化學發光(chemiluminescence),是在化學反應過程中,發光劑(發光底物)吸收了化學能形成激發態分子,并釋放光子的現象。
化學發光免疫分析,是將化學發光分析和免疫反應相結合,用來檢測微量抗原或抗體的免疫分析技術。
現在市面上主流產品是管式化學發光,其中管式化學發光又可分為三種:直接化學發光、酶促化學發光(間接化學發光)、電化學發光。
按照發光持續時間,化學發光又可以分為閃光(Flash)和輝光(Glow)。
資料來源: 天風證券研究所
電化學發光,發光強度較大,大概0.2s-0.6s即可達峰值,發光持續時間可由電壓控制。
化學發光免疫分析應用在哪里?
中國化學發光市場在2019年為300-350億,行業增速約為15-20%, 而且從2011年到2019年均保持較高增速,市場前景廣闊。
國內化學發光市場容量及增速
資料來源:karorama, 天風證券研究所
從全球市場來看,化學發光的常規項目主要有甲狀腺、生殖性激素、腫瘤標志物和傳染病,合計市場份額占90%以上。從國內市場來看,前四大常規項目依次是腫瘤、傳染病、甲狀腺、生殖性激素,合計市場份額大概80%以上,其他項目還有:優生優育,唐氏篩查,糖代謝,貧血,高血壓,炎癥,骨代謝,心肌,自免類風濕,過敏,自免糖尿病等等。
中國化學發光常規項目的市場份額
資料來源:公開資料整理, 2018
化學發光試劑項目有大概150多項,能夠覆蓋多種應用場景/疾病檢測。下面僅舉幾個例子,來說明其實化學發光免疫分析在我們實際生活中是非常普遍常見的。
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檢測。AMH正常值范圍大概在2-6.8ng/ml,不同年齡正常值的范圍不同。AMH數值越高,代表卵子存量越多,生育能力較強;數值越低,說明卵巢功能越差(生育能力減弱)。AMH數值隨著年齡增長逐步下降,可通過測試AMH及早了解自身情況,以免錯過了最佳生育期。
孕早期:β-HCG
如果女性朋友想知道自己是否懷孕,可以查血清β-HCG,而且還能知道已經懷孕多少周了。孕三個月內通過檢測血β-HCG水平,可反映早期胚胎的生長發育情況是否良好。血β-HCG水平還可以用于診斷是否出現異位妊娠(宮外孕),因為宮外孕的血β-HCG水平會低于同期的宮內妊娠。
血清β-HCG檢測結果
孕早期:孕酮
女性朋友懷孕后隨著月份增長孕酮值是呈持續增長狀態的。孕酮值在懷孕早期有比較重要的參考意義,根據孕酮值的變化可以反映出胎兒發育情況,有無流產或者宮外孕的可能性。若是孕酮值偏低,有可能導致流產,需要在醫生指導下進行藥物治療(比如補充黃體酮等)。
孕酮檢測結果
哪些產品可以輔助化學發光免疫分析?
光子計數探測器
化學發光屬于極微弱光,微弱到單光子水平,需要光子計數探測器才能精準探測。
單光子水平微弱光
光子計數探測器內部包含:光電倍增管PMT、高壓電源、放大器、甄別器、脈沖整形器,輸出分立的單個電壓脈沖信號(正TTL邏輯),然后通過計數單元(比如CH297)對單個脈沖信號進行“數個數”,便可得知化學發光的光強強弱情況。
光子計數探測器原理圖
目前光子計數探測器的計數線性度可達5M~6Mcps, 經過計數單元CH297的校正之后可達20Mcps左右。
經典搭配:光子計數探測器+計數單元
寬動態范圍光電倍增管模塊
剛才提到,光子計數探測器和計數單元搭配使用,計數線性度可達20Mcps。若是還想進一步提高探測上限的話,這個時候就推薦使用濱松的寬動態范圍PMT模塊:H13126& C12918系列。
寬動態范圍PMT模塊 H13126(左) & C12918(右)系列
在光強較微弱情況下采用光子計數法,在光強稍強情況下采用模擬法(輸出電壓),動態范圍可達8個數量級!既可測低下限,又可測高上限,這將使得化學發光免疫分析儀如虎添翼!更多詳細技術信息,請咨詢濱松技術人員。
不同光強度下:光子計數法+模擬法
參考文獻
1.技術篇 化學發光細分析(三):歷史變革和技術飛躍,天風證券,鄭薇,2016
2.醫療裝備進口替代,化學發光一馬當先, 天風證券,鄭薇,2020-05
3.化學發光:檢測要求決定技術比例,來源于微信公眾號:體外診斷技術支持,2019-06
4.血清β-hCG、黃體酮和子宮內膜厚度對異位妊娠診斷的臨床研究,中國實驗診斷學,2014年第18卷第3期,楊永碧。
編輯:又又