and IA Nicholls (2007) Mode of heavy meromyosin adsorption and motor function correlated with surface hydrophobicity and charge. Langmuir. 23 11147. 11 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Balaz, M, M Sundberg, M Persson, J Kvassman, and A Månsson (2007) E fl ects of Surface Adsorption on Catalytic Activity of Heavy Meromyosin Studied using F luorescent ATP Analogue. Biochemistry. 46 7233.

Sundberg, M, M Balaz, R Bunk, JP Rosengren-Holmberg, L Montelius, IA Nicholls, P Omling, S Tagerud, and A Mansson (2006) Selective spatial localization of actomyosin motor function by chemical surface patterning. Langmuir. 22 7302.Sundberg, M, M Balaz, R Bunk, JP Rosengren-Holmberg, L Montelius, IA Nicholls, P Omling, S Tagerud, and A Mansson (2006) Selective spatial localization of actomyosin motor function by chemical surface patterning. Langmuir. 22 7302.

Fischer, T and H Hess (2007) Materials Chemistry challenges in the design of hybrid bionanodevices: supporting protein function within artificial environments. Journal of Materials Chemistry. 17 943.Fischer, T and H Hess (2007) Materials Chemistry challenges in the design of hybrid bionanodevices: supporting protein function within artificial environments. Journal of Materials Chemistry. 17 943.

Kerssemakers, J, J Howard, H Hess, and S Diez (2006) The distance that kinesin-I holds its cargo from the microtubule surface measured by fluorescence interference contrast microscopy. Proc Natl Acad Sci U S A. 103 15812.Kerssemakers, J, J Howard, H Hess, and S Diez (2006) The distance that kinesin-I holds its cargo from the microtubule surface measured by ores uorescence interference contrast microscopy. Proc Natl Acad Sci U S A. 103 15812.

Katira, P and H Hess (2010) Two-Stage Capture Employing Active Transport Enables Sensitive and Fast Biosensors. Nano Letters. 10 567.Katira, P and H Hess (2010) Two-Stage Capture Employing Active Transport Enables Sensitive and Fast Biosensors. Nano Letters. 10 567.

Nitta, T, A Tanahashi, Y Obara, M Hirano, M Razumova, M Regnier, and H Hess (2008) Comparing guiding track requirements for myosin- and kinesin-powered molecular shuttles. Nano Lett. 8 2305.Nitta, T, A Tanahashi, Y Obara, M Hirano, M Razumova, M Regnier, and H Hess (2008) Comparing guiding track requirements for myosin- and kinesin-powered molecular shuttles. Nano Lett. 8 2305.

Clemmens, J, H Hess, R Lipscomb, Y Hanein, KF Bohringer, CM Matzke, GD Bachand, BC Bunker, and V Vogel (2003) Mechanisms of microtubule guiding on microfabricated kinesin-coated surfaces: Chemical and topographic surface patterns.Clemmens, J, H Hess, R Lipscomb, Y Hanein, KF Bohringer, CM Matzke, GD Bachand, BC Bunker, and V Vogel (2003) Mechanisms of microtubule guiding on microfabricated kinesin-coated surfaces: Chemical and topographic surface patterns.

Langmuir. 19 10967.Langmuir. 19 10967.

Clemmens, J, H Hess, J Howard, and V Vogel (2003) Analysis of microtubule guidance in open microfabricated channels coated with the motor protein kinesin.Clemmens, J, H Hess, J Howard, and V Vogel (2003) Analysis of microtubule guidance in open microfabricated channels coated with the motor protein kinesin.

Langmuir. 19 1738.Langmuir. 19 1738.

Hess, H, J Clemmens, D Qin, J Howard, and V Vogel (2001) Light-controlled molecular shuttles made from motor proteins carrying cargo on engineered surfaces.Hess, H, J Clemmens, D Qin, J Howard, and V Vogel (2001) Light-controlled molecular shuttles made from motor proteins carrying cargo on engineered surfaces.

Nano Letters. 1 235.Nano Letters. 1 235.

Carroll-Portillo, A, M Bachand, AC Greene, and GD Bachand (2009) In vitro Capture, Transport, and Detection of Protein Analytes Using Kinesin-Based Nanoharvesters. Small. 5 1835.Carroll-Portillo, A, M Bachand, AC Greene, and GD Bachand (2009) In Vitro Capture, Transport, and Detection of Protein Analytes Using Kinesin-Based Nanoharvesters. Small. 5 1835.

