POCT-技術(shù)平臺

1、POCT技術(shù)平臺梳理 yaolingPOCT概述POCT是體外診斷（IVD）行業(yè)的子行業(yè)，約占整個體外診斷行業(yè)市場容量的30%。通過簡化設(shè)計(jì)和技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)在患者身邊進(jìn)行便捷的現(xiàn)場檢查，快速取得診斷結(jié)果。特點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)儀器小型化操作方法簡單化節(jié)約綜合成本結(jié)果報(bào)告即時化POCT行業(yè)范疇POCT 主要應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用項(xiàng)目應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用項(xiàng)目應(yīng)用項(xiàng)目醫(yī)院檢驗(yàn)科肝炎（甲、乙、戊）檢測、流感檢測、CRP檢測等醫(yī)院非檢驗(yàn)科CRP檢測、心梗心衰檢測、血糖監(jiān)測等基層醫(yī)療（鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院和社區(qū)門診）尿液分析、干式生化檢測、肝炎檢測等個人家庭自檢與健康管理排卵、妊娠、血壓、血糖的檢測等；甘油三酯和膽固醇等血脂項(xiàng)目的檢測

2、疫情控制非典、甲流等重大疫情的檢測與控制等軍事醫(yī)學(xué)與災(zāi)難救援CRP檢測、血?dú)夂碗娊赓|(zhì)分析、快速凝血檢測、瘧疾等現(xiàn)場監(jiān)督執(zhí)法公安禁毒檢測、交警飲酒駕駛檢測等；食品安全監(jiān)管瘦肉精、三聚氰胺等的檢測POCT對醫(yī)療模式的影響干化學(xué)技術(shù)免疫層析技術(shù)傳感器技術(shù)生物芯片技術(shù)微流控芯片技術(shù)POCT技術(shù)平臺POCT技術(shù)平臺 1.1.干化學(xué)技術(shù)干化學(xué)技術(shù) 所謂“干化學(xué)”是與傳統(tǒng)的“濕化學(xué)”（即溶液化學(xué)）相對比較而言的。它是以被檢測樣品中的液體作為反應(yīng)媒介，待測物直接與固化于載體上的干粉試劑反應(yīng)的一種方式。目前干化學(xué)試劑已可進(jìn)行近70 余項(xiàng)化學(xué)分析，已囊括常規(guī)生化項(xiàng)目、內(nèi)分泌激素、毒素藥物和特種蛋白等各個領(lǐng)域。 干

3、化學(xué)試劑載體的結(jié)構(gòu)分為：二層結(jié)構(gòu)，三層結(jié)構(gòu)，和多層膜。最簡單的二層結(jié)構(gòu): 在支持層塑料基片上有一試劑層纖維素片，在纖維素片中預(yù)固相了全部試劑，通過反射光度計(jì)測定其顏色的改變，從而計(jì)算待測成份的濃度; 常見的是尿生化分析試劑條; 只能對待測成分進(jìn)行定性或半定量測定，這樣就限制了它在其它須準(zhǔn)確定量的標(biāo)本的應(yīng)用。POCT技術(shù)平臺1.1.干化學(xué)技術(shù)干化學(xué)技術(shù)反射光纖維素片試劑層塑料基片支持層入射光三層結(jié)構(gòu)： 在試劑層上加一多孔膠膜過濾層，其作用是將樣品中的雜質(zhì)過濾掉，并起保護(hù)試劑層作用。 常見的是微量法測定葡萄糖的試劑條。POCT技術(shù)平臺1.1.干化學(xué)技術(shù)干化學(xué)技術(shù)反射光纖維素片試劑層透明塑料基片支持

4、層入射光多孔膠膜過濾層加樣多層膜試劑載體（三大類）： 比色/速率法干片離子法干片 離子（鈉，鉀，氯）檢測； 其設(shè)計(jì)采用直接電勢法，樣本無需稀釋。離子干片是由紙橋?qū)蓚€離子選擇性電極相連，通過電壓表來測量患者樣本和已知參比液之間的電勢差，從而計(jì)算出鈉，鉀，氯的離子濃度。POCT技術(shù)平臺 1.1.干化學(xué)技術(shù)干化學(xué)技術(shù)擴(kuò)散層試劑層指示劑層支持層 在試劑層中，根據(jù)實(shí)際測定的需要，可由數(shù)層至數(shù)十個功能試劑層組成。反應(yīng)區(qū)的功能是將待測物通過物理、化學(xué)或生物酶學(xué)等反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可與顯色劑結(jié)合的化合物。 指示劑層顏色變化與分析物濃度成比例，被反射光檢測。多層膜試劑載體： 免疫速率法干片 免疫速率法干片主要用于進(jìn)行

