Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Иллюстрация НАСА анализа бокового потока.

Тесты с боковым потоком (LFT) [1], также известные как иммунохроматографические тесты с боковым потоком или экспресс-тесты , представляют собой простые устройства, предназначенные для обнаружения присутствия целевого вещества в жидкой пробе без необходимости в специализированном и дорогостоящем оборудовании. Эти тесты широко используются в медицинской диагностике для домашнего тестирования, тестирования в местах оказания медицинской помощи или лабораторного использования. Например, домашний тест на беременность - это LFT, который определяет определенный гормон. Эти тесты просты, экономичны и обычно показывают результаты примерно за 5–30 минут. [2] Многие лабораторные приложения повышают чувствительность простых LFT за счет использования дополнительного специализированного оборудования. [3]

LFT работают по тем же принципам, что и иммуноферментные анализы ( ELISA ). По сути, эти тесты запускают жидкий образец по поверхности прокладки с реактивными молекулами, которые показывают визуальный положительный или отрицательный результат. Подушечки основаны на серии капиллярных кровати, такие , как куски пористой бумаги, [4] микроструктурированный полимера , [5] [6] или спеченного полимера . [7] [ неудавшаяся проверка ] Каждая из этих подушечек способна самопроизвольно транспортировать жидкость (например, мочу, кровь, слюну).

Подушечка для пробы действует как губка и удерживает избыток жидкости пробы. После замачивания жидкость течет ко второй подушке конъюгата, в которой производитель хранил лиофилизированные биоактивные частицы, называемые конъюгатами (см. Ниже), в матрице соли и сахара. Прокладка для конъюгата содержит все реагенты, необходимые для оптимизированной химической реакции между целевой молекулой (например, антигеном) и ее химическим партнером (например, антителом), иммобилизованным на поверхности частицы. Это маркирует целевые частицы, когда они проходят через подушку и продолжают движение к тестовой и контрольной линиям. Тестовая линия показывает сигнал, часто цветной, как в тестах на беременность. Контрольная линия содержит аффинные лиганды, которые показывают, протекла ли проба и активны ли биомолекулы в подушке конъюгата. После прохождения этих реакционных зон,жидкость попадает в последний пористый материал, фитиль, который просто действует как контейнер для отходов.

LFT могут работать как конкурентные, так и сэндвич-тесты .

История [ править ]

LFTs вытекают из бумажной хроматографии , который был разработан в 1943 году Мартин и Синг , [8] , и разработаны в 1944 году Consden, Гордон и Мартина. [9] [10] После 1945 года в этой области произошел взрывной рост. [8]

Сводка [ править ]

Цветные частицы [ править ]

В принципе, любая цветная частица может быть использована, однако латекс (синий цвет) или частицы нанометрового размером [11] из золота (красный цвета) наиболее часто используется. Частицы золота имеют красный цвет из-за локализованного поверхностного плазмонного резонанса . [12] Флуоресцентные [13] или магнитные [14] [15] меченые частицы также могут быть использованы, однако это требует использования электронного считывающего устройства для оценки результата теста.

Сэндвич-тесты [ править ]

Сэндвич-анализы обычно используются для более крупных аналитов, поскольку они, как правило, имеют несколько сайтов связывания. [16]По мере того, как образец проходит через анализ, он сначала встречает конъюгат, который представляет собой антитело, специфичное к целевому аналиту, помеченное визуальной меткой, обычно коллоидным золотом. Антитела связываются с целевым аналитом в образце и мигрируют вместе, пока не достигнут тестовой линии. Тестовая линия также содержит иммобилизованные антитела, специфичные к целевому аналиту, которые связываются с мигрировавшими связанными с аналитом молекулами конъюгата. Затем тестовая линия представляет собой визуальное изменение из-за концентрированной визуальной метки, тем самым подтверждая присутствие целевых молекул. Большинство сэндвич-анализов также имеют контрольную линию, которая будет отображаться независимо от того, присутствует ли целевой аналит, чтобы гарантировать правильное функционирование подушки бокового потока. [ необходима цитата ]

Быстрый недорогой сэндвич-анализ обычно используется для домашних тестов на беременность, которые обнаруживают хорионический гонадотропин человека (ХГЧ) в моче беременных женщин.

