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圖1.免疫檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展史
免疫學(xué)檢測(cè)主要是利用抗原和抗體的特異性反應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，利用同位素、酶、化學(xué)發(fā)光物質(zhì)等對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大和顯示，常被用于檢測(cè)蛋白質(zhì)、激素等微量物質(zhì)。各類免疫學(xué)檢測(cè)方法的性質(zhì)及發(fā)展?fàn)顩r詳見表格1。免疫診斷在臨床診斷中占據(jù)著非常重要的地位，但是從我國(guó)臨床免疫診斷現(xiàn)狀來看，其步伐都落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，亟待改進(jìn)。
| 放射性免疫 | 酶聯(lián)免疫 | 化學(xué)發(fā)光 | 電化學(xué)發(fā)光 | 納米磁微粒化學(xué)發(fā)光 | |
| 檢測(cè)靈敏度 | 10-15 | 10-13 | 10-15- 10-18 | 10-17 | 10-21 |
| 精密度（批間差） | ＞15% | 10%-15% | ＜10%-15% | 5% | ＜10% |
| 線性范圍 | 105 | 102 | 106-7 | 107 | 107 |
| 檢測(cè)時(shí)間 | 3-4小時(shí) | 2-3小時(shí) | 65分鐘 | 10分鐘 | 18-40分鐘 |
| 放射污染 | 有 | 無 | 無 | 無 | 無 |
| 操作 | 手工 | 手工/批量自動(dòng)化 | 手工/全自動(dòng) | 全自動(dòng) | 全自動(dòng) |
| 有效期 | 2個(gè)月 | 6-12個(gè)月 | 12個(gè)月 | 12個(gè)月 | 12個(gè)月 |
| 定性/定量 | 定量 | 定性/半定量 | 定量 | 定量 | 定量 |
| 發(fā)展趨勢(shì) | 環(huán)境污染，國(guó)內(nèi)處于衰退期；歐美已經(jīng)*淘汰。 | 國(guó)內(nèi)處于成熟期；歐美處于衰退期。 | 國(guó)內(nèi)處于導(dǎo)入期和成長(zhǎng)期；歐美處于成熟期。 | 可使用項(xiàng)目廣泛，羅氏技術(shù)。 | 各項(xiàng)目可隨機(jī)組合使用，國(guó)內(nèi)處于發(fā)展期。 |
表1. 各類免疫檢測(cè)技術(shù)的性質(zhì)及優(yōu)缺點(diǎn)
化學(xué)發(fā)光技術(shù)是近二、三十年來發(fā)展起來的一種測(cè)定方式。該技術(shù)的原理是利用化學(xué)反應(yīng)釋放的自由能激發(fā)中間體(常用堿性磷酸酶-金剛烷胺、辣根過氧化酶-魯米諾衍生物、辣根過氧化酶-魯米諾衍生物），使其從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)。當(dāng)中間體從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)會(huì)釋放等能級(jí)的光子，對(duì)光子進(jìn)行測(cè)定而進(jìn)行定量分析（見圖2）。化學(xué)發(fā)光具有熒光的特異性，同時(shí)不需要激發(fā)光，避免了熒光分析中激發(fā)光雜散光的影響從而提高了靈敏度，并且避免了放射分析造成的環(huán)境污染和健康危害，是一種非常的定量分析方法。
圖2. 化學(xué)發(fā)光基本原理示意圖
化學(xué)發(fā)光免疫分析（CLIA）是一種高度敏感的微量測(cè)定技術(shù)，凡具有抗原性的物質(zhì)（包括半抗原）都可以用CLIA測(cè)定。CLIA起步于80年代初，快速發(fā)展于90年代具備以下特點(diǎn) ：
①高度敏感，極限達(dá)10-17－10-19mol/L，遠(yuǎn)高于放射性免疫（RIA）、酶聯(lián)免疫（EIA）。與時(shí)間分辨熒光免疫分析(TRFIA)相當(dāng)，但比TRFIA便宜。
②特異性強(qiáng)，重復(fù)性好CV＜10％。
③測(cè)定范圍寬，可達(dá)7個(gè)數(shù)量級(jí)。
