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POCT免疫分析技术产品大盘点

2018-5-28 00:00| 编辑: 小桔灯网| 查看: 2644| 评论: 0|来源: 检验医学网

摘要: 即时检测(Point of care testing,POCT)作为一种新的医学检验领域,自上世纪90年代在中国兴起,已经走过了近30年的历程。近几年来,中国POCT诊断产品像雨后春笋般层出不穷,公司数量估计已有上百家,而且每年仍有 ...

即时检测(Point of care testing,POCT)作为一种新的医学检验领域,自上世纪90年代在中国兴起,已经走过了近30年的历程。


近几年来,中国POCT诊断产品像雨后春笋般层出不穷,公司数量估计已有上百家,而且每年仍有很多新产品上市。在POCT免疫检测产品中,检测方法都是基于免疫基础的抗原抗体反应,而为了实现这种免疫检测,需要抗体、反应载体、标记物及用于反应控制及信号读取仪器等。各个厂家在这些技术的实现上各有千秋,这里就来盘点下市场上各种各样的POCT标记免疫分析技术及其主要产品。


1
  免疫检测的基础-抗原抗体反应


样本中的待测物质(抗原或抗体)与特异性的抗体在体外发生特异的抗原-抗体反应。在此反应的基础上,采用荧光素、同位素或酶标记技术,使抗原-抗体反应敏感度增加1000倍以上。

影响抗原抗体反应的主要因素有:

试剂中抗体的特异性和亲和力;

抗原与抗体的浓度和比例;

电解质含量;

温度(37℃);

酸碱度(pH=6-8)。

较好的抗体试剂及理想的反应环境是决定检测结果的重要条件。


2
  免疫反应的载体


免疫反应基本上可分为固相和液相二种。国内POCT产品以固相居多,大多是基于硝酸纤维素膜(NC膜)的免疫层析技术。NC膜在为孔径样的结构,不同原料的膜及不同批次的膜在薄厚,孔径的疏密程度上存在一定差异,因此,检测结构的一致性受到一定影响。

近年微流控技术是一项热门的技术领域,国外较早出现的雅培I-STAT和Alere Triage是比较成功的产品。不过Triage可以说有微流但无控,其测试卡以毛细管替代NC膜,但同NC膜一样都是基于层析免疫技术,样本都是通过毛细作用被动流动的,样本的成分比例会影响样本流动的速度。此外,因毛细管受热胀冷缩影响,冷藏试剂必须复温后再使用,否则管径尺寸的不同会影响样本流过的量。

国内微流控以有了一些成熟产品,如深圳微点mLabs、华迈兴微M2、理邦仪器m16等,能够较好的控制样本的流动,但相对来说单张测试卡成本较高。


液相产品近年来以小型化的化学发光产品为主,试剂单人份包装成一个独立的测试条。在液相化学发光的反应体系中,磁性微球承担了载体的作用。


3
  标记物

免疫标记技术:泛指使用荧光素、放射性同位素、酶、胶体金以及化学(或生物)发光剂等作为标记物,标记的抗体或抗原和与之对应抗原或抗体进行特异性的抗原抗体反应,最终借助于各种精密的监测仪器对实验结果进行观察和测定。根据标记物种类的不同,可以将免疫标记技术分为放射免疫分析、酶标记免疫分析、荧光免疫分析、胶体金免疫分析及化学发光免疫分析等技术。


上世纪80年代胶体金标记开始广泛应用于免疫层析方法上(例如:早早孕试纸条),可通过肉眼观察定性诊断,因其简单、方便、快速的特点一直使用至今。在配合仪器读取结果时,可在一定范围内定量,即半定量检测,但在很多情况下不能满足临床定量的需求。


随后荧光材料的物质(如应用最多的罗丹明)成为了免疫层析方法的第二代标记物,可实现定量检测。然而血液样本本身会产生荧光,荧光会受到入射光散射的干扰和背景荧光的干扰,所以,该方法的灵敏度和定量分析能力会受到噪音的限制。


为了改进传统荧光物质的缺点,抗背景干扰能力强的新一代荧光物质纷纷开始广泛应用,如上转发光材料、镧系元素、量子点等,而量子点标记成为了近年来比较热门的标记技术。

在小型化学发光免疫仪上主要应用的是吖啶酯直接发光和酶促化学发光。

也有公司另辟蹊径,不再检测光信号,直接检测纳米磁珠的磁信号强度。


序号

标记物类型

代表标记物

标记物特性

免疫技术

1

有色微球

胶体金

氯金酸(HAuCl4)在还原剂作用下形成的带负电的疏水胶溶液,由于静电作用而成为稳定的胶体状态。测试卡检测时金标记反应线上,肉眼可见红色或粉红色条带。

胶体金免疫(金标免疫)

