【化学发光免疫分析技术发展现状及趋势综述报告5500字（论文）】

化学发光免疫分析技术发展现状及趋势综述报告目录TOC\o"1-2"\h\u10148摘要 1227461.化学发光免疫分析技术 1235642.化学发光免疫分析技术的发展现状 273382.1化学发光免疫分析技术的基本原理 241322.2化学发光技术的发展及种类 366363.自动化学发光免疫分析仪的现状与发展趋势 48654.结论 822600参考文献 8摘要化学发光免疫分析法是直接用化学发光标记的抗原或抗体与测试样品中的适当抗体和抗原，以及用磁性颗粒标记的抗原或抗体反应，结合及游离的化学发光剂的标记被磁场分开。然后，将人发光促进剂添加到结合状态以进行发光反应，并通过对结合状态发光强度的检测进行定量和定性检测。化学发光法能够对RAAS系统关键分子进行比较准确的定量检测。目前，化学发光免疫分析技术已经发展的比较成熟，出现了许多全自动化学发光免疫分析仪器，本文就对全自动化学发光免疫分析技术进行阐述，以期促进对于全自动化学发光免疫分析技术的认识。关键词：化学发光免疫分析法；全自动；检测1.化学发光免疫分析技术化学发光免疫分析(CLIA,Chemiluminescenceimmunoassayanalysis)最早被提出于1977年。它是一种可以实现体外诊断的临床医学免疫分析方式之一，目前可被广泛用于检测人体中的各种类化学物质的浓度REF_Ref15510\r\h[1]REF_Ref15569\r\h[9]REF_Ref15572\r\h[4]。CLIA基于抗原-抗体的特异性结合反应来实现免疫分析，检测过程中首先使用发光标记物标记抗原或抗体用于作为发光底物，然后加入待测样品使之发生抗原抗体结合反应后加入对应标记物的发光剂使混合物生成激发态产物，处于激发态的物质不稳定易发生跃迁并发射光子，通过检测反应发出的光强，根据发光强度与物质浓度的数学关系进行免疫分析REF_Ref19037\r\h[4]。相对于其他的体外检测方式，化学发光免疫分析技术具有高灵敏度、高特异性、宽线性范围、高选择性、高重现性、稳定性好、检测速度快、试剂相对廉价等优点，因此被广泛的推广和使用。化学发光免疫分析技术具有广泛的适用领域，在临床医学诊断、环境质量检测分析、食品化学分析检测和科研开发等领域均有重要作用REF_Ref15569\r\h[9]REF_Ref19151\r\h[10]REF_Ref19158\r\h[8]。相比于放射物标记免疫分析(RadioImmunoassay,RIA)、荧光标记免疫分析(FluoresceinImmunoassay,FIA)及酶标记免疫分析(Enzyme-iabelledAntibody，EIA)等分析方式，化学发光免疫分析技术具有无辐射、标记物有效期长、检测周期短等优点REF_Ref19217\r\h[9]。现在化学发光免疫分析技术已经成为临床免疫检验体外诊断手段中的常用方式之一，其应用的临床医疗检测项目很多。包括甲状腺功能、糖尿病、感染性疾病、骨代谢、细胞因子、激素、生长激素系统、贫血诊断与鉴别诊断、治疗药物浓度监测、肿瘤标志物、心脏标志物、过敏反应等项目。其中心脏标志物、激素、传染病、肿瘤标志物、甲状腺功能等检测项目为化学发光免疫分析应用最多的临床项目REF_Ref19840\r\h[7]REF_Ref19151\r\h[10]，其大约占所有检测项目中的70%。CLIA对于多种疾病的早期发现和确诊诊断具有重要的意义，是目前临床医学中发展和普及最快的免疫分析方法之一。2.化学发光免疫分析技术的发展现状2.1化学发光免疫分析技术的基本原理化学发光免疫分析技术本质上是根据人体中的抗原-抗体的特异性结合现象,并通过特殊方式来检测抗原-抗体复合物的含量来实现的。