④試劑穩(wěn)定性好，無污染有效期12月。
⑤操作簡(jiǎn)單，易于自動(dòng)化。
磁微粒化學(xué)發(fā)光免疫分析是將磁性分離技術(shù)、化學(xué)發(fā)光技術(shù)、免疫分析技術(shù)三者結(jié)合起來的一種新興分析方法，其基本原理見圖3 。該技術(shù)充分利用了磁性分離技術(shù)的快速易自動(dòng)化性，化學(xué)發(fā)光技術(shù)的高靈敏度性，以及免疫分析的特異性，在生物分析領(lǐng)域展現(xiàn)了不可替代的作用。
圖3. 磁微粒化學(xué)發(fā)光免疫檢測(cè)（雙抗夾心法）原理示意圖
目前磁微粒化學(xué)分析免疫分析已經(jīng)應(yīng)用于管式化學(xué)發(fā)光免疫檢測(cè)項(xiàng)目以及電化學(xué)發(fā)光免疫檢測(cè)項(xiàng)目。
能夠用于化學(xué)發(fā)光免疫分析的磁珠種類
按材質(zhì)分：
| 材質(zhì) | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
| 磁性瓊脂糖微球 | 1. 親水性強(qiáng)，溫和的條件容易洗脫，不至于引起酶失活或蛋白質(zhì)變性 2. 表面惰性，非特異性吸附低，受pH影響小 3. 容量大，具有開放性的支撐骨架 4. 組織相容性好 | 1. 機(jī)械性能和力學(xué)性能較差 2. 溶脹程度會(huì)隨溶劑性質(zhì)變化 |
| 磁性二氧化硅微球 | 1. 機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng) 2. 化學(xué)穩(wěn)定性較優(yōu) | 1. 硅膠自身結(jié)構(gòu)空隙較多，容易造成表面大量的水存積，增加了化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性 2. 堿性條件下非常不穩(wěn)定 3. 存在較大的非特異性吸附性 |
| 磁性聚丙烯酰胺/聚丙烯酸類高分子微球 | 1. 具有較好的親水性 2. 良好的血液相容性 3. 與其他高分子化合物共聚，改善其力學(xué)性能和穩(wěn)定性 | 收縮過大，易產(chǎn)生縮孔 |
| 磁性聚苯乙烯微球 | 1. 機(jī)械強(qiáng)度高 2. 表面易功能化 3. 表面非離子相互作用弱 4. 交聯(lián)聚苯乙烯能夠在強(qiáng)酸強(qiáng)堿中保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu) 5. 微球粒徑大小可控 | 聚苯乙烯微球表面為疏水性，對(duì)某些蛋白存在非特異性，需要對(duì)表面進(jìn)行功能化修飾 |
按照官能團(tuán)分：
| 磁珠種類 | 常見活化方法 | 配體的反應(yīng)位點(diǎn) |
| 羥基磁珠 | CDI活化、溴化氰 | 氨基 |
| 羧基磁珠 | EDC活化，NHS活化 | 氨基 |
| 氨基磁珠 | 戊二醛活化 | 氨基 |
| 環(huán)氧基磁珠 | —— | 巰基、氨基 |
| NHS磁珠 | —— | 氨基 |
| SA磁珠 | 配體生物素標(biāo)記 | 生物素 |
海貍磁珠應(yīng)用于化學(xué)發(fā)光免疫檢測(cè)機(jī)理
| 免疫吸附種類 | 原理 | 舉例 |
| 磁性微球表面固定抗原 | 將抗原固定在微球表面，吸附相應(yīng)的抗體和殘留有抗體活性的免疫復(fù)合物 | Mag COOH(70102) Mag NHS(70701) |
| 磁性微球表面固定抗體 | 將抗體固定在微球表面，吸附相應(yīng)的抗原和殘留有抗原活性的免疫復(fù)合物 | Mag COOH(70102) Mag NHS(70701) |
| 磁性微球表面固定補(bǔ)體 | 利用補(bǔ)體Clq與免疫復(fù)合物的Fc段結(jié)合吸附免疫復(fù)合物，如DNA-抗DNA抗體復(fù)合物 | _ |
| 磁性微球表面固定蛋白A/G/L | 蛋白A/G/L固定在磁性微球表面，可吸附抗體和免疫復(fù)合物 | Mag protein A （22203） Magrsoe ProteinA/G（22202） |
| 疏水結(jié)合型 | 磁珠表面為疏水性材質(zhì)，能夠與目標(biāo)生物分子疏水作用力結(jié)合磁珠表面具有疏水性配體，能夠與目標(biāo)生物分子共價(jià)作用力結(jié)合 | 對(duì)甲苯磺酰基磁珠+疏水蛋白 聚苯乙烯微球+磷酯類蛋白 |