Конкурентные анализы [ править ]

Конкурентные анализы обычно используются для аналитов меньшего размера, поскольку аналиты меньшего размера имеют меньше сайтов связывания. [17] Образец сначала обнаруживает антитела к целевому аналиту, помеченные визуальной меткой (цветные частицы). Тестовая линия содержит целевой аналит, закрепленный на поверхности. Когда целевой аналит отсутствует в образце, несвязанное антитело будет связываться с этими фиксированными молекулами аналита, что означает, что будет отображаться визуальный маркер. И наоборот, когда целевой аналит присутствует в образце, он связывается с антителами, чтобы предотвратить их связывание с фиксированным аналитом в тестовой линии, и, таким образом, визуальный маркер не отображается. Это отличается от сэндвич-анализов тем, что отсутствие полосы означает наличие аналита. [ необходима цитата ]

Количественные тесты [ править ]

Большинство LFT предназначены для работы исключительно на качественной основе. Однако можно измерить интенсивность тестовой линии, чтобы определить количество аналита в образце. Портативные диагностические устройства, известные как считыватели бокового потока , используются несколькими компаниями для получения полностью количественных результатов анализа. Используя уникальные длины волн света для освещения в сочетании с технологией обнаружения CMOS или CCD , можно получить богатое сигналом изображение реальных тестовых линий. Используя алгоритмы обработки изображений, специально разработанные для конкретного типа теста и среды, интенсивность линий затем может быть коррелирована с концентрациями аналита. Одна такая портативная платформа для устройств с боковым потоком произведена компанией Detekt Biomedical LLC. [18]Альтернативные неоптические методы также позволяют сообщать о результатах количественных анализов. Одним из таких примеров является магнитный иммуноанализ (MIA) в форме LFT, который также позволяет получить количественный результат. Уменьшение вариаций в капиллярной перекачке пробы жидкости - еще один подход к переходу от качественных результатов к количественным. Недавняя работа, например, продемонстрировала капиллярную откачку с постоянной скоростью потока, не зависящей от вязкости жидкости и поверхностной энергии . [6] [19] [20] [21]

Мобильные телефоны продемонстрировали большой потенциал для количественной оценки в анализах бокового потока, не только с помощью камеры устройства, но также с помощью светового датчика или энергии, поступающей от аккумулятора мобильного телефона. [22]

Контрольная линия [ править ]

Хотя это не является строго необходимым, большинство тестов будет включать в себя вторую строку, которая содержит антитела, которые собирают свободный латекс или золото, чтобы подтвердить, что тест работает правильно. [ необходима цитата ]

Извлечение плазмы крови [ править ]

Поскольку интенсивный красный цвет гемоглобина мешает считывать показания колориметрических или оптических диагностических тестов, отделение плазмы крови является обычным первым шагом для повышения точности диагностических тестов. Плазма может быть извлечена из цельной крови с помощью встроенных фильтров [23] или путем агглютинации. [24]

Скорость и простота [ править ]

Время до получения результата теста является ключевым фактором для этих продуктов. На разработку тестов может уйти всего несколько минут. Обычно существует компромисс между временем и чувствительностью: разработка более чувствительных тестов может занять больше времени. Другим ключевым преимуществом этого формата теста по сравнению с другими иммуноанализами является простота теста, который обычно требует небольшого количества проб или подготовки реагентов или вообще не требует их. [ необходима цитата ]

Патенты [ править ]

Это высококонкурентная область, и ряд людей заявляют о патентах в этой области, в первую очередь Alere (ранее Inverness Medical Innovations, теперь принадлежащая Abbott ), которому принадлежат патенты [25], первоначально поданные Unipath . Группа конкурентов оспаривает действие патентов. [26] Ряд других компаний также владеют патентами в этой области.

