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圖文并茂:一文看透POCT(史上最全)

2018-08-10

導語:

POCT不僅僅是試紙條加上配套儀器,更是患者身邊或所在地使用的基于物理量、化學量和生物量技術體內外檢測試劑、儀器和設備,是生物、納米、計算機等多技術融合的產物。作為技術驅動型產物,目前,POCT產品正向著第五代自動化、信息化、智能化技術平臺發展。那么POCT方法具體有哪些呢,本文就將帶大家來具體了解下發展歷程。

背景知識

a 、POCT定義及應用

在《現場快速檢測(POCT)專家共識》2014版文件定義了何為POCT:POCT(Point-of-care Testing),又稱為即時檢測,或現場快速檢測,是指在采樣現場進行的、利用便攜式分析儀器及配套試劑快速得到檢測結果的一種檢測方式。


b、POCT在醫院的應用

POCT,在院內指在患者旁邊進行的臨床檢測,又稱為床旁檢測 (Bedside Testing),通常不一定是檢驗師來操作。



可以說,POCT的出現,顯著地改善了原有的就診流程。

c、POCT的類別


側向流層析技術簡介

a、平臺概述


根據標記物的種類不同可分為:


b、膠體金免疫層析技術發展史

    • 1971年,Faulk和Taylor發明了膠體金標記蛋白質的方法,應用于免疫組化;

    • 1973年,Frens G發明了檸檬酸鈉還原氯金酸制備膠體金的方法;

    • 1984年,第一次用膠體金在NC膜上實現了抗原的可視化檢測;

    • 20世紀80年代后期,第一次用膠體金在NC膜上實現了抗原的可視化檢測。

c、側向流層析卡板的結構

以膠體金免疫層析(雙抗體夾心法)為例。




d、基于顯色原理的層析技術


e、膠體金免疫滲濾技術

技術原理:

免疫滲濾技術也采用膠體金作為示蹤物,基于抗原和抗體結合的原理,不同之處在于滲濾技術層析方向是垂直的。



試劑盒組成


操作步驟

f、分子發光原理



S0:基態;S1:第一電子激發單重態;S2:第二電子激發單重態;T1:第一電子激發三重態;T2:第二電子激發三重態。

室溫下,大多數分子處于基態的最低振動能級。處于基態的分子吸收能量后被激發為激發態,激發態不穩定,返回基態時伴隨著光子的輻射,此即為“發光”。

由激發單重態最低振動能級躍遷回基態,并伴隨光子的輻射,稱為“熒光發射”;

由激發三重態最低振動能級躍遷回基態,并伴隨著光子的輻射,稱為“磷光發光”。

g、熒光免疫層析簡介



  • 反應原理:免疫層析;

  • 標記物:熒光物質;

  • 檢測對象:T線及C線熒光強度。



熒光物質的要求:

  • 熒光信號強度高,摩爾消光系數大;

  • Stoke位移大;

  • 激發光譜寬,發射光譜窄;

  • 熒光壽命長,熒光信號穩定。

h、 熒光免疫層析的改進

i、磁免疫層析技術簡介



磁性免疫層析,指的是利用超順磁性納米微球代替膠體金等常規材料構建的一種基于免疫層析的試紙條,并利用磁信號檢測儀對樣品進行定量檢測的方法。



優勢:


  • 生物樣本中沒有磁性材料,沒有本底干擾;

  • 磁信號可以傳過NC膜,可以檢測整個條帶的磁信號。


微流控技術與免疫層析

a、簡介






微流控(microfluidics)技術,指的是使用微管道(尺寸為數十到數百微米)處理或操縱微小流體(體積為納升到皮升)的系統所涉及的科學和技術,是一門涉及化學、流體物理、微電子、新材料、生物學和生物醫學工程的新興交叉學科。在實際應用過程中,微流控可以把生物、化學、醫學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一個幾平方厘米的芯片上,自動完成分析全過程,其基本特征和最大優勢是多種單元技術在整體可控的微小平臺上靈活組合、規模集成。



b、側向流層析技術發展趨勢



c、Alere Triage檢測平臺


d、其余檢測平臺


化學發光及生化檢測的POCT化

a、檢驗醫學的兩極化發展

  • 小型化、智能化


  • 集成化、流水線


b、化學發光簡介


化學發光是指利用化學反應釋放的化學能激發發光物質,使其從基態躍遷到激發態。當從激發態回到基態時會釋放光子,對光子進行測定而進行定量分析。

根據啟動發光的原理不同,可分為:

  • 化學發光

  • 酶促化學發光

  • 電化學發光


c、LSI Medicine PathFast檢測平臺




核心技術:

