硝酸纤维素膜基础知识

内容简介
1 硝酸纤维素膜的制作技术与QC检测方法 2 依据膜的性能挑选合适的硝酸纤维素膜 3 设计快速诊断试纸条考虑的因素
2
硝酸纤维素膜的电镜照片
20 μm
30 μm
俯视图
侧视图
为何NC膜对于诊断层析试纸条的性能表现非常重要？
形成免疫复合物的固相支撑介质。 用户直接在膜上判读结果。
硝酸纤维素膜的优势: 能够制作大孔径的膜（8um以上），使
离原点距离 (cm)
流动时间和膜的宽度没有直接关系 检测线在膜上的位置会影响检测灵敏度.
37
流速与金标释放
在金标释放快的情况
流速 到达检测线之前
金标检测试剂
T
检测线（T线）位置
到达检测线之后
控制免疫复合物形成 的流速区间范围。
距离起始原点距离(mm)
TC
38
流速与金标释放
在金标释放快的情况
流速 到达检测线之前
50 ft.
制膜仪
9
K Machine的切割端
10
切膜仪
按客户要求切成特定宽度 的小卷
11
卷膜位置图 （03OLB)
大卷卷号
03OL
03CL
03CR
03OR
膜生产走向
02OL
02CL
02CR
02OR
100 米
小卷 代号
01OL
01CL
01CR
01OR
A B CDE F GHI A BC D EFG HI A BC DEFG H I A B CDE F GHI
27
厚度的变化对C/T线宽度的变化的影响
细
宽
膜的厚度变化会影响C/T线宽度。 如果喷膜的体积保持不变，越薄的膜C/T线越宽。
厚的膜
28
薄的膜
金标与乳胶颗粒在NC内的流动情况
胶体金颗粒 – 胶体金颗粒直径大小一般在40nm左右，即使在孔径较小、流速较慢的NC 膜内也可自由流动
乳胶颗粒 – 颗粒直径一般为400nm或更大。 – 在流速较慢，孔径较小的膜内无法自由通过。
Lateral Flow Membrane Technology And Design Considerations for Test Strips
Amanda Xing OEM Diagnostics Biomonitoring Merck Chemicals (shanghai) Co.,ltd. May 2013
29
乳胶颗粒在不同型号NC膜内的流动情况
30
层析试纸条
俯视图
31
侧面效果图
样品垫 金标垫
NC膜聚酯背衬
捕获 试剂
NC膜
吸水垫
哪些因素影响信号强度？
反应时间 – 免疫反应是一个很慢的反应，几分钟内反应不会完全。 – 膜的流动时间 • 快 低灵敏度 • 慢 高灵敏度 – 样品：血清，尿样，萃取液 （酒精溶液，缓冲液） – 检测线位置 – 金标释放速度。
从哪里开始 troubleshooting? 第一步？
确认问题 所描述的问题是否准确? 是否有足够的信息？ 问题频率是多少? 问题能重复吗? 重复过程中是否发现什么异常?
如发现异常，和所报来的问题相符吗?
52
怎样发现引起问题的根本原因?
基本规则: 从最简单和最明显的事情开始.
53
调查从最基本的开始.
所差异。
45
试纸条生产过程中的因素
样品垫
金标垫
膜
检测试剂
捕捉试剂
预处理剂
PVC板及胶粘剂
非生化材料 试剂 生产工艺过程
安装好的卡 分切
试纸条
外壳
干燥剂
铝箔袋
外包装
最终产品
- 质量检验 - 生产过程论证 - 专利和技术转让
46
吸水垫
试纸条有多复杂？
生物
生 产 过 程
物理
47
化学
材 料
工程
发现质量问题 我们该做些什么？
19 Presentation title in footer | 00 Month 0000
蛋白结合能力
静电结合
dO
+
Cellulose-O-N
d-
O
硝酸纤维素聚合物
dO
R1-C-NH-R2 d+
蛋白质多肽
随后疏水作用加强了硝酸纤维素与蛋白质多肽间的结合 硝酸纤维素膜结合IgG的能力一般大于100ug/cm2，这种结合能力远大于
距离起始原点距离(mm)
TC
流速与金标释放
流速 到达检测线之前
金标释放缓慢的情况
金标检测试剂
T
到达检测线后
金标释放的峰值到 达T线时的流速
41 Presentation title in footer | 00 Month 0000
距离起始原点距离(mm)
TC
NC膜中的表面活性剂
起到润湿NC膜的作用。 以非共价的方式与膜结合。 当表面活性剂的浓度达到最低使用浓度后
• 膜流速太快 • 系统流速太快 • 检测线抗体（抗原）失活 • 检测线抗体不够 （很多原因） • 金标量不够 • 金标抗体失活 • 金标未到达检测线 （很多原因） • 被检测物失活 • pH 没优化 • 盐浓度没优化 • 样品量不够 • 物质阻碍抗原抗体反应
51
这些起因同时受材料 、设计和工艺的影响.
