化學發(fā)光免疫分析儀器與試劑
一、概述
發(fā)光檢測作為分析化學領(lǐng)域內(nèi)一個強有力的技術(shù)手段，始終以其高靈敏度、低成本、簡單快速的優(yōu)勢發(fā)揮著重要作用，對于某些特定化合物（如有機磷農(nóng)藥和神經(jīng)毒劑）、某些酶活性、金屬離子等的動態(tài)分析和現(xiàn)場檢測具有不可替代的優(yōu)勢。從上世紀中葉開始，生物醫(yī)學界一直在致力于將該技術(shù)體系應(yīng)用于實驗室研究中，并取得了巨大成功。例如：利用化學發(fā)光測定血清和組織中的超氧化物歧化酶（SOD），利用細菌螢光素酶（LUX）系統(tǒng)檢測樣本中極少量的微生物，利用螢火蟲螢光素酶（LUC）系統(tǒng)高靈敏度檢測細胞活性或細胞殺傷效果以替代傳統(tǒng)的MTT實驗等等，至今仍然屬于先進技術(shù)。
上世紀八十年代末，化學發(fā)光自顯影技術(shù)的出現(xiàn)，逐步替代放射自顯影，應(yīng)用于免疫組化和原位雜交等分子病理學技術(shù)、DNA指紋圖、酶切圖譜等技術(shù)在臨床診斷、法醫(yī)物證、病原體分型等領(lǐng)域，尤其是化學發(fā)光技術(shù)在常規(guī)免疫分析（Immunoassay）領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，直接推動了臨床實驗室定量化和自動化檢測技術(shù)的進步。
上世紀九十年代，英國Amersham公司在全球率先開發(fā)化學發(fā)光自顯影底物和標記技術(shù)，并在國際上首先推出第一款化學發(fā)光免疫分析儀器和相關(guān)試劑，被國內(nèi)廠家引進并應(yīng)用于臨床。作為上述技術(shù)的核心，基于過氧化物酶的化學發(fā)光增敏劑的誕生起到了關(guān)鍵的作用，其中第一代增敏劑-對位取代酚類的發(fā)現(xiàn)者Larry
J
Kricka，英國劍橋大學和美國賓夕法尼亞大學教授，先后任美國臨床化學學會（AACC）主席，國際生物和化學發(fā)光學會（ISBC）主席。其后美國密歇根大學等單位相繼合成了基于堿性磷酸酶的發(fā)光底物AMPPD及其衍生物，從而與前述增敏劑共同奠定了酶促發(fā)光系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。該底物系列分別被美國Lumigen公司和Tropix公司（后被ABI并購）迅速實現(xiàn)了商品化，引發(fā)了幾年后化學發(fā)光免疫分析系統(tǒng)如雨后春筍般的誕生和廣泛臨床應(yīng)用，國內(nèi)外眾多知名品牌的全自動化學發(fā)光免疫分析系統(tǒng)依然在使用該類發(fā)光底物。
根據(jù)美國病理?？漆t(yī)師學會(The College of American Pathologists，CAP)
的統(tǒng)計，目前全球有超過30家大型全自動化學發(fā)光免疫分析儀器的廠商，具有超過60個免疫自動化化學發(fā)光檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)發(fā)展趨勢為檢驗儀器的實驗室集成化、系列化、智能化。檢測試劑項目涵蓋傳染病、心臟標志物、腫瘤標志物、甲狀腺功能、性腺激素、代謝物質(zhì)、藥物濃度、肝炎、先天性疾病、肝纖維化、優(yōu)生優(yōu)育、高血壓、炎癥和過敏原等系列百余種檢測試劑。
