專利名稱：微球、包含其的微球群、以及分析試驗(yàn)樣品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于基于熒光應(yīng)用的磁性微球。某些實(shí)施方式涉及包括耦聯(lián)到核微球表面的磁性材料與包敷該磁性材料和核微球的聚合物層的微球。
背景技術(shù)：
以下描述和示例不應(yīng)由于包含在本節(jié)中而被視為現(xiàn)有技術(shù)。
目前，磁性微球廣泛用于各種應(yīng)用中，包括瘤的升溫處理；將治療物質(zhì)直接傳送到生活系統(tǒng)的靶位置；細(xì)胞、多核苷酸和蛋白質(zhì)分離；以及生物分子的臨床分析。適于這種用途的微球可從許多經(jīng)銷商處購(gòu)得，并具有許多不同構(gòu)造。這些微球通常包括磁性敏感物質(zhì)以及諸如有機(jī)聚合物或二氧化硅的球形基質(zhì)材料。微球可具有若干構(gòu)造，諸如由基質(zhì)包敷的磁核、散布在基質(zhì)中的小磁粒、和球性基質(zhì)外側(cè)上的磁性涂層。這些微球構(gòu)造各具優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，且適當(dāng)構(gòu)造的選擇取決于微球的期望用途。
對(duì)于許多用途，適當(dāng)?shù)奈⑶虺尸F(xiàn)順磁性或超順磁性而非鐵磁性。這種微球在磁場(chǎng)不存在時(shí)磁性可忽略，但是施加磁場(chǎng)可引起微球內(nèi)磁疇的對(duì)齊，從而產(chǎn)生從微球向場(chǎng)源的引力。當(dāng)去除磁場(chǎng)時(shí)磁疇恢復(fù)隨機(jī)取向，從而不存在粒子間的磁引力和斥力。在超順磁性情況下，這種磁疇隨機(jī)取向的恢復(fù)幾乎是瞬時(shí)的，而順磁性材料在去除磁場(chǎng)之后會(huì)將磁疇對(duì)齊保持一個(gè)時(shí)間段。磁疇對(duì)齊的保持會(huì)導(dǎo)致在沒(méi)有外部磁場(chǎng)時(shí)的微球聚集，這通常是不期望的。鐵磁材料具有永久對(duì)齊的磁疇，所以包括這種磁性材料的微球很容易聚集。
與磁性材料關(guān)聯(lián)的基質(zhì)材料也取決于微球的期望用途改變，而二氧化硅和聚合物乳膠是最常用的基質(zhì)材料。這兩種材料可用于產(chǎn)生直徑范圍寬泛的基本上均勻的磁性微球。磁性二氧化硅微球通常比由諸如聚苯乙烯的有機(jī)聚合物制成的微球在更寬溫度范圍下更加穩(wěn)定，而這兩種材料可在諸如酸性溶劑或芳香族溶劑的某些環(huán)境中分解。此外，二氧化硅微球通常比乳膠微球密度更大，這在選擇磁性微球基質(zhì)時(shí)是要重點(diǎn)考慮的。
磁性微球的一種重要且不斷增長(zhǎng)的用途是在生物試驗(yàn)領(lǐng)域。蛋白質(zhì)和低核苷酸的試驗(yàn)可在微球的表面上進(jìn)行，然后該微球可在微球特征被測(cè)量之前從反應(yīng)混合物磁性分離。測(cè)量之前分離試驗(yàn)微球減少了非靶分子的干擾，從而測(cè)量可產(chǎn)生更加精確的結(jié)果。
在對(duì)用于生物試驗(yàn)的磁性微球越來(lái)越感興趣的同時(shí)，在熒光微球上進(jìn)行的試驗(yàn)得到了發(fā)展。使用耦聯(lián)到微球表面或結(jié)合到微球中的熒光標(biāo)簽或熒光材料允許制備可基于不同染料發(fā)射譜和/或信號(hào)強(qiáng)度分辨的許多微球集。在生物試驗(yàn)中，這些
微球的熒光和光散射可通過(guò)流式細(xì)胞儀(flow cytometer)或成像系統(tǒng)測(cè)量，且測(cè)量結(jié)果可用于確定微球的大小和熒光、以及與正在研究的試驗(yàn)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的熒光(例如"夾心捕獲"試驗(yàn)中熒光標(biāo)簽抗體)，如Lee等人的美國(guó)專利No. 5,948,627所述，該專利通過(guò)引用全部結(jié)合于此。通過(guò)改變微球中所結(jié)合的多種染料的濃度，可產(chǎn)生成百、甚至上千的可分辨微球集。在試驗(yàn)中，每個(gè)微球集可與不同耙相關(guān)聯(lián)從而允許對(duì)單個(gè)容器內(nèi)的單個(gè)樣品進(jìn)行許多測(cè)試，如Chandler等人的美國(guó)專利No.5,981,180所述，該專利通過(guò)引用全部結(jié)合于此。
可熒光分辨的微球可通過(guò)給予這些微球磁性響應(yīng)而得以改進(jìn)。形成熒光磁性微球的方法示例在Wang等人的美國(guó)專利No. 5,283,079中描述，該專利通過(guò)引用全部結(jié)合于此。由Wang等人描述的方法包括用磁石和附加聚合物涂布熒光核微球，或者將核微球與磁石、染料和可聚合單體混合并引發(fā)聚合以產(chǎn)生涂布微球。這些方法是比熒光磁性微球的合成相對(duì)簡(jiǎn)單的方法，但是不適于產(chǎn)生在諸如Chandler等人的美國(guó)專利No. 5,981,180中所述的相對(duì)較大的多重試驗(yàn)(multiplex assay)中使用的大量精確染色微球。
Wang等人方法的局限是由于大多數(shù)熒光染料分子對(duì)在自由基引發(fā)的聚合反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的基團(tuán)的攻擊非常靈敏的事實(shí)。如果這些自由基使哪怕相對(duì)少量的染料分子失活，則不能在微球中實(shí)現(xiàn)精確的染料量。此外，如果Wang等人的方法用于合成非熒光磁性微球，且通過(guò)使用Chandler等人的美國(guó)專利No. 6，514，295 (通過(guò)引用全部結(jié)合于此)中描述的溶劑溶脹方法嘗試對(duì)微球進(jìn)行染色，則由于磁性材料并沒(méi)有與微球化學(xué)鍵合，相對(duì)大量的磁性材料將在染色過(guò)程中從微球釋放。特別地，微球中磁性材料的物理包埋將被溶脹過(guò)程中斷，且磁性材料將釋放到溶液中。
熒光磁性微球也在Chandler等人的美國(guó)專利No. 6,268,222中描述，該專利通過(guò)引用全部結(jié)合于此。在該方法中，納米球耦聯(lián)到聚合物核微球，且熒光和磁性材料與核微球或納米球相關(guān)聯(lián)。該方法產(chǎn)生具有期望特征的微球，但是納米球-微球鍵合在劇烈反應(yīng)條件下容易分裂。包敷微球和鍵合其上的納米球的涂層可用于改進(jìn)該關(guān)聯(lián)，但是再一次，使用自由基引發(fā)劑形成該涂層可損害微球的熒光發(fā)射分布。
熒光磁性微球的更合需要構(gòu)造是使用在諸如Chandler等人的美國(guó)專利No.6,514,295描述的構(gòu)建技術(shù)進(jìn)行染色的磁性響應(yīng)微球。通常該方法使用溶脹微球的溶劑，從而允許熒光材料遷移到微球中。這些染色溶劑包括一種或多種有機(jī)溶劑。因此，微球必須能夠耐有機(jī)溶劑而不損失其成分完整性。此外，自由磁石干擾許多生物反應(yīng)。因此，容易損失相對(duì)少量磁石的微球是不可接受的。這樣，磁性微球應(yīng)構(gòu)建成磁性材料緊密地鍵合到微球，從而防止在溶脹過(guò)程中損失磁性材料。
磁性微球在Wang等人的美國(guó)專利No. 5,091,206、 Sutor的美國(guó)專利No.5,648,124和Wang等人的美國(guó)專利No. 6，013，531中描述，這些專利通過(guò)引用全部結(jié)合于此。然而，由于磁性材料未被化學(xué)固定，因此由Wang等人的這些專利中描述的方法產(chǎn)生的微球可在有機(jī)溶劑中處理時(shí)損失磁性材料。在各個(gè)這些專利中，將相當(dāng)小的磁性材料顆粒涂布在聚合物核微球上，且聚合物殼作為外涂層。磁性顆粒被合成并處理以使粒度最小化。諸如Fe304的一些磁性材料隨著粒度的減小從鐵磁性變成順磁性再變成超順磁性。因此，具有最小可能粒度的磁石顆?？捎糜谛纬晌⑶颍顾a(chǎn)生的微球幾乎不呈現(xiàn)頑磁性。
然而，如果產(chǎn)品微球也被構(gòu)建成從核微球中的染料物質(zhì)發(fā)射熒光信號(hào)，則微球核表面上磁性顆粒層的厚度需要重點(diǎn)考慮。例如，由于大多數(shù)磁性物質(zhì)是不透光的，微球表面上的相對(duì)較厚的磁性顆粒涂層會(huì)導(dǎo)致額外的光散射或者遮擋光子傳播。使用本發(fā)明的方法，其中磁性組分被設(shè)計(jì)成具有最小粒度，磁性成分將不得不受限為允許光透射通過(guò)磁性組分。事實(shí)上，為了提供具有7微米直徑和5%的磁性成分的磁性微球，核微球的整個(gè)表面需要涂布厚度為15納米的磁石層。該厚度導(dǎo)致大大降低的熒光信號(hào)。即使一些磁性顆粒較大，如Sutor所述，相對(duì)大量的較小磁性顆粒的出現(xiàn)將大大影響微球的發(fā)射分布。Sutor發(fā)明的一個(gè)目的是提供比已知微粒每克材料具有更多電磁單位(EMU)的磁性響應(yīng)微粒。
目前使用的方法在制備外涂層時(shí)也使用表面活性劑和穩(wěn)定劑。出于許多目的，這些分子在微球表面上的出現(xiàn)是可接受的。然而，當(dāng)用于生物試驗(yàn)時(shí)，表面活性劑
9能導(dǎo)致生物分子鍵合到微球表面的效率的非預(yù)期干擾和變化。清洗過(guò)程可減少與微 球表面關(guān)聯(lián)的表面活性劑和穩(wěn)定劑的量，但是完全去除表面活性劑和穩(wěn)定劑極其困 難。
因此，比現(xiàn)有技術(shù)顯著改進(jìn)的是提供用于形成含有大于約2總量％的磁性響應(yīng) 材料的微球、而不顯著妨礙光傳播進(jìn)出微球的方法。進(jìn)一步的改進(jìn)在于該磁性響 應(yīng)材料與微球強(qiáng)關(guān)聯(lián)從而減少染色過(guò)程中磁性響應(yīng)材料的損失、并且該磁性響應(yīng)材 料包敷有聚合物以基本上防止磁性響應(yīng)材料與感興趣的生物分子相互作用。此外， 如果最外面的聚合物層在沒(méi)有表面活性劑和穩(wěn)定劑出現(xiàn)的情況下形成，則目前使用 的方法可得到改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
以下對(duì)微球、微球群和用于形成微球的方法的各個(gè)實(shí)施方式的描述并不旨在 以任何方式解釋成對(duì)所附權(quán)利要求的主題進(jìn)行限制。
一實(shí)施方式涉及配置成呈現(xiàn)熒光和磁性特性的微球。該微球包括核微球和耦 聯(lián)到核微球表面的磁性材料。核微球表面的約50%或更少被磁性材料覆蓋。此外， 微球包括包敷磁性材料和核微球的聚合物層。
在一實(shí)施方式中，核微球包括耦聯(lián)到核微球表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)。在另 一實(shí)施方式中，微球包括一種或多種熒光染料。在一不同實(shí)施方式中，微球包括兩 種或多種不同熒光染料。在一些實(shí)施方式中，微球中含有的熒光染料被結(jié)合到聚合 物層以及核微球中。