待检物可以流在 – 金标前面 – 和金标一起流动 – 金标后面
只有和金标混合着流的待测物才会对信号强度有影响 金标全流过检测线后，再多的样品对信号也没有影响
34
流速对信号强度的影响
随着流速加快，各反应物的有效浓度也随之降低（符合线性比例）。 固定在膜上的捕获抗体与金标-待检物复合物同时受到影响。 因此，信号强度的降低程度与流速加快成平方反比关系。
切掉的废边
30 cm
OUTER LEFT（外左）
30 cm
CENTER LEFT（中左）
30 cm
CENTER RIGHT（中右）
30 cm
OUTER RIGHT（外右）
切掉的废边
批号信息Code Number & Lot number
Code No：RK06461
R：爱尔兰工厂 K： 制膜仪器 06： 2006年 46：该年的第46周制膜 1：那个周的第一个批号
金标检测试剂
T
到达检测线后
金标释放的峰值到 达T线时的流速
距离起始原点距离(mm)
TC
39
流速与金标释放
金标释放缓慢的情况
金标检测试剂 流速
到达检测线之前
T 检测线（T线）位置
到达检测线后
控制免疫复合物形成 的流速区间范围。
40 Presentation title in footer | 00 Month 0000
48
产品问题的解决过程
发现问题 产品样品退回生产厂家 退回产品分析 发现问题的根源 纠正问题 预防措施
49
很快！ 需要时间！
产品问题描述往往并不表明其起因
产品问题只是过程的最终表现. 灵敏度低 假阳性 假阴性 背景高 液流不规则或太慢
一个常见的问题有很多可能的起因
50
“低灵敏度”的可能起因？
16
毛细流动时间
•尺寸: 1.0cm x 4 cm •温度: 20o to 22oC •相对湿度: 45% to 55% •溶液: Milli-Q water •终点判读方法
17
影响毛细流动时间测量的因素
孔径 孔径分布 膜长度 湿度 温度 终点判读方法
湿度对毛细流动时间的影响
18
厚度
Lot No: R7SN21490 R：爱尔兰工厂 7： 2007年
制膜 切膜
膜的主要性能指标
膜的表观质量
– 表面光洁、平整。 – 无异物、粉尘（游离的硝酸纤维素颗粒物）。 – 其它缺陷，如压痕、划痕等。
毛细流动时间 CFT 厚度 蛋白结合能力 其它相关检测（如喷膜线条质量、液流前锋检测等）
– 表面活性剂浓度过高会影响蛋白与膜的结合。 – 继续提高表面活性剂浓度不会改变膜的流速。 – 适当提高表面活性剂浓度可以改善喷膜的均一性。 – 继续提高表面活性剂浓度会使C/T线条变宽，降低
灵敏度。
42
表面活性剂在液体流动过程中的分布情况
样品
开始
过渡阶段 迁移到膜的末端 反应结束后
43
金标检测试剂释放与溶液组分的关系
背wk.baidu.com厚度
– 2mil 50um – 4mil 100um
22
毛细流动时间以及区间范围
Mean Cap Flow
-25% 101 sec
0
135 sec
+25% 169 sec
23
毛细流动时间（Sec/4cm)
如何根据毛细流动时间来选合适的膜？
检测时间 灵敏度
试剂用量 背景干净速度
慢
快
流速（流动时间）
2mil背衬 – 所有测量值 185 um ±19 um – 每个大卷的平均值 185 um ±11 um
4mil背衬 – 所有测量值 235 um ±19 um – 每个大卷的平均值 235 um ±11 um
背衬薄厚对膜的性能无任何影响。 2mil背衬的膜属危险品，按危险品要求运输。 从2mil更换到4mil膜，喷膜仪及卡壳的设计也应做相应调整。
释放到膜上的样品垫组分 表面活性剂
T
T
流速
流速
距离原点的距离
快速释放
44
距离原点的距离
缓慢释放
试纸条中化学组分的变化对C/T线信号强度的影响
随着样品在纸条上迁移，液流中的可溶性化学组分也在不断变化。 不同的化学组分溶解率也各不相同（盐、表面活性剂、封闭剂等） 反应物与C/T线抗体或抗原的结合情况也会依可溶性化学组分浓度的变化而有
– Flow rate = 1 mm/sec s1 = ka• [Ab] • [Ag:Ab-]
– Flow rate = 2 mm/sec s2 = ka • (0.5 • [Ab]) • (0.5 • [Ag:Ab-]) = 0.25 • ka • [Ab] • [Ag:Ab-]
35
流速的最终影响
膜的流速增加，产品的灵敏度降低往往更快 产品设计必须要考虑流速的变量
– 膜流速的变量 – 产品安装对流速的变量
• 重叠程度 • 外壳对接点的压力 – 试剂量及样品性质
• 黏度 • 盐浓度（表面张力） • 杂质–颗粒、凝血程度
36
膜的流速与距离的关系
毛细流动速度随距离加长而减慢.