20世紀60年代末，國內(nèi)引入了免疫沉淀試驗技術(shù)，開創(chuàng)了我國抗原抗體檢測的先河。當時采用瓊脂免疫擴散、對流免疫電泳、免疫放射電泳自顯影等方法，其特異性和敏感性均較差。70年代初，采用間接免疫凝集試驗技術(shù)，如間接血凝試驗(IHO)、免疫粘連血凝試驗(IAHA)、乳膠凝集試驗等，使檢測的敏感性和特異性有所提高，但仍然滿足不了臨床診斷和防治的需求。隨著科技進步，免疫學檢測發(fā)展迅速，尤以標記免疫分析最為顯著，如酶聯(lián)免疫技術(shù)、化學發(fā)光檢測技術(shù)、時間分辨熒光免疫測定技術(shù)、熒光偏振免疫分析測定技術(shù)等。進入新的世紀，伴隨著生物學及光機電相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，全自動化學發(fā)光免疫分析檢測系統(tǒng)不斷普及和推廣，大幅提高了檢驗結(jié)果的準確度，使得實驗室標準化得以實現(xiàn)。
二、原理及分類
自然界有物理發(fā)光，化學發(fā)光和生物發(fā)光三種發(fā)光類型，狹義的發(fā)光免疫分析，主要指化學發(fā)光?；瘜W發(fā)光系氧化化學反應(yīng)，電子激發(fā)后回到基態(tài)以光子的形式釋放能量，利用釋放的光子個數(shù)反映化學反應(yīng)的強度，常用的發(fā)光劑為氨基苯二酰肼(異魯米諾和魯米諾)、吖啶酯類和金剛烷衍生物。自1976年Schroeder利用異魯米諾標記生物素進行化學發(fā)光測定以來，化學發(fā)光免疫分析技術(shù)得到迅速發(fā)展，并逐步發(fā)展了酶促化學發(fā)光疫分析技術(shù)，直接化學發(fā)光免疫分析技術(shù)和電化學發(fā)光免疫分析技術(shù)。因為其靈敏度高，特異性強，檢測范圍寬，試劑穩(wěn)定和無放射性污染等優(yōu)點得以在國內(nèi)外市場上廣泛推廣，主要應(yīng)用于微孔板式和磁微粒免疫化學發(fā)光檢測系統(tǒng)上。
化學發(fā)光免疫分析檢測系統(tǒng)的發(fā)展主要圍繞在固相載體和發(fā)光體系兩大核心技術(shù)的不斷發(fā)展和完善:
①采用的固相載體有塑膠微粒、超順磁微粒、彈性塑料管、塑料珠等，其中磁微粒具有包被量大，易于實現(xiàn)自動化的優(yōu)勢。轉(zhuǎn)盤式化學發(fā)光免疫分析儀主要采用微米級超順磁微粒作為固相載體，通過化學鍵直接將生物活性物質(zhì)連接在磁微粒表面；或者采用鏈霉素－生物素、熒光素－熒光素抗體體系連接生物活性物質(zhì)。
②采用的化學發(fā)光體系有酶促化學發(fā)光、直接化學發(fā)光、電化學發(fā)光三種，化學發(fā)光分類及代表性廠家詳見表1。其中酶促化學發(fā)光分為辣根酶體系和堿磷酶體系，直接化學發(fā)光法主要有吖啶酯、異魯米諾發(fā)光體系。
三、國內(nèi)外化學發(fā)光免疫分析儀器和試劑
化學發(fā)光免疫分析技術(shù)興起于20世紀80年代，目前在歐美等發(fā)達國家已經(jīng)成為了臨床實驗室廣泛使用的常規(guī)檢測技術(shù)。近些年，我國化學發(fā)光免疫分析技術(shù)處于快速發(fā)展階段，市場上應(yīng)用的化學發(fā)光檢測產(chǎn)品大部分為進口產(chǎn)品。
