28
中国医学装备2006年10月第3卷第10期ChinaMedicalEquipment2006OctoberVol.3NO.10
【技术交流】
电化学发光免疫分析与仪器的解析及临床应用
付礼霞1,冯念伦2,刘玲玲3
(1.山东省千佛山医院,济南市250014;2.3.山东省立医院,济南250021)〔文章编号〕中图分类号〕文献标识码〕1672-8270(2006)10-28-03〔R446〔B
【摘要】现代免疫分析技术都使用各种不同的标记物与待测物质进行全量反应,利用标记物
的放大效应,达到定量测定出超微量物质的目的,而电化学发光免疫分析技术是利用三联吡啶钌做标记物,可以标记任何抗原—抗体及核酸。电化学发光免疫分析仪器,采用一个新的电化学发光氧化还原反应系统,使微量免疫分析走向全自动化、快速、检测稳定、线性范围宽的新阶段。
【关键词】免疫分析;电化学发光;标记物;包被技术
Theexplanationandclinicalusageofelectrochemiluminescenceimmunoassayandinstrument
Abstract:Therearedifferentmarkerstobeusedtoassaysamplesinmodernimmunoassaytechnology.Wecanassaythesuperminimsubjectbythemarkersmultiplyingreaction.Themarkerofelectrochemiluminescenceimmunoassayistriprolidine-Ruthenium.Itcanmarkanyantigen,antibodyandnucleicacid.Theelectrochemiluminescenceimmunoassayinstrumentuseanewoxidationanddeoxidationsystem.Theminimimmunoassaybecomesanewstageofautomatization,speedy,stableandmorelargerlinearrange.
Keyword:immunoassay;electrochemiluminescence;marker;coatingtechnique
压力参数的记录显得非常重要。55.1
常见报警原因及处理空气报警的处理见前述。
难免5.7断电报警因CRRT连续性治疗的性质,
遇到断电。短时断电,将管路静脉端从空气卡子取出,手工反时针转动血泵,等待来电。长时间断电,只能回血等待。
5.8自诊检测失败报警Prisma系统每2h进行为时2min的自检,在临床实践中,治疗后期常常遇到自诊检测失败报警,尤其是采用无肝素或小剂量肝素滤器存在部分凝血时,可按下“键重新自Reset”检,有时需多次方可通过自检。参考文献
崔洪胜,杨俊,等.利用日本IQ血浆交[1]李小庭,
换机实现CRRT的技术及临床应用〔J〕.医疗设备信息.2001,12:12-13
(收稿日期:2006-05-30)
血流量不足,管路动5.2动脉压报警可能原因:
脉部分受压、扭曲,患者低血容量状态。5.3滤器压报警滤器。
滤器阻力增大,滤器凝血,更换
管路回路部分受5.4静脉压报警患者体位改变,
压、扭曲,或管路内有凝血。5.5TMP压力报警治疗中>350mmHg,发出报警。TMP增高提示滤器阻塞、血流量过低以及置换液、超滤率的设置过大。滤器部分凝血,可提高血流量、降低置换液解决。
5.6平衡报警多为操作者触及平衡秤上悬挂的袋子,或袋子上夹子未打开。
—
中国医学装备2006年10月第3卷第10期ChinaMedicalEquipment2006OctoberVol.3NO.10
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1免疫分析与应用
免疫分析是从研究体液蛋白,测定血浆单个成
