СПОСОБ ИММУНОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Российский патент 2013 года по МПК G01N33/53 G01N33/543 

Изобретение относится к областям биотехнологии, иммунохимии, ветеринарии и медицины, может быть использовано в решении задач диагностики различных инфекционных и соматических заболеваний человека и животных. При таких заболеваниях в организме возникают антитела, комплементарные антигенам, лежащим в основе патогенеза заболевания. Данные антигены и антитела могут обнаруживаться в крови и являться маркерами конкретной нозологии. Однако до настоящего времени не созданы диагностические препараты, отличающиеся стабильностью и воспроизводимостью иммунохимических свойств и позволяющие проводить такие реакции бесприборно, в практически полевых условиях. Отсутствуют надежные и простые методы для скрининговых исследований животных и населения, относящихся к группам риска, что важно для коррекции терапии и определения прогноза заболевания. Цель изобретения - разработка бесприборного экспресс-метода для определения наличия специфических антигенов и антител, уменьшение времени подготовки и постановки анализа, улучшение условий труда.

Аналогом данного метода является способ определения различных антигенов и антител путем мечения одного из этих компонентов, именуемых в дальнейшем биолигандами, различными метками- радиоактивными, ферментными, флуоресцентными, эритроцитарными [1 - Ройт А. Основы иммунологии. М., 1991. - С.91-93.] [2 - Покровский В.И. Руководство по иммунологии инфекционного процесса. - М., 1994. - С.230] [3 - Никитин В.М. Справочник методов иммунологии.Кишинев, 1982. - 304 с]. Данные способы выявления антигенов и антител отличаются длительным временем постановки, значительными материальными затратами, опасностью для персонала при работе со специфическими метками. Кроме того, они требуют для своего исполнения наличия дорогих и сложных в эксплуатации приборов.

Известны коллоидные растворы неорганической природы, на поверхности которых адсорбированы специфические биолиганды. К таковым относят препараты коллоидного золота с адсорбированными биолигандами [4 - Ред. Жданов В.М. Методы исследования в молекулярной, общей и медицинской вирусологии. - М., 1987. - С.80-89] и препараты коллоидных растворов гексацианферрата железа (берлинской лазурит) [5 - Попова С.В., Мешандин А.Г., Российский биомедицинский журнал. СПб. - 2009, т.10. - С.478-491]. Данные способы выявления специфических биолигандов не требуют каких-либо специальных приборов, однако дороги (золото - драгоценный металл), имеют при своем исполнении определенное количество ложноположительных результатов.

Наиболее близко к поставленной цели изобретения является способ, описанный в [6 - Мешандин А.Г, Куклина С.А., Мальщукова А.А.Вестник российской военно-медицинской академии. СПб. - 2008, т.23, №3, с.488-490 г.]. Согласно известному способу постановка реакций агглютинационного иммунохимического анализа включает синтез коллоидного раствора гексацианферрата железа (III), модификацию его поверхности либо катионами d-элементов [7 - Мешандин А.Г. Патент РФ №2169924 12.09.1996 г], либо альдегидо- и нитрозопроизводными [8 - Мешандин А.Г. Патент РФ №2154826, 21.08.1995 г.]. Характерно, что оба этих вида модификаторов являются высокотоксичными и крайне опасными для человека веществами. Далее осуществляют адсорбцию биоспецифических лигандов на модифицированную поверхность коллоидного раствора, блокирование свободных сайтов адсорбента инертным белком. Сам последующий иммунохимический анализ осуществляют путем раститровки подлежащих тестированию биожидкостей в водных растворах, например - в 0,9% растворе хлорида натрия, либо в водных растворах щелочноземельных металлов [9 - Мешандин А.Г. - патент РФ №2195668, 12.02.2001 г.] и последующим соединением коллоидного раствора гексацианферрата железа (III) и названных выше подлежащих исследованию растрированных биожидкостей. Учет реакции осуществляют путем переноса аликвоты вышеуказанных смесей при помощи вариационных пипеток на фильтровальную бумагу, либо на предметное стекло, либо в хроматографических микроколонках [10 - Мешандин А.Г., Попов Д.В., Мальщукова А.А. - Вестник новых медицинских технологий. Тула. - 2007, т.14, №2. с.135-136].