我國化學發(fā)光檢測技術(shù)的產(chǎn)業(yè)研究和應(yīng)用處于發(fā)展期，與歐美等先進國家相比尚有差距，但差距在迅速縮小。國內(nèi)化學發(fā)光技術(shù)經(jīng)歷了由微孔板式化學發(fā)光檢測系統(tǒng)到磁微?；瘜W發(fā)光檢測系統(tǒng)的發(fā)展歷程。微孔板式化學發(fā)光儀器和試劑是化學發(fā)光檢測技術(shù)在我國免疫診斷產(chǎn)業(yè)中獨特的產(chǎn)品形式，至今仍以其檢測通量大，產(chǎn)品性價比高而在市場中占有獨特的地位。代表廠家有鄭州安圖生物、北京引航、石家莊華洋、北京科美、北京源德、北京泰格科信、北京量質(zhì)、北京華科泰等；磁微?；瘜W發(fā)光儀器和試劑是化學發(fā)光檢測技術(shù)在我國免疫診斷產(chǎn)業(yè)中處于導入進入高速成長期的階段，代表廠家有鄭州安圖生物、深圳新產(chǎn)業(yè)、威海威高、四川邁克、北京利德曼、蘇州達成、深圳邁瑞、蘇州長光華醫(yī)等。以下就國內(nèi)外化學發(fā)光免疫檢測系統(tǒng)生產(chǎn)商及其主要產(chǎn)品進行介紹:
1．國內(nèi)化學發(fā)光免疫分析儀器和試劑
1.1微孔板式化學發(fā)光儀器及試劑
1.1.1北京引航醫(yī)學生物技術(shù)研究所
1996年，北大人民醫(yī)院楊曉林教授創(chuàng)立的北京引航醫(yī)學生物技術(shù)研究所，在國內(nèi)率先進行化學發(fā)光底物、半自動儀器和試劑的研究，于同年獲得半自動化學發(fā)光儀注冊證，建立了微孔板化學發(fā)光分析系統(tǒng)。
1.1.2鄭州安圖生物工程股份有限公司
1998年，苗擁軍創(chuàng)立了鄭州安圖生物工程股份有限公司，完善了包括化學發(fā)光底物、試劑、軟件和儀器的微孔板式化學發(fā)光分析系統(tǒng)，是國內(nèi)第一個取得AFP和CEA等腫瘤標志物化學發(fā)光檢測試劑注冊證的廠家，并逐步形成了肝炎、傳染病、性激素、甲狀腺功能、腫瘤標志物、高血壓、肝纖維化、糖尿病、產(chǎn)前篩查等46種試劑品種。
1.1.3石家莊華洋分析儀器有限公司
1998年，郝書順創(chuàng)立了石家莊華洋分析儀器有限公司，于當年取得半自動化學發(fā)光儀注冊證，并生產(chǎn)和銷售微孔板式化學發(fā)光儀器。
1.1.4北京科美生物技術(shù)有限公司
1999年，應(yīng)希堂創(chuàng)立了北京科美生物技術(shù)有限公司，主要生產(chǎn)微孔板式化學發(fā)光試劑。
1.1.5北京源德生物醫(yī)學工程有限公司
2001年，吳曉東創(chuàng)立了北京源德生物醫(yī)學工程有限公司，2004年向市場推出了微孔板式化學發(fā)光免疫分析系統(tǒng)及試劑，擁有檢驗設(shè)備及試劑的研發(fā)和生產(chǎn)，2003年，SARS爆發(fā)，獲得了首個SARS檢測試劑文號。
1.1.6北京泰格科信生物科技有限公司
2004年，劉麗創(chuàng)立了北京泰格科信生物科技有限公司，進行微孔板式發(fā)光儀和試劑的研發(fā)和生產(chǎn)。
1.1.7北京量質(zhì)科技有限公司
2006年，趙作勇創(chuàng)立了北京量質(zhì)科技有限公司，進行微孔板式發(fā)光儀的研發(fā)和生產(chǎn)。
1.1.8北京華科泰生物技術(shù)有限公司
2007年，楊國平創(chuàng)立了北京華科泰生物技術(shù)有限公司，主要生產(chǎn)微孔板式化學發(fā)光試劑。
另外其它化學發(fā)光儀器和（或）試劑生產(chǎn)廠家如中生北控、北方所、北京科衛(wèi)、廈門波生、福建洪誠、濰坊康華、廣州虹業(yè)等涉及部分微孔板式化學發(fā)光試劑的研發(fā)和生產(chǎn)；北京濱松、煙臺艾德康、深圳愛康、重慶科斯邁生物技術(shù)有限公司涉及微孔板化學發(fā)光儀器的研發(fā)和生產(chǎn)。
1.2磁微粒化學發(fā)光免疫分析儀器及試劑
1.2.1鄭州安圖生物工程股份有限公司