在一些實(shí)施方式中，磁性材料包括粒度為約IO納米至約1000納米的顆粒。 在一較佳實(shí)施方式中，磁性材料包括粒度為約50納米至約300納米的顆粒。在一 些實(shí)施方式中，磁性材料包括磁石單晶。在再一實(shí)施方式中，磁性材料包括顆粒聚 集體。例如，磁性材料可以是比上述那些更小的顆粒聚集體，使得該聚集體的大小 在上述范圍之一內(nèi)。在另一實(shí)施方式中，磁性材料包括混合金屬磁性材料。在一附 加實(shí)施方式中，微球包括耦聯(lián)到聚合物層外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)。
在一實(shí)施方式中，微球包括耦聯(lián)到聚合物層的外表面的附加磁性材料、以及 包敷該附加磁性材料的附加聚合物層。很容易意識(shí)到磁性材料和聚合物的交替層 可在微球中重復(fù)直到實(shí)現(xiàn)期望的微球磁性成分。這樣，微球可包括一個(gè)或多個(gè)磁性 材料/聚合物層，各個(gè)層配置成核微球的小于約50%的表面覆蓋有磁性材料。
在一個(gè)這樣的實(shí)施方式中，磁性材料和附加磁性材料具有基本上相同的成分。在不同實(shí)施方式中，磁性材料和附加磁性材料具有不同的成分。在再一實(shí)施方式中， 磁性材料和附加磁性材料的至少之一包括混合金屬磁性材料。在另一個(gè)這樣的實(shí)施 方式中，聚合物層和附加聚合物層由基本上相同的可聚合材料形成。在其它實(shí)施方 式中，聚合物層和附加聚合物層由不同的可聚合材料形成。在一些實(shí)施方式中，微 球包括耦聯(lián)到附加聚合物層外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)。各個(gè)上述微球?qū)嵤┓绞娇?進(jìn)一步如本文所述地配置，并根據(jù)本文所述的方法實(shí)施方式形成。
上述微球?qū)嵤┓绞教峁﹥?yōu)于目前使用的具有磁性和熒光特性的微球的若干優(yōu) 點(diǎn)。例如，上述微球包括重量比大于約2%的磁性材料而并不顯著妨礙光傳播進(jìn)出
微球。特別地，已經(jīng)確定了當(dāng)核微球的大于約50%的表面被磁性材料覆蓋時(shí)，微
球的熒光發(fā)射受到顯著影響(即熒光發(fā)射大大降低)。此外，磁性材料可與本文進(jìn) 一步描述的微球強(qiáng)關(guān)聯(lián)，使得磁性材料在染色過(guò)程中不從微球釋放。磁化核微球也 涂布有聚合物層，該聚合物層基本上防止了磁性材料與感興趣生物分子之間的相互 作用。此外，聚合物層可在不存在表面活性劑和穩(wěn)定劑的情況下形成。
另一實(shí)施方式涉及配置成呈現(xiàn)熒光和磁性特性的微球群。該群包括被配置成 呈現(xiàn)不同熒光特性、不同磁性特性、或者不同熒光和磁性特性的兩個(gè)或多個(gè)微球子 集。兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球包括核微球和耦聯(lián)到該核微球表面的磁性材料。
約50%或更少的核微球表面覆蓋有磁性材料。單獨(dú)微球還包括包敷磁性材料和核 微球的聚合物層。單獨(dú)微球和上述群可進(jìn)一步如本文所述地配置。
一附加實(shí)施方式涉及形成呈現(xiàn)磁性特性的微球的方法。該方法包括組合核微 球與磁性材料使得磁性材料耦聯(lián)到核微球表面以形成磁化核微球。約50%或更少 的核微球表面覆蓋有磁性材料。該方法也包括組合磁化核微球與一種或多種可聚合 材料，使得一種或多種可聚合材料形成包敷磁化核微球的聚合物層，從而形成呈現(xiàn) 磁性特性的微球。
在一實(shí)施方式中，該方法包括按照大小將磁性顆粒分成第一組和第二組。第 一組中相當(dāng)部分的磁性顆粒具有約IO納米或更大的粒度。第二組中相當(dāng)部分的磁 性顆粒具有約IO納米或更小的粒度。在一個(gè)這樣的實(shí)施方式中，與核微球組合的 磁性材料包括第一組磁性顆粒。在另一實(shí)施方式中，該方法包括組合所形成的微球 與附加磁性材料使得附加磁性材料耦聯(lián)到聚合物層外表面、以及形成包敷附加磁性 材料的附加聚合物層。
在一些實(shí)施方式中，該方法包括使形成的微球在含有熒光染料的溶劑中溶脹， 使得熒光染料遷移到形成的微球中。這種方法也包括改變含有熒光染料的溶劑的一
11個(gè)或多個(gè)特性，使得所形成的微球收縮從而將熒光染料包埋在形成的微球中。在一 不同實(shí)施方式中，該方法包括在組合核微球與磁性材料之前將一種或多種熒光染料 結(jié)合在核微球中。在另一實(shí)施方式中，該方法包括將一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)耦聯(lián)到聚合 物層外表面。上文所述方法的各個(gè)實(shí)施方式可包括本文所述的任何其它步驟。
一方面，本發(fā)明提供了一種微球，包括
核微球；
耦聯(lián)到所述核微球表面的磁性材料，其中，50%或更少的所述核微球表面被所
述磁性材料覆蓋，并且所述磁性材料包括粒度為10-1000納米的顆?；蝾w粒的聚集 體；以及
包敷所述磁性材料和所述核微球的聚合物層。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述核微球包括耦聯(lián)于所述核微球表面的一個(gè)或 多個(gè)官能團(tuán)。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)在核微球形成的過(guò)程中 通過(guò)與包括所述一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)的一種或多種可聚合材料聚合耦聯(lián)到該核微球 表面。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料包括粒度為50-300納米的顆粒或 顆粒的聚集體。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料包括磁石單晶。 在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料包括混合金屬磁性材料。 在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料是鐵磁性、反磁性、順磁性或超 順磁性的。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述核顆粒包括苯乙烯聚合物、二乙烯苯聚合 物、二氧化硅聚合物或丙烯酰胺聚合物。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，它還包括耦聯(lián)于所述聚合物層外表面的一個(gè)或 多個(gè)官能團(tuán)。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述聚合物層在沒(méi)有表面活性劑和穩(wěn)定劑的情 況下形成。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，它還包括耦聯(lián)于所述聚合物層外表面的附加磁 性材料和包敷所述附加磁性材料的附加聚合物層。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料和所述附加磁性材料具有基本上 相同的成分。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料和所述附加磁性材料具有不同的 成分。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料和所述附加磁性材料的至少之一 包括混合金屬磁性材料。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述聚合物層和所述附加聚合物層由基本上相 同的可聚合材料形成。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述聚合物層和所述附加聚合物層由不同的可 聚合材料形成。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，它還包括耦聯(lián)于所述附加聚合物層外表面的一 個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)。
另一方面，本發(fā)明提供了一種微球群，包括被配置成呈現(xiàn)不同磁性特性的 兩個(gè)或多個(gè)微球子集，其中所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球是上述微球。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集進(jìn)一步被配置成呈現(xiàn)不 同的90°光散射特性。
另一方面，本發(fā)明提供了一種分析試驗(yàn)樣品的方法，包括
將包括兩個(gè)或多個(gè)微球子集的試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣品測(cè)量系統(tǒng)的觀測(cè)腔 中，其中，所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集被配置成呈現(xiàn)不同熒光特性、不同磁性特性、 或不同熒光和磁性特性，其中，所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球包括
耦聯(lián)到所述核微球表面的磁性材料，其中，50%或更少的所述核微球表面 被所述磁性材料覆蓋，并且所述磁性材料包括粒度為10-1000納米的顆粒或顆粒的 聚集體；
包敷所述磁性材料和所述核微球的聚合物層，以及
一種或多種熒光染料，包含在(l)所述核微球中，所述聚合物層中， 或者所述核微球和所述聚合物層兩者中；或者(2)在聚合物層形成之前，所述核 微球中，和/或所述核微球表面上；或者(3)在聚合物層形成之前，所述核微球中， 和/或所述核微球表面上，和/或所述聚合物層中，和/或所述聚合物層的外表面上；
照亮所述觀測(cè)腔中的兩個(gè)或多個(gè)微球子集；
測(cè)量所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射；
根據(jù)所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射的測(cè)量，確定兩個(gè)或多個(gè)微 球子集的同一性；以及