Приложения [ править ]

Анализы бокового потока имеют широкий спектр применений и могут тестировать различные образцы, такие как моча, кровь, слюна, пот, сыворотка и другие жидкости. В настоящее время они используются клиническими лабораториями, больницами и врачами для быстрых и точных тестов на конкретные целевые молекулы и экспрессию генов. Другие применения для анализа бокового потока - это безопасность пищевых продуктов и окружающей среды, а также ветеринария для химических веществ, таких как болезни и токсины. [27] LFT также часто используются для выявления таких заболеваний, как лихорадка Эбола, но наиболее распространенным LFT является домашний тест на беременность. [ необходима цитата ]

COVID-19 тестирование [ править ]

См. Также: Экспресс-тест на антиген

Анализы бокового потока сыграли решающую роль в тестировании на COVID-19, поскольку они дают результат в течение 15–30 минут. [28] Систематическая оценка тестов бокового кровотока во время пандемии COVID-19 [29] была начата в Оксфордском университете в рамках сотрудничества Великобритании с общественным здравоохранением Англии . Исследование FALCON-C19, начавшееся в июне 2020 года в Соединенном Королевстве, подтвердило чувствительность некоторых устройств бокового потока (LFD) в этих условиях. [30] [31] [32]Четыре из 64 протестированных LFD имели желаемые рабочие характеристики; Быстрый качественный тест Innova SARS-CoV-2 Antigen, в частности, прошел расширенную клиническую оценку в полевых исследованиях, и было обнаружено, что обнаружение / чувствительность к вирусным антигенам с отличной специфичностью, хотя процент отказов набора и влияние обучения были потенциальными проблемами. [31] После оценки, правительство Великобритании решило в январе 2021 года открыть средние школы в Англии, где ученики и учителя будут ежедневно проходить LFT, часть так называемой «Операции Moonshot». Однако 19 января 2021 года MHRA не разрешило ежедневные экспресс-тесты в качестве альтернативы самоизоляции. [33]

LFT используются для массового тестирования на COVID-19 во всем мире [34] [35] [36] и дополняют другие меры общественного здравоохранения для COVID-19. [37]

