干化学技术与应用.docx

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所谓“干化学”是与传统的“湿化学”〔即溶液化学〕相比照较而言的。它是以被检测样品中的液体作为反响媒介，待测物直接与固化于载体上的干粉试剂反响的一种方式。它与传统湿化学的最大区分就在于参与化学反响的媒介不同。随着生物化学中酶的分别、提纯、存储等技术的进展，传感器、光度计和电极技术的进步，以及计算机应用的普及，干化学技术在近 20 年里得到了长足的进步，相对于“湿化学”，“干化学”具有如下优点：
干化学试剂载体的构造干化学试剂载体的构造分为二层构造，三层构造，和多层膜。 最简洁的二层构造
用于生化分析的试剂载体最简洁的是二层构造，在支持层塑料基片上有一试剂层纤维素片，在纤维素片中预固相了全部试剂。常 见的是尿生化分析试剂条：
尿液中的待测成分与预固相在纤维素片上的试剂直接反响，通过反射光度计测定其颜色的转变，从而计算待测成份的浓度。这种机 构只能对待测成分进展定性或半定量测定，这样就限制了它在其它须准确定量的标本的应用。
稍加改进的三层构造
在试剂层上加一多孔胶膜过滤层，其作用是将样品中的杂质过滤掉，并起保护试剂层作用。常见的是微量法测定葡萄糖的试剂条。
三层试剂载体的测定光路是通过透亮的塑料基片，而不经过最上面的过滤层，这样消退了样品中干扰成分的影响，保证了待测成分 测定的稳定性和准确性。
比较完善的多层膜
当代临床检验中的干化学法，最具代表性的就是多层膜法，即干化学的多层膜试剂载体。它集现代化学、光学、酶工程学、化学 计量学和计算机技术于一体。
多层膜分为三种类型： 比色/速率法干片、离子法干片和免疫速率法干片
介绍比色/速率法干片
比色/速率法干片主要用于常规生化工程的测定，干片模式图(图 1)显示了一个临床化学比色/速率法干片模式简图。在这个试剂片中，多种反响试剂被固化在一张透亮聚酯膜上，上面覆以多孔的集中层，然后被夹在一个塑料构造中。如下图，共有 4 个功能层： 集中层、试剂层、指示剂层和支持层。每个试剂片的层数视所承受的分析方法而定，干片的大小大致与一枚邮票一样，显色剂层呈现的颜色深浅与待测物浓度成正比。
集中层：集中层的概念最早是由柯达争论试验室 Edwin Przybylowic 博士提出的，是由TiO2,BaSO4 和醋酸纤维素构成的 100-300 微米的多空聚合物，聚合物的孔径在－30 微米之间。集中层的孔径和厚度将取决于特定分析的需要。集中层的中空体积占 40%－90%，这种毛细网状构造能使样品溶液快速、均匀地分布到下层。当一滴样品约 10 微升加在试剂片上后，毛细作用将样品快速吸入多空集中层， 但样品在一瞬间被下面的凝胶层所排斥，由于凝胶层在承受血清组份之前，必需先生成水合物。
集中层不仅可阻留细胞，结晶和其他小颗粒，它也可以依据需要让大分子，如蛋白质等滞留。当待检样品通过集中层后，可以消 除溶液中影响检测反响干扰物质。集中层中的 TiO2 和 ，使反射光度计的测定结果不受影响，同时这些反光化合物也给干片底层的显色层供给反射背景。在一些特定试剂片中，集中层中还含有选择性阻留某种成份或启动某种反响的物质，以提高分析的特异性。
试剂层：在化学试剂层中，依据实际测定的需要，可由数层至数十个功能试剂层组成。反响区的功能是将待测物通过物理、化学或生物酶学等反响转化为可与显色剂结合的化合物。试剂层中依据反响的挨次涂布了不同的化学试剂，使反响依据预先的设定依次进展。 针对不同检测工程的共性化设计为化学反响供给了最抱负的物理和化学反响环境－这就是为什么干化学技术能够确保更准确的试验结
果。尿酸干片是使用去除剂层的一个例如。去除剂层含有抗坏血酸氧化酶，用于将抗坏血酸〔维生素 C〕〔一种内源性干扰物〕转化， 对试剂层中所发生反响不产生干扰。
指示剂层：反响底物进入指示剂层，在这里发生显色反响。此层包含染料或相像的指示剂，使反响产物到达指示剂层后生成了有 色化合物，其颜色变化与分析物浓度成比例，被反射光检测。
支持层：此层是透亮塑料制成，起到支持其它层的作用，且允许光线百分之百透射，以便对有色复合物进展测量。
颜色变化通过反射光检测，由于光线不通过已经被阻留在集中层上的潜在干扰物，从而避开了对检测结果的干扰。由于多层的设 计，不同的工程参加了特别的试剂层增加反响的特异性，干化学具有优异的抗干扰力量。结合非结合胆红素 (BuBc) 干片是使用屏蔽层的一个例如。屏蔽层可有效阻隔可能的干扰成分〔例如，血红蛋白〕以防其进入集中层，从而防止它们影响测量结果。
直接选择性电极离子检测干片
离子〔钠，钾，氯〕检测是干化学检测工程中的传统优势工程，承受离子法干片。其设计承受直接电势法，样本无需稀释。离子干片是由纸桥将两个离子选择性电极相连，通过电压表来测量患者样本和参比液之间的电势差，从而计算出钠，钾，氯的离子浓度。
免疫速率法干片