化学发光免疫分析技术是一种在电极表面由电化学引发的特异性化学发光反应。包括电化学和化学发光两个过程。化学发光剂三联吡啶钌和电子供体三丙胺,在阳电极表面同时各失去一个电子发生氧化反应,二价的三联吡啶钌变成三价的,而三丙胺被氧化成阳离子自由基,两者高反应基团在电极表面迅速反应,它们之间存在的高电化学电位差,使三联吡啶钌变成激发态;再衰减成基态时,同时发射一个波长620nm的光子,这一过程在电极表面反复进行,产生许多光子,使光信号得以增强,以这种技术而生产的仪器,已经使微量免疫分析走向全自动化、快速、无干扰、检测稳定、线性范围宽的新阶段。2.1
电化学发光免疫分析的标记物和包被技术免疫标记技术是超微量物质分析的精髓,仪器的检测部分通过探测待检物质上的标记信号,利用标记物的放大效应,和抗原、抗体的特异性结合,检测出生物体液中超微量物质的含量。不同的免疫分析技术采用不同的标记示踪物质,电化学发光标记物是采用三联吡啶钌—这是一种特殊金属复合物做成的标记物。利用三联吡啶钌做标记物,可以标记任何抗原—抗体及核酸。三联吡啶钌:它的分析结构简单、稳定、分子量小,具有水溶性,可与待测物质进行全量反应,使得电化学发光反应的测定具有了高效性和稳定性,并且没有噪音干扰,可以标记任何抗原、抗体及核酸。2.2
链霉亲和素—生物素包被技术
电化学发光免疫分析采用链霉亲和素—生物素包被技术,这是一种新型生物反应放大系统。以直径为2.8微米的磁性球作为载体,在磁性微球表面积上最大量的包被上链霉亲和素,磁性微球悬浮在反应试剂中,与含有不同抗原或抗体的生物素试剂一起合成链霉亲和素—生物素包被,再与标记物
一起形成高亲合力的牢固结合及多级放大效应,使得检测更加灵敏,可达到检测浓度小于1Pmol/L的超微量物质的目的。
链霉亲和素是一种略偏酸性蛋白,其分子量为由4条序列相同的肽链构成,每个肽链可以65000,
结合1个生物素分子,因此1个链霉亲和素分子具有4个可与生物素分子结合的位点。链霉亲合素不含糖基,在与组织细胞、不易产生非特DNA结合时,分开始的;利用抗原—抗体的特异性结合,借助于高科技、高灵敏性的分析仪器来测定生物组织中的极微量的生理或病理物质:从小到分子量只有300左右的内固醇激素和药物,大到分子量上百万的蛋白质等,定量分析人体及生物体内微量物质的含量,生理状态下的变异与调控因素和病理状态下的变化等等,用于现代生命科学的研究及提供全面健康信息,使得医学的诊断向病因水平方面前进了一大步;免疫分析帮助医生获取准确的诊断结果。
电化学发光免疫分析目前在临床主要有如下方面的应用:
生物活性肽、各种特定蛋白的含量测定1.1激素、
主要包括甲状腺功能的8个参数,内分泌性激素等。1.2
肿瘤的早期诊断
、癌胚抗原(,肿瘤标包括甲胎蛋白(AFP)CEA)
记物等。1.3
传染性疾病的病原诊断
定量测定乙肝五项指标及艾滋病的病原体。乙肝病毒表面抗原抗体是乙肝感染后,重要的评价治疗是否有效,机体免疫功能的指标,是最重要的血清学标志,常规酶法有可能使部分低病毒含量携带者漏检。电化学发光分析仪可在18min内定量检测,而且检测灵敏度达到0.01-0.04μ/ml。对于高浓度样品也无须稀释,线性可达1000iu/L,可以帮助医生有效识别急性、慢性乙肝病毒感染和进行病程监控。1.4
某些病的特征标记物的测定
如心肌标志物:肌钙蛋白T、肌红蛋白和肌酸激酶-同功酶定量测定,糖尿病的胰岛素定量测定等。1.51.6
贫血诊断的铁蛋白、叶酸、维生素B12等项目。过敏反应
免疫球蛋白E(的定量检测,IGE)IGE在过敏反应中有主要意义,但在特定年龄段人群IGE含量变化较大,测量IGE在血清或血浆中的含量主要与其它临床检查联合应用才有实际意义。2
电化学发光免疫分析技术
现代免疫分析技术都使用各种不同的标记物与待测物质进行全量反应,利用标记物的放大效