其基本实现原理是将化学发光物质或酶作为发光标记物，直接标记在检测试剂中的抗原或者抗体上，将待测样本与检测试剂混合后小分子的抗原与抗体通过特异性免疫反应形成抗原-抗体复合大分子。化学发光反应是在免疫结合反应结束之后，向反应杯中的混合物中加入氧化剂或酶的催化剂，发光标记物被氧化剂氧化或者催化剂催化后，会形成一个处于高能级的不稳定的激发态中间体物质，当这个处于不稳定态的物质跃迁至稳定的基态时，会将多出的能量以光子的形式辐射出去。通过探测设备收集并检测辐射出的光强，然后根据生物化学发光光强与物质浓度的已知数学关系，利用已知的函数曲线计算出需测物质的含量。不论是何种化学发光免疫分析法，其实现原理都是通过制造高能级的不稳定激发态中间体产物，待其向低能级跃迁时辐射光子实现发光，然后检测光强，实现免疫分析。化学发光反应的基本过程如图1-1所示。图SEQ图\*ARABIC1-1化学发光反应的基本过程2.2化学发光技术的发展及种类根据发光方式的不同实现化学发光免疫分析的方式基本可分为四大类：直接化学发光法、化学发光酶免疫分析法、电致化学发光免疫分析法和光激化学发光法REF_Ref18583\r\h[11]REF_Ref18589\r\h[12]REF_Ref19184\r\h[13]。2.2.1直接化学发光法直接化学发光法(一般化学发光法)是指用化学发光标记物直接标记在抗体或者抗原上，仅需改变环境的酸碱度不需要催化剂就可以发生化学发光反应的免疫检测方法。现在广泛使用的发光体系主要为异鲁米诺类和吖啶酯类。直接化学发光法依靠其简单的发光体系，闪烁型发光方式的检测速度优势是目前大部分化学发光免疫分析中的重要手段之一。2.2.2化学发光酶免疫分析法严格来说化学发光酶免疫分析(Chemiluminescentenzymeimmunoassay，CLEIA)属于酶免疫分析方式，区别只是酶催化反应的底物是化学发光试剂，其他反应步骤与酶免疫分析完全一致。以活性酶标记待检测物质与发光试剂混合进行免疫反应，生成的免疫复合物上的酶再对发光底物进行催化，在启动试剂的作用下实现发光。发光持续时间较长，属于辉光型化学发光反应。尽管酶免疫分析技术检测稳定但是同时也有催化发光时间长，检测速度慢，酶的活性对环境要求高，检测项目几乎只适用于特定蛋白以及核酸检测，试剂的稳定性也不如直接化学发光法好等缺点。无法被广泛应用于所有检测项目中REF_Ref19184\r\h[14]。2.2.3电致化学发光免疫分析法电致化学发光免疫分析(Electrochemiluminescence，ECL)是指由电化学反应引起的化学发光过程。ECL的反应过程发生在电极的阳极表面，常用的标记物为三联吡啶钌，发光底物使用三丙胺(TPA)作为三联吡啶钌的电子供体共反应剂，利用电极的电学信号(电流或电压)来激发发光反应REF_Ref19719\r\h[15]。因此尽管如此电化学发光免疫分析技术依然具有独特的优势，是一种具有广阔前景的免疫分析方法，该研究领域也受到了广泛关注，目前也有大量应用于检测抗原、半抗原及抗体的免疫分析。2.2.4光激化学发光法光激化学发光法(LightInitiatedChemiluminescentAssay，LICA)是20世纪90年代开始提出的新型化学发光法，其基本原理是由光激发产生的短距离分子内化学能量的传递，它属于均相免疫检测方式。光激化学发光具有高指向性、均相免疫分析（免冲洗）、高检测灵敏度和检测步骤简单等优势。是以现代纳米级高分子微粒为基础的新兴化学发光技术，目前该项技术被普遍地应用于生物蛋白的相互作用研究REF_Ref19184\r\h[16]。并有望被广泛推广应用。3.自动化学发光免疫分析仪的现状与发展趋势自20世纪70年代开始超微量检测技术开始蓬勃发展，其中以标记免疫分析技术为首的一些免疫分析方式获得了极大的关注。