干化學技術(shù)與應(yīng)用

干化學技術(shù)與應(yīng)用所謂“干化學”是與傳統(tǒng)的“濕化學”（即溶液化學）對比較較而言的。它是以被檢測樣品中的液體作為反應(yīng)媒介，待測物直接與固化于載體上的干粉試劑反應(yīng)的一種方式。它與傳統(tǒng)濕化學的最大差別就在于參加化學反應(yīng)的媒介不一樣。跟著生物化學中酶的分別、提純、儲存等技術(shù)的發(fā)展，傳感器、光度計和電極技術(shù)的進步，以及計算機應(yīng)用的普及，干化學技術(shù)在近20年里獲得了長足的進步，相對于“濕化學”，“干化學”擁有以下長處：干化學試劑載體的結(jié)構(gòu)干化學試劑載體的結(jié)構(gòu)分為二層結(jié)構(gòu)，三層結(jié)構(gòu)，和多層膜。最簡單的二層結(jié)構(gòu)用于生化分析的試劑載體最簡單的是二層結(jié)構(gòu)，在支持層塑料基片上有一試劑層纖維素片，在纖維素片中預固相了所有試劑。常有的是尿生化分析試劑條：尿液中的待測成分與預固相在纖維素片上的試劑直接反應(yīng)，經(jīng)過反射光度計測定其顏色的改變，從而計算待測成份的濃度。這類機構(gòu)只好對待測成分進行定性或半定量測定，這樣就限制了它在其余須正確立量的標本的應(yīng)用。略加改進的三層結(jié)構(gòu)在試劑層上加一多孔膠膜過濾層，其作用是將樣品中的雜質(zhì)過濾掉，并起保護試劑層作用。常有的是微量法測定葡萄糖的試劑條。三層試劑載體的測定光路是經(jīng)過透明的塑料基片，而不經(jīng)過最上邊的過濾層，這樣除掉了樣品中攪亂成分的影響，保證了待測成分測定的穩(wěn)固性和正確性。比較完美的多層膜今世臨床檢驗中的干化學法，最具代表性的就是多層膜法，即干化學的多層膜試劑載體。它集現(xiàn)代化學、光學、酶工程學、化學計量學和計算機技術(shù)于一體。多層膜分為三各種類：比色/速率法干片、離子法干片和免疫速率法干片介紹比色/速率法干片比色/速率法干片主要用于慣例生化項目的測定，干片模式圖(圖1)顯示了一個臨床化學比色/速率法干片模式簡圖。在這個試劑片中，多種反應(yīng)試劑被固化在一張透明聚酯膜上，上邊覆以多孔的擴散層，而后被夾在一個塑料結(jié)構(gòu)中。以以下圖，共有4個功能層：擴散層、試劑層、指示劑層和支持層。每個試劑片的層數(shù)視所采納的分析方法而定，干片的大小大體與一枚郵票同樣，顯色劑層體現(xiàn)的顏色深淺與待測物濃度成正比。擴散層：擴散層的看法最早是由柯達研究實驗室EdwinPrzybylowic博士提出的，是由TiO2,BaSO4和醋酸纖維素構(gòu)成的100-300微米的多空聚合物，聚合物的孔徑在－30微米之間。擴散層的孔徑和厚度將取決于特定分析的需要。擴散層的中空體積占40%－90%，這種毛細網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能使樣品溶液迅速、平均地分布到基層。當一滴樣品約10微升加在試劑片上后，毛細作用將樣品迅速吸入多空擴散層，但樣品在一瞬時被下邊的凝膠層所排斥，因為凝膠層在接受血清組份以前，一定先生成水合物。擴散層不但可阻留細胞，結(jié)晶和其余小顆粒，它也可以依據(jù)需要讓大分子，如蛋白質(zhì)等滯留。當待檢樣品經(jīng)過擴散層后，可以消除溶液中影響檢測反應(yīng)攪亂物質(zhì)。擴散層中的TiO2和BaSO4.一方面可用來掩飾待檢樣品中的有色物質(zhì)，使反射光度計的測定結(jié)果不受影響，同時這些反光化合物也給干片基層的顯色層供給反射背景。在一些特定試劑片中，擴散層中還含有選擇性阻留某種成份或啟動某種反應(yīng)的物質(zhì)，以提升分析的特異性。試劑層：在化學試劑層中，依據(jù)實質(zhì)測定的需要，可由數(shù)層至數(shù)十個功能試劑層構(gòu)成。