專利名稱：能夠證明生命體中的物質(zhì)的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠證明生命體中物質(zhì)的傳感器。
背景技術(shù)：
在腫瘤診斷和治療中對腫瘤抗原(腫瘤標(biāo)志物)的證明越來越重要。腫瘤 抗原在患者體內(nèi)以腫瘤或腫瘤轉(zhuǎn)移存在并通過血管系統(tǒng)在體內(nèi)擴(kuò)散。通過證明 腫瘤抗原例如可以在從患者體內(nèi)切除腫瘤后檢驗(yàn)在患者體內(nèi)是否仍有腫瘤細(xì)胞 例如以肺瘤轉(zhuǎn)移的形式存在。腫瘤抗原由于其對于血管系統(tǒng)的局限性而在活組 織檢查材料中無法證明。
在腫瘤治療中，在對腫瘤切除、放療或化療之后要對患者以均勻的間隔進(jìn) 行檢查。利用實(shí)驗(yàn)室診斷方法在試管內(nèi)檢查所采集的血樣中是否存在腫瘤標(biāo)志
物或腫瘤抗原。通過對血液中腫瘤標(biāo)志物的大量稀釋(在ng/ml范圍內(nèi))，要想 證明常常是不可能的，即使該物質(zhì)在所涉及的器官內(nèi)尚有可測量的濃度。為此， 不是連續(xù)產(chǎn)生所述腫瘤的腫瘤細(xì)胞的物質(zhì)，而是僅在特定的時間產(chǎn)生。這例如 發(fā)生在部分腫瘤細(xì)胞死亡時。但何時是該情況是無法確定的。血液中的腫瘤抗 原部分地僅在短時內(nèi)是可檢測的，因此后續(xù)檢查的間隔對于證明來說可能過大。 盡管患者體內(nèi)生長著其它腫瘤或轉(zhuǎn)移，而證明仍保持是陰性的。
US 2005/0153379 Al公開了 一種探針，借助該探針可以證明患者體內(nèi)血液 循環(huán)中的分子。為此將該探針置入血液循環(huán)中并使其保持在那里以收集分子， 當(dāng)這些分子達(dá)到足夠的數(shù)量時可以借助檢測器來證明它們。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種能夠在活體內(nèi)證明體內(nèi)的腫 瘤標(biāo)志物或腫瘤抗原的傳感器。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過一種能夠證明生命體中的物質(zhì)的傳感器來解決，其 包括探針分子，適用于與待證明的物質(zhì)、如腫瘤抗原結(jié)合。該傳感器還包括標(biāo) 記元件，這些標(biāo)記元件構(gòu)成為，使得探針分子與待證明的物質(zhì)的結(jié)合可以通過
這些標(biāo)記元件借助成像模態(tài)來證明。通過該傳感器可以將^:針分子設(shè)置到腫瘤 附近并與所產(chǎn)生的腫瘤抗原相結(jié)合。標(biāo)記元件適合于在結(jié)合的狀態(tài)下為成像模 件如^ 茲共振斷層造影、熒光成像或計(jì)算機(jī)斷層造影輸出信號。探針分子與隨后 的對全查和在任何時候、任何情況下的傳感器讀取無關(guān)地與待證明的物質(zhì)結(jié)合， 并由此也在較晚時刻通過標(biāo)記元件輸出測量信號。該傳感器包括用于限制反應(yīng) 體積的裝置，該裝置實(shí)施為對物質(zhì)擴(kuò)散開放的，并且可使探針分子和標(biāo)記元件 穿過。
在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中，每一個探針分子的樣本都構(gòu)成為，能夠與 多個待證明的物質(zhì)的樣本結(jié)合。此外在一優(yōu)選實(shí)施方式中，探針分子構(gòu)成為， 多個探針分子的樣本可以與一個待證明的物質(zhì)的樣本結(jié)合。通過這樣在存在待 證明的物質(zhì)時發(fā)生的凝聚使得借助過后要使用的成像模態(tài)來證明該物質(zhì)變得簡 單。
在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中，通過標(biāo)記元件可以為成像模態(tài)產(chǎn)生信號， 該信號可以通過探針分子與所述物質(zhì)的結(jié)合來改變。由此使傳感器在未激活狀 態(tài)下不會讀取待證明的物質(zhì)，并且可以通過探針分子與待證明的物質(zhì)的結(jié)合來 解釋讀出信號的改變。
以下結(jié)合附圖借助實(shí)施例描述本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施方式。其中示出


圖1示出本發(fā)明傳感器優(yōu)選實(shí)施方式的外觀；以及