Некоторые ученые вне правительства выразили серьезные опасения по поводу использования LFD Innova для скрининга на Covid. По словам Джона Дикса , профессора биостатистики Бирмингемского университета , Англия, тест Innova «совершенно непригоден» для тестирования в сообществе: «поскольку тест может пропускать до половины случаев, отрицательный результат теста указывает на снижение риска Covid, но не исключает Covid ». [38] [39] После критики со стороны экспертов и отсутствия разрешения регулирующего органа правительство Великобритании «приостановило» ежедневные LFT в английских школах в середине января 2021 года. [33]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Параллельное проектирование для диагностики бокового потока (архив IVDT, ноябрь 99). Архивировано 15 апреля 2014 г. на Wayback Machine.
  2. ^ Koczula, Katarzyna M .; Галлотта, Андреа (30 июня 2016 г.). «Анализ бокового потока» . Очерки биохимии . 60 (1): 111–120. DOI : 10.1042 / EBC20150012 . ISSN  0071-1365 . PMC  4986465 . PMID  27365041 .
  3. ^ Йетисен АК (2013). «Микрожидкостные стационарные диагностические устройства на бумажной основе». Лаборатория на чипе . 13 (12): 2210–2251. DOI : 10.1039 / C3LC50169H . PMID 23652632 . S2CID 17745196 .  
  4. ^ «Введение в боковой поток» . khufash.com . Архивировано из оригинального 28 июля 2012 года . Проверено 27 июля 2012 года .
  5. ↑ Йонас Ханссон; Хироки Ясуга; Томми Харальдссон; Воутер ван дер Вейнгаарт (2016). «Синтетическая микрофлюидная бумага: массивы микростолбиков из полимеров с большой площадью поверхности и высокой пористостью» . Лаборатория на чипе . 16 (2): 298–304. DOI : 10.1039 / C5LC01318F . PMID 26646057 . 
  6. ^ a b Вэйцзинь Го; Йонас Ханссон; Воутер ван дер Вейнгаарт (2016). «Микрофлюидная пропитка бумаги, не зависящая от вязкости» (PDF) . MicroTAS 2016, Дублин, Ирландия .
  7. ^ «Сбор и транспортировка образцов | Подготовка образцов | Анализ образцов» .
  8. ^ a b Хаслам, Эдвин (2007). «Танины растительного происхождения - уроки фитохимической жизни». Фитохимия . 68 (22–24): 2713–21. DOI : 10.1016 / j.phytochem.2007.09.009 . PMID 18037145 . 
  9. ^ Consden, R .; Гордон, AH; Мартин, AJP (1944). «Качественный анализ белков: метод распределительной хроматографии с использованием бумаги» . Биохимический журнал . 38 (3): 224–232. DOI : 10.1042 / bj0380224 . PMC 1258072 . PMID 16747784 .  
  10. ^ «Бумажная хроматография | химия» . Британская энциклопедия . Проверено 1 июня 2018 .
  11. ^ Кесада-Гонсалес, Даниэль; Меркочи, Арбен (2015). «Биосенсоры бокового потока на основе наночастиц» . Биосенсоры и биоэлектроника . 15 (специальный): 47–63. DOI : 10.1016 / j.bios.2015.05.050 . hdl : 10261/131760 . PMID 26043315 . 
  12. ^ НаноГибриды. «Этикетки с золотыми наночастицами, специально разработанные для анализа бокового потока» . НаноГибриды . Проверено 29 сентября 2020 года .
  13. ^ (Point-of-Care Technologies) Разработка быстрых мобильных систем POC - Часть 1: Устройства и приложения для иммунодиагностики бокового потока (архив IVDT, июль 07)
  14. ^ Обнаружение парамагнитного-частиц в анализах бокового потока (архив IVDT, апрель 02)
  15. ^ «Магнитные иммуноанализы: новая парадигма в POCT (архив IVDT, июль / август 2008 г.)» . Архивировано из оригинального 28 октября 2013 года . Проверено 23 октября 2008 .
  16. ^ nanoComposix. «Введение в быструю диагностику бокового потока» . нанокомпозит . Проверено 4 ноября 2019 года .
  17. ^ nanoComposix. «Введение в быструю диагностику бокового потока» . нанокомпозит . Проверено 4 ноября 2019 года .
  18. ^ "Detekt Biomedical LLC - Считыватели бокового потока для быстрого обнаружения тест-полосок и иммуноанализов" . idetekt.com . Проверено 6 июля 2017 года .
  19. ^ Вэйцзинь Го; Йонас Ханссон; Воутер ван дер Вейнгаарт (2016). «Капиллярная перекачка независимо от вязкости жидкого образца» . Ленгмюра . 32 (48): 12650–12655. DOI : 10.1021 / acs.langmuir.6b03488 . PMID 27798835 . 
