POCT方法的基本形式大致可分为4类:①将传统方法中的相关液体试剂浸润于滤纸和各种微孔膜的吸水材料上,成为各种形式的诊断试剂板条;②将传统分析仪器微型化、操作方法简单化、使之成为便携式和手掌式设备;③将上述两者整合为统一的检测系统;④利用生物或化学传感器等技术检测待测物质。
一个完整的POCT检测体系是整合了多学科为一体的检测平台,主要包含3个部分:①样本的采集和前处理;②检测试剂与样本中待测物质进行反应;③仪器对反应过程中或反应后所产生的信号变化进行捕捉,直接或经过相应的转换呈现检测结果。
POCT的样本采集和前处理过程比较简便,大部分甚至无须对样本进行处理即可直接应用抗凝的全血样本进行检测,或者依靠简单的物理或化学原理将样本作简易处理。反应阶段根据待测物的不同所采用的方法也各异,如化学反应法测定血红蛋白、酶法检测血糖、离子选择电极法检测动脉血气和小分子物质电解质等。POCT最多的是用于蛋白质的检测,主要依靠免疫学原理,根据标记技术的不同可分为:免疫胶体金技术、酶免疫技术、荧光免疫技术、电化学技术等。最后,反应过程中或反应后信号变化的捕捉主要通过光学技术和电化学技术实现(如电阻率、颜色变化、浊度变化和电信号变化等),反应出最终的测定结果。
一、干化学技术
干化学技术是将多种反应试剂干燥固定在固相载体上,利用被测样品中所含有的液体作为反应介质。当待测样本滴加到固相载体(干片)上,样本中的待测成分与干片上的试剂进行反应,产生颜色变化。一般用肉眼即可作定性判断,或者应用光反射技术进行半定量或定量检测。
干化学试剂载体的结构分为二层膜结构、三层膜结构和多层膜结构。
二层膜结构仅由试剂层和支持层构成,样本中的待测物质与试剂层反应显色后,通过反射光度计测定其颜色变化,对样本中的待测物质进行定性或半定量测定,常见的是尿液检测的干化学试纸条。
三层膜结构是在二层膜结构的基础上,在试剂层上加一多孔胶膜过滤层,可过滤样本中的杂质,并保护试剂层。另外还用透明的塑料基片作为支持层,测定光路可通过下面的透明支持层而不经过最上面的过滤层,这样可消除样本中干扰成分对检测结果的影响,保证了检测结果的稳定性和准确性。
多层膜结构是干化学技术最具代表性的方法,它集化学、光学、酶学、化学计量学和计算机技术于一体,其又分为比色/速率法干片、离子法干片和免疫速率法干片3种类型。采用多层涂膜技术制成的干片,比干化学纸片更平整均匀、更稳定,克服了二层膜和三层膜结构的不足,可通过仪器进行准确的定量。
目前临床常用的干化学分析系统可检测包括蛋白质、糖类、脂类、酶、电解质及非蛋白氮类等血液中的大多数化学成分,几乎涵盖了临床生化检验中常用的测定项目。由于其操作简便、快速,常被用于急诊检验,也相应推出了一些小型的POCT仪器,但相对于湿化学法,干片化学法检测成本较高。
二、免疫标记技术
免疫标记技术是当今医学检验实践中应用得最为广泛的一类技术,用于POCT的免疫标记技术主要是胶乳技术、胶体金按术、酶免疫技术等。
(一)胶乳技术
聚苯乙烯胶乳是一种直径约为0.8μm大小带负电荷的圆形颗粒,具有物理吸附蛋白质分子的特性,可作为载体结合抗原或抗体而用于胶乳凝集和凝集抑制试验中。获取结果既可以直接通过肉眼观察颗粒的凝集程度进行定性或半定量的检测,又可以与光散射或光透射原理联合应用,检测颗粒凝集后散射光或透射光的变化达到定量检测。一般来说,由于聚苯乙烯颗粒表面未经修饰,与蛋白质的结合牢固度较差,制备的免疫胶乳稳定性也较差,保存期短。为了克服这一缺点,通过对聚苯乙烯颗粒表面进行修饰,将一些化学活性基团(如羧基、丙烯酸、氨基、羟基等)联接在颗粒表面,制备成具有化学活性基团的颗粒。根据抗原或抗体的不同性质,选择具有合适的化学活性基团修饰的胶乳颗粒和适当的方法进行共价交联,从而制备出各种性能优良、保存期长的免疫胶乳。
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