Carroll-Portillo, A, M Bachand, and GD Bachand (2009) Directed attachment of antibodies to kinesin-powered molecular shuttles. Biotechnology and bioengineering. 104 1182.Carroll-Portillo, A, M Bachand, and GD Bachand (2009) Directed attachment of antibodies to kinesin-powered molecular shuttles. Biotechnology and bioengineering. 104 1182.

Ramachandran, S, KH Ernst, GD Bachand, V Vogel, and H Hess (2006) Selective loading of kinesin-powered molecular shuttles with protein cargo and its application to biosensing. Small. 2 330.Ramachandran, S, KH Ernst, GD Bachand, V Vogel, and H Hess (2006) Selective loading of kinesin-powered molecular shuttles with protein cargo and its application to biosensing. Small. 2 330.

Bachand, GD, SB Rivera, A Carroll-Portillo, H Hess, and M Bachand (2006) Active capture and transport of virus particles using a biomolecular motor-driven, nanoscale antibody sandwich assay. Small. 2 381.Bachand, GD, SB Rivera, A Carroll-Portillo, H Hess, and M Bachand (2006) Active capture and transport of virus particles using a biomolecular motor-driven, nanoscale antibody sandwich assay. Small. 2 381.

Bachand, GD, SB Rivera, AK Boal, J Gaudioso, J Liu, and BC Bunker (2004) Assembly and transport of nanocrystal CdSe quantum dot nanocomposites using microtubules and kinesin motor proteins. Nano Letters. 4 817.Bachand, GD, SB Rivera, AK Boal, J Gaudioso, J Liu, and BC Bunker (2004) Assembly and transport of nanocrystal CdSe quantum dot nanocomposites using microtubules and kinesin motor proteins. Nano Letters. 4 817.

Hiyama, S, Y Moritani, R Gojo, S Takeuchi, and K Sutoh (2010) Biomolecular- motor-based autonomous delivery of lipid vesicles as nano- or microscale reactors on a chip. Lab on a Chip. 10 2741.Hiyama, S, Y Moritani, R Gojo, S Takeuchi, and K Sutoh (2010) Biomolecular- motor-based autonomous delivery of lipid vesicles as nano- or microscale reactors on a chip. Lab on a Chip. 10 2741.

Hiyama, S, R Gojo, T Shima, S Takeuchi, and K Sutoh (2009) Biomolecular-Motor- Based Nano- or Microscale Particle Translocations on DNA Microarrays. Nano Letters. 9 2407. 12 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 Persson, M, M Gullberg, C Tolf, AM Lindberg, A Månsson, and A Kocer (2012) Transportation of nanoscale cargoes by myosin propelled actinfilaments. PLoS One.Hiyama, S, R Gojo, T Shima, S Takeuchi, and K Sutoh (2009) Biomolecular-Motor- Based Nano- or Microscale Particle Translocations on DNA Microarrays. Nano Letters. 9 2407. 12 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 Persson, M, M Gullberg, C Tolf, AM Lindberg, A Månsson, and A Kocer (2012) Transportation of nanoscale cargoes by myosin propelled actin fi laments. PLoS One.

Submitted manuscript.Submitted manuscript.

Kumar, S, L ten Siethoff, M Persson, M Lard, G te Kronnie, H Linke, and A Månsson (2012) Antibodies covalently immobilized on actin filaments for fast myosin driven analyte transport. PLOS One. 7 e46298.Kumar, S, L ten Siethoff, M Persson, M Lard, G te Kronnie, H Linke, and A Månsson (2012) Antibodies covalently immobilized on actin filaments for fast myosin driven analyte transport. PLOS One. 7 e46298.

Månsson, A, M Sundberg, M Balaz, R Bunk, IA Nicholls, P Ornling, S Tågerud, and L Montelius (2004) ln vitro sliding of actinfilaments labelled with single quantum dots. Biochem Biophys Res Commun. 314 529.Månsson, A, M Sundberg, M Balaz, R Bunk, IA Nicholls, P Ornling, S Tågerud, and L Montelius (2004) l in vitro sliding of actin fi laments labeled with single quantum dots. Biochem Biophys Res Commun. 314 529.

Diez, S, C Reuther, C Dinu, R Seidel, M Mertig, W Pompe, and J Howard (2003) Stretching and transporting DNA molecules using motor proteins. Nano Letters. 3 1251.Diez, S, C Reuther, C Dinu, R Seidel, M Mertig, W Pompe, and J Howard (2003) Stretching and transporting DNA molecules using motor proteins. Nano Letters. 3 1251.

