样品免费试用 | IVD产品开发磁珠与膜材怎么选？Cytiva来助力！

2023/5/1 15:11:51　浏览次数：1218

Whatman与PALL均为Cytiva旗下IVD膜材品牌

免疫诊断、分子诊断、POCT等IVD细分领域经过新冠疫情的刺激，呈现出高速增长的趋势，企业竞争也愈加激烈。对于IVD企业而言，开发出性能优异、稳定性好且价格低的产品对其快速占领市场具有重要意义。原料的选择及应用是决定产品质量的关键因素之一。Cytiva作为IVD原料的优秀供应商，能够加速推进企业开发出具有竞争力的诊断试剂。那么如何选择性价比高的试剂原料呢？下面我们主要从快诊膜材和磁珠两方面为大家解决在IVD原料筛选过程中遇到的一些困扰。

磁珠

免疫诊断、核酸提取、高通量测序等技术处于快速发展的阶段，在这些工作流程中，磁珠扮演者非常重要的角色。Cytiva磁珠种类齐全，包括用于化学发光免疫诊断的羧基磁珠、链霉亲和素磁珠，适用于高灵敏度核酸提取的硅羟基磁珠等，这些磁珠也非常适用于NGS片段筛选、纯化和富集。那么如何在众多的应用中选择合适的磁珠呢？

1、在免疫诊断中应用

磁微粒化学发光免疫分析技术（CLIA）由于灵敏度高、特异性好、重复性好等优点，发展迅速，目前已经成为免疫诊断的主导技术。磁微粒既作为反应固相，又作为分离的载体，其偶联抗原或抗体参与整个反应过程，使得免疫反应可以在近乎均相的条件下实现快速的反应动力学，又可以在磁场的作用下快速分离游离蛋白和复合物。想要开发出灵敏度高、特异性好、稳定性好的试剂，选择合适的磁珠也成为IVDer的必修课之一，研发人员可以从以下几个方面考量：

粒径：粒径越小，比表面积越大，结合蛋白越多，试剂更灵敏；但粒径小，吸附时间长。CLIA需选取粒径适中且均一的磁珠，保证反应的重现性。

磁铁含量：磁铁含量低，通常需要的分离时间长；磁铁含量高，对磁场的响应速度快，分离时间越短。磁含量的确定需平衡磁响应时间与胶体稳定性。

配基密度：以羧基磁珠为例，颗粒表面上的酸的量以毫克当量（mEq）的羧基/克颗粒（mEq / g）确定。通常也以占位面积（PA）来比较不同直径的磁珠表面的配基密度，PA是指每个羧基基团所占据的空间，PA越小，密度越高。配基密度对试剂性能至关重要。

表面涂层：表面未修饰的磁珠可借助被动吸附实现蛋白质附着，作用力弱很不稳定；表面包被高分子聚合物或无机非金属材料，化学修饰不同官能团的磁珠通过共价键偶联蛋白质，牢固而稳定，但不同的表面涂层也会带来不同的背景信号值，影响灵敏度；生物修饰的磁珠，如链霉素磁珠，可将抗体等用生物素修饰与之相连。

磁珠电镜图（左：扫描电镜；右：透射电镜）

在CLIA中表现优异的磁珠除了要达到各指标的平衡，还要保证具有较好的批间稳定性，对磁珠生产商来说也具有一定的技术门槛。Cytiva有超过三十年的磁珠生产制造经验，能够稳定供应高品质的不同配基磁珠，如羧基、氨基、链霉亲和素、中性亲和素等。

2、在分子诊断中应用

分子诊断指应用分子生物学方法检测基因的存在或异常情况，从而对疾病或者人体状态做出诊断的技术，已广泛应用于传染病的诊断，肿瘤检测，遗传病的早期诊断和法医鉴定。分子诊断包括核酸检测及生物芯片两大类，其中核酸检测占比较高；生物芯片处于起步发展的阶段。在核酸检测中PCR是最常用的技术，其中高通量测序是其重要的分支。核酸检测常用硅羟基磁珠提取核酸，Cytiva可提供2种不同粒径的硅羟基磁珠，非常适用于基因组DNA、痕量DNA以及cfDNA的提取；oligo(dT)磁珠可以特异性的捕获mRNA。羧基磁珠不但可以用于常规的核酸提取，还可通过调整磁珠与样本的体积比吸附特定大小的DNA，用于NGS的文库构建。