核微球;根據(jù)所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射的測(cè)量，確定兩個(gè)或多個(gè)微 球子集表面正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，它還包括向在觀測(cè)腔中的兩個(gè)或多個(gè)微球子集施 加外部磁場(chǎng)。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，它還包括測(cè)量所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng)。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集的同一性的步驟 進(jìn)一步根據(jù)對(duì)兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng)的測(cè)量。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集表面正在發(fā)生或 已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)的步驟進(jìn)一步根據(jù)對(duì)兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng)的測(cè)量。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述將試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣品測(cè)量系統(tǒng)的觀 測(cè)腔中的步驟包括將試驗(yàn)樣品輸送到流式細(xì)胞儀的試管中。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述將試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣品測(cè)量系統(tǒng)的觀 測(cè)腔中的步驟包括將試驗(yàn)樣品輸送到靜態(tài)成像系統(tǒng)的觀測(cè)腔中。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述照亮所述觀測(cè)腔中的兩個(gè)或多個(gè)微球子集 的步驟包括用多個(gè)光源照亮兩個(gè)或多個(gè)微球子集。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集中的單獨(dú)微球的磁性
材料包括粒度約為50-300納米的顆?；蝾w粒的聚集體。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球還包括耦聯(lián) 于所述聚合物層外表面的附加磁性材料和包敷所述附加磁性材料的附加聚合物層。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料和所述附加磁性材料具有基本上 相同的成分。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料和所述附加磁性材料具有不同的 成分。
另一方面，本發(fā)明提供了一種分析試驗(yàn)樣品的方法，包括
將包括兩個(gè)或多個(gè)微球子集的試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣品測(cè)量系統(tǒng)的腔中，其 中，所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集被配置成呈現(xiàn)不同熒光特性、不同磁性特性、或不同
熒光和磁性特性，其中，所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球包括 核微球；
耦聯(lián)到所述核微球表面的磁性材料，其中，50%或更少的所述核微球表面 被所述磁性材料覆蓋，并且所述磁性材料包括粒度為10-1000納米的顆?；蝾w粒的 聚集體；包敷所述磁性材料和所述核微球的聚合物層，以及
一種或多種熒光染料，包含在(1)所述核微球中，所述聚合物層中， 或者所述核微球和所述聚合物層兩者中；或者(2)在聚合物層形成之前，所述核 微球中，和/或所述核微球表面上；或者(3)在聚合物層形成之前，所述核微球中， 和/或所述核微球表面上，和/或所述聚合物層中，和/或所述聚合物層的外表面上；
向所述腔中的兩個(gè)或多個(gè)微球子集施加外部磁場(chǎng)；
測(cè)量所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng)；
根據(jù)所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng)的測(cè)量，確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集的同 一性；以及
根據(jù)所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng)的測(cè)量，確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集表面 正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，它還包括 照亮所述腔中的兩個(gè)或多個(gè)微球子集；以及 測(cè)量所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集的同一性的步驟 進(jìn)一步根據(jù)對(duì)兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射的測(cè)量。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集表面正在發(fā)生或 已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)的步驟進(jìn)一步根據(jù)對(duì)兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射的測(cè)
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述照亮所述腔中的兩個(gè)或多個(gè)微球子集的步 驟包括用多個(gè)光源照亮兩個(gè)或多個(gè)微球子集。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述將試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣品測(cè)量系統(tǒng)的腔 中的步驟包括將試驗(yàn)樣品輸送到流式細(xì)胞儀的試管中。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述將試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣品測(cè)量系統(tǒng)的腔 中的步驟包括將試驗(yàn)樣品輸送到靜態(tài)成像系統(tǒng)的腔中。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球的磁性材料 包括粒度約為50-300納米的顆?；蝾w粒的聚集體。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球還包括耦聯(lián) 于所述聚合物層外表面的附加磁性材料和包敷所述附加磁性材料的附加聚合物層。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料和所述附加磁性材料具有基本上 相同的成分。
15在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磁性材料和所述附加磁性材料具有不同的 成分。


得益于以下較佳實(shí)施方式的詳細(xì)描述并參照附圖，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng) 域技術(shù)人員而言將變得顯而易見(jiàn)，在附圖中
圖1是示出可用于以本文所述的微球和群實(shí)施方式進(jìn)行測(cè)量、實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)的 系統(tǒng)的一個(gè)示例的示意圖2是示出包括耦聯(lián)到核微球表面的磁性材料的磁化核微球的一個(gè)實(shí)施方式 的橫截面圖的示意圖3是示出包括包敷有聚合物層的圖2的磁化核微球的微球的一個(gè)實(shí)施方式 的橫截面圖的示意圖4是示出圖3微球的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖的示意圖，該微球包括耦聯(lián) 到聚合物層外表面的附加磁性材料；
圖5是示出圖4微球的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖的示意圖，該微球包括包敷 附加磁性材料的附加聚合物層。
雖然本發(fā)明易于有各種更改和替換形式，但其具體實(shí)施方式
作為示例在附圖 中示出并在本文中詳細(xì)描述。附圖可不必按比例地繪制。然而，應(yīng)該理解附圖和詳 細(xì)描述并不旨在將本發(fā)明限制于所公開(kāi)的特定形式，相反本發(fā)明旨在覆蓋落在如所 附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有更改、等效方案和替換方案。
具體實(shí)施例方式
本文所述的微球?qū)嵤┓绞娇捎米鞣肿臃磻?yīng)的載體。其中可使用本文所述的微 球?qū)嵤┓绞降倪@些分子反應(yīng)和實(shí)驗(yàn)、測(cè)量、和試驗(yàn)的示例在Fulton的美國(guó)專利No. 5,736,330、 Chandler等人的美國(guó)專利No. 5,981,180、 Chandler等人的美國(guó)專利No. 6,449,562、 Chandler等人的美國(guó)專利No. 6,524,793、 Chandler的美國(guó)專利No. 6,592,822和Chandler等人的美國(guó)專利No. 6,939,720，這些專利通過(guò)引用全部結(jié)合 于此。本文中使用的術(shù)語(yǔ)"微球"通常定義為可以為球形或者可以不為球形的復(fù)合 結(jié)構(gòu)。術(shù)語(yǔ)"微球"、"顆粒"和"珠"通?？捎杀绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員互換使用。因 此，本文使用的術(shù)語(yǔ)"微球"可由"顆粒"或"珠"代替而不改變本文所述的實(shí)施 方式的范圍。圖1示出可用于以本文所述的微球和群實(shí)施方式進(jìn)行測(cè)量、實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)的系 統(tǒng)的一個(gè)示例。注意，本文所述的附圖并未按比例繪制。特別地，附圖中一些元件 的比例被顯著放大以強(qiáng)調(diào)該元件的特征。此外，附圖中使用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)指示類似 配置的元件。