反應(yīng)區(qū)的功能是將待測物經(jīng)過物理、化學或生物酶學等反應(yīng)轉(zhuǎn)變成可與顯色劑聯(lián)合的化合物。試劑層中依照反應(yīng)的序次涂布了不一樣的化學試劑，使反應(yīng)依照早先的設(shè)定挨次進行。針對不一樣檢測項目的個性化設(shè)計為化學反應(yīng)供給了最理想的物理和化學反應(yīng)環(huán)境－這就是為何干化學技術(shù)可以保證改正確的試驗結(jié)果。尿酸干片是使用除掉劑層的一個示例。除掉劑層含有抗壞血酸氧化酶，用于將抗壞血酸（維生素C）（一種內(nèi)源性攪亂物）轉(zhuǎn)變，對試劑層中所發(fā)生反應(yīng)不產(chǎn)生攪亂。指示劑層：反應(yīng)底物進入指示劑層，在這里發(fā)生顯色反應(yīng)。此層包括染料或相似的指示劑，使反應(yīng)產(chǎn)物到達指示劑層后生成了有色化合物，其顏色變化與分析物濃度成比率，被反射光檢測。支持層：此層是透明塑料制成，起到支持其余層的作用，且同意光輝百分之百透射，以便對有色復合物進行丈量。顏色變化經(jīng)過反射光檢測，因為光輝不經(jīng)過已經(jīng)被阻留在擴散層上的潛伏攪亂物，從而防范了對檢測結(jié)果的攪亂。因為多層的設(shè)計，不一樣的項目加入了特別的試劑層加強反應(yīng)的特異性，干化學擁有優(yōu)異的抗攪亂能力。聯(lián)合非聯(lián)合膽紅素(BuBc)干片是使用障蔽層的一個示例。障蔽層可有效間隔可能的攪亂成分（比方，血紅蛋白）以防其進入擴散層，從而防范它們影響丈量結(jié)果。直接選擇性電極離子檢測干片離子（鈉，鉀，氯）檢測是干化學檢測項目中的傳統(tǒng)優(yōu)勢項目，采納離子法干片。其設(shè)計采納直接電勢法，樣本無需稀釋。離子干片是由紙橋?qū)蓚€離子選擇性電極相連，經(jīng)過電壓表來丈量患者樣本和已知參比液之間的電勢差，從而計算出鈉，鉀，氯的離子濃度。免疫速率法干片免疫速率法干片主要用于進行藥物濃度和蛋白質(zhì)檢測，分為競爭法和非競爭性干片兩類。競爭法（比方地高辛）讀數(shù)時采納了多點速率法來檢測分析物濃度。分析物與酶標抗原競爭有限數(shù)目的抗體聯(lián)合位點。加入含底物的免疫洗液，一方面洗去未聯(lián)合物質(zhì)，另一方面抗原抗體復合物與無色底物反應(yīng)顯色以670nm波長加入免疫洗液并孵育后讀數(shù)；經(jīng)過速率的變化采計算分析物濃度，發(fā)射光密度與分析物濃度成反比。II.非競爭法（CRP）讀數(shù)時采納定點速率法。待測物與固相抗體、酶標抗體形成夾心“三明治”。加入含底物的免疫洗液后洗去讀數(shù)視窗地域未聯(lián)合物質(zhì)，抗原抗體聯(lián)合物與底物反應(yīng)顯色，孵育分鐘時讀數(shù)670nm發(fā)射光密度與待測物濃度成正比。反射光度法的原理――干化學分析法的理論基礎(chǔ)反射光度法依照反射介質(zhì)不一樣，有多種理論。光輝進入介質(zhì)后出現(xiàn)以下效應(yīng)：－在照耀表面產(chǎn)生反射（和折射）－內(nèi)部汲取－在內(nèi)部或照耀表面產(chǎn)生散射這些效應(yīng)的總和決定了光再走開介質(zhì)的比率和方向。反射光密度與分析物濃度不呈線性關(guān)系的原由是檢測到的光信號包括了反射光和散射光。光經(jīng)過各層干片刻，干片內(nèi)部各個層和表面會產(chǎn)生散射和反射。檢測比色/速率和免疫速率法干片刻采納的是反射分光光度法。強生干化學技術(shù)反射光理論是Williams,Clapper等提出的。在儀器內(nèi)部光源發(fā)出一束光透過透明支持層，在試劑層光被有色化合物部分汲取后，在擴散層供給的反射面被反射，反射光經(jīng)濾光裝置后回到光度檢測器被讀數(shù)。