化学发光(chemiluminescence),是在化学反应过程中,发光剂(发光底物)吸收了化学能形成激发态分子,并释放光子的现象。
化学发光免疫分析,是将化学发光分析和免疫反应相结合,用来检测微量抗原或抗体的免疫分析技术。
现在市面上主流产品是管式化学发光,其中管式化学发光又可分为三种:直接化学发光、酶促化学发光(间接化学发光)、电化学发光。
按照发光持续时间,化学发光又可以分为闪光(Flash)和辉光(Glow)。
资料来源: 天风证券研究所
电化学发光,发光强度较大,大概0.2s-0.6s即可达峰值,发光持续时间可由电压控制。
化学发光免疫分析应用在哪里?
中国化学发光市场在2019年为300-350亿,行业增速约为15-20%, 而且从2011年到2019年均保持较高增速,市场前景广阔。
国内化学发光市场容量及增速
资料来源:karorama, 天风证券研究所
从全球市场来看,化学发光的常规项目主要有甲状腺、生殖性激素、肿瘤标志物和传染病,合计市场份额占90%以上。从国内市场来看,前四大常规项目依次是肿瘤、传染病、甲状腺、生殖性激素,合计市场份额大概80%以上,其他项目还有:优生优育,唐氏筛查,糖代谢,贫血,高血压,炎症,骨代谢,心肌,自免类风湿,过敏,自免糖尿病等等。
中国化学发光常规项目的市场份额
资料来源:公开资料整理, 2018
化学发光试剂项目有大概150多项,能够覆盖多种应用场景/疾病检测。下面仅举几个例子,来说明其实化学发光免疫分析在我们实际生活中是非常普遍常见的。
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检测。AMH正常值范围大概在2-6.8ng/ml,不同年龄正常值的范围不同。AMH数值越高,代表卵子存量越多,生育能力较强;数值越低,说明卵巢功能越差(生育能力减弱)。AMH数值随着年龄增长逐步下降,可通过测试AMH及早了解自身情况,以免错过了最佳生育期。
孕早期:β-HCG
如果女性朋友想知道自己是否怀孕,可以查血清β-HCG,而且还能知道已经怀孕多少周了。孕三个月内通过检测血β-HCG水平,可反映早期胚胎的生长发育情况是否良好。血β-HCG水平还可以用于诊断是否出现异位妊娠(宫外孕),因为宫外孕的血β-HCG水平会低于同期的宫内妊娠。
血清β-HCG检测结果
孕早期:孕酮
女性朋友怀孕后随着月份增长孕酮值是呈持续增长状态的。孕酮值在怀孕早期有比较重要的参考意义,根据孕酮值的变化可以反映出胎儿发育情况,有无流产或者宫外孕的可能性。若是孕酮值偏低,有可能导致流产,需要在医生指导下进行药物治疗(比如补充黄体酮等)。
孕酮检测结果
哪些产品可以辅助化学发光免疫分析?
光子计数探测器
化学发光属于极微弱光,微弱到单光子水平,需要光子计数探测器才能精准探测。
单光子水平微弱光
光子计数探测器内部包含:光电倍增管PMT、高压电源、放大器、甄别器、脉冲整形器,输出分立的单个电压脉冲信号(正TTL逻辑),然后通过计数单元(比如CH297)对单个脉冲信号进行“数个数”,便可得知化学发光的光强强弱情况。
光子计数探测器原理图
目前光子计数探测器的计数线性度可达5M~6Mcps, 经过计数单元CH297的校正之后可达20Mcps左右。
经典搭配:光子计数探测器+计数单元
宽动态范围光电倍增管模块
刚才提到,光子计数探测器和计数单元搭配使用,计数线性度可达20Mcps。若是还想进一步提高探测上限的话,这个时候就推荐使用滨松的宽动态范围PMT模块:H13126& C12918系列。
宽动态范围PMT模块 H13126(左) & C12918(右)系列
在光强较微弱情况下采用光子计数法,在光强稍强情况下采用模拟法(输出电压),动态范围可达8个数量级!既可测低下限,又可测高上限,这将使得化学发光免疫分析仪如虎添翼!更多详细技术信息,请咨询滨松技术人员。
不同光强度下:光子计数法+模拟法
参考文献
1.技术篇 化学发光细分析(三):历史变革和技术飞跃,天风证券,郑薇,2016
2.医疗装备进口替代,化学发光一马当先, 天风证券,郑薇,2020-05
3.化学发光:检测要求决定技术比例,来源于微信公众号:体外诊断技术支持,2019-06
4.血清β-hCG、黄体酮和子宫内膜厚度对异位妊娠诊断的临床研究,中国实验诊断学,2014年第18卷第3期,杨永碧。
编辑:又又