在圖1中，該系統(tǒng)沿著通過(guò)微球IO所流經(jīng)的試管12的橫截面的平面示出。 試管可以是諸如在流式細(xì)胞儀中使用的石英或熔融二氧化硅試管。然而，也可使用 任何其它適當(dāng)類型的觀測(cè)腔或輸運(yùn)腔來(lái)輸運(yùn)測(cè)量的樣品。微球io可根據(jù)本文所述 的實(shí)施方式配置。
該系統(tǒng)包括光源14。光源14可包括本領(lǐng)域中公知的任何適當(dāng)光源，諸如激光 器。光源可被配置成發(fā)射具有諸如藍(lán)光或綠光的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的光。光源14被 配置成在微球流經(jīng)試管時(shí)照亮它們。這種照亮可使得微球發(fā)射具有一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng) 或波帶的熒光。在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)包括被配置成將來(lái)自光源的光聚焦在微 球或流程上的一個(gè)或多個(gè)透鏡(未示出)。該系統(tǒng)也可包括一個(gè)以上的光源。在一 實(shí)施方式中，光源可被配置成用具有不同波長(zhǎng)或波帶(例如藍(lán)光和綠光)的光照亮 微球。在一些實(shí)施方式中，光源可被配置成在不同方向照亮微球。
從微球向前散射的光被折疊式反射鏡18或另一適當(dāng)?shù)膶?dǎo)光部件引導(dǎo)到檢測(cè)系 統(tǒng)16。或者，檢測(cè)系統(tǒng)16可直接置于向前散射光的路徑上。這樣，折疊式反射鏡 或其它導(dǎo)光部件可不被包括在該系統(tǒng)中。在一實(shí)施方式中，向前散射光是由微球散 射的與光源14的照亮方向成約18(T角的光，如圖1所示。向前散射光的角度可以 不與照亮方向成精確的180°，使得來(lái)自光源的入射光不入射到檢測(cè)系統(tǒng)的光敏表 面。例如，向前散射光可以是由微球散射的與照亮方向成小于或大于18(T角的光 (例如以約17(T、約175°、約185'、或者約19(T的角度散射的光)。
也可聚集由微球散射的與照亮方向成約90'角的光。在一實(shí)施方式中，該散射 光被一個(gè)或多個(gè)分束器或二向色鏡分成一個(gè)以上的光束。例如，與照亮方向成約 9(T角的散射光可由分束器20分成不同的兩束光。不同的兩束光又被分束器22和 24分離以形成不同的四束光。各束光被引導(dǎo)到包括一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器的不同檢測(cè) 系統(tǒng)。例如，四束光之一可被引導(dǎo)到檢測(cè)系統(tǒng)26。檢測(cè)系統(tǒng)26可配置成檢測(cè)由微 球散射的光。
由檢測(cè)系統(tǒng)16和/或檢測(cè)系統(tǒng)26檢測(cè)的散射光通常與由光源照亮的微球體積 成比例。因此，檢測(cè)系統(tǒng)16和/或檢測(cè)系統(tǒng)26的輸出信號(hào)可用于確定微球的直徑 或大小。此外，檢測(cè)系統(tǒng)16和/或檢測(cè)系統(tǒng)26的輸出信號(hào)可用于識(shí)別粘在一起或幾乎同時(shí)通過(guò)照亮區(qū)域的一個(gè)以上的微球。因此，這些微球可與其它樣品微球和校 準(zhǔn)微球區(qū)分開(kāi)。另外三束光可被引導(dǎo)到檢測(cè)系統(tǒng)28、 30和32。檢測(cè)系統(tǒng)28、 30和32可被配 置成檢測(cè)由微球發(fā)射的熒光。各個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)可被配置成檢測(cè)不同波長(zhǎng)或不同波長(zhǎng)范 圍的熒光。例如，檢測(cè)系統(tǒng)之一可被配置成檢測(cè)綠色熒光。另一檢測(cè)系統(tǒng)可被配置 成檢測(cè)黃橙色熒光，而再一檢測(cè)系統(tǒng)可被配置成檢測(cè)紅色熒光。在一些實(shí)施方式中，濾光器34、 36和38可分別耦聯(lián)到系統(tǒng)28、 30和32。濾 光器可被配置成遮擋除了所配置的檢測(cè)系統(tǒng)要檢測(cè)的波長(zhǎng)之外的波長(zhǎng)的熒光。此 外， 一個(gè)或多個(gè)透鏡(未示出)可光學(xué)耦合到各個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)。這些透鏡可被配置成 將散射光或發(fā)射熒光聚焦到探測(cè)器的光敏表面上。探測(cè)器的輸出電流與入射熒光成比例并產(chǎn)生電流脈沖。電流脈沖可被轉(zhuǎn)換成 電壓脈沖，經(jīng)過(guò)低通過(guò)濾，然后通過(guò)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化。諸如數(shù)字信號(hào)處 理器(DSP)的處理器40對(duì)脈沖下的區(qū)域進(jìn)行積分以提供表示熒光幅度的數(shù)字。 如圖1所示，處理器40可通過(guò)傳輸介質(zhì)42耦聯(lián)到檢測(cè)系統(tǒng)26。傳輸介質(zhì)42可包 括本領(lǐng)域己知的任何適當(dāng)傳輸介質(zhì)。處理器40也可以通過(guò)傳輸介質(zhì)42和諸如A/D 轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)其它部件(未示出)間接耦聯(lián)到檢測(cè)系統(tǒng)26。處理器可通過(guò) 類似方式耦聯(lián)到系統(tǒng)中的其它檢測(cè)系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，響應(yīng)于由微球發(fā)射的熒光的輸出信號(hào)可用于確定微球的 同一性(identity)和關(guān)于在微球表面正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)的信息。例如兩 個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)可用于確定微球的同一性，而其它檢測(cè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)可用 于確定微球表面上正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)。因此，檢測(cè)系統(tǒng)和濾光器的選擇可 取決于結(jié)合或者鍵合到微球和/或待測(cè)量反應(yīng)中的染料類型而改變(即結(jié)合或者鍵 合到反應(yīng)所涉及的反應(yīng)物中的染料)。用于確定樣品微球的同一性的檢測(cè)系統(tǒng)(即檢測(cè)系統(tǒng)28和30)可以是雪崩光 電二極管(APD)、光電倍增管(PMT)或其它光探測(cè)器。用于鑒別在微球表面上 正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)(例如檢測(cè)系統(tǒng)32)可以是PMT、 APD或 另一形式的光探測(cè)器。該系統(tǒng)可如本文所述地進(jìn)一步配置。雖然圖1的系統(tǒng)被示為包括具有用于分辨具有不同染料特征的微球的兩個(gè)不 同檢測(cè)窗口的兩個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)，但是應(yīng)該理解，該系統(tǒng)可包括兩個(gè)以上的這種檢測(cè)窗 口 (即3個(gè)檢測(cè)窗口、 4個(gè)檢測(cè)窗口等)。在這些實(shí)施方式中，系統(tǒng)可包括附加分 束器和具有其它檢測(cè)窗口的附加檢測(cè)系統(tǒng)。此外，濾光器和/或透鏡可被耦合到各18個(gè)附加檢測(cè)系統(tǒng)。在另一實(shí)施方式中，系統(tǒng)包括被配置成分辨在微球表面上發(fā)生反應(yīng)的不同材 料的兩個(gè)或多個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)。不同的反應(yīng)材料可具有與微球的染料特征不同的染料特征。如圖1所述的系統(tǒng)也可包括用于測(cè)量微球的一個(gè)或多個(gè)磁性特性的多個(gè)其它 部件(未示出)。例如，該系統(tǒng)可被配置成磁性以及光學(xué)地激發(fā)微球。微球可通過(guò) 向微球施加外部磁場(chǎng)而得以磁性激發(fā)?？墒褂帽绢I(lǐng)域中公知的任何適當(dāng)裝置將外部 磁場(chǎng)施加到微球。系統(tǒng)也可包括本領(lǐng)域中公知的可用于檢測(cè)微球磁場(chǎng)的任何適當(dāng)磁 性探測(cè)器。通過(guò)磁性探測(cè)器檢測(cè)的由微球的誘導(dǎo)磁化導(dǎo)致的磁場(chǎng)與微球的磁化成比 例，微球的磁化又與所施加的磁場(chǎng)成比例。所檢測(cè)的微球磁場(chǎng)可用于確定微球的同 一性和/或微球表面上正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)。呈現(xiàn)可測(cè)量磁性特性的微球提供優(yōu)于非磁性微球的優(yōu)點(diǎn)。例如，微球的磁性 性質(zhì)隨著時(shí)間的流逝基本上保持穩(wěn)定，尤其在磁性材料受到保護(hù)免于暴露在諸如反 應(yīng)物的其它材料(例如通過(guò)本文所述的聚合物層)下時(shí)并且自磁性標(biāo)簽沒(méi)有經(jīng)受測(cè) 量系統(tǒng)的光漂白起。此外，基本磁性的背景通常不在使用微球分析的樣品中出現(xiàn)。 這樣，該樣品不會(huì)對(duì)微球磁性特性測(cè)量中的噪聲有貢獻(xiàn)。此外，磁場(chǎng)的施加和檢測(cè) 不會(huì)受水溶反應(yīng)物或生物材料妨礙。此外，磁力可用于遠(yuǎn)程操縱微球(例如用于分 離樣品中的特定分析物)。此外，多個(gè)適于生物技術(shù)應(yīng)用的相對(duì)敏感的磁場(chǎng)檢測(cè)裝 置可購(gòu)得并且可以結(jié)合在本文所述的任一系統(tǒng)中。可用于以本文所述的微球和群實(shí)施方式進(jìn)行的測(cè)量、實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)的系統(tǒng)的附加示例在Chandler等人的美國(guó)專利No. 5,981,180、 Chandler的美國(guó)專利No. 6,046,807、 Chandler的美國(guó)專利No. 6，139,800、 Chandler的美國(guó)專利No. 6,366,354、 Chandler的美國(guó)專利No. 6,411,904、 Chandler等人的美國(guó)專利No. 6,499,562和 Chandler等人的美國(guó)專利No. 6,524，793，這些專利通過(guò)引用全部結(jié)合于此。