光密度由此被轉(zhuǎn)變成電壓讀數(shù)，并計算成分析物濃度。干化學技術(shù)中入射光（IO）100%進入干片。有色物質(zhì)汲取必定比率光后反射。反射法檢測反射光（IR），反射比為R=Ir/Io反射光密度（DR）公式為DR=log10反射法中，分析物濃度與DR不行比率關(guān)系。C不等于Ao（截距）+A1（斜率）*DR固然不呈線性關(guān)系，但是結(jié)果仍舊可以展望。嚴實的研究建立了患者標本濃度與反射光密度間的數(shù)學關(guān)系。經(jīng)過一個函數(shù)即可完成兩者間變換。函數(shù)關(guān)系是使用前經(jīng)過定標盤載入檢測系統(tǒng)，經(jīng)過函數(shù)實現(xiàn)每種測試項目的變換。通用定標模式這是用來把儀器檢測光密度與分析物濃度建立關(guān)系的通用公式。A0、A1、A2是未知的，需經(jīng)定標程序計算得出。g(DR)是將檢測光密度與分析物濃度關(guān)系線性化的轉(zhuǎn)變函數(shù)。K在每項測試中是已知常數(shù)。將DR變換成g(DR)，變換函數(shù)是出廠時由大批該儀器頻頻研究得出的，保證了g(DR)與濃度呈線性關(guān)系。好多分析項目用了二條曲線來完成分析物濃度的變換?！癉R”曲線及“函數(shù)變換”曲線，兩者在經(jīng)過原點的直線上訂交幾點可以看到兩者呈鏡像關(guān)系。將它們疊加后，結(jié)果將所有落在直線上。正是引入“函數(shù)變換”的目的。自然，此圖8不過為了便于理解而畫的比較規(guī)律，實質(zhì)更為復雜。函數(shù)變換曲線與定標曲線是相對應(yīng)的，當DR為時則轉(zhuǎn)變成g(DR)校訂讀數(shù)為，當DR為時，校訂讀數(shù)應(yīng)為。g(DR)與通用定標模式每個定標品的g(DR)值都定義在通用定標模式中，方程式A（圖9）已知值和未知值定標中的已知值有：：三個是標品的已知濃度，是經(jīng)過定標盤載入儀器的DR：從干片測得：每種項目固定不變由定標載入雖未知但可計算出，是定標參數(shù)：A0=截距A1=斜率A2=曲率經(jīng)過廠家的設(shè)置和用戶端的定標操作，每個標本的結(jié)果就可以經(jīng)過光信號值計算獲得。反射光的反射背景是擴散層，光輝不經(jīng)過已經(jīng)被阻留在擴散層上的潛伏攪亂物，從而防范了對檢測結(jié)果的攪亂。這是擴散層擔當除掉攪亂的基礎(chǔ)。由試劑片的結(jié)構(gòu)和反射光檢測技術(shù)可見涂層技術(shù)相對于溶液化學分析技術(shù)擁有好多長處：在試劑片中化學反應(yīng)可以在個別物理分層中進行，以以下圖，前一反應(yīng)的產(chǎn)物可以連續(xù)進入另一層進行其余化學反應(yīng)，從而指引一個反應(yīng)序列，所以在多層復合薄膜中的各層可以給出一種特定的環(huán)境用以完成某種特定的反應(yīng)。這一點溶液化學分析是沒法完成的，比方乳糜血的樣品，在進行溶液方式生化分析時，就需要先脫脂，而后進行分析，而利用多層復合膜技術(shù)，即可在一個薄膜前一次完成所有反應(yīng)，顯然提升認識析的特異性。同時因為沒有溶液對待檢樣品的稀釋作用，所以本方法也可大大提升了檢測的敏捷度。這類可以實行幾個連續(xù)的物理和或化學反應(yīng)而無需操作者介入的方法，就像計算機領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的芯片技術(shù)，可以使繁瑣的實驗室儀器設(shè)備和各種器皿聯(lián)合完成的工作固化在一個多層復合薄膜上，極大的簡化了操作和提升重復性及穩(wěn)固性。所以，在短短的十幾年時間里，干化學技術(shù)即在世界各臨床化學實驗室廣為應(yīng)用。經(jīng)過20多年