经典DNA大小片段磁珠分选

不同厂家的磁珠法核酸提取试剂不同，从磁珠层面来讲，有2个影响参数：

粒径：不同粒径磁珠，捕获核酸能力不同，对捕获的核酸片段大小也有偏好性。

官能团：官能团不一样，如硅羟基、羧基、氨基、咪唑基，核酸结合方式不一样，结合能力也不同。

快诊膜材

POCT（床旁检测/快速诊断）作为IVD行业的分支，因其快速、易用等特点一直备受关注，在刚刚过去新冠疫情中，抗原检测试纸条也大放异彩，投资者、IVD厂商的目光正在向POCT聚焦。POCT中最主要的技术平台是侧向流免疫层析，侧向流免疫层析试纸条的组分通常包含样品垫，结合物释放垫，硝酸纤维素（NC）膜和吸收垫。Cytiva旗下拥有Whatman™和Pall两大实验室过滤知名品牌，专为免疫快诊试剂提供优质膜材。

侧向流免疫分析各组成部件图示说明

1、硝酸纤维素（NC）膜

NC膜是侧向流试剂中最重要的部件，其功能是通过检测线和控制线对特定目的分子的吸附特性将其固定。NC膜的性能主要由以下参数决定：

蛋白吸附能力——比表面积率（SAR）决定蛋白吸附量，与孔径的平方根呈反比，可根据孔径进行近似估计。

毛细管流速——决定了检测时间的长短，直接影响检测灵敏度和准确性。一般使用毛细上升时间衡量毛细管爬速，即毛细上升特定距离所需要的流动时间，与孔径成反比。

NC膜在电镜下的扫描图

NC膜的选择要素

足够的蛋白吸附力，以保证能有锐利紧凑的捕获线形成；
低非特异性背景，以方便地进行结果读取；
合适的毛细爬速，这决定了侧向流测试的热力学和动力学
极小的批间差异，提高了产品的批间重复性

Cytiva可以提供一系列不同毛细爬速，非特异性背景低，带背衬和不带背衬，批间差小的NC膜产品，包括FFHP系列，Immunpore系列，VIVID系列以及AE系列。

2、样品垫

样品垫的功能是接收样品，一般为可润湿的惰性材料，在实际使用前需要处理，以达到特定的目的，如消除不利于分析的因素，改变爬速，流动封闭等。对于快诊而言，血清或血浆制备就显得不够现实，因此免疫层析常用膜材对血液进行分离。

Cytiva玻纤材质（如Fusion5）的全血分离膜通过物理截留的方式截留红细胞，血浆回收率高，且溶血无明显增加。

玻璃微纤维捕获红细胞的扫描电子显微镜

图左：采用不同的全血分离膜对40ul全血样品进行分离所获得血清的典型比例

图右：从全液分离膜中回收或通过对血块离心获得的血清中的游离血红蛋白

Cytiva不对称聚砜材质的Vivid血浆分离膜和复合纤维素材质的Cytosep血浆分离膜。聚砜血浆分离膜特性：高效率—回收率≥80%；低溶血—膜材的不对称结构可以捕获全血中的细胞组分且不发生裂解；低非特异性结合—膜材不会结合关键性的生物标记物，如肌钙蛋白Ⅰ。

使用Vivid血浆分离膜，快速分离血浆无需离心处理

Vivid血浆分离膜对相关蛋白标记物的低结合性

通常为了得到更高质量的血浆或者处理更多体积的全血样品，可混合叠加使用，如Vivid聚砜+玻纤。

3、结合物释放垫

释放垫的功能是承载检测试剂（抗体偶联物），并且是样本与抗体偶联物反应的场所。关键指标包括亲水性，吸水量以及标记偶联物的释放效率。为了使释放效果最大化并使得老化速度降低，使用前会进行处理，常用组分是表面活性剂、蛋白、糖类以及亲水合成聚合物。Cytiva提供未处理和预处理的玻纤材质的释放垫，具有极强的亲水性，其特殊的结构空间有助于高效结合和释放。

4、吸收垫

当侧向流测试结束，膜开始干燥时，液体会发生反向流动，进而影响检测结果（假阳）。Cytiva棉纤能够有效防止液体回流，保证结果的准确性。

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