Однако данный способ длителен по времени постановки, для него характерна многоэтапность, сложность стандартизации отдельных переделов и отдельных компонентов. Целью настоящего изобретения является уменьшение времени подготовки и постановки анализа, а также улучшение условий труда за счет исключения из производства диагностикумов токсичных и опасных модификаторов. Поставленная цель достигается описанным ниже способом, включающим взаимодействие подлежащего определению биолиганда с его комплементарной парой, отличающийся тем, что антиген (антитело), к которому определяют комплементарную пару, растворяют в водном растворе калия гексацианферрата (II) или калия гексацианферрата (III), наносят на поверхность адсорбционного материала, высушивают, а подлежащий определению биоматериал растворяют в водном растворе солей железа (III) или солей железа (II) и наносят на указанную поверхность адсорбционного материала.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример №1. Осуществляют нагружение коллоидного раствора гексацианферрата железа (III) генно-инженерным антигеном туберкулезным по известным методам [7] - в частности - по прототипу осуществляют смешение растворов гексацианферрата калия (II) и хлорида трехвалентного железа. В результате первого передела получают коллоидный раствор гексацианферрата железа (III). Далее согласно [7] осуществляют модификацию поверхности коллоидных частиц катионом ртути [II], адсорбцию биолиганда - генно-инженерного антигена туберкулеза, отмывку коллоидных частиц от несвязавшегося биолиганда.

В результате получают адсорбированный антиген на коллоидных частицах гексацианферрата железа (III) - диагностический препарат гидрозоль.

Отдельно разводят подлежащие тестированию сыворотки в водном солевом растворе, например 0,9% растворе хлорида натрия. Соединяют гидрозоль и раститрованную сыворотку в отдельной емкости, после чего «проявляют» реакцию путем взятия микропипеткой аликвоты полученной смеси и нанесения ее или на фильтровальную бумагу, или на предметное стекло, или на хроматографическую микроколонку [10], после чего визуально фиксируют результат иммунохимического анализа.

Согласно заявляемому техническому решению искомый антиген растворяют в водном растворе гексацианферрата калия (II), наносят на поверхность пористого адсорбционного материала согласно [11 - Мешандин А.Г. Патент РФ на полезную модель №111913 от 03.06.2011 г.], высушивают. Подлежащий тестированию биоматериал, в данном конкретном примере - сыворотку крови - растворяют в водном растворе соли железа (III), в данном случае - в растворе хлорного железа, после чего наносят на поверхность пористого адсорбционного носителя с уже высушенным на нем биолигандом в растворе гексацианферрата калия (II), после чего фиксируют результат иммунохимического анализа.

Результаты реакции представлены в таблице №1.

Таблица №1 Результаты постановки реакции агглютинации По прототипу По заявляемому способу Общее время подготовки анализа Время постановки Наличие токсичных и опасных компонентов Общее время подготовки анализа Время постановки Наличие токсичных и опасных компонентов 1800 сек (30 мин). 180 сек Катион ртути 600 сек (5 мин) 5 сек отсутствуют

Из данных таблицы №1 видны преимущества заявляемого технического решения в сравнении с прототипом по уменьшению времени общей подготовки анализа, уменьшению времени постановки анализа, улучшению условий труда за счет исключения токсичных и опасных катионов ртути из технологического процесса.

Показатели «специфичность» и «чувствительность анализа» находились на одинаковом уровне у прототипа и у заявляемого технического решения.

Пример №2. Осуществляют синтез иммунохимического диагностикума с использованием генно-инженерного туберкулезного антигена аналогично примеру №1. Согласно прототипу и «обратным» способом - т.е. биолиганд растворяют в водном растворе хлорида железа (III), наносят на пористую адсорбционную поверхность согласно [11], высушивают, а подлежащие исследованию сыворотки раститровывают в водном растворе гексацианферрата калия (II), после чего наносят на адсорбционную поверхность с уже высушенным раствором антигена в хлорном железе.