圖2和圖3示意性示出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的工作原理。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性示出按照本發(fā)明的可植入的傳感器的優(yōu)選實(shí)施方式。該傳感器 包括可植入患者血管的支架式柵管1。該柵管1通過錨固單元3固定在患者的 血管中。位于該管內(nèi)部并通過該管形成的反應(yīng)室通過半透膜5與患者器官分開。 半透膜5允許血液及其組分流過柵管1的反應(yīng)室，但同時也阻止以下將借助圖 2和圖3介紹的位于該反應(yīng)體積內(nèi)的反應(yīng)物組分離開該反應(yīng)室。
在另一在此未詳細(xì)示出的實(shí)施方式中，該反應(yīng)室由三維聚合物網(wǎng)構(gòu)成。該 三維聚合物網(wǎng)實(shí)施為不會由于患者的器官而分解的，其例如由不可生物分解的
多聚糖組成。
這樣實(shí)施的具有柵管1的生物傳感器以及位于其中的反應(yīng)室例如在胂瘤切 除期間在胂瘤的附近被植于抽空的血管中或淋巴管中。在切除術(shù)后的時間里， 有可能由殘留的腫瘤細(xì)胞形成腫瘤抗原或轉(zhuǎn)移，隨著時間的推移它們會通過植 入的生物傳感器的反應(yīng)室。
圖2示意性示出反應(yīng)室側(cè)壁的俯視圖。其由反應(yīng)基質(zhì)101構(gòu)成，反應(yīng)基質(zhì)
101包括一個固定區(qū)域103。在固定區(qū)域103上固定了針對待證明的胂瘤抗原的 并因此而與其結(jié)合的抗體105?？贵w105通過固定點(diǎn)107與固定區(qū)域103結(jié)合。 這例如可以通過共價^;實(shí)現(xiàn)。補(bǔ)充的或替代的，可以將抗體105嵌入到由多元 醇如糖或替代的糖構(gòu)成的凝膠基質(zhì)(Gelmatrix)中。同樣還可以將抗體105嵌 入到由聚合鹽構(gòu)成的納米環(huán)境中。由此使抗體105免受流過的血液的損壞性影 響，如變性或酶催化分解。
在反應(yīng)體積內(nèi)的溶液中還有其它抗體105、 105，，它們同樣是針對腫瘤抗 原的。處于溶液中的抗體例如與納米大小的氧化鐵粒子109結(jié)合，優(yōu)選與3至 250nm大小的粒子109結(jié)合。該結(jié)合例如通過葡聚糖的聚合物層或者通過氧化 鐵粒子的強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。該結(jié)合一般具有共價特性。還可以采用吸收鍵或離子鍵。
圖2的情況示出植入后的反應(yīng)基質(zhì)101。因此尚未出現(xiàn)待證明的腫瘤抗原。 通過限制柵管1的反應(yīng)體積的膜將處于溶液中的抗體105，和與其結(jié)合的鐵粒 子109保持在反應(yīng)體積內(nèi)。不可能通過半透膜5發(fā)生擴(kuò)散。
在此，這樣選擇半透膜5的透孔大小，使得抗體-粒子復(fù)合物不能穿過它， 而待證明的抗原則能夠穿過膜5。
氧化鐵粒子例如可以借助磁共振測量在反應(yīng)基質(zhì)中被證明。
為了證明可能擴(kuò)散進(jìn)反應(yīng)基質(zhì)中的腫瘤抗原，需要通過改變要觀察的參數(shù) Tl、 T2或P來測量這種改變。
圖3示出存在腫瘤抗原時或之后的情況。擴(kuò)散的腫瘤抗原111位于反應(yīng)基 質(zhì)101中，因此它們會通過抗體105和105， -波結(jié)合。這些抗體實(shí)施為每個抗 體105和105，都能與腫瘤抗原111的多個樣本相結(jié)合。同樣抗體105和105' 還可以實(shí)施為，多個抗體105和105'與一個腫瘤抗原111相結(jié)合。利用.該原 則，在存在肺瘤抗原111時就會發(fā)生凝聚。通過固定的抗體105使得結(jié)塊的形 成物固定在固定區(qū)域103上，這導(dǎo)致氧化鐵粒子較強(qiáng)地聚集在固定區(qū)域103附 近。由此使馳豫時間改變，即T2變小，Tl隨著復(fù)合物直徑的增大和與鐵粒子
在空間上的接近的增加而變大。在WO 2002/32291 A2中準(zhǔn)確地描述了一種可 能的這類方法。由此，可以借助磁共振通過柵管1來證明胂瘤抗原111在患者 血管中的存在。在此磁共振檢查的檢查時刻與胂瘤抗原111的出現(xiàn)無關(guān)，只要 它在過后會出現(xiàn)。隨著時間的推移，在形成腫瘤抗原后測量信號會變強(qiáng)，因?yàn)?凝聚可以繼續(xù)。由此可以通過在腫瘤切除時未被采集的殘存的胂瘤細(xì)胞所釋放 出的腫瘤抗原來證明各個殘存的腫瘤細(xì)胞。