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中国医学装备2006年10月第3卷第10期ChinaMedicalEquipment2006OctoberVol.3NO.10
中,链霉亲合素是包被在直径仅有2.8微米的表面是聚苯乙烯材料的磁性微球上,微球悬浮在试剂中,微球大而均一的表面积能够包被最大量的链霉亲和素,并有效的与生物素试剂结合,大大加快免疫反应速度。2.3
生物素
又称维生素H,分子量为244.31,呈环形结构,分为I环和II环,I环是亲合素结合的主要部位,II环是标记抗体和酶的唯一结构,可有效结合不同的抗原和各种酶,用于测定多种蛋白、激素、抗原和多种药物,抗体分子经生物素化后,其结合抗原的活性不受影响,多种酶结合生物素后,其催化力基本上保持不变,所以采用生物素与多种标记物结合起到有效地生物放大作用;其生物素化形成的许多“触脚”的多价试剂,使整个反应系统出现多级放大反应,对待测物的检测具有极高的灵敏性,而且反应速度比较快,满足临床和科研需求。2.4
特异性结合
链霉亲和素—生物素与三联吡啶钌结合后,很难分离,并且呈现高度特异性,可明显降低或避免反应可能存在的非特异性作用,霉链亲和素通过4个结合位点多价桥联生物素的反应物和三联吡啶钌。而生物素化的大分子蛋白、核酸、酶、激素等的多级放大作用,使得电化学免疫分析能极精确地测量抗原、抗体、蛋白、激素受体、核酸等等多种微量及超微量物质。3
电化学发光免疫分析仪器
20世纪90年代由Roche罗氏公司推出的电化学发光免疫分析系列仪器;仪器测定时由探针吸取10ul-50ul量的待测样品加入到一次性反应小杯中,再由探针吸取发光标记物三联吡啶钌加入到反应杯中,充分混合,使发光标记物与样品中待测分子上的位点特异性结合。反应小杯放置在托架上,几架同时安装在37℃的温育盘中。再由探针吸取含有抗体、抗原或是酶的生物素试剂以及包被有链霉亲和素的磁性微球试剂,加入到反应杯混合,在37℃(温育盘中反应9-18min,使样品中被测+/-0.3度)
定物分子上另一位点与生物素化后的抗体、抗原或
酶特异性结合,全量反应,结合完成后由另一专用探针吸取反应液,加入到仪器的检测部分:流动测量池中,探针再吸取含有三丙胺的洗液到测量池中;在测量池下部安装有一个工作电极叫正电极,上部两个负电极,工作电极下是一块磁铁,使测量池在测定时有电场产生;进入测量池的反应液中待测物在电场的作用下,其发光标记物失去一个电子氧化成三价的三联吡啶钌,同时三丙胺也失去一个电子被氧化,然后脱氢成三丙胺自由基;三丙胺自由基传递一个电子给三价三联吡啶钌使之变成激发态;而处于激发态的三联吡啶不稳定,以发射一个波长为620nm光子的形成释放能量而回到基态,三联吡啶钌不被消耗,再接受三丙胺的递电子可以循环发光。安装在测量池上部的光电倍增管接收并将其转换成电信号,该电620nm光子的光信号,
信号的幅值与待测物浓度或含量成比例关系,通过微机和电路将该信号放大处理,最后在屏幕上显示和由打印机打印出所测定物质的浓度或含量。
工作电极下面有磁铁,在测定时会将结合相,即结合标记抗原抗体复合物的磁性微粒吸附在其电极的表面,循环发光,而未结合抗体抗原的游离相,则由仪器的探针吸取缓冲液到测量池将其冲走,实现了结合相与游离相的全自动完全的分离,既所谓磁性分离技术。当电极表面上的氧化还原反应进行一定时间后电化学发光信号检测完成,则仪器控制电路使磁铁下移,正电极失磁,这时由探针吸取清洁液到测量池冲走电极表面的结合标记抗原抗体复合物的磁性微粒结合相,并彻底清洗测量池,废液由蠕动泵带走,避免交叉污染,准备进行下一次测定。
由于电化学免疫测定是连续的光子量,不但对检测者无害,而且试剂稳定、全自动分析,20多分钟内就可以得出精确的结果,是目前较理想的标记免疫测定方法。全自动检测系统均是仪器和试剂配套,其配套的开发、生产和质量控制,使得测量的灵敏性、精密性、准确性和结果的可比性均得到最佳效果。各种先进技术的综合应用,使标记免疫测定达到了前所未有的水平。
(收稿日期:2006-06-01)
