CN1888901A - 磁分离直接化学发光试剂及用该试剂的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁分离直接化学发光试剂及其测试方法,主要是采用异鲁米诺衍生物作为发光标记物,羊抗FITC多克隆抗体包被的免疫纳米磁性微珠作为分离试剂,用NaOH和H2O2作为发光底物的磁化学直接发光的试剂及测试方法;本发明所述的试剂稳定、不污染、不分解及不受环境因素的影响,所述的测试方法速度快、结果准确。

Description

磁分离直接化学发光试剂及用该试剂的测试方法
技术领域
本发明涉及一种磁分离直接化学发光试剂及采用该试剂的测试方法,特别是采用异鲁米诺衍生物分作为标记物、纳米磁性微珠作为分离材料的试剂。
背景技术
现代临床医学技术的飞速发展,要求对越来越多人血或尿液中的微量活性物质进行精确定量测定,为临床医生诊断疾病,制定有效的治疗方案,治疗效果评价提供准确的依据,目前,实现人血清或尿液中微量活性物质精确定量分析的方法主要有放射免疫分析方法、酶免疫分析方法、酶促化学发光或吖啶酯标记的直接化学发光方法及三联吡啶钌标记的电化学发光方法。
放射免疫分析法是采用放射性同位素I125作为示踪剂,标记在抗原或相应抗体上,在γ射线探测仪上,通过对I125放射线强度的测定,来确定待测物质的含量,这种方法虽然较好地解决了微量活性物质的定量分析目的,但其存在的缺陷是很明显的:放射性同位素I125作为示踪技术,在试剂的制造、贮存、应用操作过程中,对环境带来污染,给人体造成了严重的伤害;同时,由于I125半衰期的限制,决定了放射免疫分析试剂的有效期只有一个月;放免试剂的有效期也只有一个月;分离过程的非特异性导致结果的准确率差,还不能做急诊标本。
酶免疫分析方法是采用HRP辣根过氧化物酶作为发光标记物,塑料微孔板作为载体和分离技术,OPD邻苯二胺等作为显色底物,1MH2SO4作为酶显色反应的终止溶液,通过测定酶反应产物波长在492nm处的吸光度值来分析待测物质的浓度,这种方法主要用来进行大批量人血清标本的定性筛查,其缺陷是显色产物的颜色强度随时间的变化而变化,不能固定不变,显色底物OPD等是强致癌物,同时对相当一部分微量激素的灵敏度不够,反应时间太长,操作过程中难以规范化。
酶促化学发光免疫分析方法是采用碱性磷酸酶AKP或辣根酶HRP作为标记物,用AMPPD(金刚烷)或鲁米诺、H2O2作为发光底物;其优点是待测物转变成可测定的光信号,显著提高了分析的灵敏度,其缺点是影响酶活性的诸多因素,如环境温度、温育温度和时间、保存条件等有将直接影响测定结果,试剂的稳定性不好;同时,该方法发光反应启动缓慢,需要在37℃温育一定的时间才能达到发光平台,会更强地影响发光测定的结果。
另外,吖啶酯标记的直接化学发光方法、三联吡啶钌标记的电化学发光方法等在分析过程中带来试剂不稳定、分析结果准确率不高和测试速度不够快等缺陷,给准确分析微量活性物质的量带来了阻碍。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足之处,提供一种磁分离直接化学发光的试剂,特别是采用异鲁米诺衍生物作标记物、纳米磁珠作为分离材料的磁化学直接发光试剂。
本发明另一目的是用上述磁分离直接化学发光试剂的测试方法。
为实现上述目的,本发明是采用以下技术方案实现的:
所述的磁分离直接化学发光试剂包括发光标记物、分离试剂、FITC-抗体联系物和标准抗原或抗体,其中,发光标记物是异鲁米诺衍生物,所述的异鲁米诺衍生物结构式是:
Figure A20061006044800061
其中:R1是C2H5、C3H7或C4H9,R2是NH2-(CH2)4、NH2-(CH2)6、NH2-(CH2)8或NH2-(CH2)10,优选ABEI和AHEI,其结构式中R1是C2H5,R2是NH2-(CH2)4或NH2-(CH2)6