本文所 述的系統(tǒng)可如這些專利中所述地進(jìn)一步配置。此外，可用于進(jìn)行本文所述微球和群 實(shí)施方式的測(cè)量的系統(tǒng)包括Roth在2005年9月21提交的序列號(hào)為60/719,010的 美國(guó)專利申請(qǐng)和Phillips在2005年12月16日提交的序列號(hào)為11/305,805的美國(guó) 專利申請(qǐng)中描述和示出的系統(tǒng)，這些專利通過(guò)引用全部結(jié)合于此。這些專利和專利 申請(qǐng)中描述的系統(tǒng)可包括如上所述的部件，使得該系統(tǒng)可以測(cè)量微球的一個(gè)或多個(gè) 磁性特性。根據(jù)一實(shí)施方式，用于形成呈現(xiàn)磁性特性的微球的方法包括組合核微球與磁19性材料使得磁性材料耦聯(lián)到核微球表面以形成磁化(或者"磁性響應(yīng)")核微球。 適用于本文所述實(shí)施方式的核微球可從許多生產(chǎn)商處購(gòu)得并且可由與所選磁性材 料鍵合的任何材料形成。核微球與磁性材料之間的鍵可以是共價(jià)鍵、離子鍵、靜電 鍵或本領(lǐng)域中已知的任何其它適當(dāng)?shù)逆I形式?？捎糜诤宋⑶虻囊恍┻m當(dāng)材料包括但 不限于苯乙烯聚合物、二乙烯苯聚合物、二氧化硅聚合物、或丙烯酰胺聚合物。核 微球的大小(即球形核微球情形中的直徑)可根據(jù)使用該微球的測(cè)量系統(tǒng)和/或方 法選擇。核微球的適當(dāng)大小在直徑上的范圍是從約1微米到約100微米，但是其它 大小也起作用。還應(yīng)注意核微球大小的更加均勻?qū)е滤鶖z取的染料(例如熒光染 料或熒光基團(tuán))和鍵合的磁性材料更加均勻。在一實(shí)施方式中，核微球包括耦聯(lián)到核微球表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)。表面 功能可從諸如胺、硫醇、羧酸、肼、鹵化物、乙醇、醛及其任意組合的許多不同反 應(yīng)部分中選擇。該功能列表不表示完全的功能列表，且微球功能可包括本領(lǐng)域中公 知的任何其它功能。一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可在核微球形成的過(guò)程中耦聯(lián)到該核微球表 面(例如通過(guò)與包括一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)的一種或多種可聚合材料聚合)?；蛘?，一 個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可在核微球形成之后附加到該核微球表面。一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)的這 種附加可使用本領(lǐng)域中公知的任何適當(dāng)方法實(shí)現(xiàn)。在一實(shí)施方式中，如上所述的核微球與磁性材料的組合包括用含有磁性響應(yīng) 材料的溶液處理核微球溶液。在一實(shí)施方式中，該方法包括將磁性顆粒按大小分成 第一組和第二組。第一組中的相當(dāng)部分磁性顆粒具有約IO納米或更大的粒度。第 二組中的相當(dāng)部分磁性顆粒具有約10納米或更小的粒度。在一個(gè)這種實(shí)施方式中， 與核微球組合的磁性材料包括第一組磁性顆粒。在這種實(shí)施方式中，與核微球組合 的磁性材料不包括第二組磁性顆粒。這樣，磁性響應(yīng)材料可在處理核微球之前進(jìn)行 處理，以從用來(lái)處理核微球的溶液去除相對(duì)細(xì)小的顆粒。磁性顆粒大小的選擇可通過(guò)例如磁性材料的部分酸解(雖然該步驟是可任選 的)，隨后過(guò)濾或離心以將較大顆粒與較小顆粒分離。保留較大顆粒用于與核微球 耦聯(lián)，并丟棄更細(xì)的顆粒。已經(jīng)示出反復(fù)清洗磁性顆粒是有益的，因?yàn)榉磸?fù)清洗能 更加有效地將細(xì)粒從較大磁石的溶液中去除?？捎糜谥蝗コ?xì)粒(例如小于約10 納米的顆?；蛐∮诩s20納米的顆粒)的其它方法也可用于提供適于本文所述實(shí)施 方式的磁性顆粒。然后，經(jīng)清洗的磁性顆粒在與核微球組合之前較佳地在含乙醇溶 液中再次懸浮。含乙醇溶液對(duì)再次懸浮是較佳的，因?yàn)楹軇┡c磁性材料的反應(yīng) 可在磁性材料表面上產(chǎn)生氫氧化物或其它還原物質(zhì)，其中一些已知能發(fā)射熒光，這對(duì)于可使用本文所述的微球和群實(shí)施方式的許多應(yīng)用是不合需要的。本文所述實(shí)施方式的一些優(yōu)點(diǎn)通過(guò)在磁性材料合成之后且在耦聯(lián)于核微球之前處理磁性材料來(lái)提供。諸如Wang等人的美國(guó)專利No. 5,283,079和Sutor的美國(guó) 專利No. 5,648,124 (通過(guò)引用全部結(jié)合于此)中描述的現(xiàn)有技術(shù)方法使用多種技術(shù) 來(lái)最小化粒度并分離最小顆粒。例如，原始磁石通常用酸部分酸解，且通過(guò)保留所 有粒度的磁性傾析或者通過(guò)確保只保留最小粒度的離心且保留上層清液而使磁石 與溶液分離。然而，本文所述實(shí)施方式中使用的磁性材料較佳地不包括這種細(xì)粒?；旧先コ@些最小磁性顆粒允許在使磁性材料對(duì)核微球的表面覆蓋率最小 的同時(shí)形成具有相對(duì)較高的磁石成分的微球。例如，如果相對(duì)較小的磁性顆粒被耦 聯(lián)到核微球表面，則這些顆粒有效地在基本上整個(gè)核微球表面形成相對(duì)較薄的層， 從而使得微球具有較低的磁性響應(yīng)、以及因顆粒對(duì)光的吸收導(dǎo)致幾乎不能從核發(fā)射 光。在一特定示例中，用5納米直徑的磁石完全涂布直徑7微米微球的表面提供只 具有1%磁石成分的微球。此外，光子傳輸進(jìn)出該微球可被磁石嚴(yán)格抑制。因此，在一較佳實(shí)施方式中，較大顆粒或顆粒團(tuán)(即聚集體)散布在核微球 表面使得并非整個(gè)核微球表面都被磁性顆粒覆蓋。因此，微球可因?yàn)橄鄬?duì)較大粒度 而具有相對(duì)較高的磁性成分，并因?yàn)榇判灶w粒對(duì)核微球的部分表面覆蓋率而具有相 對(duì)較高的光透射。例如，通過(guò)處理磁石以基本上排除較小顆粒并保留大小在約10 納米至1000納米范圍內(nèi)、較佳地在約50nm至約300納米范圍內(nèi)的顆粒或團(tuán)，有 可能形成磁石成分為約5%而磁性材料對(duì)核微球的表面覆蓋率僅約為20%的微球。 因此，根據(jù)本文所述實(shí)施方式形成的微球有利地具有比諸如Wang等人和Sutor公 開(kāi)的方法(其中目的是最大化磁性成分而不考慮磁性顆粒的表面覆蓋率或遮光程 度)形成的磁性微球更高的磁性成分和更高的光透射。如上所述地處理核微球產(chǎn)生磁化核微球，如圖2所示它包括耦聯(lián)到核微球46 表面的磁性材料44。較佳地，約50%或更少的核微球表面被磁性材料44覆蓋。換 言之，磁性材料只耦聯(lián)到核微球表面的一部分，從而造成磁性材料對(duì)表面的部分覆 蓋。磁性材料到核微球的這種耦聯(lián)是有益的，因?yàn)榇判圆牧蠈?duì)核微球的超過(guò)約50% 的表面覆蓋率已被示為顯著影響(即減少)來(lái)自熒光染色核微球的熒光發(fā)射。磁性材料44可包括顆粒。在一實(shí)施方式中，磁性材料44包括粒度(例如直 徑)約為IO納米至1000納米的顆粒。在一較佳實(shí)施方式中，磁性材料包括粒度約 為50納米至約300納米的顆粒。磁性顆粒的粒度可基于核微球的大小、磁性顆粒 對(duì)核微球的選定表面覆蓋率、和選定微球磁性成分來(lái)選擇。通常，磁性顆粒的粒度可小于核微球的大小，使得多個(gè)磁性顆粒在磁性顆粒不完全覆蓋該表面的情況下可 耦聯(lián)到核微球表面。在一些實(shí)施方式中，磁性材料包括磁石單晶。在一不同實(shí)施方式中，磁性材 料包括顆粒聚集體。形成該聚集體的顆?？杀却攀瘑尉Ц?。此外，形成該聚集體 的顆?？蓪⒘６热槭沟镁奂w自身具有諸如上述范圍內(nèi)的大小。在再一實(shí)施方式 中，磁性材料包括混合金屬磁性材料。磁性材料可取為多種形式，諸如鐵磁性、反磁性、順磁性或超順磁性。在這 些形式中，最后兩種形式是對(duì)本文所述的實(shí)施方式最有用的，并且由于超順磁性是 順磁性的子類，因此它們?cè)诒居懻撝型葘?duì)待。通用的磁性材料是氧化鐵磁石，F(xiàn)e304。當(dāng)通過(guò)產(chǎn)生相對(duì)較小粒度的方法制備這種磁石時(shí)，該磁石是順磁性的。一 種這樣的方法包括加熱具有諸如氫氧化鈉的相對(duì)較強(qiáng)鹽基(base)的鐵鹽溶液。可 將諸如鈷和錳的一種或多種其它二價(jià)金屬添加到鐵鹽中以形成具有不同特性的混 合金屬磁性材料。許多這些混合金屬化合物可用于形成磁性微球。其它磁性金屬氧 化物適于在本文所述實(shí)施方式中使用。雖然本文中針對(duì)磁石描述了一些實(shí)施方式， 但是任何其它適當(dāng)磁性材料可用于本文所述的實(shí)施方式。該方法實(shí)施方式也包括組合磁化核微球與一種或多種可聚合材料使得該一種 或多種可聚合材料形成包敷磁化核微球的聚合物層，從而形成呈現(xiàn)磁性特性的微 球。例如，在將磁石耦聯(lián)到核微球表面之后，聚合物保護(hù)層可在磁化核微球上形成。 這樣，磁性"涂布"的核微球基本上涂布有聚合物材料。聚合物層可被配置成提供 阻擋層以防止(或至少顯著減少)磁性材料與所形成微球可在后續(xù)步驟(例如染色) 或使用(例如試驗(yàn))過(guò)程中接觸的諸如溶劑、反應(yīng)物、分析物等外部環(huán)境接觸。例 如，如圖3所示，聚合物層48包敷磁性材料44和核微球46。雖然聚合物層48在 圖3中被示為完全包敷磁性材料和核微球，但是實(shí)際上該聚合物層可以不完全地包 敷磁化核微球。然而，聚合物層較佳地形成為使得聚合物層基本上防止磁性材料與 接觸聚合物層外表面的其它材料之間的接觸。該聚合物層可通過(guò)將磁化核微球懸浮在諸如水或乙醇的適當(dāng)溶液中、并將諸 如苯乙烯、丙烯酸或本領(lǐng)域中已知的其它適當(dāng)可聚合分子的一種或多種單體以及聚 合引發(fā)劑和適當(dāng)?shù)钠渌赡芊肿犹砑拥皆搼腋∫褐卸纬?。雖然并非必需，但是單 體混合物較佳地包括能與磁石配位、并且能與諸如但不限于丙烯酸或乙烯基吡啶的 其它單體共聚的物質(zhì)。聚合物層與磁石的配位將在聚合物層與磁化核微球之間形成更強(qiáng)的耦聯(lián)。引發(fā)劑可以是自由基形成化合物、氧化還原對(duì)、或本領(lǐng)域中已知的任何其它適當(dāng)引發(fā)劑。不存在引發(fā)劑時(shí)，聚合可通過(guò)諸如超聲或光化學(xué)引發(fā)的本領(lǐng)域 中已知的任何適當(dāng)方法引發(fā)。聚合物層較佳地在不存在表面活性劑和聚合物穩(wěn)定劑 的情況下形成，即使這不是本文所述實(shí)施方式的要求。