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中国医学装备2006年10月第3卷第10期ChinaMedicalEquipment2006OctoberVol.3NO.10
【技术交流】
电化学发光免疫分析与仪器的解析及临床应用
付礼霞1,冯念伦2,刘玲玲3
(1.山东省千佛山医院,济南市250014;2.3.山东省立医院,济南250021)〔文章编号〕中图分类号〕文献标识码〕1672-8270(2006)10-28-03〔R446〔B
【摘要】现代免疫分析技术都使用各种不同的标记物与待测物质进行全量反应,利用标记物
的放大效应,达到定量测定出超微量物质的目的,而电化学发光免疫分析技术是利用三联吡啶钌做标记物,可以标记任何抗原—抗体及核酸。电化学发光免疫分析仪器,采用一个新的电化学发光氧化还原反应系统,使微量免疫分析走向全自动化、快速、检测稳定、线性范围宽的新阶段。
【关键词】免疫分析;电化学发光;标记物;包被技术
Theexplanationandclinicalusageofelectrochemiluminescenceimmunoassayandinstrument
Abstract:Therearedifferentmarkerstobeusedtoassaysamplesinmodernimmunoassaytechnology.Wecanassaythesuperminimsubjectbythemarkersmultiplyingreaction.Themarkerofelectrochemiluminescenceimmunoassayistriprolidine-Ruthenium.Itcanmarkanyantigen,antibodyandnucleicacid.Theelectrochemiluminescenceimmunoassayinstrumentuseanewoxidationanddeoxidationsystem.Theminimimmunoassaybecomesanewstageofautomatization,speedy,stableandmorelargerlinearrange.
Keyword:immunoassay;electrochemiluminescence;marker;coatingtechnique
压力参数的记录显得非常重要。55.1
常见报警原因及处理空气报警的处理见前述。
难免5.7断电报警因CRRT连续性治疗的性质,
遇到断电。短时断电,将管路静脉端从空气卡子取出,手工反时针转动血泵,等待来电。长时间断电,只能回血等待。
5.8自诊检测失败报警Prisma系统每2h进行为时2min的自检,在临床实践中,治疗后期常常遇到自诊检测失败报警,尤其是采用无肝素或小剂量肝素滤器存在部分凝血时,可按下“键重新自Reset”检,有时需多次方可通过自检。参考文献
崔洪胜,杨俊,等.利用日本IQ血浆交[1]李小庭,
换机实现CRRT的技术及临床应用〔J〕.医疗设备信息.2001,12:12-13
(收稿日期:2006-05-30)
血流量不足,管路动5.2动脉压报警可能原因:
脉部分受压、扭曲,患者低血容量状态。5.3滤器压报警滤器。
滤器阻力增大,滤器凝血,更换
管路回路部分受5.4静脉压报警患者体位改变,
压、扭曲,或管路内有凝血。5.5TMP压力报警治疗中>350mmHg,发出报警。TMP增高提示滤器阻塞、血流量过低以及置换液、超滤率的设置过大。滤器部分凝血,可提高血流量、降低置换液解决。
5.6平衡报警多为操作者触及平衡秤上悬挂的袋子,或袋子上夹子未打开。
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中国医学装备2006年10月第3卷第10期ChinaMedicalEquipment2006OctoberVol.3NO.10