所述的分离试剂是羊抗FITC包被的纳米磁性微珠所述的纳米磁性微珠,其是里面包覆有Fe3O4或Fe2O3,外面含有-OH,-COOH,-NH2活性基团的微珠,优选-COOH和-NH2,其活性基团的含量是0.05-0.5eqm/g;所述的羊抗FITC包被的纳米磁性微珠是在单抗或抗原上标记。
本发明采用的以下步骤进行分析测试的:
A、将分别标记有异鲁米诺衍生物、FITC的单克隆抗体和待测血清混匀温育;
B、待免疫反应完成后,再加入羊抗包被FITC多克隆抗体的免疫纳米磁性微珠;
C、在外加磁场的作用下,将抗原-抗体复合物特异性分离,用洗液清洗后将底部试管放入测量室内;
D、用自动注射泵泵入激发底物NaOH和H2O2
E、用光电倍增管计数试管内混合产物发出的光子数量,用分析仪分析得出待测物的结果。
本发明中,所述异鲁米诺衍生物发光标记物的单克隆抗体是通过将异鲁米诺衍生物发光标记物与二氯硫化碳或N-羟基琥珀酸联接后,再与单克隆抗体联接而得,所述的C步骤中,试管底部是以纳米磁性微珠为载体。
所述的磁分离直接化学发光免疫分析测试方法可分为夹心法和竞争法,其设计式分别见图1和图2,在图中Ab1*和Ag*分别表示在Ab1和Ag上标记异鲁米诺衍生物ABEI或AHEI,Ab2 FITC和AbFITC分别表示在Ab2和Ab上标记FITC小分子,FITC为异硫氰酸荧光磺,表示在纳米磁珠表面联接抗FITC抗体。
根据本发明所述的磁分离直接化学发光分析方法,其技术效果有以下几方面:
1、采用异鲁米诺衍生物作为发光标记物,彻底克服了传统的吖啶酯的容易水解的缺陷,作为直接化学发光模式,不但分析速度快,接近全自动直接化学发光的180个测试/小时,完全避免了酶促发光的酶活性易下降的缺陷;
2、采用纳米免疫磁性微珠作为抗体的载体和抗原-抗体免疫复合物的分离试剂,大大缩短免疫反应的时间,其中分离免疫反应时间仅需5分钟,整个免疫反应时间仅需20分钟,且测试结果的高准确率、高精密度;
3、FITC和羊抗FITC抗体包被纳米磁珠的桥联抗体免疫设计技术,大大简化了整个试剂系统的免疫学设计,在纳米磁珠表面强大蛋白吸附容量特性支持下,使得纳米免疫磁性微珠成为所有测试项目的公用试剂,简化了生产程序。
附图说明
图1是磁分离直接化学发光免疫夹心法设计图;
图2是磁分离直接化学发光免疫竞争法设计图
具体实施方式
本发明是采用人工合成异鲁米诺衍生物作为发光标记物,直接标记在抗原或抗体上,通过CSCl2活化异鲁米诺苯环侧链上的NH2,形成异硫氰酸酯衍生物,通过其中的-N=C=S键直接与抗原或抗体上胺基联接,分离纯化,去除未链接的异鲁米诺-N=C=S,异鲁米诺的化学发光反应是在金属Mn2+、Fe2+、ClO-等存在下,激发试剂NaOH造成的碱性环境,通过异鲁米诺衍生物与激发试剂H2O2的氧化反应,产生波长为400-600nm的可见光,构成一个典型的直接化学发光反应。
本发明中,纳米磁性微珠表面基团的测定,是将磁珠分散在10-2M Nacl溶液中,采用电位滴定法来测量磁珠表面的-COOH或-NH2含量,滴定液用5×10-3M NaOH溶液,采用双平行线法求得滴定终点,计算出每克磁珠的表面羧基、胺基或羟基含量为0.05-0.5eqm/g。
本发明中分析测试方法所用的分析仪,包括电源电路、自动注射泵1和2、测量室、发光室、光电倍增管计数器和输出系统,同时还配置有计算机与中文界面的Windows控制软件,可进行资料录入、结果汇总、质量控制、结果储存和结果查讯等功能,可完成多种分析模式的编程,定量或定性报告结果,自动生成并储存、更新功能,两点自动修正标准曲线。
实施例1
1、异鲁米诺衍生物标记的单克隆抗体的制备:
取3.2mmolABEI三个试管,分别溶于0.2ml二次水中,3.5mmolCSCl2溶于0.3mlDMF中,二者混合均匀,室温反应2h,分别取10mganti-CEA-α、anti-AFP-α和10mg anti-PSA-α单克隆抗体,用PH9.5碳酸盐缓冲液调体积到1ml,加入上述活化的ABEI溶液,混匀后,室温反应20h,过G-25凝胶柱纯化;
2、FITC标记CEA、AFP、PSA单克隆抗体