2

荧光材料

异硫氰酸荧光素 (FITC);罗丹明等

能产生明显的荧光并能作为染料使用的有机化合物。荧光物质吸收激发光的能量后,电子从基态跃迁到激发态,当其回复至基态时,以发射光形成释放出能量,即为荧光。

免疫荧光层析

3

荧光材料

上转发光材料

与传统典型的发光过程(只涉及一个基态和一个激发态)不同,上转换过程需要许多中间态来累积低频的激发光子的能量。上转换发光都发生在掺杂稀土离子的化合物中,主要有氟化物、氧化物、含硫化合物等,如NaYF4。

上转发光

4

荧光材料

镧系元素

某些3价稀土镧系元素如铕(Eu3+)、铽(Tb3+)、铈(Ce3+)等的螯合物经激发后也可发射特征性的荧光。其中以Eu3+应用最广.Eu3+螯合物的激发光波长范围宽,发射光波长范围窄,荧光衰变时间长

时间分辨荧光

5

荧光材料

量子点

是一种纳米级别的半导体,通过对这种纳米半导体材料施加一定的电场或光压,它们便会发出特定频率的光,而发出的光的频率会随着这种半导体尺寸的改变而变化。荧光强度高、抗干扰性强、稳定。常见的量子点由IV、II-Ⅵ,IV-VI或III-V元素组成。

量子点荧光

6

磁性微球

超顺纳米磁珠

通过巨磁阻效应,电阻会随着外加磁场的变化而剧烈变化,通过仪器外加磁场检测电阻变化。磁信号稳定,反应终止后结果长时间稳定。

磁敏免疫

7

化学发光

吖啶酯

在化学结构上有产生发光的特殊基团,在发光免疫分析过程中直接参与发光反应,并没有本底发光。吖啶酯在不需要催化剂的情况下分解、发光,在1秒内光子散射达到高峰,整个过程在2秒内完成,属于闪光型发光,光释放快速、集中、效率高。

直接化学发光;磁微粒化学发光

8

化学发光

辣根过氧化物酶(HRP)-鲁米诺;

碱性磷酸酶(ALP)- AMPPD

标记物作为发光反应的催化剂或作为一种能量传递过程中的受体,其本身直接参与发光反应,属于辉光型发光。如AMPPD可在15min时强度达到高峰,15-60min内光信号强度维持一致,变化很小,即使在12h后仍能测定得出正确结果。

间接化学发光;磁微粒化学发光



4
 仪器


目前,POCT免疫分析产品多以半自动仪器为主,需要手动加入规定的样本量,之后由仪器完成检测。检测试剂为单人份包装,仅需用少量样本,可使用全血样本,可同时处理不同检测项目,不会发生试剂之间或样本之间的交叉污染,10-20分钟可完成一个至多个样本检测,仪器操作简便,无需专业检验医师操作,极大的方便了临床的使用和快速检测。


总体来说,固相产品便于在小型设备上实现半自动检测,而在实现自动化方面需要通过复杂的机型结构来实现测试卡的转运。液相产品相对较容易实现自动化,并且在检测结果稳定性、准确性及运输存储方面优于固相产品。而不同于固相和液相产品,微流控产品有其独特的技术特点,但目前市场应用还不够成熟。总之,对于检测设备的选择,应该综合考虑前面各方面的技术及配套试剂的性能,才能选择到更适合的产品。

仪器原理

固相产品

微流控产品

液相产品


代表仪器

仪器特点

代表仪器

仪器特点

代表仪器

仪器特点

胶体金

罗氏Cobas h232;

基蛋FIA8600

仪器简单,小巧,便携,成本低。  

--

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--

普通荧光

基蛋Getein1100;万孚飞测系列

半自动仪器小巧,便携;全自动仪器体型较大。

微点mLabs

仪器小巧,便携,测试卡微流控制。

梅里埃mini VIDAS免疫分析仪

仪器结构较复杂,操作简便、易用、灵活、检测结果准确性较好;不能检测全血样本

上转发光

热景UPT-3A

单通道仪器

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时间分辨荧光

光景LTRIC-600

单通道仪器

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雷度米特AQT90

两通道,操作简便,原始采血管直接上机,测试卡非单人份包装,上机后需25天内使用。

量子点

金准Olyna

多通道仪器

--

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磁微粒

金磁GM-MICTv2

含磁信号检测模块

理邦m16

测试卡微流控制,生物芯片可实现3-5个及更多项目联合检测。

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化学发光

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华迈兴微M2

测试卡微流控制,目前都是单项目卡。

国赛Kemilo

六通道,单人份试剂,操作简便。

优势与不足

仪器小巧,便携,有机外和机内反应模式,机外反应无温度控制,需手动计时。新一代的标记物对样本荧光背景的干扰影响更小,但层析技术的缺点仍然存在。

仪器小巧,便携,仪器控制样本流动。单张测试卡成本相对较高。目前,在市场上的应用还较少。

成熟技术,与大型化学发光仪器结果可比性较好;仪器体型适中。



参考文献

1. 宋海波等. 中国体外诊断产业发展蓝皮书(2016年••第二卷). 上海科学技术出版社,2018,1.

2. 刘瑶, 田亚平. 免疫标记技术的现状和发展. 中华临床医师杂志(电子版), 2013,7(8):3536-39.

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