什么是化學發(fā)光免疫分析？


發(fā)光，是指分子或原子中的電子吸收能量后，由基態(tài)（較低能級）躍遷到激發(fā)態(tài)（較高能級），然后再返回到基態(tài)，并釋放光子的過程。根據(jù)形成激發(fā)態(tài)分子的能量來源不同可分為:光照發(fā)光、生物發(fā)光、化學發(fā)光等。

化學發(fā)光（chemiluminescence），是在化學反應過程中，發(fā)光劑（發(fā)光底物）吸收了化學能形成激發(fā)態(tài)分子，并釋放光子的現(xiàn)象。

 

化學發(fā)光免疫分析，是將化學發(fā)光分析和免疫反應相結(jié)合，用來檢測微量抗原或抗體的免疫分析技術。

 

現(xiàn)在市面上主流產(chǎn)品是管式化學發(fā)光，其中管式化學發(fā)光又可分為三種：直接化學發(fā)光、酶促化學發(fā)光（間接化學發(fā)光）、電化學發(fā)光。

 

 

 

按照發(fā)光持續(xù)時間，化學發(fā)光又可以分為閃光（Flash）和輝光(Glow)。

閃光型發(fā)光時間在數(shù)秒內(nèi)，如吖啶酯系統(tǒng)、異魯米諾系統(tǒng)。其檢測方式一般采用原位進樣和時間積分法測量，即在檢測器部位加裝進樣器，并保證加入發(fā)光劑和檢測2個過程同步進行；同時以整個發(fā)光信號峰的面積為發(fā)光強度。

輝光型發(fā)光時間在數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘以上，如HRP-魯米諾系統(tǒng)、ALP-AMPPD系統(tǒng)等。其信號檢測無需原位進樣，一般以速率法測量，即在發(fā)光信號相對穩(wěn)定的區(qū)域（坪區(qū)）任意點測量單位時間的發(fā)光強度。
 

資料來源:  天風證券研究所

 

電化學發(fā)光，發(fā)光強度較大，大概0.2s-0.6s即可達峰值，發(fā)光持續(xù)時間可由電壓控制。

 

化學發(fā)光免疫分析應用在哪里？
 

中國化學發(fā)光市場在2019年為300-350億，行業(yè)增速約為15-20%， 而且從2011年到2019年均保持較高增速，市場前景廣闊。

 

國內(nèi)化學發(fā)光市場容量及增速

資料來源：karorama, 天風證券研究所

 

從全球市場來看，化學發(fā)光的常規(guī)項目主要有甲狀腺、生殖性激素、腫瘤標志物和傳染病，合計市場份額占90%以上。從國內(nèi)市場來看，前四大常規(guī)項目依次是腫瘤、傳染病、甲狀腺、生殖性激素，合計市場份額大概80%以上，其他項目還有：優(yōu)生優(yōu)育，唐氏篩查，糖代謝，貧血，高血壓，炎癥，骨代謝，心肌，自免類風濕，過敏，自免糖尿病等等。

 

中國化學發(fā)光常規(guī)項目的市場份額

資料來源：公開資料整理, 2018

 

化學發(fā)光試劑項目有大概150多項，能夠覆蓋多種應用場景/疾病檢測。下面僅舉幾個例子，來說明其實化學發(fā)光免疫分析在我們實際生活中是非常普遍常見的。

孕前：AMH

 

如果女性朋友想要了解自己的卵巢功能是否正常，可以做AMH檢測。AMH正常值范圍大概在2-6.8ng/ml，不同年齡正常值的范圍不同。AMH數(shù)值越高，代表卵子存量越多，生育能力較強；數(shù)值越低，說明卵巢功能越差（生育能力減弱）。AMH數(shù)值隨著年齡增長逐步下降，可通過測試AMH及早了解自身情況，以免錯過了最佳生育期。

 

 

孕早期：β-HCG

 

如果女性朋友想知道自己是否懷孕，可以查血清β-HCG,而且還能知道已經(jīng)懷孕多少周了。孕三個月內(nèi)通過檢測血β-HCG水平，可反映早期胚胎的生長發(fā)育情況是否良好。血β-HCG水平還可以用于診斷是否出現(xiàn)異位妊娠（宮外孕），因為宮外孕的血β-HCG水平會低于同期的宮內(nèi)妊娠。

血清β-HCG檢測結(jié)果

 

孕早期：孕酮

 

女性朋友懷孕后隨著月份增長孕酮值是呈持續(xù)增長狀態(tài)的。孕酮值在懷孕早期有比較重要的參考意義，根據(jù)孕酮值的變化可以反映出胎兒發(fā)育情況，有無流產(chǎn)或者宮外孕的可能性。若是孕酮值偏低，有可能導致流產(chǎn)，需要在醫(yī)生指導下進行藥物治療（比如補充黃體酮等）。

孕酮檢測結(jié)果

 

哪些產(chǎn)品可以輔助化學發(fā)光免疫分析？

 

光子計數(shù)探測器

 

化學發(fā)光屬于極微弱光，微弱到單光子水平，需要光子計數(shù)探測器才能精準探測。

 

單光子水平微弱光

 

光子計數(shù)探測器內(nèi)部包含：光電倍增管PMT、高壓電源、放大器、甄別器、脈沖整形器，輸出分立的單個電壓脈沖信號（正TTL邏輯），然后通過計數(shù)單元（比如CH297）對單個脈沖信號進行“數(shù)個數(shù)”，便可得知化學發(fā)光的光強強弱情況。

 

光子計數(shù)探測器原理圖

 

目前光子計數(shù)探測器的計數(shù)線性度可達5M~6Mcps, 經(jīng)過計數(shù)單元CH297的校正之后可達20Mcps左右。

 

 

經(jīng)典搭配：光子計數(shù)探測器+計數(shù)單元

 

寬動態(tài)范圍光電倍增管模塊 

 

剛才提到，光子計數(shù)探測器和計數(shù)單元搭配使用，計數(shù)線性度可達20Mcps。若是還想進一步提高探測上限的話，這個時候就推薦使用濱松的寬動態(tài)范圍PMT模塊：H13126& C12918系列。

 

寬動態(tài)范圍PMT模塊 H13126（左） & C12918（右）系列

 

在光強較微弱情況下采用光子計數(shù)法，在光強稍強情況下采用模擬法（輸出電壓），動態(tài)范圍可達8個數(shù)量級！既可測低下限，又可測高上限，這將使得化學發(fā)光免疫分析儀如虎添翼！更多詳細技術信息，請咨詢?yōu)I松技術人員。

 

 

不同光強度下：光子計數(shù)法+模擬法

 

參考文獻

1.技術篇 化學發(fā)光細分析（三）：歷史變革和技術飛躍，天風證券，鄭薇，2016

2.醫(yī)療裝備進口替代，化學發(fā)光一馬當先, 天風證券，鄭薇，2020-05

3.化學發(fā)光：檢測要求決定技術比例，來源于微信公眾號：體外診斷技術支持，2019-06

4.血清β-hCG、黃體酮和子宮內(nèi)膜厚度對異位妊娠診斷的臨床研究，中國實驗診斷學，2014年第18卷第3期，楊永碧。

 

編輯：又又

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