如上所述， 一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)(未示出)可耦聯(lián)于核微球46的表面。此外/ 或者，微球可包括耦聯(lián)到聚合物層48外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)(未示出)。特別
地，在一些實(shí)施方式中，該方法包括將一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)耦聯(lián)到聚合物層48的外
表面。該一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可在一種或多種可聚合材料聚合過(guò)程中耦聯(lián)到聚合物層 的外表面(例如通過(guò)使用包括一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)的一種或多種可聚合材料)。或者， 一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可在聚合物層已形成之后附加到聚合物層的外表面。這種附加可 使用本領(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)方法實(shí)現(xiàn)。耦聯(lián)到聚合物層的外表面的一個(gè)或多個(gè)官 能團(tuán)可包括以上所述的任何官能團(tuán)。此外，如果一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)被耦聯(lián)到核微球 表面和聚合物層的外表面，則耦聯(lián)到核微球表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可與耦聯(lián)到聚 合物層外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)基本上相同或不同。
在一實(shí)施方式中，微球包括一種或多種熒光染料(未示出)。在另一實(shí)施方式 中，微球包括兩種或多種不同的熒光染料(未示出)。本文所述的微球?qū)嵤┓绞降?適當(dāng)熒光染料的示例在通過(guò)引用結(jié)合于此的專利中描述。熒光染料可包含在核微 球、聚合物層或核微球和聚合物層兩者中。
在一實(shí)施方式中，該方法包括在組合核微球與磁性材料之前將一種或多種熒 光染料結(jié)合到核微球中。因此，熒光染料可在聚合物層形成之前被結(jié)合在核微球中。 此外/或者， 一種或多種熒光染料可附加到核微球表面。熒光染料可在聚合物層形 成之前附加到核微球表面。
此外/或者，熒光染料可被結(jié)合到聚合物層中并且/或者附加到聚合物層的外表 面。這樣，熒光染料可在聚合物層形成之后結(jié)合到微球中。結(jié)合到聚合物層并且/ 或者附加到聚合物層外表面的熒光染料可與結(jié)合到核微球并且/或者附加到核微球 表面的熒光染料相同或不同。例如，不同的熒光染料可在不同步驟中附加到核微球 表面和聚合物層的外表面。在另一示例中，相同的熒光染料可在同一步驟中被結(jié)合 到核微球和聚合物層中?？墒褂帽绢I(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)方法將熒光染料結(jié)合到并 且/或者附加到核微球表面和/或聚合物層。
在一實(shí)施方式中，該方法包括在含有熒光染料的溶劑中使所形成的微球溶脹， 從而熒光染料遷移進(jìn)入所形成的微球中。這種方法也包括改變含有熒光染料的溶劑 的一個(gè)或多個(gè)特性，使得所形成的微球收縮并因此將熒光染料包埋在所形成的微球中?？捎糜谌缟纤龅貙晒馊玖辖Y(jié)合到微球中的方法示例在Chandler等人的美 國(guó)專利No. 6,514,295、 Chandler等人的美國(guó)專利No. 6，599,331 、 Chandler等人的美 國(guó)專利No. 6,632,526和Chandler等人的美國(guó)專利No. 6,929,859，這些專利通過(guò)引 用全部結(jié)合于此。含有熒光染料的溶劑可包括一種或多種熒光染料或者兩種或多種 不同的熒光染料。熒光染料可被包埋在核微球中以及有可能包埋在聚合物層中。例 如，熒光染料是否被包埋在聚合物層中可取決于熒光染料的特征(可基于核微球的 特征和使用所形成微球的測(cè)量系統(tǒng)和/或方法來(lái)選擇)、染色溶劑的特征和聚合物層 的特征而改變。
在一些實(shí)施方式中，該方法包括組合所形成的微球與附加磁性材料，使得附 加磁性材料被耦聯(lián)到聚合物層的外表面。這種實(shí)施方式也可包括形成包敷附加磁性 材料的附加聚合物層。在一個(gè)這種實(shí)施方式中，附加磁性材料50可耦聯(lián)到聚合物 層48的外表面，如圖4所示。在這種實(shí)施方式中，如圖5所示，附加聚合物層52 可包敷附加磁性材料50。聚合物層52可如上所述地"包敷"附加磁性材料。這樣， 所形成的微球可任選地涂布有耦聯(lián)到聚合物層48外表面的磁性材料50，如圖4所 示，以及隨后的另一聚合物涂層(例如圖5所示的附加聚合物層52)以增加所形 成微球的磁性成分。該過(guò)程可按需頻繁重復(fù)以提供具有期望水平的光/熒光透射和 磁性特性的所形成微球。
磁性材料50可包括任何上述磁性材料。磁性材料50也可如上所述地形成。 此外，磁性材料44和50可具有基本上相同的成分或不同的成分。附加聚合物層 52可由任何上述可聚合材料形成。附加聚合物層62也可如上所述地形成。此外， 聚合物層48和附加聚合物層52可由基本上相同的可聚合材料或不同的可聚合材料 形成。此外，如圖4和5所示，聚合物層48的外表面只由磁性材料50部分地覆蓋。 例如，約50%或更少的聚合物層48被附加磁性材料覆蓋，使得所形成微球的光透 射/熒光發(fā)射特性并未被附加磁性材料50大大降低。
如上所述， 一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)(未示出)可耦聯(lián)到核微球46的表面和/或聚合 物層48的外表面。此外/或者，微球可包括耦聯(lián)到附加聚合物層52外表面的一個(gè) 或多個(gè)官能團(tuán)(未示出)。特別地，在一些實(shí)施方式中，該方法包括將一個(gè)或多個(gè) 官能團(tuán)耦聯(lián)到附加聚合物層的外表面。一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可在一種或多種可聚合材 料的聚合過(guò)程中耦聯(lián)到附加聚合物層的外表面(例如通過(guò)使用包括一個(gè)或多個(gè)官能 團(tuán)的一種或多種可聚合材料)?；蛘?， 一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可在附加聚合物層已形成 之后附加到附加聚合物層的外表面。一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)的這種附加可使用本領(lǐng)域中
24已知的任何適當(dāng)方法實(shí)現(xiàn)。耦聯(lián)到附加聚合物層外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可包括任何上述官能團(tuán)。此外，如果一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)耦聯(lián)到核微球的表面和附加聚合物層的外表面，則耦聯(lián)到核微球的表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可與耦聯(lián)到附加聚合物層外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)基本上相同或不同。如果一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)耦聯(lián)到聚合物層和附加聚合物層的外表面，則耦聯(lián)到聚合物層外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可與耦聯(lián)到附加聚合物層外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)基本上相同或不同。
如上所述，熒光染料可被結(jié)合到核微球和/或聚合物層48中并且/或者附加到核微球的表面和/或聚合物層48的外表面。此外/或者，熒光染料可被結(jié)合到附加聚合物層中并且/或者附加到附加聚合物層的外表面。結(jié)合到附加聚合物層并且/或者附加到附加聚合物層外表面的熒光染料可與結(jié)合到核微球中并且/或者附加到核微球表面的熒光染料相同或不同。結(jié)合到附加聚合物層中并且/或者附加到附加聚合物層外表面的熒光染料也可與結(jié)合到聚合物層并且/或者附加到聚合物層外表面的熒光染料相同或不同?？墒褂帽绢I(lǐng)域中己知的任何適當(dāng)方法將染料結(jié)合到附加聚合物層中并且/或者附加到附加聚合物層外表面。上述方法的各個(gè)實(shí)施方式可包括本文所述的任何其它方法的任何其它步驟。
圖3示出被配置成呈現(xiàn)熒光和磁性特性的微球的一實(shí)施方式。該微球包括如上所述地配置的核微球46。在一實(shí)施方式中，核微球包括耦聯(lián)到核微球表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)(未示出)。該一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)包括本文所述的任何官能團(tuán)。
微球也包括耦聯(lián)到核微球46表面的磁性材料44。該磁性材料可包括本文所述的任何磁性材料并如本文所述地配置。例如，在一實(shí)施方式中，磁性材料包括粒度(直徑)為約IO納米至1000納米的顆粒。在一較佳實(shí)施方式中，磁性材料包括粒度為約50納米至300納米的顆粒。在另一實(shí)施方式中，磁性材料包括磁石單晶。在再一實(shí)施方式中，磁性材料包括顆粒的聚集體。在一些實(shí)施方式中，磁性材料包括混合金屬磁性材料。較佳地，約50%或更少的核微球表面被磁性材料覆蓋。
微球還包括包敷磁性材料和核微球的聚合物層48。該聚合物層可如上所述地配置。在一實(shí)施方式中，微球包括耦聯(lián)到聚合物層外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)(未示出)。這些一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可包括本文所述的任何官能團(tuán)。此外，如果官能團(tuán)耦聯(lián)到核微球的表面和聚合物層的外表面，則耦聯(lián)到核微球表面的官能團(tuán)可與耦聯(lián)到聚合物層外表面的官能團(tuán)相同或不同。