Takatsuki, H, H Tanaka, KM Rice, MB Kolli, SK Nalabotu, K Kohama, P Eamouri, and ER Blough (2011) Transport of single cells using an actin bundle-myosin bionanomotor transport system. Nanotechnology. 22 245101 Takatsuki, H, KM Rice, S Asano, BS Day, M Hino, K OiWa, R Ishikawa, Y Hiratsuka, TQ Uyeda, K Kohama, and ER Blough (2010) Utilization of myosin and actin bundles for the transport of molecular cargo. Small. 6 452.Takatsuki, H, H Tanaka, KM Rice, MB Kolli, SK Nalabotu, K Kohama, P Eamouri, and ER Blough (2011) Transport of single cells using an actin bundle-myosin bionanomotor transport system. Nanotechnology. 22 245101 Takatsuki, H, KM Rice, S Asano, BS Day, M Hino, K OiWa, R Ishikawa, Y Hiratsuka, TQ Uyeda, K Kohama, and ER Blough (2010) Utilization of myosin and actin bundles for the transport of molecular cargo. Small. 6 452.

Lin, CT, MT Kao, K Kurabayashi, and E Meyhofer (2008) Self-contained, biomolecular motor-driven protein sorting and concentrating in an ultrasensitive microfluidic chip. Nano Lett. 8 1041.Lin, CT, MT Kao, K Kurabayashi, and E Meyhofer (2008) Self-contained, biomolecular motor-driven protein sorting and concentrating in an ultrasensitive micro fl uidic chip. Nano Lett. 8 1041.

Fischer, T, A Agarwal, and H Hess (2009) A smart dust biosensor powered by kinesin motors. Nat Nanotechnol. 4 162.Fischer, T, A Agarwal, and H Hess (2009) A smart dust biosensor powered by kinesin motors. Nat Nanotechnol. 4 162.

Kumar, S, N Albet-Torres, F Paderi, L ten Siethoff, M Persson, M Lard, H Linke, G te Kronnie, and A Mansson (2011) An alternative to microfluidics: Antibody-antigen complexes transported by actomyosin motors. Abstract of 2nd International Conference on Bio-sensing Technology, Amsterdam, October 10-20.Kumar, S, N Albet-Torres, F Paderi, L ten Siethoff, M Persson, M Lard, H Linke, G te Kronnie, and A Mansson (2011) An alternative to microfluidics: Antibody-antigen complexes transported by actomyosin motors. Abstract of 2nd International Conference on Bio-sensing Technology, Amsterdam, October 10-20.

Albet-Torres, N and A Mansson (2011) Long-Term Storage of Surface-Adsorbed Protein Machines. Langmuir. 27 7108.Albet-Torres, N and A Mansson (2011) Long-Term Storage of Surface-Adsorbed Protein Machines. Langmuir. 27 7108.

Uppalapati, M, YM Huang, TN Jackson, and WO Hancock (2008) Enhancing the stability of kinesin motors for microscale transport applications. Lab on a Chip. 8 358.Uppalapati, M, YM Huang, TN Jackson, and WO Hancock (2008) Enhancing the stability of kinesin motors for microscale transport applications. Lab on a Chip. 8 358.

Seetharam, R, Y Wada, S Ramachandran, H Hess, and P Satir (2006) Long-term storage of bionanodevices by freezing and lyophilization. Lab on a Chip. 6 1239.Seetharam, R, Y Wada, S Ramachandran, H Hess, and P Satir (2006) Long-term storage of bionanodevices by freezing and lyophilization. Lab on a Chip. 6 1239.

Radke, MB, MH Taft, N Preller, SH Heissler, N Steinke, and DJ Manstein (2012) EMD5 7033 Acts as a Pharmacological Chaperone Stabilizing and Activating Myosin Motor Activity. Biophysical Journal. 102 354a.Radke, MB, MH Taft, N Preller, SH Heissler, N Steinke, and DJ Manstein (2012) EMD5 7033 Acts as a Pharmacological Chaperone Stabilizing and Activating Myosin Motor Activity. Biophysical Journal. 102 354a.

SuWa, M and H Watarai (2011) Magnetoanalysis of micro/nanoparticles: a review.SuWa, M and H Watarai (2011) Magnetoanalysis of micro / nanoparticles: a review.

Analytica Chirnica Acta. 690 137.Analytica Chirnica Acta. 690 137.