样品液流前锋
流速 mm/sec
材料历史 过程变量 生产过程中的特别现象 这一步可以给你提供下步调查的出发点和线索
54
从最终产品开始
在开始彻底调查之前，先把试纸条拆开 先从外观检查试纸条. 安装的一致性 外来物污染 物理损害 塑料壳可以隐藏很多问题.
55
用已知的合格组分替换出所调查组分
如果怀疑某一组分，用已知表现的同一组分把它替换掉再测试。 如要检测一化学或生化组份，用以前生产过合格产品的批号替换掉
免疫反应时间控制在合理的范围内。 蛋白吸附能力强。 在不影响蛋白吸附能力的前提下能够
被水润湿。
硝酸纤维素膜的制作过程
准备膜浆 (溶解高分子聚合物)
将膜浆均匀的放到 移动的不锈钢带上
有控制的 挥发掉溶剂
加入表面活性剂 干燥
5
膜浆成分
6
膜浆 硝酸纤维素的高分子混合物
膜的多孔结构如何形成？
1.溶剂和非溶剂两相分离
32
哪些因素影响信号强度？
各反应物浓度 – 捕捉试剂（膜上） – 检测试剂（金标） – 待检物
膜的孔径 – 孔径越小，流速越慢 – 孔径越小，膜比表面积越大 – 孔径越小，表面能“看”到的膜就越多
33
10um
样品流动对信号的贡献
流在后面 金标垫
混合流
流在金标前 检测线
对信号没贡献
能产生信号
可能影响信号
2.硝酸纤维素的高分子聚合 物从非溶剂相分离出来。
7
3.溶剂相从系统中分离出来， 降低了聚合物的溶解性
4.聚合物在非溶剂相周围 沉淀下来形成多孔结构。
制膜过程
Lacquer
8
Air supply
Air chamber
Support Belt
Exhaust
100 ft.
Membrane to extraction and drying
14
毛细流动时间
为什么用毛细流动时间 (Capillary Flow Time, CFT)? 液体在膜内流动是由于毛细张力作用引起。 流动时间可以直接测量 是膜在所监测距离内的综合表现 对试纸条的表现有极大的影响.
15
毛细流动时间
4 cm length
纯水从膜的底端流到4厘米顶端的时间（秒） 为何选择4cm长的膜条? 易于判读终点。 距离过短影响结果的准确性，特别是对流速快的膜。
试纸条对于蛋白结合能力的要求（5-10倍）。 蛋白结合到膜上无方向性选择。
20
其它相关检测
划膜C/T线线条质量 功能性检测（HBsAg、HCG、DOA ）
21
The Hi-Flow™ Plus硝酸纤维素膜
按毛细流动时间分类
– 快流速 HF075 HF090 – 中等流速 HF120 HF135 – 慢流速 HF180 HF240
检测时间在一定范围内随流速加快而缩短. 灵敏度随流速加快而降低 （同样试剂量） 试剂用量随流速加快而增加 （同样灵敏度） 快速膜背景跑干净要快一点 以上关系都非直线
24
毛细流动时间如何影响C/T线宽度
25
水线宽度与C/T线实际宽度
水线宽度与C/T线试剂宽度有 些时候并不完全一致。
26
膜的厚度以及区间范围