| 靜電結(jié)合型 | 配體與被吸附物靠靜電作用而結(jié)合。 | 磁性微球表面為帶陰離子基團(tuán)的甲基白蛋白，可靜電結(jié)合帶陽離子基團(tuán)的DNA-抗DNA抗體復(fù)合物 |
磁珠用于化學(xué)發(fā)光領(lǐng)域的方法
間接法
間接法就是包被抗原，然后用酶標(biāo)記的抗抗體檢測(cè)樣本中抗體，基本原理見圖4，適合于檢測(cè)對(duì)象是自身抗體的情況。間接法的優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)較方便，只要變換包被抗原就可以檢測(cè)不同的項(xiàng)目。間接法的缺點(diǎn)：標(biāo)本中的特異性抗體會(huì)競(jìng)爭(zhēng)性的結(jié)合抗原，使結(jié)果出現(xiàn)假陰性。
圖4. 采用間接法進(jìn)行化學(xué)發(fā)光檢測(cè)基本原理
操作步驟：
a)磁性微球表面固定抗原。
b)加入樣本（含目標(biāo)抗體）孵育，清洗。
c)加入酶標(biāo)抗抗體孵育，清洗。
d)加發(fā)光底物，檢測(cè)信號(hào)。
捕獲法
血清中針對(duì)某些抗原的特異性IgM常和特異性IgG同時(shí)存在，后者會(huì)干擾IgM抗體的測(cè)定，因此測(cè)定IgM抗體多用捕獲法。基本原理如圖5所示，先將所有血清IgM（包括異性IgM和非特異性IgM）固定在固相上，去除IgG后測(cè)定特異性IgM。
圖5. 采用捕獲法進(jìn)行化學(xué)發(fā)光檢測(cè)基本原理
操作步驟：
a)將抗人IgM抗體連接在固相載體上形成固相抗人IgM，洗滌。
b)加入稀釋的血清標(biāo)本中的IgM抗體被固相抗體捕獲洗滌除去其他免疫球蛋白和血清中的雜質(zhì)成分。
c)加入特異性抗原試劑：它只與固相上的特異性IgM結(jié)合洗滌。
d)加入針對(duì)特異性的酶標(biāo)抗體：使之與結(jié)合在固相上的抗原反應(yīng)結(jié)合洗滌。
e)加底物顯色，檢測(cè)信號(hào)。
固相抗原競(jìng)爭(zhēng)法
競(jìng)爭(zhēng)法，是指受檢抗體和酶標(biāo)抗體競(jìng)爭(zhēng)性的與磁珠表面抗原結(jié)合。固相抗原競(jìng)爭(zhēng)法基本原理如圖6所示。結(jié)合于固相載體的酶標(biāo)抗體與受檢抗體的量呈反比。若受檢樣本中無抗體，酶標(biāo)抗體能夠順利與抗原結(jié)合，出現(xiàn)強(qiáng)信號(hào)。若受檢樣本中有抗體，則競(jìng)爭(zhēng)性的占去了酶標(biāo)抗體與抗原的結(jié)合，酶標(biāo)抗體的結(jié)合力減弱，信號(hào)強(qiáng)度減弱。
圖6. 采用固相抗原競(jìng)爭(zhēng)法進(jìn)行化學(xué)發(fā)光檢測(cè)基本原理
操作步驟：
a)磁珠表面固定特異性抗原。
b)加受檢標(biāo)本和酶標(biāo)抗原的混合液孵育。
c)加發(fā)光底物，檢測(cè)信號(hào)。
雙抗夾心（兩步法）
雙抗體夾心法是檢測(cè)抗原zui常用的方法，基本原理如圖7所示。
圖7. 采用雙抗夾心法（兩步法）進(jìn)行化學(xué)發(fā)光檢測(cè)基本原理
操作步驟：
a)將特異性抗體與固相載體連接，形成固相抗體：洗滌除去未結(jié)合的抗體及雜。
b)加受檢標(biāo)本：使之與固相抗體接觸反應(yīng)一段時(shí)問，讓標(biāo)本中的抗原與固相載體上的抗體結(jié)合，形成固相抗原復(fù)合物。洗滌除去其他未結(jié)合的物質(zhì)。
c)加酶標(biāo)抗體：使固相免疫復(fù)合物上的抗原與酶標(biāo)抗體結(jié)合。*洗滌未結(jié)合的酶標(biāo)抗體。此時(shí)固相載體上帶有的酶量與標(biāo)本中受檢物質(zhì)的量成正相關(guān)。
d)加發(fā)光底物：夾心式復(fù)合物中的酶催化底物成為有色產(chǎn)物。根據(jù)顏色反應(yīng)的程度進(jìn)行該抗原的定性或定量。
雙抗夾心法（一步法）
在一步法測(cè)定中，應(yīng)注意鉤狀效應(yīng)（hook effect），類同于沉淀反應(yīng)中抗原過剩的后帶現(xiàn)象。當(dāng)標(biāo)本中待測(cè)抗原濃度相當(dāng)高時(shí)，過量抗原分別和固相抗體及酶標(biāo)抗體結(jié)合，而不再形成夾心復(fù)合物，所得結(jié)果將低于實(shí)際含量。鉤狀效應(yīng)嚴(yán)重時(shí)甚至可出現(xiàn)假陰性結(jié)果（如圖8， 雙抗夾心法及雙位點(diǎn)一步法。缺點(diǎn)：假陰性）