Stromme, M, J Goransson, TZG De La Torre, M Stromberg, C Russell, P Svedlindh, and M Nilsson (2010) Sensitive Detection of Bacterial DNA by Magnetic Nanoparticles. Analytical Chemistry. 82 9138.Stromme, M, J Goransson, TZG De La Torre, M Stromberg, C Russell, P Svedlindh, and M Nilsson (2010) Sensitive Detection of Bacterial DNA by Magnetic Nanoparticles. Analytical Chemistry. 82 9138.

Kim, JS, CR Taitt, FS Ligler, and GP Anderson (2010) Multiplexed magnetic microsphere immunoassays for detection of pathogens in foods. Sensing and instrumentation for food quality and safety. 4 73. de la Torre, TZG, M Stromberg, J Goransson, K Gunnarsson, M Nilsson, P Svedlindh, and M Stromme (2010) Molecular diagnostics using magnetic nanobeads.Kim, JS, CR Taitt, FS Ligler, and GP Anderson (2010) Multiplexed magnetic microsphere immunoassays for detection of pathogens in foods. Sensing and instrumentation for food quality and safety. 4 73. de la Torre, TZG, M Stromberg, J Goransson, K Gunnarsson, M Nilsson, P Svedlindh, and M Stromme (2010) Molecular diagnostics using magnetic nanobeads.

International Conference on Magnetism (Icm 2009). 200. 13 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 Nilsson, M, M Stromberg, TZG de Ia Torre, J Goransson, K Gunnarsson, P Svedlindh, and M Stromme (2009) Multiplex Detection of DNA Sequences Using the Volume- Amplified Magnetic Nanobead Detection Assay. Analytical Chemistry. 81 3398.International Conference on Magnetism (Icm 2009). 200. 13 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 Nilsson, M, M Stromberg, TZG de Ia Torre, J Goransson, K Gunnarsson, P Svedlindh, and M Stromme (2009) Multiplex Detection of DNA Sequences Using the Volume- Amplified Magnetic Nanobead Detection Assay. Analytical Chemistry. 81 3398.

Herrmann, IK, RN Grass, and WJ Stark (2009) High-strength metal nanomagnets for diagnostics and medicine: carbon shells allow long-term stability and reliable linker chemistry. Nanomedicine. 4 787.Herrmann, IK, RN Grass, and WJ Stark (2009) High-strength metal nanomagnets for diagnostics and medicine: carbon shells allow long-term stability and reliable linker chemistry. Nanomedicine. 4 787.

Nilsson, M, M Stromberg, J Goransson, K Gunnarsson, P Svedlindh, and M Stromme (2008) Sensitive molecular diagnostics using volume-amplified magnetic nanobeads.Nilsson, M, M Stromberg, J Goransson, K Gunnarsson, P Svedlindh, and M Stromme (2008) Sensitive molecular diagnostics using volume-amplified magnetic nanobeads.

Nano Letters. 8 816.Nano Letters. 8 816.

Schotter, J, PB Kamp, A Becker, A Puhler, G Reiss, and H Bruckl (2004) Comparison of a prototype magnetoresistive biosensor to standard fluorescent DNA detection.Schotter, J, PB Kamp, A Becker, A Puhler, G Reiss, and H Bruckl (2004) Comparison of a prototype magnetoresistive biosensor to standard fluorescent DNA detection.

Biosensors & bioelectronics. 19 1149.Biosensors & bioelectronics. 19 1149.

Nam, JM, CS Thaxton, and CA Mirkin (2003) Nanoparticle-based bio-bar codes for the ultrasensitive detection of proteins. Science. 301 1884.Nam, JM, CS Thaxton, and CA Mirkin (2003) Nanoparticle-based bio-bar codes for the ultrasensitive detection of proteins. Science. 301 1884.

Kim, T and E Meyhofer (2008) Nanofluidic concentration of selectively extracted biomolecule analytes by microtubales. Analytical chemistry. 80 5383.Kim, T and E Meyhofer (2008) Nano id uidic concentration of selectively extracted biomolecule analytes by microtubales. Analytical chemistry. 80 5383.

Månsson, A and S Tågerud (2008) Känslig detektion av gifter, patogener och sjiikdomsmarkörer genom aggregation av cytoskeletalafilament. Swedish Patent. 0602571-2.Månsson, A and S Tågerud (2008) Sensitive detection of toxins, pathogens and disease markers through aggregation of cytoskeletal laments. Swedish Patent. 0602571-2.