代替采用抗體105和105，還可以采用其它合適的、具有至少兩個用于抗 原的鍵位置、能夠與腫瘤抗原結(jié)合的配合體(Liganden)，如聚氨酸復(fù)合物、抗 促成素(Anticaline)或抗體派生物。合適的配合體可以在切除腫瘤時通過組織 學(xué)快速測試來確定并置入柵管1中。在此重要的是氧化鐵粒子109和抗體105 和105，的長時間穩(wěn)定。它們必須在沒有腫瘤抗原111的情況下保持在溶液中 并且不允許結(jié)團(tuán)或退化。同樣，它們還必須是形式穩(wěn)定的，由此還可能與腫瘤 抗原111結(jié)合。在此同樣還可以采用多元醇基質(zhì)。 一般來說，可以采用更改抗 體105和105，的含水環(huán)境并由此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的多羥基分子。此外還可以采用進(jìn) 一步改善穩(wěn)定性的聚合電解質(zhì)。例如為了改善溶液的穩(wěn)定性，進(jìn)行抗體的PEG 化(PEGylierung )或利用糖的更改(如葡聚糖)。
在另一實(shí)施方式中，傳感器包括與血液循環(huán)最大程度隔絕的第二反應(yīng)室， 抗原無法進(jìn)入其中。該反應(yīng)室包含同樣的反應(yīng)劑并同樣被讀出，以便能夠確定 反應(yīng)劑隨著時間如通過變性過程的、與抗原無關(guān)的結(jié)團(tuán)(陰性對照 (Negativekontrolle ))。如果確定出該對照的部分結(jié)團(tuán)，將對實(shí)際傳感器的測試 結(jié)果針對該效應(yīng)進(jìn)行校正。如果該對照的結(jié)團(tuán)過強(qiáng)，則信號將無法分析，必須 更換傳感器。
通過抗原-抗體聚合體在固定區(qū)域103的部分體積中的濃度可以快速而簡 單地確定磁共振信號中可檢測的信號改變。與抗體105'相比，抗體105例如 可與腫瘤抗原111的不同抗原決定基結(jié)合。
代替凝聚，在本發(fā)明的另外實(shí)施方式中還可以采用其它證明反應(yīng)。為此例 如有"Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST)",如在EP 1466629 Al描述 的，以及Smart Biosensors (在US 6713045中描述的)。
相應(yīng)地還有用于參數(shù)化成像的磁共振測量方法，如在西門子公司的產(chǎn)品 "Maplt"中提供的。
其它可能的實(shí)施方式包括在WO 2002/00265 Al中描述的通過焚光親和性
方法的光學(xué)檢測，其中焚光信號在接近分子時發(fā)生改變。
在計(jì)算機(jī)斷層造影中，當(dāng)系統(tǒng)的位置分辨率超過結(jié)團(tuán)的大小時，可以直接 顯示粒子的結(jié)團(tuán)。
本發(fā)明的另一種可能的應(yīng)用涉及傳染病領(lǐng)域。在此當(dāng)在治療中血液中僅有 很小濃度的病原體時、如在丙型肝炎的情況下，所遇到的問題是相似的。在這 種情況下，常規(guī)的方法常常不能確定傳染是否仍然活躍。這樣，就可以使用在 此描述的生物傳感器，以在較長的時間段上并從較大的血液容積中收集特定于 病原體的分子，并由此即便是對非常小數(shù)量的病原體也能夠可靠地檢測。
如果對患者在胂瘤切除后在以特定間隔的4企查中確定出胂瘤抗原111的存 在，則可以借助活組織檢查對該結(jié)果進(jìn)行組織學(xué)驗(yàn)證。由此可以排除在公知的 活體外診斷方法中出現(xiàn)的不確定性。
權(quán)利要求
1.一種能夠證明生命體中的物質(zhì)的傳感器，包括探針分子，用于與待證明的物質(zhì)結(jié)合，還包括標(biāo)記元件，這些標(biāo)記元件構(gòu)成為，使得探針分子與待證明的物質(zhì)的結(jié)合可以通過這些標(biāo)記元件借助成像模態(tài)來證明，其特征在于，該傳感器包括用于限制反應(yīng)體積的裝置，該裝置實(shí)施為對物質(zhì)擴(kuò)散開放的，并且可使探針分子和標(biāo)記元件穿過。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，每一個探針分子的樣本都構(gòu)成為， 能夠與多個所述物質(zhì)的樣本結(jié)合，以及多個探針分子的樣本可以與一個所述物 質(zhì)的樣本結(jié)合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器，其中，通過所述標(biāo)記元件可以為成 像模態(tài)產(chǎn)生信號，該信號可以通過探針分子與所述物質(zhì)的結(jié)合來改變。