29
1免疫分析与应用
免疫分析是从研究体液蛋白,测定血浆单个成
化学发光免疫分析技术是一种在电极表面由电化学引发的特异性化学发光反应。包括电化学和化学发光两个过程。化学发光剂三联吡啶钌和电子供体三丙胺,在阳电极表面同时各失去一个电子发生氧化反应,二价的三联吡啶钌变成三价的,而三丙胺被氧化成阳离子自由基,两者高反应基团在电极表面迅速反应,它们之间存在的高电化学电位差,使三联吡啶钌变成激发态;再衰减成基态时,同时发射一个波长620nm的光子,这一过程在电极表面反复进行,产生许多光子,使光信号得以增强,以这种技术而生产的仪器,已经使微量免疫分析走向全自动化、快速、无干扰、检测稳定、线性范围宽的新阶段。2.1
电化学发光免疫分析的标记物和包被技术免疫标记技术是超微量物质分析的精髓,仪器的检测部分通过探测待检物质上的标记信号,利用标记物的放大效应,和抗原、抗体的特异性结合,检测出生物体液中超微量物质的含量。不同的免疫分析技术采用不同的标记示踪物质,电化学发光标记物是采用三联吡啶钌—这是一种特殊金属复合物做成的标记物。利用三联吡啶钌做标记物,可以标记任何抗原—抗体及核酸。三联吡啶钌:它的分析结构简单、稳定、分子量小,具有水溶性,可与待测物质进行全量反应,使得电化学发光反应的测定具有了高效性和稳定性,并且没有噪音干扰,可以标记任何抗原、抗体及核酸。2.2
链霉亲和素—生物素包被技术
电化学发光免疫分析采用链霉亲和素—生物素包被技术,这是一种新型生物反应放大系统。以直径为2.8微米的磁性球作为载体,在磁性微球表面积上最大量的包被上链霉亲和素,磁性微球悬浮在反应试剂中,与含有不同抗原或抗体的生物素试剂一起合成链霉亲和素—生物素包被,再与标记物
一起形成高亲合力的牢固结合及多级放大效应,使得检测更加灵敏,可达到检测浓度小于1Pmol/L的超微量物质的目的。
链霉亲和素是一种略偏酸性蛋白,其分子量为由4条序列相同的肽链构成,每个肽链可以65000,
结合1个生物素分子,因此1个链霉亲和素分子具有4个可与生物素分子结合的位点。链霉亲合素不含糖基,在与组织细胞、不易产生非特DNA结合时,分开始的;利用抗原—抗体的特异性结合,借助于高科技、高灵敏性的分析仪器来测定生物组织中的极微量的生理或病理物质:从小到分子量只有300左右的内固醇激素和药物,大到分子量上百万的蛋白质等,定量分析人体及生物体内微量物质的含量,生理状态下的变异与调控因素和病理状态下的变化等等,用于现代生命科学的研究及提供全面健康信息,使得医学的诊断向病因水平方面前进了一大步;免疫分析帮助医生获取准确的诊断结果。
电化学发光免疫分析目前在临床主要有如下方面的应用:
生物活性肽、各种特定蛋白的含量测定1.1激素、
主要包括甲状腺功能的8个参数,内分泌性激素等。1.2
肿瘤的早期诊断
、癌胚抗原(,肿瘤标包括甲胎蛋白(AFP)CEA)
记物等。1.3
传染性疾病的病原诊断
定量测定乙肝五项指标及艾滋病的病原体。乙肝病毒表面抗原抗体是乙肝感染后,重要的评价治疗是否有效,机体免疫功能的指标,是最重要的血清学标志,常规酶法有可能使部分低病毒含量携带者漏检。电化学发光分析仪可在18min内定量检测,而且检测灵敏度达到0.01-0.04μ/ml。对于高浓度样品也无须稀释,线性可达1000iu/L,可以帮助医生有效识别急性、慢性乙肝病毒感染和进行病程监控。1.4
某些病的特征标记物的测定
如心肌标志物:肌钙蛋白T、肌红蛋白和肌酸激酶-同功酶定量测定,糖尿病的胰岛素定量测定等。1.51.6
贫血诊断的铁蛋白、叶酸、维生素B12等项目。过敏反应
免疫球蛋白E(的定量检测,IGE)IGE在过敏反应中有主要意义,但在特定年龄段人群IGE含量变化较大,测量IGE在血清或血浆中的含量主要与其它临床检查联合应用才有实际意义。2
电化学发光免疫分析技术
现代免疫分析技术都使用各种不同的标记物与待测物质进行全量反应,利用标记物的放大效
30