Månsson, A and S Tågerud (2007) Detection Conjugate. International patent application. (WO/2008/066463) PCT/SE2007/001071 Mulvaney, SP, KM Myers, PE Sheehan, and LJ Whitman (2009) Attomolar protein detection in complex sample matrices with semi-homogeneous fluidic force discrimination assays. Biosens Bioelectron. 24 1109.Månsson, A and S Tågerud (2007) Detection Conjugate. International patent application. (WO / 2008/066463) PCT / SE2007 / 001071 Mulvaney, SP, KM Myers, PE Sheehan, and LJ Whitman (2009) Attomolar protein detection in complex sample matrices with semi-homogeneous force uidic force discrimination assays. Biosens Bioelectron. 24 1109.

Hall, DA, RS Gaster, SJ Osterfeld, B Murmann, and SX Wang (2010) GMR biosensor arrays: correction techniques for reproducibility and enhanced sensitivity. Biosens Bioelectron. 25 2177.Hall, DA, RS Gaster, SJ Osterfeld, B Murmann, and SX Wang (2010) GMR biosensor arrays: correction techniques for reproducibility and enhanced sensitivity. Biosens Bioelectron. 25 2177.

Hall, DA, RS Gaster, T Lin, SJ Osterfeld, S Han, B Murmann, and SX Wang (2010) GMR biosensor arrays: a system perspective. Biosens Bioelectron. 25 2051.Hall, DA, RS Gaster, T Lin, SJ Osterfeld, S Han, B Murmann, and SX Wang (2010) GMR biosensor arrays: a system perspective. Biosens Bioelectron. 25 2051.

Goldman, YE, MG Hibberd, and DR Trentham (1984) Relaxation of rabbit psoas muscle fibres from rigor by photochemical generation of adenosine-S ïtriphosphate. J Physiol (Lond). 354 577.Goldman, YE, MG Hibberd, and DR Trentham (1984) Relaxation of rabbit psoas muscle fi bres from rigor by photochemical generation of adenosine-S ïtriphosphate. J Physiol (Lond). 354 577.

Kocer, A, M Walko, W Meijberg, and BL Feringa (2005) A light-actuated nanovalve derived from a channel protein. Science. 309 755. 14 15Kocer, A, M Walko, W Meijberg, and BL Feringa (2005) A light-actuated nanovalve derived from a channel protein. Science. 309 755. 14 15

Claims (20)