Наблюдали недопустимо большой процент ложноположительных реакций в отрицательном контроле (60%), последнее обстоятельство делает «обратный» способ невозможным к выполнению.

Пример №3. Осуществляют нагружение коллоидного раствора гексацианферрата железа (III) антителами к хорионическому гонадотропину человека (ХГЧ). По прототипу нагружение осуществляют аналогично примеру №1.

По заявляемому техническому решению антитела к ХГЧ растворяют в водном растворе гексацианферрата калия (III), наносят на поверхность пористого адсорбционного материала согласно [11], высушивают. Подлежащий тестированию биоматериал - в данном примере образцы мочи не беременных и беременных женщин-растворяют в водном растворе сульфата железа (II), после чего наносят на поверхность пористого адсорбционного материала с уже высушенным биолигандом в растворе K3Fe(CN)6. Далее фиксируют результат иммунохимического анализа.

Опытные данные представлены в таблице №2.

Таблица №2 Результаты иммунохимического анализа По прототипу По заявляемому способу Общее время подготовки анализа Время постановки Наличие токсичных и опасных компонентов Общее время подготовки анализа Время постановки Наличие токсичных и опасных компонентов 1800 сек (30 мин). 120 сек Катион свинца 600 сек (5 мин) 5 сек отсутствуют

Из данных таблицы №2 видны преимущества заявляемого технического решения в сравнении с прототипом по уменьшению времени общей подготовки анализа, уменьшению времени постановки анализа, улучшению условий труда за счет исключения токсичных и опасных катионов свинца из технологического процесса.

Показатели «специфичность» и «чувствительность анализа» находились на одинаковом уровне у прототипа и у заявляемого технического решения.

Пример №4. Осуществляют синтез иммунохимического диагностикума с использованием антител к хорионическому гонадотропину человека (ХГЧ) аналогично примеру №3. Согласно прототипу и «обратным» способом - т.е. биолиганд растворяют в водном растворе сульфата железа (II), наносят на пористую адсорбционную поверхность согласно [11], высушивают, а подлежащие исследованию образцы мочи раститровывают в водном растворе гексацианферрата калия (III), после чего наносят на адсорбционную поверхность с уже высушенным раствором антител к ХГЧ в сульфате двухвалентного железа.

Наблюдали недопустимо большой процент ложноположительных реакций в отрицательном контроле (70%), последнее обстоятельство делает «обратный» способ невозможным к выполнению.

Пример №5. Осуществляют нагружение коллоидного раствора гексацианферрата железа (III) антигенами вируса птичьего гриппа. По прототипу нагружение осуществляют аналогично примеру №1.

По заявляемому техническому решению антигены вируса птичьего гриппа растворяют в водном растворе гексацианферрата калия (II), наносят на поверхность пористого адсорбционного материала согласно [11], высушивают. Подлежащий тестированию биоматериал - в данном примере образцы + и - сывороток к птичьему гриппу - растворяют в водном растворе сульфата железа (III),после чего наносят на поверхность пористого адсорбционного материала с уже высушенным биолигандом в растворе K4Fe(CN)6. Далее фиксируют результат иммунохимического анализа.

Опытные данные представлены в таблице №3.

Таблица №3 Результаты иммунохимического анализа По прототипу По заявляемому способу Общее время подготовки анализа Время постановки Наличие токсичных и опасных компонентов Общее время подготовки анализа Время постановки Наличие токсичных и опасных компонентов 1800 сек (30 мин). 180 сек Нитрозобензол 600 сек (5 мин) 5 сек отсутствуют

Из данных таблицы №3 видны преимущества заявляемого технического решения в сравнении с прототипом по уменьшению времени общей подготовки анализа, уменьшению времени постановки анализа, улучшению условий труда за счет исключения токсичных и опасных модификаторов - нитрозобензола - из технологического процесса.

Показатели «специфичность» и «чувствительность анализа» находились на одинаковом уровне у прототипа и у заявляемого технического решения.