在一實(shí)施方式中，微球包括耦聯(lián)到聚合物層外表面的附加磁性材料和包敷附加磁性材料的附加聚合物層。例如，如圖5所示，微球可包括耦聯(lián)到聚合物層48外表面的附加磁性材料50和包敷附加磁性材料的附加聚合物層52。附加磁性材料包括本文所述的任何磁性材料。此外，附加磁性材料可如本文所述地配置。例如，
較佳地，磁性材料和附加磁性材料的組合覆蓋50%或更少的核微球表面。在一實(shí)
施方式中，磁性材料和附加磁性材料具有基本上相同的成分。在另一實(shí)施方式中，磁性材料和附加磁性材料具有不同的成分。在再一實(shí)施方式中，磁性材料和附加磁性材料的至少之一包括混合金屬磁性材料。
附加聚合物層52可由本文所述的任何可聚合材料形成。此外，附加聚合物層可如本文所述地配置。此外，在一實(shí)施方式中，聚合物層和附加聚合物層由基本上相同的可聚合材料形成。在另一實(shí)施方式中，聚合物層和附加聚合物層由不同的可聚合材料形成。
在一實(shí)施方式中，微球包括耦聯(lián)到附加聚合物層外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)(未示出)。這些一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)可包括本文所述的任何官能團(tuán)。此外，如果官能團(tuán)耦聯(lián)到核微球的表面和附加聚合物層的外表面，則耦聯(lián)到核微球表面的官能團(tuán)可與耦聯(lián)到附加聚合物層外表面的官能團(tuán)相同或不同。此外，如果官能團(tuán)耦聯(lián)到聚合物層和附加聚合物層的外表面，則耦聯(lián)到聚合物層外表面的官能團(tuán)可與耦聯(lián)到附加聚合物層外表面的官能團(tuán)相同或不同。
在一些實(shí)施方式中，微球包括一種或多種熒光染料。在另一實(shí)施方式中，微球包括兩種或多種不同的熒光染料。例如，在一實(shí)施方式中， 一種或多種熒光染料(未示出)或者兩種或多種不同的熒光染料(未示出)可耦聯(lián)到核微球表面并且/或者結(jié)合到核微球中。耦聯(lián)到核微球表面/并且或者結(jié)合到核微球中的熒光染料可包括本文所述的任何熒光染料。在另一實(shí)施方式中， 一種或多種熒光染料(未示出)或者兩種或多種不同的熒光染料(未示出)可耦聯(lián)到聚合物層的外表面并且/或者結(jié)合到聚合物層中。耦聯(lián)到聚合物層外表面并且/或者結(jié)合到聚合物層中的熒光染料可包括本文所述的任何熒光染料。在再一實(shí)施方式中， 一種或多種熒光染料(未示出)或者兩種或多種不同的熒光染料(未示出)可耦聯(lián)到附加聚合物層外表面并且/或者結(jié)合到附加聚合物層中。耦聯(lián)到附加聚合物層外表面并且/或者結(jié)合到附加聚合物層中的熒光染料可包括本文所述的任何熒光染料。此外，熒光染料可附加到核微球、聚合物層、附加聚合物層及其部分組合的表面并且/或者結(jié)合其中。上述的各個(gè)微球?qū)嵤┓绞娇蛇M(jìn)一步如本文所述地配置。
上述微球?qū)嵤┓绞教峁﹥?yōu)于其它目前使用的微球的優(yōu)點(diǎn)。例如，上述微球可包括重量比大于2%的磁性材料且并不顯著妨礙光傳輸進(jìn)出微球。特別地，已經(jīng)確
26定當(dāng)大于約50%的核微球表面被磁性材料遮蓋，微球的熒光發(fā)射受到顯著影響(即熒光發(fā)射顯著降低)。此外，磁性材料可與核微球表面如本文進(jìn)一步描述地強(qiáng)關(guān)聯(lián)，使得微球的磁性成分在染色操作中并不減少。磁性核微球也基本上被聚合物層包敷，這基本上防止了磁性材料與感興趣的生物分子以及與所形成微球接觸的其它材料相互作用。此外，聚合物層可在不存在表面活性劑和穩(wěn)定劑的情況下形成。因此，當(dāng)本文所述的微球?qū)嵤┓绞接糜谏镌囼?yàn)時(shí)，由表面活性劑和穩(wěn)定劑導(dǎo)致的生物分子與微球表面的鍵合效率的不期望干擾和變化得以消除。上述微球?qū)嵤┓绞揭簿哂斜疚乃銎渌鼘?shí)施方式的所有優(yōu)點(diǎn)。
本文所述微球可包括在被配置成呈現(xiàn)熒光和磁性特性的微球群中。例如，被配置成呈現(xiàn)熒光和磁性特性的微球群的一個(gè)實(shí)施方式包括兩個(gè)或多個(gè)微球子集。兩個(gè)或多個(gè)微球子集被配置成呈現(xiàn)不同的熒光特性、不同的磁性特性或不同的熒光和磁性特性。子集的熒光和/或磁性特性較佳地在子集之間充分不同而在子集內(nèi)充分統(tǒng)一，使得在測(cè)量時(shí)熒光和/或磁性特性可用于將子集彼此區(qū)分開(kāi)(例如以確定微球所屬的子集)。
兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球可如本文所述地配置。例如，單獨(dú)微球可包括核微球。磁性材料被耦聯(lián)到核微球表面。較佳地，約50%或更少的核微球表面被磁性材料覆蓋。單獨(dú)微球也包括包敷磁性材料和核微球的聚合物層。單獨(dú)微球和群可如本文所述地進(jìn)一步配置。微球群的該實(shí)施方式具有本文所述的其它實(shí)施方式的所有優(yōu)點(diǎn)。
以下實(shí)施方式不應(yīng)視為限制本發(fā)明的實(shí)施方式，而僅僅為示例目的包括在此。示例l:磁石的制備
將0.2摩爾的六水合氯化鐵(III)和0.1摩爾的四水合氯化鐵(II)通過(guò)上方攪拌在三頸圓底燒瓶中溶解于400毫升去離子水中。將該混合物在連續(xù)攪拌的情況下加熱到90°C。將520毫升的6N NaOH在1小時(shí)內(nèi)逐滴添加。允許反應(yīng)繼續(xù)24小時(shí)。
示例2:磁石和聚合物的涂層
將經(jīng)官能羧基化表面改性的10.2克的可購(gòu)得的聚苯乙烯核微球懸浮在總體積100毫升的甲醇中。將12.4毫升制備好的磁石溶液用去離子水清洗，隨后在1MHCL中清洗兩次，最后用甲醇清洗兩次。各個(gè)清洗步驟之后進(jìn)行約4000xg的離心分離以使較大磁石顆粒與較小磁石顆粒分離。使磁石在總體積100毫升的甲醇中再次形成懸浮液。磁石和核微球可組合并混合3小時(shí)。然后，用去離子水清洗該混合物四
27次，之后在總體積375毫升的水中再次形成懸浮液并倒入500毫升的三頸圓底燒瓶中。制備12.6克餾出苯乙烯、0.768克餾出二乙烯苯、0.173克過(guò)氧化苯甲酰和1.47克丙烯酸的混合物并倒入500毫升的三頸圓底燒瓶中。然后，將反應(yīng)混合物加熱到60。C維持24小時(shí)。用甲醇、四氫呋喃清洗涂層微球，隨后用甲醇進(jìn)行三次額外清洗、用水進(jìn)行一次清洗，最后在去離子水中再次形成懸浮液。
根據(jù)本說(shuō)明書(shū)，本發(fā)明各個(gè)方面的進(jìn)一步更改和可選實(shí)施方式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。例如，提供了被配置成呈現(xiàn)熒光和磁性特性的微球和微球群。因此，本說(shuō)明書(shū)被解釋成僅僅是說(shuō)明性的，并且是為了向本領(lǐng)域技術(shù)人員示教實(shí)踐本發(fā)明的一般方法。應(yīng)該理解，本文所示出和描述的本發(fā)明的形式可視為目前的較佳實(shí)施方式。多種元件和材料可代替本文所示出并描述的那些元件和材料，各部分和過(guò)程可被顛倒，且本發(fā)明的某些特征可被單獨(dú)使用，所有這些對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員在得益于本發(fā)明的描述之后是顯而易見(jiàn)的?？稍诓槐畴x所附權(quán)利要求書(shū)所述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本文所述的要素進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種微球，包括核微球；耦聯(lián)到所述核微球表面的磁性材料，其中，50％或更少的所述核微球表面被所述磁性材料覆蓋，并且所述磁性材料包括粒度為10-1000納米的顆?；蝾w粒的聚集體；以及包敷所述磁性材料和所述核微球的聚合物層。
2. 如權(quán)利要求1所述的微球，其特征在于，所述核微球包括耦聯(lián)于所述核微 球表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)。
3. 如權(quán)利要求2所述的微球，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)在核微球 形成的過(guò)程中通過(guò)與包括所述一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)的一種或多種可聚合材料聚合耦 聯(lián)到該核微球表面。
4. 如權(quán)利要求1所述的微球，其特征在于，所述磁性材料包括粒度為50-300 納米的顆?；蝾w粒的聚集體。
5. 如權(quán)利要求l所述的微球，其特征在于，所述磁性材料包括磁石單晶。
6. 如權(quán)利要求1所述的微球，其特征在于，所述磁性材料包括混合金屬磁性 材料。
7. 如權(quán)利要求1所述的微球，其特征在于，所述磁性材料是鐵磁性、反磁性、 順磁性或超順磁性的。
8. 如權(quán)利要求1所述的微球，其特征在于，所述核顆粒包括苯乙烯聚合物、 二乙烯苯聚合物、二氧化硅聚合物或丙烯酰胺聚合物。
9. 如權(quán)利要求1所述的微球，其特征在于，它還包括耦聯(lián)于所述聚合物層外 表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)。
10. 如權(quán)利要求l所述的微球，其特征在于，所述聚合物層在沒(méi)有表面活性劑 和穩(wěn)定劑的情況下形成。
11. 如權(quán)利要求1所述的微球，其特征在于，它還包括耦聯(lián)于所述聚合物層外 表面的附加磁性材料和包敷所述附加磁性材料的附加聚合物層。
12. 如權(quán)利要求11所述的微球，其特征在于，所述磁性材料和所述附加磁性 材料具有基本上相同的成分。
13. 如權(quán)利要求11所述的微球，其特征在于，所述磁性材料和所述附加磁性材料具有不同的成分。
14. 如權(quán)利要求11所述的微球，其特征在于，所述磁性材料和所述附加磁性 材料的至少之一包括混合金屬磁性材料。
15. 如權(quán)利要求11所述的微球，其特征在于，所述聚合物層和所述附加聚合 物層由基本上相同的可聚合材料形成。
16. 如權(quán)利要求11所述的微球，其特征在于，所述聚合物層和所述附加聚合 物層由不同的可聚合材料形成。
17. 如權(quán)利要求11所述的微球，其特征在于，它還包括耦聯(lián)于所述附加聚合 物層外表面的一個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)。
18. —種微球群，包括被配置成呈現(xiàn)不同磁性特性的兩個(gè)或多個(gè)微球子集， 其中所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球是權(quán)利要求1所述的微球。