取10mg抗CEA-β、AFP-β和PSA-β单克隆抗体,用PH9.5碳缓调体积到1ml,加入FITC100ug,置室温反应20小时,过G-25凝胶柱纯化;
3、纳米磁性微珠表面包被羊抗FITC多克隆抗体的制备:
纳米磁性微珠的制备是按中国专利制备,专利号为CN92105584.6,磁珠的表面为含有-NH2的基团,其含量是0.17eq/g;取10ml磁珠,浓度为30mg/ml,用P7.4的PBS0.01M清洗二遍,最后悬浮在10ml0.01MPH7.4的PBS中,加50%戊二醛溶液10-100μl,使戊二醛终浓度为0.01-0.5%,加入纯化的羊抗FITC IgG抗体100μg-1000μg,37℃反应2小时,在磁铁上去上清,用含0.01-1%BSA的0.01MPH7.4的PBS清洗三遍,最后悬浮在该溶液中,加入0.01-0.5%的NaN3
4、磁分离直接化学发光试剂制备及结果分析
取CEA、AFP和PSA标准品,血清标本各20μl,加入发光标记物单克隆抗体的ABEI和FITC单克隆抗体各40μl,混匀后在37℃的温度下温育,水浴15分钟;待免疫反应发生后加入表面包被羊抗FITC多克隆抗体的免疫纳米磁珠分离试剂40μl,混匀,水浴5分钟,在外加磁场的作用下,上分离器分离4分钟,倒去上清;再加应用洗液400μl,混匀,分离4分钟,倒去上清;重复上述步骤分离一次后,直接将试管放入分析仪的测量室,自动泵泵入激发底物NaOH和H2O2发生直接发光反应,同时用光电倍增管计量光子数量,分析仪分析并打印出结果。
选择20份临床标本,按上述实验过程进行分析测试,本实例中,原发性早期肝癌2例,肝癌切除术病人2例,直肠癌3例,前列腺类1例,前列腺肥大1例,正常人11例,其结果列于表1中。
Figure A20061006044800101
                                表1
4#和6#病人为原发性早期肝癌病人,AFP值持续长时间增高,11#和14#为肝癌切除术并处于放疗和化疗中的病人,其血清中AFP浓度已经下降,但仍没有降至正常值范围,提示疗效不明显,仍有转恶的可能;2#、8#和6#病人的AFP值也超过正常值,但临床诊断是直肠癌,其CEA值明显增高,尤其是16#,CEA更高达1270mIU/ml,这可能说明不同肿瘤标志物间存在某种联系或交叉,1#和8#病人分别为前列腺类和单纯前列腺肥大,其PSA测定值轻微升高。
从表1的数据分析来看,用本明所述的磁发光免疫分析测试方法所得出的结果有很好的临床相符性。
实施例2
异鲁米诺衍生物单克隆抗体的制备和纳米磁性微珠表面包被羊抗FITC多克隆抗体的制备方法与实施例1相同,本实施例所用的发光标记物是AHEI,磁珠的表面为含有-COOH的基团,其含量是0.3eq/g;
分别取TSH、T3、T4、FT3和FT4标准品,血清标本各20μl,分别加入发光标记物单克隆抗体的AHEI和FITC单克隆抗体各40μl,混匀后在37℃的温度下温育,水浴15分钟;待免疫反应发生后加入表面包被羊抗FITC多克隆抗体的免疫纳米磁珠分离试剂40μl,混匀,水浴5分钟,在外加磁场的作用下,上分离器分离4分钟,倒去上清;再加洗液400μl,混匀,分离4分钟,倒去上清;重复上述步骤分离一次后,直接将试管放入分析仪的测量室,自动泵泵入激发底物NaOH和H2O2发生直接发光反应,同时用光电倍增管计量光子数量,分析仪分析并打印出结果。
选择261例临床标本,其中临床确诊甲减37例,初诊甲亢50例,随诊甲亢26例,治愈甲亢6例,甲状腺瘤13例,甲状腺肿5例,正常人对照120例,年龄18-68岁,男45例,凡研究对象静脉采血,分离血清,-20℃贮存,一周内完成检测,测试的结果经统列于表2中:
组别 例数                                     X±S.D
TSHuIU/ml  T3ng/ml  T4ng/ml  FT3pg/ml  FT4ng/ml
甲减 37 29.26±18.59  0.25±0.16  21±11  0.31±0.29  3.5±1.67