中国医学装备2006年10月第3卷第10期ChinaMedicalEquipment2006OctoberVol.3NO.10
中,链霉亲合素是包被在直径仅有2.8微米的表面是聚苯乙烯材料的磁性微球上,微球悬浮在试剂中,微球大而均一的表面积能够包被最大量的链霉亲和素,并有效的与生物素试剂结合,大大加快免疫反应速度。2.3
生物素
又称维生素H,分子量为244.31,呈环形结构,分为I环和II环,I环是亲合素结合的主要部位,II环是标记抗体和酶的唯一结构,可有效结合不同的抗原和各种酶,用于测定多种蛋白、激素、抗原和多种药物,抗体分子经生物素化后,其结合抗原的活性不受影响,多种酶结合生物素后,其催化力基本上保持不变,所以采用生物素与多种标记物结合起到有效地生物放大作用;其生物素化形成的许多“触脚”的多价试剂,使整个反应系统出现多级放大反应,对待测物的检测具有极高的灵敏性,而且反应速度比较快,满足临床和科研需求。2.4
特异性结合
链霉亲和素—生物素与三联吡啶钌结合后,很难分离,并且呈现高度特异性,可明显降低或避免反应可能存在的非特异性作用,霉链亲和素通过4个结合位点多价桥联生物素的反应物和三联吡啶钌。而生物素化的大分子蛋白、核酸、酶、激素等的多级放大作用,使得电化学免疫分析能极精确地测量抗原、抗体、蛋白、激素受体、核酸等等多种微量及超微量物质。3
电化学发光免疫分析仪器
20世纪90年代由Roche罗氏公司推出的电化学发光免疫分析系列仪器;仪器测定时由探针吸取10ul-50ul量的待测样品加入到一次性反应小杯中,再由探针吸取发光标记物三联吡啶钌加入到反应杯中,充分混合,使发光标记物与样品中待测分子上的位点特异性结合。反应小杯放置在托架上,几架同时安装在37℃的温育盘中。再由探针吸取含有抗体、抗原或是酶的生物素试剂以及包被有链霉亲和素的磁性微球试剂,加入到反应杯混合,在37℃(温育盘中反应9-18min,使样品中被测+/-0.3度)
定物分子上另一位点与生物素化后的抗体、抗原或
酶特异性结合,全量反应,结合完成后由另一专用探针吸取反应液,加入到仪器的检测部分:流动测量池中,探针再吸取含有三丙胺的洗液到测量池中;在测量池下部安装有一个工作电极叫正电极,上部两个负电极,工作电极下是一块磁铁,使测量池在测定时有电场产生;进入测量池的反应液中待测物在电场的作用下,其发光标记物失去一个电子氧化成三价的三联吡啶钌,同时三丙胺也失去一个电子被氧化,然后脱氢成三丙胺自由基;三丙胺自由基传递一个电子给三价三联吡啶钌使之变成激发态;而处于激发态的三联吡啶不稳定,以发射一个波长为620nm光子的形成释放能量而回到基态,三联吡啶钌不被消耗,再接受三丙胺的递电子可以循环发光。安装在测量池上部的光电倍增管接收并将其转换成电信号,该电620nm光子的光信号,
信号的幅值与待测物浓度或含量成比例关系,通过微机和电路将该信号放大处理,最后在屏幕上显示和由打印机打印出所测定物质的浓度或含量。
工作电极下面有磁铁,在测定时会将结合相,即结合标记抗原抗体复合物的磁性微粒吸附在其电极的表面,循环发光,而未结合抗体抗原的游离相,则由仪器的探针吸取缓冲液到测量池将其冲走,实现了结合相与游离相的全自动完全的分离,既所谓磁性分离技术。当电极表面上的氧化还原反应进行一定时间后电化学发光信号检测完成,则仪器控制电路使磁铁下移,正电极失磁,这时由探针吸取清洁液到测量池冲走电极表面的结合标记抗原抗体复合物的磁性微粒结合相,并彻底清洗测量池,废液由蠕动泵带走,避免交叉污染,准备进行下一次测定。
由于电化学免疫测定是连续的光子量,不但对检测者无害,而且试剂稳定、全自动分析,20多分钟内就可以得出精确的结果,是目前较理想的标记免疫测定方法。全自动检测系统均是仪器和试剂配套,其配套的开发、生产和质量控制,使得测量的灵敏性、精密性、准确性和结果的可比性均得到最佳效果。各种先进技术的综合应用,使标记免疫测定达到了前所未有的水平。
(收稿日期:2006-06-01)