免疫速率法干片主要用于进展药物浓度和蛋白质检测，分为竞争法和非竞争性干片两类。
竞争法〔例如地高辛〕
读数时承受了多点速率法来检测分析物浓度。分析物与酶标抗原竞争有限数量的抗体结合位点。参加含底物的免疫洗液，一方面 洗去未结合物质，另一方面抗原抗体复合物与无色底物反响显色以 670nm 波长参加免疫洗液并孵育后读数；通过速率的变化采计算分析物浓度，放射光密度与分析物浓度成反比。
非竞争法〔CRP〕
读数时承受定点速率法。待测物与固相抗体、酶标抗体形成夹心“三明治”。参加含底物的免疫洗液后洗去读数视窗区域未结合 物质，抗原抗体结合物与底物反响显色，孵育分钟时读数 670nm 放射光密度与待测物浓度成正比。
1 反射光度法的原理――干化学分析法的理论根底
反射光度法依据反射介质不同，有多种理论。光线进入介质后消灭以下效应：
－在照耀外表产生反射〔和折射〕
－内部吸取
－在内部或照耀外表产生散射
这些效应的总和打算了光再离开介质的比率和方向。反射光密度与分析物浓度不呈线性关系的缘由是检测到的光信号包含了反射 光和散射光。光通过各层干片时，干片内部各个层和外表会产生散射和反射。
检测比色/速率和免疫速率法干片时承受的是反射分光光度法。强生干化学技术反射光理论是 Williams,Clapper 等提出的。在仪器内部光源发出一束光透过透亮支持层，在试剂层光被有色化合物局部吸取后，在集中层供给的反射面被反射，反射光经滤光装置后回到光度检测器被读数。光密度由此被转化为电压读数，并计算成分析物浓度。
干化学技术中入射光〔IO〕100%进入干片。有色物质吸取肯定比例光后反射。反射法检测反射光〔 IR〕，反射比为 R= Ir/Io 反射光密度〔DR〕公式为 DR=log10
反射法中，分析物浓度与 DR 不成比例关系。C 不等于 Ao〔截距〕+A1〔斜率〕*DR
虽然不呈线性关系，但是结果仍旧可以推测。严密的争论建立了患者标本浓度与反射光密度间的数学关系。通过一个函数就可完 成二者间转换。函数关系是使用前通过定标盘载入检测系统，通过函数实现每种测试工程的转换。
通用定标模式
这是用来把仪器检测光密度与分析物浓度建立关联的通用公式。A0、A1、A2 是未知的，需经定标程序计算得出。g(DR)是将检测光密度与分析物浓度关系线性化的转化函数。K 在每项测试中是常数。
将 DR 转换成 g(DR)，转换函数是出厂时由大量该仪器反复争论得出的，确保了 g(DR)与浓度呈线性关系。很多分析工程用了二条曲线来完成分析物浓度的转换。
“DR”曲线及“函数转换”曲线，二者在通过原点的直线上相交几点可以看到二者呈镜像关系。将它们叠加后，结果将全部落在 直线上。正是引入“函数转换”的目的。固然，此图 8 只是为了便于理解而画的比较规律，实际更为简单。
函数转换曲线与定标曲线是相对应的，当 DR 为时则转化为 g(DR)校正读数为，当 DR 为时，校正读数应为。g(DR)与通用定标模式
每个定标品的 g(DR)值都定义在通用定标模式中，方程式 A〔图 9〕
值和未知值
定标中的值有： C：三个是标品的浓度，是通过定标盘载入仪器的DR：从干片测得
K：每种工程固定不变由定标载入虽未知但可计算出，是定标参数：
A0=截距A1=斜率A2=曲率
通过厂家的设置和用户端的定标操作，每个标本的结果就可以通过光信号值计算得到。
反射光的反射背景是集中层，光线不通过已经被阻留在集中层上的潜在干扰物，从而避开了对检测结果的干扰。这是集中层担当 排解干扰的根底。
由试剂片的构造和反射光检测技术可见涂层技术相对于溶液化学分析技术具有很多优点：在试剂片中化学反响可以在个别物理分 层中进展，如下图，前一反响的产物可以连续进入另一层进展其他化学反响，从而引导一个反响序列，因此在多层复合薄膜中的各层可以给出一种特定的环境用以完成某种特定的反响。这一点溶液化学分析是无法完成的，例如乳糜血的样品，在进展溶液方式生化分析时，就需要先脱脂，然后进展分析，而利用多层复合膜技术，即可在一个薄膜上一次完成全部反响，明显提高了分析的特异性。同时由于没有溶液对待检样品的稀释作用，所以本方法也可大大提高了检测的灵敏度。这种能够实施几个连续的物理和或化学反响而无需操作者介入的方法，就像计算机领域中广泛应用的芯片技术，可以使繁杂的试验室仪器设备和各种器皿联合完成的工作固化在一个多层复合薄膜上，极大的简化了操作和提高重复性及稳定性。因此，在短短的十几年时间里，干化学技术即在世界各临床化学试验室广为应用。
经过 20 多年的进展，目前干化学试剂已可进展近 70 余项化学分析，已囊括常规生化工程、内分泌激素、毒素药物和特种蛋白等各个领域，干化学分析已能够满足常规临床试验室的需要了。
由于干化学分析系统的简便、快速和不易受操作人员技术水平的影响等特性，它不仅在医院临床试验室得到普遍认可及广泛应用， 同时也逐步使临床生化分析由试验室走向临床医护人员，甚至患者。他们可以很便利地由自己来检测各种工程，从而会逐步转变医院及医生的职能。