甲亢 初诊 50 0.06±0.16  5.32±2.10  189±32  8.93±3.56  25±6.9
治疗中 26 0.53±0.83  2.52±0.89  100±25  4.0±1.2  15.13±2.95
治疗后 6 1.52±0.89  1.61±0.62  85±35  3.12±1.34  12.10±4.15
甲状腺瘤 13 2.04±0.79  1.52±0.65  89±29  3.12±1.34  11.89±5.21
甲状腺肿 5 1.82±0.77  1.49±0.63  90±30  2.90±1.41  12.78±6.05
心脑血管病 17 2.23±1.42  1.39±0.72  90±30  2.75±1.19  11.90±5.15
正常对照 120 2.03±1.25  1.41±0.70  89±35  2.56±1.21  12.13±4.95
                                          表2
从表2中列出的五项激素的测定结果显示甲减37例病人,TDH值均明显增高,T3、T4、T3、T4、FT3、FT4、均明显降低,符合临床诊断。对初诊50例甲亢病人,TSH明显降低,T3、T4、FT3、FT4明显增高,对治疗中的26例甲亢病人的五项激测定统计分析表明,T4值全部趋于恢复或接近正常值,T3则下降速度明显慢于T4值,用本明所述的磁发光免疫分析测试方法所得出的结果有很好的临床相符性。
本发明实施例子所述试剂的测试项目以甲状腺激素和肿瘤标志物的测定为例,但本发明并不限于测试这两种项目。

Claims (10)

1、磁分离直接化学发光试剂,包括发光标记物、分离试剂、FITC-抗体联系物、标准抗原或抗体和激发底物,其特征在于:所述的发光标记物是异鲁米诺衍生物,所述的异鲁米诺衍生物的结构式是:
其中:R1是C2H5、C3H7或C4H9,R2是NH2-(CH2)4、NH2-(CH2)6、NH2-(CH2)8或NH2-(CH2)10
2、根据权利要求1所述的磁分离直接化学发光试剂,其特征在于:所述的分离试剂是羊抗FITC包被的纳米磁性微珠,所述的纳米磁性微珠是里面包覆有Fe3O4或Fe2O3,外面含有-OH、-COOH或-NH2活性基团的微珠。
3、根据权利要求1所述的磁分离直接化学发光试剂,其特征在于:所述的羊抗FITC包被的纳米磁性微珠是在单抗或抗原上标记。
4、根据权利要求2或3所述的磁分离直接化学发光试剂,其特征在于:所述的激发底物是NaOH和H2O2
5、根据权利要求4所述的磁分离直接化学发光试剂,其特征在于:所述的异鲁米诺发光标记物是ABEI和AHEI,其结构式中R1是C2H5,R2是NH2-(CH2)4或NH2-(CH2)6
6、根据权利要求5所述的磁分离直接化学发光试剂,其特征在于:所述的纳米免疫磁性微珠表面含有基团是-COOH或-NH2
7、根据权利要求6所述的磁分离直接化学发光试剂,其特征在于:所述的纳米免疫磁性微珠表面含有基团的含量是0.05-0.5eqm/g。
8、采用上述磁分离直接化学发光试剂的测试方法,其包括以下步骤:
A、将分别标记有异鲁米诺衍生物、FITC的单克隆抗体和待测血清混匀温育;
B、待免疫反应完成后,再加入包被羊抗FITC多克隆抗体的免疫纳米磁性微珠;
C、在外加磁场的作用下,将抗原-抗体免疫复合物特异性分离,用洗液清洗后,将试管放入分析仪的测量室内;
D、用自动注射泵泵入激发底物NaOH和H2O2
E、用光电倍增管计数试管内混合产物发出的光子数量,分析仪分析得出待测物的浓度。
9、根据权利要求8所述的磁分离直接化学发光分析测试方法,其特征在于:异鲁米诺发光标记物的单克隆抗体是通过将异鲁米诺发光标记物与二氯硫化碳或N-羟基琥珀酸联接后,再与单克隆抗体联接而得。
10、根据权利要求8所述的磁分离直接化学发光分析测试方法,其特征在于:所述C步骤中,试管底部是以纳米磁性微珠为载体。
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