全自动酶免分析系统的技术发展与现状

全自动酶免分析系统的技术发展与现状

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全自动酶免分析系统的技术发展与现状

王兆强（澳斯邦生物工程有限公司）

酶联免疫吸附试验（ELISA/EIA，简称“酶免试验”）是一项现代医学临床检验基本的、常规的检测技术。尽管在90年代初期，由于以聚合酶链反应（PCR）技术为代表分子生物学水平技术的发明，人们纷纷预测，酶免试验将被更高灵敏度、数百万级信号放大的、病原体水平检测的核酸放大试验（NAT）所取代。但由于免疫临床标志物（抗原/抗体）具有无法替代的临床意义、以及酶免试验具有操作简便、技术可靠，特别是，90年代末期ELISA检测系统的灵敏度和特异性以及检测过程的自动化得到了显着提高与完善，因此，酶免试验再也没人怀疑将被淘汰，而成为传染病血清学标志物（如肝炎、艾滋、致畸病原Torch）、肿瘤标志物及内分泌等各种临床免疫指标检测的主导技术。

支持酶免试验技术的进步，酶标板检测仪器朝着二个方向快速发展。一方面，侧重酶免试验的光学检测系统——酶标仪，到90年代末已达到至臻完美状态；随着纳米技术微量加样的发展，酶标仪将很容易由检测传统的96微孔板，转化为检测384微孔板，甚至1536微孔板，达到更高的检测效率。另一方面，侧重酶免试验处理过程技术——酶标分析系统，到90年代末已充分发展；随着多任务软件，如O/S2，Unix及Windows NT等操作平台的完善，满足现代实验室GMP/GLP要求的全自动酶标分析系统，正在世界各种实验室普及。应当指出，在发达国家全自动酶标分析系统的进步，是由法规要求严格、酶免试验结果至关重要的血站实验室需求推动的。这是因为，不同于临床病人检测结果，仅是医生诊断的参考数据，血站血液筛查实验室的检验结果判定，将直接决定血液的安全性。

以日本为代表的“全面实验室自动化”（TLA）运动，对于全自动酶免分析系统产生了巨大的需求。在90年代初期，手工酶免试验操作曾经成为TLA的主要障碍。目前，由于全面实验室自动化具有标准化、高效率、高质量的自动化与网络化特征，正成为临床实验室发展的新趋势。

酶免试验自动化与网络化的时代已经到来，全面实验室自动化不再是一种模型。了解这些技术进步将有助于高效临床实验室的建设与发展。

一样本处理自动化

根据美国临床病理学院（CAP）的调查报告，实验室误差（ERROR）产生原因的79%因素，是因为实验过程中样本处理不当造成的。

区别与其他临床检验技术针对于每一反应单元对应于一份标本，酶免试验的样本处理必须基于批量化操作——96孔酶标板。为保障正板内各孔标本孵育时间最小差异，必须采用8通道或12通道快速加样。因此全自动样本处理机是提高实验精度、提高实验效率和避免人为误差和差错的关键设备。

第一代多功能（Robotic）样本处理机，是由瑞士哈美顿（HAMILTON）公司开发于1985年上市的Microlab 2200。这是一台基于机械臂运动和具有管路系统的稀释分配器（Diluter）原理，采用8或12根固定距离的特弗隆探针，由单任务的

BASIC程序控制的样本处理机。

随着酶免试验的普及，基于管路稀释分配器原理的样本处理机得到快速发展，先后有数家厂商开发了十余种样本处理机，以满足实验室液体处理需要。如瑞士哈美顿公司的Microlab 4000等。

1989年，哈美顿公司独树一帜，开发上市了以专利技术的可抛弃塑料活塞注射器（Micro-syringe）为原理的，无管路批量样本处理机Microlab AT,试图满足更快的加样（12针）、无污染地加样、主动抛弃可能失去精度的加样针、摒弃不可预测的管路污染与稀释等实验室需求。1997年，AT系列增加改进为Microlab AT plus 2型。这种原理的样本处理机，具有全面的标本质量系统、加样质量保障系统。是唯一获得美国FDA许可，用于血液筛查实验室的产品。在中国自1996年开始引进AT样本处理机，迄今为止已有150余名。

样本处理自动化的最新技术进步，是以瑞士哈美顿公司于2000年8月推出的，第五代斯达尔全自动随机式批量样本工作站（Microlab STARTM,Sequential Transfer Aliquoting Robot）为标志的，这是世界上第一台符合2003年实施的IVD标准的全自动样本处理工作站。其主要技术特征是：

采用专利的压缩导入-O形环扩张（CO-RE）核心技术，实现标准加样的智能化、自动化；

理想的加样体系——气动置换加样原理ADP的实现；

实现任意加样动作编程同时使用不同的加样头（抛弃型加样尖和永久型探

针）；

实时实现液体双传感（△C-△P）技术；

全方位液面传感应用，特别是解决了酶标板的液面监测世界难题；

活性洗涤工作站（Active Wash Station）进行平行洗涤加样针，是提高加样速度的关键；

模块化、无管路、独立加样通道系统4——16通道，用户可以根据工作量进行升级；

智能增强的容错纠错系统（Sophisticated Error Handling）;

实现全过程控制（TPC），全部步骤都在监控下运行，每个步骤都形成记录文件（TRACE），甚至对加样体积质量进行校验、备份，实现全自动GMP/GLP。

最新一代哈美顿—斯达尔的典型应用为：

*血站输出筛选实验室：

——ELISA实验——标本留样存档（Archiving）——血型正／反定型实验——转氨酶和梅毒凝集实验——NAT汇集实验——NAT试验无污染（RNAse/DNAse）加样

*医院检验实验室：

——样本处理中心（对病人标本分项处理（aliquot）生化/免疫/体液/血液/血凝）

——酶免实验室ELISA试验（标本、对照/标准、试剂的分配、稀释）

*分子生物学与生物技术药物筛选

——DNA纯化——PCR加样——DNA测序加样——克隆快速筛选分配——药物筛选自动分配

目前，酶免试验样本处理设备已开始在全国血站系统普及，其中哈美顿AT 数量最多。样本处理机还是酶免自动化所需主动标本识别（Positive Sample ID）条码阅读的基本设备系统。此外，样本处理机还有下列重要意义。

*提高加标本速度与效率

*减少操作人员劳动强度

*使标本传染操作人员机会最小化

*通过减少人为失误和改善加样精确度与准确性来改善检测分析质量

*采用批量（batch）或随机（random access）进行多种组合与多种模式检测

二全自动酶标分析仪

酶免试验全过程全自化的意义，并非仅仅限于降低劳动强度、减少人为的误差。根据已发表的费米（FAME）评价研究报告，人们发现：全自动酶标分析系统可以普遍地、显着地提高酶免试验的特异性，如费米系统可以提高乙肝表抗的特异性由常规设备的87%到91%，丙肝抗体由常规设备的%提高到%。此外，多中心的评价（Multi-center Clinical Trail）实验证明（1-3），费米全自动酶免分析系统也可以显着地提高国产试剂的灵敏度，如费米系统可以将乙肝表抗的灵敏度由常规设备的92%提高到93%，丙肝抗体的灵敏度由常规设备的%提高到%。