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图文并茂:一文看透POCT(史上最全)

2018-08-10

导语:

POCT不仅仅是试纸条加上配套仪器,更是患者身边或所在地使用的基于物理量、化学量和生物量技术体内外检测试剂、仪器和设备,是生物、纳米、计算机等多技术融合的产物。作为技术驱动型产物,目前,POCT产品正向着第五代自动化、信息化、智能化技术平台发展。那么POCT方法具体有哪些呢,本文就将带大家来具体了解下发展历程。

背景知识

a 、POCT定义及应用

在《现场快速检测(POCT)专家共识》2014版文件定义了何为POCT:POCT(Point-of-care Testing),又称为即时检测,或现场快速检测,是指在采样现场进行的、利用便携式分析仪器及配套试剂快速得到检测结果的一种检测方式。


b、POCT在医院的应用

POCT,在院内指在患者旁边进行的临床检测,又称为床旁检测 (Bedside Testing),通常不一定是检验师来操作。



可以说,POCT的出现,显著地改善了原有的就诊流程。

c、POCT的类别


侧向流层析技术简介

a、平台概述


根据标记物的种类不同可分为:


b、胶体金免疫层析技术发展史

    • 1971年,Faulk和Taylor发明了胶体金标记蛋白质的方法,应用于免疫组化;

    • 1973年,Frens G发明了柠檬酸钠还原氯金酸制备胶体金的方法;

    • 1984年,第一次用胶体金在NC膜上实现了抗原的可视化检测;

    • 20世纪80年代后期,第一次用胶体金在NC膜上实现了抗原的可视化检测。

c、侧向流层析卡板的结构

以胶体金免疫层析(双抗体夹心法)为例。




d、基于显色原理的层析技术


e、胶体金免疫渗滤技术

技术原理:

免疫渗滤技术也采用胶体金作为示踪物,基于抗原和抗体结合的原理,不同之处在于渗滤技术层析方向是垂直的。



试剂盒组成


操作步骤

f、分子发光原理



S0:基态;S1:第一电子激发单重态;S2:第二电子激发单重态;T1:第一电子激发三重态;T2:第二电子激发三重态。

室温下,大多数分子处于基态的最低振动能级。处于基态的分子吸收能量后被激发为激发态,激发态不稳定,返回基态时伴随着光子的辐射,此即为“发光”。

由激发单重态最低振动能级跃迁回基态,并伴随光子的辐射,称为“荧光发射”;

由激发三重态最低振动能级跃迁回基态,并伴随着光子的辐射,称为“磷光发光”。

g、荧光免疫层析简介



  • 反应原理:免疫层析;

  • 标记物:荧光物质;

  • 检测对象:T线及C线荧光强度。



荧光物质的要求:

  • 荧光信号强度高,摩尔消光系数大;

  • Stoke位移大;

  • 激发光谱宽,发射光谱窄;

  • 荧光寿命长,荧光信号稳定。

h、 荧光免疫层析的改进

i、磁免疫层析技术简介



磁性免疫层析,指的是利用超顺磁性纳米微球代替胶体金等常规材料构建的一种基于免疫层析的试纸条,并利用磁信号检测仪对样品进行定量检测的方法。



优势:


  • 生物样本中没有磁性材料,没有本底干扰;

  • 磁信号可以传过NC膜,可以检测整个条带的磁信号。


微流控技术与免疫层析

a、简介






微流控(microfluidics)技术,指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到皮升)的系统所涉及的科学和技术,是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。在实际应用过程中,微流控可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一个几平方厘米的芯片上,自动完成分析全过程,其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。



b、侧向流层析技术发展趋势



c、Alere Triage检测平台


d、其余检测平台


化学发光及生化检测的POCT化

a、检验医学的两极化发展

  • 小型化、智能化


  • 集成化、流水线


b、化学发光简介


化学发光是指利用化学反应释放的化学能激发发光物质,使其从基态跃迁到激发态。当从激发态回到基态时会释放光子,对光子进行测定而进行定量分析。

根据启动发光的原理不同,可分为:

  • 化学发光

  • 酶促化学发光

  • 电化学发光


c、LSI Medicine PathFast检测平台




核心技术:

  • ALP/CDP-Star发光体系

  • Sapphire Ⅱ Enhancer

  • Magtration Technology


配套试剂:

  • Troponin I

  • NT-proBNP

  • CK-MB

  • D-Dimer

  • hs-CRP

  • Myoglobin

d、生化检测的分类


e、小型式生化的发展

  • 第一阶段:自动化程度低、检测通量低、检测项目少;


  • 第二阶段:自动化程度低、检测通量有所提高、检测项目逐渐增多;


  • 第三阶段:全自动检测设备、高通量检测设备、检测项目非常丰富。


f、小型生化检测的致胜之道

一体化采样器的组合设计是一次性耗材的创新点。常规检测需要缓冲液转移、样本转移、试剂转移等多个操作步骤,实验过程比较复杂;一体化采样器集成了微量样本采集和定量试剂加注功能,使实验过程更加简便。


一体化采集器

操作原理:

一体化采集器将定量毛细吸管固定于采样器底端侧面,依靠虹吸原理自动吸样。

优势:

  • 样品定量精确、用样少;

  • 操作简便快捷,无需其他辅助工具;

  • 有效减少多步骤操作引起的误差。


g、Abaxis Piccolo检测平台


核心优势:

  • 独家专利:Orbos微流控技术;

  • 完备的质控体系:iQCTM System ;

  • 微量的检测样本:0.1ml血液;

  • 极短的检测时间:不超过12分钟;

  • 广谱的检测项目:16 种检测盘,覆盖30多个项目。


操作步骤:

  • 向测试卡中加入100μl血液(指尖血、静脉全血、血清、血浆均可);

  • 将测试卡放入设备中;

  • 等待12分钟即可得检测结果。

h、Piccolo检测原理


盘片基于精妙的微尺度流道设计,在电机的配合下,控制离心力与毛细力的切换,完成血液的分离、定量以及与稀释液的混合等操作,稀释后的血液进入到检测孔中,与预装填的冻干试剂进行生化反应,对试剂孔定位曝光,进行吸光度的检测,带入盘片条码中的定标曲线,求出相应生化项目的浓度。


产品线

核酸检测的POCT化

a、PCR技术发展史


如果把核酸检测应用于现场检测,要做到核酸提取、扩增及检测三合一。

b、Cephid GeneXpert检测平台

GeneXpert系统采用独立的i-CORE模块设计,试剂盒将酶、脱氧核糖核苷酸、缓冲液等全部浓缩在一个微珠中,引物、荧光探针、内参照则包含于另一个微珠中。检测时,只需将两个微珠加入检测卡中,GeneXpert PCR仪就可以自动完成样品测试,最快检测时间可仅需30分钟。


试剂盒结构


操作步骤

c、Roche Liat检测平台


分析仪通过对检测管压力推动,将样本从不同区段通过,最后通过温控进行PCR扩增,整个反应时间大约20分钟。

配套试剂:

  • StrepA

  • Influenza A/B

  • Influenza A/B & RSV


包含多个独立区段的检测管


操作步骤

d、BioMerieux FilmArray检测平台


操作步骤:

第一步:处理样本并提取核酸;

第二步:第一阶段巢式PCR,进行初步的DNA扩增;

第三步,针对第一阶段的PCR扩增产物进行第二阶段巢式PCR;

结果判读:根据溶解曲线,软件自动报告样本中是否有待测病原体。


结构:

试剂卡中包含冻干形式的样本预处理试剂、逆转录试剂、PCR扩增试剂和荧光染料。


产品列表

e、Alere i检测平台


所需耗材:

  • Sample Receiver:包含洗脱Buffer;

  • Test Base:含有PCR所需的全部冻干试剂的密封反应管;

  • Transfer Cartridge:将洗脱下来的样本转移到Test Base,然后再转移到设备中。

技术原理:

Alere i采用恒温扩增技术,设置了一对模板DNA(起到类似于引物的作用)对靶基因进行特异性的扩增,荧光标记的分子信标用于特异性检测扩增的靶标。

操作步骤:

样本先被加到Sample Receiver,通过Transfer Cartridge转移到Test Base中,然后放入设备中进行PCR反应。

配套试剂:

  • Influenza A & B(所需时间15min)

  • RSV(所需时间13min)

  • Strep A(所需时间8min)


对未来展望


总的来说,POCT设备对于数据的储存、分析及管理能力也将是未来的核心竞争力。


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