国外投入了大量的资源进行了实验研发，成功建立了多种检测方式，但是这个时期的检测方式都依靠人工完成，检测稳定性和灵敏度都很低，难以实现广泛的临床应用。到了80年代期间，以辣根过氧化物酶和吖啶酯类衍生物作为标记物的发光剂被提出并受到广泛关注。试剂改良后的化学发光反应的发光强度和持续时间都得到了显著提高。德国的拜尔公司开发了以吖啶酯试剂为检测手段的化学发光免疫分析仪器，在市场中取得了良好的反响，开启了化学发光免疫分析仪研发和普及的进程。此后贝克曼和DPC等医疗领域的知名公司纷纷推出了自主研发的以多种试剂为检测手段的化学发光免疫分析仪。而国外发展至今，已经研发出多种不同型号的仪器以及完善的配套设施和相应的检测试剂。并且随着生物化学领域的不断进步，检测手段也在不断丰富。国内化学发光免疫分析仪的研发起步比国外晚了数十年，技术条件及相关经验均十分不足。而且关键技术的专利往往属于国外公司，国内公司自主研发的难度极高。目前国内研发的方式主要是参考学习国外的先进技术理念，并针对国内情况进行改进。或者从板式发光从头做起，一步步开发至主流的管式发光，磁珠分离等先进方式。而无论是哪种开发方式，均需要投入大量资金和研发时间。目前化学发光免疫分析仪的研究需求主要体现在两个方面，第一是在检测技术方面，增强光源发光效率，提高检测灵敏度，结合生物化学技术，探索新的免疫分析检测方法。另一个方面是优化检测仪器的检测结构，降低系统误差，减小仪器体积，提高检测的速度和检测的稳定性。整体趋势是高速化，集成化，自动化，微型化REF_Ref20134\r\h[17]。化学发光反应快速灵敏，适合自动化和小型化，适合城乡不同类型的医院使用。然而目前受限于试剂的不匹配，仪器的机械水平达不到要求，仪器的运行稳定性不高等缺点，我国的医院往往选择使用国外的仪器和配套试剂，成本相对较高，难免加重患者负担。目前市场上的比较主流的国外仪器如图1-8所示。主要有罗氏的Cobase601电化学发光仪。雅培i2000全自动免疫分析仪。贝克曼库尔特的UniCelDxI800免疫分析系统。西门子的ADVIACENTAURCP全自动化学发光免疫分析仪等。除此以外还有索灵、梅里埃、希森美康、强生等医疗公司研发的化学发光免疫分析仪也占据着一定的市场份额。(a)罗氏Cobase601电化学发光仪(b)雅培i2000全自动免疫分析仪(c)贝克曼UniCelDxI800(d)西门子ADVIACENTAURCP图1-8国外化学发光免疫分析仪从目前国内市场竞争格局来看，化学发光免疫分析仪由于其较高的技术壁垒以及国产品牌介入的时间相对较晚等原因，总体而言还是处于国外巨头相对垄断的阶段。从行业目前竞争格局来看，罗氏占据约44%市场份额，雅培占据约24%市场份额，贝克曼和西门子分别占据13%和4%的市场份额，而国产化学发光免疫分析仪只占据了15%的市场。目前国产的化学发光免疫分析仪如图1-9所示。主要有武汉明德生物推出的CF10全自动化学发光免疫分析仪。北京贝尔生物的VI-180全自动化学发光免疫分析系统。基蛋生物的MAGICL6800全自动化学发光测定仪。迈瑞的CL-2000i全自动化学发光免疫分析仪等。(a)罗氏Cobase601电化学发光仪(b)雅培i2000全自动免疫分析仪(c)贝克曼UniCelDxI800(d)西门子ADVIACENTAURCP图1-9国内化学发光免疫分析仪化学发光免疫分析仪的研制门槛很高，其涉及到光学，电学，机械，控制，生物化学等多方面的综合技术。目前国产化学发光免疫分析仪的研发方式主要从两个方面入手，第一个是从基本的检测方式开始入手，从酶联免疫开始研发，再到板式微孔发光，再到最先进的管式化学发光，逐步实现检测技术的升级与迭代，从而实现达到高水平发展；第二是以主流新兴产业为代表的，从一开始就集中于自主研发化学发光免疫分析仪器和试剂，直接切入最核心、最高水平、最困难的技术REF_Ref20137\r\h[18]。