19. 如權(quán)利要求18所述的微球群，其特征在于，所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集進(jìn) 一步被配置成呈現(xiàn)不同的90。光散射特性。
20. —種分析試驗(yàn)樣品的方法，包括將包括兩個(gè)或多個(gè)微球子集的試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣品測(cè)量系統(tǒng)的觀測(cè)腔 中，其中，所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集被配置成呈現(xiàn)不同熒光特性、不同磁性特性、或不同熒光和磁性特性，其中，所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球包括核微球；耦聯(lián)到所述核微球表面的磁性材料，其中，50%或更少的所述核微球表面 被所述磁性材料覆蓋，并且所述磁性材料包括粒度為10-1000納米的顆?；蝾w粒的 聚集體；包敷所述磁性材料和所述核微球的聚合物層，以及一種或多種熒光染料，包含在(1)所述核微球中，所述聚合物層中， 或者所述核微球和所述聚合物層兩者中；或者(2)在聚合物層形成之前，所述核 微球中，和/或所述核微球表面上；或者(3)在聚合物層形成之前，所述核微球中， 和/或所述核微球表面上，和/或所述聚合物層中，和/或所述聚合物層的外表面上；照亮所述觀測(cè)腔中的兩個(gè)或多個(gè)微球子集；測(cè)量所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射；根據(jù)所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射的測(cè)量，確定兩個(gè)或多個(gè)微 球子集的同一性；以及根據(jù)所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射的測(cè)量，確定兩個(gè)或多個(gè)微 球子集表面正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，它還包括向在觀測(cè)腔中的兩個(gè)或多個(gè)微球子集施加外部磁場(chǎng)。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，它還包括測(cè)量所述兩個(gè)或多個(gè) 微球子集的磁場(chǎng)。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集 的同一性的步驟進(jìn)一步根據(jù)對(duì)兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng)的測(cè)量。
24. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集 表面正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)的步驟進(jìn)一步根據(jù)對(duì)兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng) 的測(cè)量。
25. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述將試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣 品測(cè)量系統(tǒng)的觀測(cè)腔中的步驟包括將試驗(yàn)樣品輸送到流式細(xì)胞儀的試管中。
26. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述將試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣 品測(cè)量系統(tǒng)的觀測(cè)腔中的步驟包括將試驗(yàn)樣品輸送到靜態(tài)成像系統(tǒng)的觀測(cè)腔中。
27. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述照亮所述觀測(cè)腔中的兩個(gè) 或多個(gè)微球子集的步驟包括用多個(gè)光源照亮兩個(gè)或多個(gè)微球子集。
28. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集中的 單獨(dú)微球的磁性材料包括粒度約為50-300納米的顆粒或顆粒的聚集體。
29. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú) 微球還包括耦聯(lián)于所述聚合物層外表面的附加磁性材料和包敷所述附加磁性材料 的附加聚合物層。
30. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述磁性材料和所述附加磁性 材料具有基本上相同的成分。
31. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述磁性材料和所述附加磁性 材料具有不同的成分。
32. —種分析試驗(yàn)樣品的方法，包括將包括兩個(gè)或多個(gè)微球子集的試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣品測(cè)量系統(tǒng)的腔中，其 中，所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集被配置成呈現(xiàn)不同熒光特性、不同磁性特性、或不同 熒光和磁性特性，其中，所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球包括 核微球；耦聯(lián)到所述核微球表面的磁性材料，其中，50%或更少的所述核微球表面 被所述磁性材料覆蓋，并且所述磁性材料包括粒度為10-1000納米的顆粒或顆粒的 聚集體；包敷所述磁性材料和所述核微球的聚合物層，以及一種或多種熒光染料，包含在(1)所述核微球中，所述聚合物層中， 或者所述核微球和所述聚合物層兩者中；或者(2)在聚合物層形成之前，所述核 微球中，和/或所述核微球表面上；或者(3)在聚合物層形成之前，所述核微球中， 和/或所述核微球表面上，和/或所述聚合物層中，和/或所述聚合物層的外表面上；向所述腔中的兩個(gè)或多個(gè)微球子集施加外部磁場(chǎng)；測(cè)量所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng)；根據(jù)所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng)的測(cè)量，確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集的同 一性；以及根據(jù)所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的磁場(chǎng)的測(cè)量，確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集表面 正在發(fā)生或己經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，它還包括 照亮所述腔中的兩個(gè)或多個(gè)微球子集；以及 測(cè)量所述兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射。
34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集 的同一性的步驟進(jìn)一步根據(jù)對(duì)兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光和/或光散射的測(cè)量。
35. 如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述確定兩個(gè)或多個(gè)微球子集 表面正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)的步驟進(jìn)一步根據(jù)對(duì)兩個(gè)或多個(gè)微球子集的熒光 和/或光散射的測(cè)量。
36. 如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述照亮所述腔中的兩個(gè)或多 個(gè)微球子集的步驟包括用多個(gè)光源照亮兩個(gè)或多個(gè)微球子集。
37. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述將試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣 品測(cè)量系統(tǒng)的腔中的步驟包括將試驗(yàn)樣品輸送到流式細(xì)胞儀的試管中。
38. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述將試驗(yàn)樣品輸送到試驗(yàn)樣 品測(cè)量系統(tǒng)的腔中的步驟包括將試驗(yàn)樣品輸送到靜態(tài)成像系統(tǒng)的腔中。
39. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú) 微球的磁性材料包括粒度約為50-300納米的顆?；蝾w粒的聚集體。
40. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)或多個(gè)子集中的單獨(dú)微球還包括耦聯(lián)于所述聚合物層外表面的附加磁性材料和包敷所述附加磁性材料 的附加聚合物層。
41. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述磁性材料和所述附加磁性 材料具有基本上相同的成分。
42. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述磁性材料和所述附加磁性材料具有不同的成分。
全文摘要
本發(fā)明涉及微球、包含其的微球群、以及分析試驗(yàn)樣品的方法，提供了一種微球，包括核微球；耦聯(lián)到所述核微球表面的磁性材料，其中，50％或更少的所述核微球表面被所述磁性材料覆蓋，并且所述磁性材料包括粒度為10-1000納米的顆?；蝾w粒的聚集體；以及包敷所述磁性材料和所述核微球的聚合物層。本發(fā)明還提供了包含該微球的微球群、以及分析試驗(yàn)樣品的方法。
文檔編號(hào)H01F1/11GK101650998SQ20091015927
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2006年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月20日
發(fā)明者D·J·錢德勒, J·伯德瑞 申請(qǐng)人:盧米尼克斯股份有限公司