圖8. 采用雙抗夾心法（一步法）進(jìn)行化學(xué)發(fā)光檢測(cè)基本原理
圖9. 采用雙抗夾心法（一步法）進(jìn)行化學(xué)發(fā)光檢測(cè)，當(dāng)樣本中抗原量較多是，容易出現(xiàn)假陰性。
操作步驟：
a)磁珠表面固定一抗。
b)加樣本和酶標(biāo)二抗孵育，清洗。
c)加發(fā)光底物，檢測(cè)信號(hào)。
海貍產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
的表面技術(shù)
蘇州海貍生物醫(yī)學(xué)工程有限公司，掌握先進(jìn)的生物納米表面技術(shù)，能夠保證蛋白的覆蓋率、有效控制蛋白質(zhì)的定向包被、充分表露蛋白的活性位點(diǎn)。生物納米表面技術(shù)成功將生物技術(shù)與納米技術(shù)融合，明顯改善一些生物材料表面的非特異性吸附現(xiàn)象。通過近4年的技術(shù)沉淀，已經(jīng)申請(qǐng)相應(yīng)12篇。
海貍公司生物納米表面技術(shù)，能夠保證蛋白的定向性，以及活性位點(diǎn)的充分暴露。
左圖普通技術(shù)包被的磁珠，表面抗體呈現(xiàn)雜亂無章，保持5%-10%的抗體活性。
右圖海貍公司采用定向包被技術(shù)，保證抗體的活性端充分暴露，保持抗體100%的活性。
自主研發(fā)磁珠
作為大、種類zui全的磁珠生產(chǎn)商之一，蘇州海貍生物醫(yī)學(xué)工程有限公司以的生物納米表面技術(shù)和生物試劑技術(shù)為核心，開發(fā)了一系列生物醫(yī)用磁珠及試劑盒。其中，磁珠類產(chǎn)品線囊括了多個(gè)領(lǐng)域，包括特異性標(biāo)記與捕獲，蛋白快速分離與純化，核酸提取與文庫構(gòu)建，及高通量、自動(dòng)化生物樣本處理綜合技術(shù)平臺(tái)。目前，海貍公司已經(jīng)發(fā)展成為一家集自主研發(fā)、規(guī)模化生產(chǎn)和于一體的生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域高科技企業(yè)。
海貍公司磁珠的微觀形貌
a）Mag COOH-2000掃描電鏡顯微鏡圖，該磁珠的粒徑分布均一，為2微米。表面光滑，能夠降低部分非特異性吸附。
b）Mag NH2-500偶聯(lián)SA蛋白后的掃描電鏡顯微鏡圖片。采用海貍納米科技表面技術(shù)包被的SA磁珠能夠保證SA蛋白的均勻包被，且避免磁珠的粘連。
c）磁性瓊脂糖微球的顯微鏡成像圖片。采用納米級(jí)磁核，填充于30-150μm的瓊脂糖微球內(nèi)，形成載量*的微球。對(duì)抗體的結(jié)合量達(dá)30mg/mL磁性微球。
d）將Magrose NHS磁珠偶聯(lián)熒光蛋白后，在熒光顯微鏡中成像圖片。該磁珠能夠促使蛋白均勻分布，且保證蛋白的利用效率。
海貍磁珠（BeaverBeads™）在化學(xué)發(fā)光領(lǐng)域的應(yīng)用
可用于化學(xué)發(fā)光領(lǐng)域的磁珠，種類如前面第三章所列。但其中，鏈霉親和素磁珠的使用，主要是因?yàn)橛H和素-生物素系統(tǒng)的通用型以及廣泛性。親和素-生物素系統(tǒng)（BAS）的主要特點(diǎn)如下列表。
| 靈敏度高 | 生物素容易與蛋白質(zhì)和核酸類等生物大分子結(jié)合，并保持大分子物質(zhì)的原有生物活性。 每個(gè)親和素分子有四個(gè)生物素結(jié)合部位，可同時(shí)以多價(jià)形式結(jié)合生物素化的大分子衍生物和標(biāo)記物。 因此，BAS具有多級(jí)放大作用，使其在應(yīng)用時(shí)可極大地提高檢測(cè)方法的靈敏度。 |
| 穩(wěn)定性好 | 生物素與親和素間的作用是目前已知強(qiáng)度zui高的非共價(jià)作用，親和常數(shù)（K）為1015mol/L，比抗原與抗體間的親和力至少高1萬倍。 二者的結(jié)合穩(wěn)定性好專一性強(qiáng)，不受試劑濃度，pH環(huán)境，抑或蛋白變性劑等有機(jī)溶劑影響。 |