当前的全自动化学发光免疫分析仪由各类不同模块共同组成，硬件上有光学检测模.块、机械运动结构、电路板等，软件有控制编程和人机交互。在整个检测过程中，检测仪器实际上是模拟和代替了操作人员的手动操作，包括拿取样品、反应杯，采集注射液体等，这些动作分别由多个精密机械系统完成，再通过整合完成整个检测过程REF_Ref19184\r\h[19]。送杯机构是化学发光免疫分析仪中的一个重要组成部分，合理、适当的送杯机构设计是仪器能高速、稳定运行的必要前提。在高速运动的状态下，运动设备的惯性对运动效果的影响非常明显，尤其在高速骤停和高速起步的情况下，设备的机械运动机构会由于惯性产生巨大的振动，这样不仅影响运动机构的运动稳定性，长时间下会对运动机构产生一-定的损害，运动中产生的振动也会对运动迹的精度产生影响。研究高速送料机构的精密运动控制，使得反应杯在高速运动下能够更加平稳的进行动作，从而可以精确的移动反应杯。在化学发光免疫分析检测过程中，样本和试剂量的准确度将直接影响测量结果，一般都是以微升计，小小的一滴液体就会造成数据的极大偏差，因此仪器的采样系统作为实施主体，必须具有准确吸取及注射液体的能力。随着生物医药和临床医学的高速发展，在生命科学、药物研究开发和临床检验检疫过程中，试验步骤和过程越来越复杂，同时需要使用的药剂种类也越来越多。尤其在检验传染病细菌、细胞液检测、疫苗抗体筛查、聚合酶链式反应(PCR)、新药生物稳定性实验、病发性体液标志物的酶免化验、核糖核酸分析等实验中，控制加样的加样系统的性能优劣直接决定了实验的最终结果REF_Ref19184\r\h[20]。随着科技进步，现在自动化加样技术已经发展到一定水平。与传统手动加样相比，自动加样装置有如下优点:稳定性强、数据重复性高。自动加样系统的加样进度由加工生产工艺决定，加液精度在一-定范围内浮动，完全杜绝了人为因素，不会因为人为操作失误而产生数据不准确。4.结论随着就医人口的不断增多，医学检测任务工作量也在不断增大，医院对全自动化学发光免疫分析仪的需求也在不断增大。目前市场主要被国外品牌主导，国内虽然也有部分自主产权的全自动化学发光免疫分析仪，但与先进水平仍有一定全自动化学发光免疫分析仪的结构设计及温度控制研究的差距，测试速度和检测精度都仍需提高。国内需要投入更多科研力量，研发出更适合中国国情、性能更可靠、价格更低廉的全自动化学发光免疫分析仪来解决日益增长的医学检测需求。参考文献Hage,DavidS.Immunoassays[J].AnalyticalChemistry,1999,71(12):294-304.RoweCA,ScruggsSB,FeldsteinMJ,GoldenJP,LiglerFS.Anarrayimmunosensorforsimultaneousdetectionofclinicalanalytes.[J].Analyticalchemistry,1999,71(2).FrançoiseLeMoigne,Marie-ChristineBeauvieux,PhilippeDerache,Yves-MichelDarmon.Determinationofmyoglobin:comparativeevaluationofthenewautomatedVIDASRassaywithtwootherimmunoassays[J].ClinicalBiochemistry,2002,35(4).W.RudolfSeitz.ChemiluminescenceandBioluminescenceinChemical