KRAV Heterogen flerstegsseparation med komplementär detektionsmetodREQUIREMENTS Heterogeneous step separation with complementary detection method 1. l.Arrangemang för separation och detektion med uppfångande på partiklar av en analyt (t ex molekyl, mikroorganism/patogen) från en provlösning samt åtföljande flerstegsseparation baserad på olika typer av specifika bindningsprocesser och olika selektiva transportsteg samt en lämpligt vald detektionsmetod där den senare avpassas efter sista transportsteget för högsta specificitet och signal/bruskvot.1. Arrangements for separation and detection with capture on particles of an analyte (eg molecule, microorganism / pathogen) from a sample solution and accompanying fl step separation based on different types of specific binding processes and different selective transport steps and a suitably selected detection method where the latter adapted to the last transport step for maximum specificity and signal / noise ratio. 2.Arrangemang enligt patentkrav l där analyten fångas upp på mikro-, eller nanopartiklar med lämpliga igenkänningselement.Arrangement according to claim 1, wherein the analyte is captured on micro- or nanoparticles with suitable recognition elements. 3.Arrangemang enligt patentkrav l och 2 där analytema efter att uppfångas av igenkänningselementen på partiklarna enligt krav 2 transporteras riktat (t ex med magnetiska drivkrafter, elektriska drivkrafter, kapillärkraft, centrifugering eller gravitationskrafter) till utsträckta detektionsfragment som bundits reversibelt till switch-molekyler på insidan av en kanal av glas, plast, metall eller annat material.Arrangement according to claims 1 and 2, wherein the analytes after being captured by the recognition elements on the particles according to claim 2 are transported in a directed manner (eg with magnetic driving forces, electric driving forces, capillary force, centrifugation or gravitational forces) to elongated detection fragments reversibly bound to the switch molecules. of a channel of glass, plastic, metal or other material. 4.Arrangemang enligt patentkrav l till 3 där igenkänningselementen hämtas från en eller flera av grupperna: monoklonala antikroppar, polyklonala antikroppar, Fab-fragment, chimära proteiner, lektiner, receptorproteiner, nukleinsyror, oligonukleotider, aptamerer, peptider, kemiska substanser eller fragment av dessa.Arrangement according to claims 1 to 3, wherein the recognition elements are taken from one or more of the groups: monoclonal antibodies, polyclonal antibodies, Fab fragments, chimeric proteins, lectins, receptor proteins, nucleic acids, oligonucleotides, aptamers, peptides, chemical substances or fragments of these. 5.Arrangemang enligt patentkrav 1 till 4 där detektionsfragmenten utgörs av omodifierat, eller genetiskt modifierat eller på annat sätt manipulerat proteinfilament (amyloid fibriller, aktinfilament, mikrotubuli), inkluderande deras prokaryota analoger och fragment och kemiskt modifierade versioner av dem etc) eller syntetiska eller semi- syntetiska polymerfilament eller nanotrådar, var och en laddad med igenkänningselement (se ovan) mot en analyt eller en uppsättning av relevanta analyter (möjliggörande multiplex detektion) vars koncentration(er) förväntas förändras till en viss nivå (antingen alla ökade eller alla minskade eller vissa ökande och andra minskande) under ett tillstånd som avses detekteras, tex en viss sjukdom eller en sub-typ av en sjukdom.Arrangement according to claims 1 to 4, wherein the detection fragments consist of unmodified, or genetically modified or otherwise manipulated protein filaments (amyloid fibrils, actin filaments, microtubules), including their prokaryotic analogs and fragments and chemically modified versions of them, etc.) or synthetic or semi synthetic polymer filaments or nanowires, each loaded with recognition elements (see above) against an analyte or set of relevant analytes (enabling multiplex detection) whose concentration (s) are expected to change to a certain level (either all increased or all decreased or some increasing and other decreasing) during a condition that is intended to be detected, eg a certain disease or a sub-type of a disease. 6. Arrangemang enligt patentkrav 1, 3 och 5 där rapportörmolekyler är fästa vid detektionsfragmenten.Arrangement according to claims 1, 3 and 5, wherein reporter molecules are attached to the detection fragments. 7. Arrangemang enligt patentkrav 1,3, 5 och 6 där rapportörrnolekyler är färger; fluoroforer; enzymer (t ex pepparrotsperoxidas, HRP; alkaliskt fosfatas); kvantprickar; nanopartiklar av guld, silver eller annan metall eller material; nukleinsyror; oligonukleotider; mm.Arrangements according to claims 1,3, 5 and 6, wherein reporter molecules are colors; fl uorophores; enzymes (eg horseradish peroxidase, HRP; alkaline phosphatase); quantum dots; nanoparticles of gold, silver or other metal or material; nucleic acids; oligonucleotides; mm. 8. Arrangemang enligt patentkrav l, 3, och 5 där switch-molekyler utgörs av molekylära motorer såsom myosin, kinesin, G-proteiner eller andra molekyler eller nanostrukturer som ändrar sin struktur som svar på ändring av omgivningsförhållandena på ett sådant sätt att de bryter sin specifika bindning till detektionsfragmenten.Arrangements according to claims 1, 3, and 5, wherein switch molecules are constituted by molecular motors such as myosin, kinesin, G-proteins or other molecules or nanostructures which change their structure in response to changing the environmental conditions in such a way that they break their specific binding to the detection fragments. 9. Arrangemang enligt patentkrav 1-5 där analyterna som fångats upp på partiklar, efter transport, tillåts binda in till detektionsfragment under en viss inkuberingstid varefter de partiklar som inte bundits till detektionsfragment sköljs bort eller transporteras bort (t ex med magnetiska drivkrafter, elektriska drivkrafter, kapillärkraft, centrifugering eller gravitationskrafter) .Arrangement according to claims 1-5, wherein the analytes captured on particles, after transport, are allowed to bind to detection fragments during a certain incubation period, after which the particles not bound to detection fragments are washed away or transported away (eg with magnetic driving forces, electric driving forces , capillary force, centrifugation or gravitational forces). 10. Arrangemang enligt patentkrav 1-6 och 9 där detektionsfragmenten frisätts från switch- molekyler genom en speciell switch-signal.Arrangement according to claims 1-6 and 9, wherein the detection fragments are released from switch molecules by a special switch signal. 