鄭州安圖生物工程股份有限公司成立于1998年，創(chuàng)始人苗擁軍，2011年3月推出中國第一臺對單個反應(yīng)杯進行管理的全自動化學發(fā)光免疫分析儀及配套試劑?，F(xiàn)有儀器產(chǎn)品A2000，試劑品種涵蓋肝炎、傳染病、優(yōu)生優(yōu)育、性激素、甲狀腺功能、腫瘤標志物、心臟標志物、高血壓、肝纖維化、生長激素、糖尿病、炎癥、結(jié)核、骨代謝、產(chǎn)前篩查、貧血、自免肝等系列項目，其中乙肝五項定量、戊肝IgG和IgM、含直接腎素測定的高血壓五項等系列項目是中國首家推出并成功應(yīng)用的產(chǎn)品。
1.2.2深圳市新產(chǎn)業(yè)生物醫(yī)學工程股份有限公司
1995年，饒微創(chuàng)立了深圳市新產(chǎn)業(yè)生物醫(yī)學工程股份有限公司，2010年11月推出中國第一臺基于六孔反應(yīng)條進行管理的全自動化學發(fā)光免疫分析儀及配套試劑?，F(xiàn)有儀器產(chǎn)品Maglumi1000、Maglumi2000、Maglumi2000PLUS，試劑品種涵蓋性激素、甲狀腺功能、腫瘤標志物、心血管及心肌標志物、傳染病、炎癥、藥物監(jiān)測、產(chǎn)前篩查、優(yōu)生優(yōu)育、貧血、代謝等項目。
1.2.3威海威高生物科技有限公司
2005年，陳學利創(chuàng)立了威海威高生物科技有限公司，2011年4月推出轉(zhuǎn)盤式全自動化學發(fā)光AutolumiS3000儀器及傳染病試劑等。
1.2.4四川邁克生物科技股份有限公司
1994年，唐勇創(chuàng)立了四川邁克生物科技股份有限公司，2011年10月推出磁微粒全自動化學發(fā)光IS1200儀器及試劑。
1.2.5北京利德曼生化股份有限公司
1997年，沈廣仟創(chuàng)立了北京利德曼生化股份有限公司，2012年10月推出磁微粒全自動化學發(fā)光CI1000儀器及配套試劑。
1.2.6蘇州達成生物科技（蘇州）有限公司
2011年，劉勁創(chuàng)立了蘇州達成生物科技（蘇州）有限公司，2012年10月推出磁微粒全自動化學發(fā)光Aulia200儀器及試劑。
1.2.7深圳邁瑞生物科技股份有限公司
1991年，孫國華創(chuàng)立了深圳邁瑞生物科技股份有限公司，2013年7月推出磁微粒全自動化學發(fā)光CL-2000i儀器及試劑。
1.2.8蘇州長光華醫(yī)生物醫(yī)學工程有限公司
2011年，董建華創(chuàng)立了蘇州長光華醫(yī)生物醫(yī)學工程有限公司，2014年4月推出磁微粒全自動化學發(fā)光AE240儀器及配套試劑。
其他中國公司，如上?？迫A、北京萬泰等都在磁微粒全自動化學發(fā)光領(lǐng)域進行拓展與嘗試。采用磁微粒化學發(fā)光檢測技術(shù)，將免疫磁珠體系、化學發(fā)光體系與免疫反應(yīng)體系相結(jié)合，實現(xiàn)免疫自動化，其檢測原理與國外主流產(chǎn)品相似。
2．國外主流化學發(fā)光儀器和試劑現(xiàn)狀分析
2.1雅培診斷
雅培診斷(Abbott Diagnostics)
Architect新一代免疫發(fā)光檢測系統(tǒng)采用吖啶酯標記與磁微粒技術(shù)，單機檢測速度為200測試/小時?；瘜W發(fā)光免疫診斷試劑品種涵蓋腫瘤標志物、心臟標志物、肝炎、傳染病、代謝、藥物監(jiān)測、性激素、甲狀腺功能、優(yōu)生優(yōu)育等項目。
2.2貝克曼
貝克曼(Beckman Coulter)系統(tǒng)作為中國市場免疫診斷系統(tǒng)主要供應(yīng)商之一，
Access/Access2免疫診斷系統(tǒng)于2001年面世。該系統(tǒng)采用磁微粒與AMPPD技術(shù)，測試速度100測試/小時。UniCel DxI