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，其中，在存在所述物質(zhì)時通過所述探針 分子可以造成凝聚。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中，所述傳感器實(shí)施為 可植入的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中，所述標(biāo)記元件是造 影劑的一部分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中，所述標(biāo)記元件包括 至少一種石茲成分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器，其中，所述磁成分包含氧化鐵。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中，所述探針分子實(shí)施 為抗體(105, 105，)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器，其中，所述抗體(105, 105，)與腫瘤 抗原(111)結(jié)合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中，所述標(biāo)記元件與 探針分子結(jié)合。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其中，通過標(biāo)記元件的覆層來實(shí)現(xiàn)所 述標(biāo)記元件與探針分子的結(jié)合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的傳感器，其中，所述覆層包含聚合物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中 用于固定在體內(nèi)的柵管(1 )。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中 應(yīng)體積的裝置實(shí)施為半透膜(5 )。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中 應(yīng)體積的裝置實(shí)施為三維聚合物網(wǎng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中 為支架。
19. 一種用于借助植入的、根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的傳感器來 證明患者體內(nèi)物質(zhì)的方法，包括步驟借助成像模態(tài)采集患者包含傳感器的身體區(qū)域； 將采集的數(shù)據(jù)存儲在參考數(shù)據(jù)組中； 借助該成像模態(tài)重新采集該身體區(qū)域； 將所采集的其它數(shù)據(jù)存儲在比較數(shù)據(jù)組中；以及 將該比較數(shù)據(jù)組與參考數(shù)據(jù)組進(jìn)行比較。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動校正。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中，所述成像模態(tài)是磁共振斷 層造影，并且在將比較數(shù)據(jù)組與參考數(shù)據(jù)組進(jìn)行比較時確定傳感器馳豫時間的 變化。,所述傳感器包括 ，所述用于限制反 ，所述用于限制反 ,所述傳感器具有 ，所述傳感器實(shí)施
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠證明生命體中的物質(zhì)的傳感器，包括探針分子，用于與待證明的物質(zhì)結(jié)合，還包括標(biāo)記元件，這些標(biāo)記元件構(gòu)成為，使得探針分子與待證明的物質(zhì)的結(jié)合可以通過這些標(biāo)記元件借助成像模件來證明。這使得例如能夠采集僅存在于很小濃度中的抗原或病原體。
文檔編號G01N33/574GK101371800SQ20081014457
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·施米特, 拉爾夫·斯特雷克, 羅伯特·克里格, 阿恩·亨格勒 申請人:西門子公司