11. Arrangemang enligt patentkrav 1-6 och 9-10 där switch-signalen avser tillförsel av specie1l(a) kemika1ie(r)/moleky1(er) eller en kombination av speciella kemikalier/molekyler och/eller en ljuspuls eller annan puls med elektromagnetisk strålning eller ljudvågor eller ändrad temperatur, pH eller annat.Arrangement according to claims 1-6 and 9-10, wherein the switch signal relates to the supply of special chemical (s) / molecule (s) or a combination of special chemicals / molecules and / or a light pulse or other pulse with electromagnetic radiation or sound waves or changed temperature, pH or other. 12. Arrangemang enligt patentkrav 1-11 där komplex bestående av detektionsfragment med bundna analyter och partiklar, i sista transportsteget före detektion, transporteras riktat och specifikt (t ex med hjälp av molekylära motorer eller magnetiska drivkrafter, elektriska drivkrafter, kapillärkraft, centrifugering eller gravitationskrafter) till en detektorarea och där transportmetoden avpassas till detektionsmetoden så att det som detekteras inte är essentiellt för det sista transportsteget.Arrangement according to claims 1-11, where complexes consisting of detection fragments with bound analytes and particles, in the last transport step before detection, are transported in a directed and specific manner (eg by means of molecular motors or magnetic driving forces, electric driving forces, capillary force, centrifugation or gravitational forces). to a detector area and where the transport method is adapted to the detection method so that what is detected is not essential for the last transport step. 13. Arrangemang enligt patentkrav 1-12 där förekomst av detektionsfragmentets rapportörmolekyler eller andra specifika egenskaper hos detektionsfragmentet känns av med hjälp av detektorn, genom exempelvis fluorescens eller på andra sätt, i de fall sista transportsteget enligt patentkrav 12 orsakas av magnetiska drivkrafter, elektriska drivkrafter, kapillärkraft, centrifugering eller gravitationskrafter.Arrangement according to claims 1-12, wherein the presence of the detector fragment reporter molecules or other specific properties of the detection fragment is detected by the detector, for example by fl uorescence or otherwise, in cases where the last transport step according to claim 12 is caused by magnetic driving forces, electric driving forces. capillary force, centrifugation or gravitational forces. 14. Arrangemang enligt patentkrav 1-12 där förekomst av partiklar som magnetiska partiklar eller stora mikropartiklar som bundits till detektionsfragmentet (snarare än detektionsfragmentet själv) känns av genom exempelvis fluorescens eller på andra sätt i det fall det sista transportsteget enligt patentkrav 12 orsakas av molekylmotorer som drivit detektionsfragment med partiklar till detektorstället.Arrangement according to claims 1-12, wherein the presence of particles as magnetic particles or large microparticles bound to the detection fragment (rather than the detection fragment itself) is sensed by, for example, fl uorescence or otherwise in the case the last transport step according to claim 12 is caused by molecular motors driven detection fragment with particles to the detector site. 15. Ett ”kit” bestående av partiklar med igenkänning selement, detektionsfragment och en apparat med kanal, magneter, och all den utrustning som behövs för detektion mm samt manual för användande av nämnda partiklar, detektionsfragment och apparat.A "kit" consisting of particles with recognition elements, detection fragments and an apparatus with a channel, magnets, and all the equipment needed for detection etc. and a manual for the use of said particles, detection fragments and apparatus. 16. Ett ”kit” enligt patentkrav 15 där multiplex detektion (detektion av flera analyter samtidigt) möjliggj orts genom att apparaten har flera kanaler var och en med detektionsfragment med igenkänningselement mot en eller flera analyter och där dessa associeras med lämpliga uppsättningar magnetiska eller andra partiklar med olika igenkänningselement.A "kit" according to claim 15, wherein multiplex detection (detection of several analytes simultaneously) is made possible by the apparatus having fl your channels each with detection fragments with recognition elements against one or fl your analytes and where these are associated with suitable sets of magnetic or other particles. with different recognition elements. 17. En metod för detektion av analyt i ett prov bestående av: a. Tillhandahållande av prov b. Tillförsel av prov till detektionsfragment enligt något av patentkraven och c. Detektion av nämnda analytA method of detecting analyte in a sample comprising: a. Providing a sample b. Supplying a sample to a detection fragment according to any one of claims and c. Detecting said analyte 18. Metod enligt patentkrav l- 17 där analyt detekteras genom detektion av magnetism och/eller fluorescens från partiklar, absorbans av ljus, ljusspridning eller amperometrisk registrering och/eller detektion av närvaro av rapportörmolekyler i detektionsfragment genom fluorescens, absorbans av ljus, ljusspridning, magnetism, amperometrisk eller annan registrering.A method according to claim 1-17, wherein analyte is detected by detecting magnetism and / or ores uorescence from particles, absorbance of light, light scattering or amperometric recording and / or detecting the presence of reporter molecules in detection fragments by fl uorescence, absorbance of light, light scattering, magnetism , amperometric or other registration. 19. l9. Metod enligt patentkrav 1-18 där tillhandahållet prov kan vara vatten (havsvatten, insj övatten, dricksvatten eller annat), jord, livsmedelskomponenter, luft och biologiska prov som blod, andra kroppsvätskor (som t ex tårar, saliv, sekret, cerebrospinalvätska, urin) eller extrakt av dessa, cell-, eller vävnadsextrakt, extrakt från avföring från fåglar och andra arter, mm.19. l9. Method according to claims 1-18 where the sample provided can be water (sea water, lake water, drinking water or other), soil, food components, air and biological samples such as blood, other body fluids (such as tears, saliva, secretions, cerebrospinal fluid, urine) or extracts thereof, cell or tissue extracts, extracts of feces from birds and other species, etc. 20. Användning av partiklar med igenkänningselement, detektionsfragment, ”kittet” eller detektionsmetoden för detektion av en eller flera analyter.Use of particles with recognition elements, detection fragments, "kit" or the detection method for the detection of one or more analytes.
SE1230151A 2012-12-18 2012-12-18 Heterogeneous multi-step separation with complementary detection method SE1230151A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1230151A SE1230151A1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Heterogeneous multi-step separation with complementary detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1230151A SE1230151A1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Heterogeneous multi-step separation with complementary detection method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SE1230151A1 true SE1230151A1 (en) 2014-06-19