800系統(tǒng)整合了4套Access
2進樣系統(tǒng)，單機測試速度為400測試/小時?；瘜W發(fā)光免疫診斷試劑品種涵蓋腫瘤標志物、心臟標志物、性激素、甲狀腺功能、貧血、腎上腺、過敏原、產(chǎn)前篩查等項目。
2.3羅氏診斷
羅氏診斷( Roche Diagnostics)免疫分析是電化學發(fā)光技術(shù)持有者，羅氏診斷Elecsys
2010在1996年面世，整合電化學發(fā)光技術(shù)、磁微粒技術(shù)、鏈霉素－生物素技術(shù)，檢測速度70測試/小時。2006年，推出了cobas
e601電化學發(fā)光免疫分析模塊。電化學發(fā)光免疫診斷試劑品種涵蓋腫瘤標志物、心臟標志物、肝炎、傳染病、骨質(zhì)疏松、性激素、甲狀腺功能、貧血等項目。
2.4 西門子診斷
西門子診斷( Siemens Healthcare
Diagnostics)是免疫分析自動化的后起之秀，2007年1月1日，拜耳醫(yī)藥保健集團診斷部與西門子公司于2006年7月收購的DPC(美國診斷試劑公司)被合并為一個獨立的業(yè)務(wù)部門，在全球免疫診斷試劑市場居第二位。ADVIA
Centaur CP Immunoassay System/2005，ADVIA Centaur XP/2006
屬于拜耳醫(yī)藥的兩款結(jié)構(gòu)不同的儀器，均采用吖啶酯技術(shù)和磁微粒技術(shù)，ADVIA Centaur CP 測試速度180測試/小時；ADVIA
Centaur XP測試速度240測試/小時。1998年，DPC推出的IMMULITE 2000， 2004推出IMMULITE 2500
SMS?；瘜W發(fā)光免疫診斷試劑品種涵蓋性激素、甲狀腺功能、腫瘤標志物、心臟標志物、感染性疾病、骨代謝、貧血、過敏原、藥物濃度、細胞因子等項目。
四、前景展望
近年來，化學發(fā)光免疫分析方法及應(yīng)用研究發(fā)展異常迅速，并以其獨特的優(yōu)勢在生命科學、醫(yī)學診斷、食品安全、環(huán)境監(jiān)測等方面得到了廣泛應(yīng)用，特別是磁性微粒子的免疫分離技術(shù)、金納米粒子的催化功能以及化學發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移在CLIA方法中的應(yīng)用。但是，CLIA在實際應(yīng)用中仍然存在不足，例如儀器體積過大，實際樣品基質(zhì)的干擾，小分子檢測重復性較差等。為了使CLIA得到更加廣泛的應(yīng)用，未來研究的主要方向應(yīng)集中在以下幾個方面:
(1)分析儀器的大通量化與流水線化；
(2)降低儀器成本，使儀器微型化、便攜化；
(3)強化對檢測樣本基質(zhì)的處理，減少非特異性吸附，提高檢測的穩(wěn) 定性；
(4)在高通量研究方面，完善多通道、多組分CLIA檢測技術(shù)，提高檢測效率；
(5)發(fā)展CLIA的聯(lián)用技術(shù)，擴大應(yīng)用范圍。
全自動化學發(fā)光儀器和試劑是臨床免疫學檢測領(lǐng)域未來發(fā)展的必然趨勢，國外生產(chǎn)商已做得相對成熟，國內(nèi)生產(chǎn)商的道路雖然曲折但充滿光明和希望。隨著科學技術(shù)的發(fā)展及國內(nèi)科研工作者的不懈努力，國產(chǎn)免疫自動化儀器和試劑將會更加穩(wěn)定和可靠，化學發(fā)光免疫分析技術(shù)將會得到更快速的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。