| 特異性強(qiáng) | 親和素與生物素間的結(jié)合具有*的親和力，其反應(yīng)呈高度專一性。而且，BAS結(jié)合特性不會(huì)因反應(yīng)試劑的高度稀釋而受影響，使其在實(shí)際應(yīng)用中可zui大限度地降低反應(yīng)試劑的非特異作用。 |
| 普適性廣 | 生物素-結(jié)合素系統(tǒng)的多功能性還能提供一套統(tǒng)一的研究方法，適合用于不同的項(xiàng)目體系。 |
| 其他 | 通用性強(qiáng)，可制成多種通用性試劑（如生物素化二抗）適用于不同的反應(yīng)體系。 生物素與親和素的結(jié)合具高速、的特性，盡管BAS的反應(yīng)層次較多，但所需的溫育時(shí)間很短。 |
海貍鏈霉親和素磁珠，是采用蘇州海貍生物醫(yī)學(xué)工程納米表面技術(shù)，將重組鏈霉親和素蛋白高密度定向包被到超順磁性微球表面，排列均勻，并朝向一致。產(chǎn)品具有較高的生物素結(jié)合效率和較低的蛋白及DNA非特異吸附。每mg磁珠的游離生物素結(jié)合量高達(dá)800pmol以上，生物素化抗體結(jié)合量為20μg以上。
海貍鏈霉親和素磁珠化學(xué)發(fā)光實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在配合全自動(dòng)化學(xué)發(fā)光儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，體現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，以及與進(jìn)口品牌磁珠相當(dāng)?shù)撵`敏性。
| 化學(xué)發(fā)光免疫檢測(cè)**項(xiàng)目 | ||||||
| Competitor D | ||||||
| RLU-1 | RLU-2 | RLU-3 | AVE | CV | Ratio(S/0) | |
| S0 | 17026 | 17033 | 17804 | 17288 | 2.6% | / |
| S1 | 34203 | 33911 | 36506 | 34873 | 4.1% | 2.0 |
| S2 | 53255 | 53405 | 52721 | 53127 | 0.7% | 1.5 |
| S3 | 183657 | 187146 | 168984 | 179929 | 5.4% | 3.4 |
| S4 | 791664 | 827481 | 795708 | 804951 | 2.4% | 4.5 |
| S5 | 2058123 | 2204629 | 2248230 | 2170327 | 4.6% | 2.7 |
| S6 | 3777841 | 3635292 | 3651176 | 3688103 | 2.1% | 1.7 |
| BeaverBeadsTMStreptavidin | ||||||
| RLU-1 | RLU-2 | RLU-3 | AVE | CV | Ratio(S/0) | |
| S0 | 9591 | 9817 | 9777 | 9728 | 1.2% | / |
| S1 | 28132 | 29311 | 26109 | 27851 | 5.8% | 2.9 |
| S2 | 43037 | 42372 | 44145 | 43185 | 2.1% | 1.6 |
| S3 | 179352 | 165282 | 181423 | 175352 | 5.0% | 4.1 |
| S4 | 764793 | 731704 | 776344 | 757614 | 3.1% | 4.3 |
| S5 | 1967593 | 1950715 | 1960135 | 1959481 | 0.4% | 2.6 |
| S6 | 3365758 | 3348558 | 3605662 | 3439993 | 4.2% | 1.8 |
檢測(cè)方法：雙抗夾心兩步法
結(jié)論
BeaverBeadsTMStreptavidin具有很好的穩(wěn)定性能，CV值控制在5%以內(nèi)與進(jìn)口磁珠相當(dāng)。
BeaverBeadsTMStreptavidin對(duì)非特異性具有良好的控制，S0明顯低于進(jìn)口磁珠。
BeaverBeadsTMStreptavidin的靈敏度較高，Ratio（S/0）比值控制在2.0，與進(jìn)口磁珠相當(dāng)。
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