5、藥物濃度和蛋白質(zhì)檢測，分為競爭法和非競爭性干片兩類； 競爭法（例如地高辛）：讀數(shù)時采用了多點(diǎn)速率法來檢測分析物濃度。分析物與酶標(biāo)抗原競爭有限數(shù)量的抗體結(jié)合位點(diǎn)。加入含底物的免疫洗液，一方面洗去未結(jié)合物質(zhì)，另一方面抗原抗體復(fù)合物與無色底物反應(yīng)顯色，通過速率的變化采計(jì)算分析物濃度，發(fā)射光密度與分析物濃度成反比。 非競爭法（CRP）：讀數(shù)時采用定點(diǎn)速率法。待測物與固相抗體、酶標(biāo)抗體形成夾心“三明治”。加入含底物的免疫洗液，洗去讀數(shù)視窗區(qū)域未結(jié)合物質(zhì)，抗原抗體結(jié)合物與底物反應(yīng)顯色， 發(fā)射光密度與待測物濃度成正比。POCT技術(shù)平臺1.1.干化學(xué)技術(shù)干化學(xué)技術(shù)肌酸激酶同工酶 尿素氮甘油三酯白蛋白脂肪酶腦脊

6、液蛋白谷氨酸轉(zhuǎn)移酶r-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶肌酸激酶尿酸鐵、總鐵結(jié)合力鋰淀粉酶膽堿酯酶總膽紅素結(jié)合/非結(jié)合膽紅素血氨乙醇水楊酸茶堿醋氨酚鎂二氧化碳膽固醇總蛋白高密度酯蛋白尿蛋白谷丙轉(zhuǎn)氨酶堿性磷酸酶乳酸脫氫酶肌酐乳酸磷鈉鉀氯地高辛苯巴比妥卡馬西平苯妥因C反應(yīng)蛋白比色/速率法干片離子檢測干片免疫速率法干片多層膜干片分類POCT技術(shù)平臺1.1.干化學(xué)技術(shù)干化學(xué)技術(shù)POCT技術(shù)平臺 2. 免疫層析技術(shù) 第一代：定性檢測 金標(biāo)免疫層析:膠體金標(biāo)記技術(shù) + 蛋白質(zhì)層析技術(shù) 第二代：半定量檢測 金標(biāo)或磁顆粒層析 + 閱讀儀 第三代：普通熒光定量檢測系統(tǒng) 特點(diǎn)：高能光激發(fā)、低能光發(fā)射 缺點(diǎn)：生物熒光本底干擾,熒光淬滅，

7、定量結(jié)果不準(zhǔn)確 第四代：上轉(zhuǎn)發(fā)光檢測技術(shù)（up-converting phosphor technology, UPT ） 特點(diǎn)：利用稀土離子作為熒光材料，通過吸收較低能量的長波紅外光，發(fā)射高能量的短波可見光來實(shí)現(xiàn)能量上轉(zhuǎn)換膠體金免疫層析： 以微孔濾膜為載體，包被已知抗原或抗體，加入待檢標(biāo)本后，經(jīng)濾膜毛細(xì)作用使標(biāo)本中的抗體或抗原與膜上包被的抗原或抗體結(jié)合，再通過膠體金結(jié)合物達(dá)到檢測目的。POCT技術(shù)平臺 2. 2. 免疫層析技術(shù)免疫層析技術(shù)POCT技術(shù)平臺2. 2. 免疫層析技術(shù)免疫層析技術(shù)免疫膠體金層析： UCP技術(shù)獨(dú)特優(yōu)勢POCT技術(shù)平臺2. 2. 免疫層析技術(shù)免疫層析技術(shù)無機(jī)惰性內(nèi)置物理

8、發(fā)光上轉(zhuǎn)換發(fā)光特征光譜多樣無背景干擾 高敏感性無磷光焠滅高穩(wěn)定性適合多重分析高靈活性無放射危害高安全性無須預(yù)處理高簡易性POCT技術(shù)平臺2. 免疫層析技術(shù)免疫層析技術(shù)的進(jìn)展，體現(xiàn)在：（1）定性 半定量 定量，（2）標(biāo)記物的變化，即膠體金 金磁微粒 熒光 上轉(zhuǎn)發(fā)光材料，也體現(xiàn)為定量越來越準(zhǔn)確；金磁微粒是Fe3O4包被金顆粒后形成的納米級磁性復(fù)合微粒，不僅具有膠體金的特性，也具有超順磁性、磁響應(yīng)性、懸浮穩(wěn)定性等特點(diǎn)；熒光標(biāo)記物會受到生物材料自發(fā)熒光造成的本底的干擾，且標(biāo)記物存在熒光焠滅 ；膠體金技術(shù)相比，UCP突出地顯示了它能夠準(zhǔn)確靈活地進(jìn)行定量分析、多重分析的優(yōu)勢。且就定性分析而言，UCP的靈敏