Пример №6. Осуществляют синтез иммунохимического диагностикума с использованием антигена вируса птичьего гриппа аналогично примеру №5. Согласно прототипу и «обратным» способом - т.е. биолиганд растворяют в водном растворе сульфата железа (III), наносят на пористую адсорбционную поверхность согласно [11], высушивают, а подлежащие исследованию образцы мочи раститровывают в водном растворе гексацианферрата калия (II), после чего наносят на адсорбционную поверхность с уже высушенным раствором антигена вируса птичьего гриппа в сульфате трехвалентного железа.

Наблюдали недопустимо большой процент ложноположительных реакций в отрицательном контроле (60%), последнее обстоятельство делает «обратный» способ невозможным к выполнению.

Пример №7. Осуществляют нагружение коллоидного раствора гексацианферрата железа (III) генно-инженерными антигенами вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). По прототипу нагружение осуществляют аналогично примеру №1.

По заявляемому техническому решению антигены вируса птичьего гриппа растворяют в водном растворе гексацианферрата калия (III), наносят на поверхность пористого адсорбционного материала согласно [11], высушивают. Подлежащий тестированию биоматериал - в данном примере образцы + и - сывороток к ВИЧ - растворяют в водном растворе сульфата железа(II),после чего наносят на поверхность пористого адсорбционного материала с уже высушенным биолигандом в растворе K3Fe(CN)6. Далее фиксируют результат иммунохимического анализа.

Опытные данные представлены в таблице №4.

Таблица №4 Результаты иммунохимического анализа По прототипу По заявляемому способу Общее время подготовки анализа Время постановки Наличие токсичных и опасных компонентов Общее время подготовки анализа Время постановки Наличие токсичных и опасных компонентов 1800 сек (30 мин). 180 сек Катион ртути 600 сек (5 мин) 5 сек отсутствуют

Из данных таблицы №4 видны преимущества заявляемого технического решения в сравнении с прототипом по уменьшению времени общей подготовки анализа, уменьшению времени постановки анализа, улучшению условий труда за счет исключения токсичных и опасных модификаторов - катиона ртути - из технологического процесса.

Показатели «специфичность» и «чувствительность анализа» находились на одинаковом уровне у прототипа и у заявляемого технического решения.

Пример №8. Осуществляют синтез иммунохимического диагностикума с использованием генно-инженерных антигена вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) аналогично примеру №7. Согласно прототипу и «обратным» способом - т.е. биолиганд растворяют в водном растворе сульфата железа (II), наносят на пористую адсорбционную поверхность согласно [11], высушивают, а подлежащие исследованию образцы мочи раститровывают в водном растворе гексацианферрата калия (III), после чего наносят на адсорбционную поверхность с уже высушенным раствором антигена ВИЧ в сульфате двухвалентного железа.

Наблюдали недопустимо большой процент ложноположительных реакций в отрицательном контроле (90%), последнее обстоятельство делает «обратный» способ невозможным к выполнению.

Таким образом, из представленных примеров конкретного применения видны преимущества заявляемого способа по сравнению с прототипом по общему времени подготовки анализа, времени постановки и улучшению условий труда работающих за счет исключения из процесса токсичных модификаторов, а также значительного упрощения самой процедуры анализа.

Способ по изобретению включает взаимодействие подлежащего определению биолиганда с его комплементарной парой. Антиген (антитело), к которому определяют комплементарную пару, растворяют в водном растворе калия гексацианферрата (II) или калия гексацианферрата (III), наносят на поверхность адсорбционного материала, высушивают, а подлежащий определению биоматериал растворяют в водном растворе солей железа (III) или солей железа (II), наносят на указанную поверхность адсорбционного материала и фиксируют результат иммунохимического анализа. В результате реализации предлагаемого способа существенно снижается время постановки анализа, упрощается сама процедура постановки с сохранением специфичности и чувствительности анализа. 4 табл., 8 пр.

Способ постановки реакции иммунохимического анализа, включающий взаимодействие подлежащего определению биолиганда с его комплементарной парой, отличающийся тем, что антиген (антитело), к которому определяют комплементарную пару, растворяют в водном растворе калия гексацианферрата(II) или калия гексацианферрата(III), наносят на поверхность адсорбционного материала, высушивают, а подлежащий определению биоматериал растворяют в водном растворе солей железа(III) или солей железа(II) и наносят на указанную поверхность адсорбционного материала.