Family

ID=51162118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1230151A SE1230151A1 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Heterogeneous multi-step separation with complementary detection method

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE1230151A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lin et al. Self-contained, biomolecular motor-driven protein sorting and concentrating in an ultrasensitive microfluidic chip
Wu et al. Aptamer-based detection of circulating targets for precision medicine
Wang Self-propelled affinity biosensors: Moving the receptor around the sample
Liao et al. Recent advances in microfluidic chip integrated electronic biosensors for multiplexed detection
Campuzano et al. Motion-driven sensing and biosensing using electrochemically propelled nanomotors
Shahdordizadeh et al. Aptamer based biosensors for detection of Staphylococcus aureus
Quintela et al. Advances, applications, and limitations of portable and rapid detection technologies for routinely encountered foodborne pathogens
Van Reenen et al. Integrated lab-on-chip biosensing systems based on magnetic particle actuation–a comprehensive review
Hou et al. A microfluidic signal-off biosensor for rapid and sensitive detection of Salmonella using magnetic separation and enzymatic catalysis
Wolter et al. Detection of Escherichia coli O157: H7, Salmonella typhimurium, and Legionella pneumophila in water using a flow-through chemiluminescence microarray readout system
Dubus et al. PCR-free DNA detection using a magnetic bead-supported polymeric transducer and microelectromagnetic traps
Giri et al. Signal amplification strategies for microfluidic immunoassays
Yoo et al. Microfluidic based biosensing for Escherichia coli detection by embedding antimicrobial peptide-labeled beads
Rahn et al. Label-free electrochemical methods for disease detection
Wang et al. Nanomaterial-assisted microfluidics for multiplex assays
Hartwell et al. Flow based immuno/bioassay and trends in micro-immuno/biosensors
Vannoy et al. Biosensing with quantum dots: a microfluidic approach
Mazaafrianto et al. Recent microdevice-based aptamer sensors
Meeseepong et al. Fluorescence-enhanced microfluidic biosensor platform based on magnetic beads with highly stable ZnO nanorods for biomarker detection
Chen et al. Multichannel-structured three-dimensional chip for highly sensitive pathogenic bacteria detection based on fast DNA-programmed signal polymerization
Lee et al. Lenz’s law-based virtual net for detection of pathogenic bacteria from water
Hirabayashi et al. Malachite green‐conjugated microtubules as mobile bioprobes selective for malachite green aptamers with capturing/releasing ability
Malcos et al. Engineering tubulin: microtubule functionalization approaches for nanoscale device applications
Zaid et al. Nanosensors based detection of foodborne pathogens
Shen et al. Integrated microwell Array-Based microfluidic chip with a Hand-Held Smartphone-Controlled device for nucleic acid detection

Legal Events

Date Code Title Description
NAV Patent application has lapsed