9、度是膠體金的10-100倍POCT技術(shù)平臺3. 生物傳感器生物傳感器是利用蛋白質(zhì)、酶、核酸等這些活性物質(zhì)之間的分子識別功能，把被檢測的物質(zhì)的構(gòu)象變化、濃度變化等生物的微觀過程轉(zhuǎn)變成可量化的可視的電信號、熒光信號等物理化學(xué)信號，從而達(dá)到檢測蛋白質(zhì)、核酸等分子的目的。被測對象生物敏感膜（分子識別感受器）物理、化學(xué)反應(yīng) （如：酶反應(yīng)、免疫反應(yīng)、DNA分子雜交）換能器電信號POCT基本技術(shù)平臺3. 生物傳感器基于電化學(xué)酶法的傳感器（如：葡萄糖檢測儀）基于核酸-分子結(jié)合的電化學(xué)核酸傳感器Green box 以核酸分子(能與各種蛋白或小分子特異緊密結(jié)合)作為識別元素，以電極作為信號轉(zhuǎn)換器的生物傳感器; 核

10、酸分子探針具有結(jié)構(gòu)簡單、特異性強(qiáng)、靶物質(zhì)分子廣泛和易于大量商業(yè)化合成的優(yōu)點(diǎn)。目前主要有兩類:基于反射光度法干化學(xué)測定基于離子選擇性電極（ISE）方法干化學(xué)測定基于電解質(zhì)的干化學(xué)測定法的生物傳感器基于ISE法干式電解質(zhì)分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖 樣品液樣品液離子選擇敏感膜離子選擇敏感膜參比層參比層氯化銀層氯化銀層銀層銀層離子選擇敏感膜離子選擇敏感膜參比層參比層氯化銀層氯化銀層銀層銀層塑料膜塑料膜塑料膜塑料膜參比液參比液電位計(jì)電位計(jì) 通常每測一個項(xiàng)目需要用一個干片，每個干片上帶有條形識別碼，儀器將自動識別所進(jìn)行的測定項(xiàng)目。 指將大量探針分子固定于支持物上后與帶熒光標(biāo)記的DNA或其他樣品分子（例如蛋白，因子

11、或小分子）進(jìn)行雜交，通過檢測每個探針分子的雜交信號強(qiáng)度進(jìn)而獲取樣品分子的數(shù)量和序列信息。POCT基本技術(shù)平臺5.紅外和遠(yuǎn)紅外分光光度技術(shù) 此類技術(shù)常用于經(jīng)皮檢測儀器，用于檢測血液中血紅蛋白、膽紅素、葡萄糖等成分。這類床邊檢驗(yàn)儀器可連續(xù)監(jiān)測病人血液中的目的成分，無需抽血，可避免抽血可能引起的交叉感染和血液標(biāo)本的污染，降低每次檢驗(yàn)的成本和縮短報(bào)告時間。 通過微細(xì)加工技術(shù)在芯片上構(gòu)建由儲液池、微反應(yīng)室、微管道等微功能元件構(gòu)成的微流路系統(tǒng)，加載生物樣品和反應(yīng)液后，在壓力泵或者電場作用下形成微流路，于芯片上進(jìn)行一種或連續(xù)多種的反應(yīng)，達(dá)到對樣品的高通量快速分析的目的。 、核酸技術(shù)平臺對于核酸檢測，需要一種

12、能整合從樣本中提純核酸并進(jìn)行擴(kuò)增，再對擴(kuò)增的核酸檢測和結(jié)果分析的新技術(shù)和產(chǎn)品。該產(chǎn)品需要能做到整體封閉的核酸自動化檢測，最大限度避免檢測中的交叉或攜帶污染 不同原理的PCR 反應(yīng)體系的不同：微流控，芯片 在病原體的快速診斷、微生物耐藥性檢測、遺傳性疾病的篩查等方面，DNA芯片因其特異性和高通量將會有很好的應(yīng)用前景核酸檢測平臺核酸檢測平臺試管實(shí)驗(yàn)室技術(shù)（ Laboratory-in-a-tube ） 美國IQuum公司建立的系統(tǒng)（已被羅氏收購） 技術(shù)簡介：將核酸提取、擴(kuò)增和檢測等步驟集中在一根檢測管中的不同區(qū)，依靠檢測儀器內(nèi)部的機(jī)械裝置，自動控制反應(yīng)從一個區(qū)向另一區(qū)轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)對核酸的快速檢測 2011 年，美國FDA批準(zhǔn)了基于該技術(shù)的甲型和乙型流感病毒檢測方法，20 min即可完成檢測 產(chǎn)品鏈接：http:/ multiplex PCR，arm-PCR） 美國iCubate 公司研發(fā)的全自動多重微生物核酸檢測系統(tǒng) Arm-PCR的技術(shù)核心：首先采用特異性引物擴(kuò)增富集模版，然后通過分離高濃度引物“拯救”出擴(kuò)增子，最后在指數(shù)增長期通過共用引物來擴(kuò)增目的片段 技術(shù)特點(diǎn)：多重（同時檢測50種目標(biāo)分