  20. ^ Вэйцзинь Го; Йонас Ханссон; Воутер ван дер Вейнгаарт (2017). Капиллярная перекачка с постоянной скоростью потока, не зависящей от вязкости жидкого образца и поверхностной энергии . IEEE MEMS 2017, Лас-Вегас, США . С. 339–341. DOI : 10.1109 / MEMSYS.2017.7863410 . ISBN 978-1-5090-5078-9. S2CID  13219735 .
  21. ^ Вэйцзинь Го; Йонас Ханссон; Воутер ван дер Вейнгаарт (2018). «Капиллярная перекачка независимо от поверхностной энергии и вязкости жидкости» . Микросистемы и нанотехнология . 4 (1): 2. Bibcode : 2018MicNa ... 4 .... 2G . DOI : 10.1038 / s41378-018-0002-9 . PMC 6220164 . PMID 31057892 .  
  22. ^ Кесада-Гонсалес, Даниэль; Меркочи, Арбен (15.06.2017). «Биосенсинг на основе мобильного телефона: новая« диагностическая и коммуникационная »технология» . Биосенсоры и биоэлектроника . 92 : 549–562. DOI : 10.1016 / j.bios.2016.10.062 . hdl : 10261/160220 . ISSN 0956-5663 . PMID 27836593 .  
  23. ^ Трипатхи S, Кумар V, Прабхакар А, Джоши S, Агроэл А (2015). «Пассивное разделение плазмы крови на микромасштабе: обзор принципов проектирования и микроустройств». J. Micromech. Microeng . 25 (8): 083001. Bibcode : 2015JMiMi..25h3001T . DOI : 10.1088 / 0960-1317 / 25/8/083001 .
  24. ^ Го, Вэйцзинь; Ханссон, Йонас; ван дер Вейнгаарт, Воутер (2020). «Синтетическая бумага отделяет плазму от цельной крови с низкой потерей белка» . Аналитическая химия . 92 (9): 6194–6199. DOI : 10.1021 / acs.analchem.0c01474 . ISSN 0003-2700 . PMID 32323979 .  
  25. ^ Патент США № 6,485,982
  26. ^ "Массовый Интернет-группа, оспаривающая патенты на боковой поток" . Медицинское устройствоLink . Ноябрь 2000 Архивировано из оригинала 8 июля 2001 года.
  27. ^ Koczula, Katarzyna M .; Галлотта, Андреа (30 июня 2016 г.). «Анализ бокового потока» . Очерки биохимии . 60 (1): 111–120. DOI : 10.1042 / EBC20150012 . ISSN 0071-1365 . PMC 4986465 . PMID 27365041 .   
  28. ↑ Guglielmi, Giorgia (16 сентября 2020 г.). «Быстрые тесты на коронавирус: что можно, а что нельзя» . Природа . 585 (7826): 496–498. Bibcode : 2020Natur.585..496G . DOI : 10.1038 / d41586-020-02661-2 . PMID 32939084 . 
  29. ^ «Руководство: Первая волна немашинной оценки технологии бокового потока (LFT)» . GOV.UK . 11 января 2021 . Проверено 20 января 2021 года .
  30. ^ "Оксфордский университет и PHE подтверждают высокую чувствительность тестов бокового потока" . GOV.UK . 11 ноября 2020.
  31. ^ a b "Платформа FALCON - CONDOR" . www.condor-platform.org . Проверено 25 ноября 2020 года .
  32. ↑ Пето, Тим (15 января 2021 г.). «COVID-19: быстрое обнаружение антигена для SARS-CoV-2 с помощью анализа бокового потока: национальная систематическая оценка для массового тестирования». MedRxiv, сервер препринтов для медицинских наук . DOI : 10.1101 / 2021.01.13.21249563 . S2CID 231609922 . 
  33. ^ a b Холлидей, Джош (19 января 2021 г.). «Министры намерены приостановить планы ежедневных тестов на Covid в английских школах» . Хранитель .
  34. ^ «Словакия проводит массовое тестирование на Covid двух третей населения» . Хранитель . Агентство Франс-Пресс. 2 ноября 2020 г. ISSN 0261-3077 . 
  35. ↑ Питер Литтлджонс (6 ноября 2020 г.). «Великобритания испытывает тестирование бокового потока на Covid-19 - как это работает?» . NS Medical Devices .
  36. ↑ «Район округа Мертир-Тидвил станет первым пилотным испытанием всей области в Уэльсе» . GOV.WALES . 18 ноября 2020.
  37. ^ «Популяционное тестирование SARS-CoV-2: опыт стран и потенциальные подходы в ЕС / ЕЭЗ и Соединенном Королевстве» . Европейский центр профилактики и контроля заболеваний . 19 августа 2020.
  38. ↑ Берк, Мария (18 ноября 2020 г.). «Ученые призывают с осторожностью использовать тесты бокового кровотока для выявления Covid-19» . Мир химии . Критика LFD для тестирования Covid со стороны нескольких экспертов с подробным численным обсуждением.
  39. ^ Дикс, Джон; Розыгрыш, Анджела; Гилл, Майк (12 января 2021 г.). «Covid-19: правительство должно срочно переосмыслить развертывание теста бокового потока» . Мнение BMJ .