  • ALP/CDP-Star發光體系

  • Sapphire Ⅱ Enhancer

  • Magtration Technology


配套試劑:

  • Troponin I

  • NT-proBNP

  • CK-MB

  • D-Dimer

  • hs-CRP

  • Myoglobin

d、生化檢測的分類


e、小型式生化的發展

  • 第一階段:自動化程度低、檢測通量低、檢測項目少;


  • 第二階段:自動化程度低、檢測通量有所提高、檢測項目逐漸增多;


  • 第三階段:全自動檢測設備、高通量檢測設備、檢測項目非常豐富。


f、小型生化檢測的致勝之道

一體化采樣器的組合設計是一次性耗材的創新點。常規檢測需要緩沖液轉移、樣本轉移、試劑轉移等多個操作步驟,實驗過程比較復雜;一體化采樣器集成了微量樣本采集和定量試劑加注功能,使實驗過程更加簡便。


一體化采集器

操作原理:

一體化采集器將定量毛細吸管固定于采樣器底端側面,依靠虹吸原理自動吸樣。

優勢:

  • 樣品定量精確、用樣少;

  • 操作簡便快捷,無需其他輔助工具;

  • 有效減少多步驟操作引起的誤差。


g、Abaxis Piccolo檢測平臺


核心優勢:

  • 獨家專利:Orbos微流控技術;

  • 完備的質控體系:iQCTM System ;

  • 微量的檢測樣本:0.1ml血液;

  • 極短的檢測時間:不超過12分鐘;

  • 廣譜的檢測項目:16 種檢測盤,覆蓋30多個項目。


操作步驟:

  • 向測試卡中加入100μl血液(指尖血、靜脈全血、血清、血漿均可);

  • 將測試卡放入設備中;

  • 等待12分鐘即可得檢測結果。

h、Piccolo檢測原理


盤片基于精妙的微尺度流道設計,在電機的配合下,控制離心力與毛細力的切換,完成血液的分離、定量以及與稀釋液的混合等操作,稀釋后的血液進入到檢測孔中,與預裝填的凍干試劑進行生化反應,對試劑孔定位曝光,進行吸光度的檢測,帶入盤片條碼中的定標曲線,求出相應生化項目的濃度。


產品線

核酸檢測的POCT化

a、PCR技術發展史


如果把核酸檢測應用于現場檢測,要做到核酸提取、擴增及檢測三合一。

b、Cephid GeneXpert檢測平臺

GeneXpert系統采用獨立的i-CORE模塊設計,試劑盒將酶、脫氧核糖核苷酸、緩沖液等全部濃縮在一個微珠中,引物、熒光探針、內參照則包含于另一個微珠中。檢測時,只需將兩個微珠加入檢測卡中,GeneXpert PCR儀就可以自動完成樣品測試,最快檢測時間可僅需30分鐘。


試劑盒結構


操作步驟

c、Roche Liat檢測平臺


分析儀通過對檢測管壓力推動,將樣本從不同區段通過,最后通過溫控進行PCR擴增,整個反應時間大約20分鐘。

配套試劑:

  • StrepA

  • Influenza A/B

  • Influenza A/B & RSV


包含多個獨立區段的檢測管


操作步驟

d、BioMerieux FilmArray檢測平臺


操作步驟:

第一步:處理樣本并提取核酸;

第二步:第一階段巢式PCR,進行初步的DNA擴增;

第三步,針對第一階段的PCR擴增產物進行第二階段巢式PCR;

結果判讀:根據溶解曲線,軟件自動報告樣本中是否有待測病原體。


結構:

試劑卡中包含凍干形式的樣本預處理試劑、逆轉錄試劑、PCR擴增試劑和熒光染料。


產品列表

e、Alere i檢測平臺


所需耗材:

  • Sample Receiver:包含洗脫Buffer;

  • Test Base:含有PCR所需的全部凍干試劑的密封反應管;

  • Transfer Cartridge:將洗脫下來的樣本轉移到Test Base,然后再轉移到設備中。

技術原理:

Alere i采用恒溫擴增技術,設置了一對模板DNA(起到類似于引物的作用)對靶基因進行特異性的擴增,熒光標記的分子信標用于特異性檢測擴增的靶標。

操作步驟:

樣本先被加到Sample Receiver,通過Transfer Cartridge轉移到Test Base中,然后放入設備中進行PCR反應。

配套試劑:

  • Influenza A & B(所需時間15min)

  • RSV(所需時間13min)

  • Strep A(所需時間8min)


對未來展望


總的來說,POCT設備對于數據的儲存、分析及管理能力也將是未來的核心競爭力。


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