Испытание бокового потока
Тест бокового потока ( LFT ), [ 1 ] Это анализ, также известный как устройство с боковым потоком ( LFD ), иммунохроматографический анализ с боковым потоком или быстрый тест . Это простое устройство, предназначенное для обнаружения присутствия целевого вещества в жидкой пробе без необходимости использования специализированного и дорогостоящего оборудования. LFT широко используются в медицинской диагностике в домашних условиях, на местах и в лаборатории. Например, домашний тест на беременность представляет собой LFT, который обнаруживает определенный гормон. Эти тесты просты и экономичны и обычно показывают результаты примерно через пять-тридцать минут. [ 2 ] Многие лабораторные приложения повышают чувствительность простых LFT за счет использования дополнительного специального оборудования. [ 3 ] Поскольку целевым веществом часто является биологический антиген , многие тесты с латеральным потоком представляют собой быстрые тесты на антиген (RAT или ART).
LFT работают на тех же принципах аффинной хроматографии , что и иммуноферментные анализы ( ELISA ). По сути, эти тесты проводят образец жидкости по поверхности подушечки с реактивными молекулами, которые показывают визуальный положительный или отрицательный результат. Подушечки основаны на ряде капиллярных слоев, таких как кусочки пористой бумаги, [ 4 ] микроструктурированный полимер , [ 5 ] [ 6 ] или спеченный полимер. [ 7 ] Каждая из этих подушечек способна спонтанно транспортировать жидкость (например, мочу, кровь, слюну). [ 8 ]
Подушечка для проб действует как губка и удерживает избыток жидкости пробы. После впитывания жидкость течет ко второй площадке для конъюгата, в которой производитель хранит лиофилизированные биологически активные частицы, называемые конъюгатами (см. ниже), в матрице соль-сахар. Подушечка конъюгата содержит все реагенты, необходимые для оптимизированной химической реакции между молекулой-мишенью (например, антигеном ) и ее химическим партнером (например, антителом ), иммобилизованным на поверхности частицы. Это маркирует целевые частицы, когда они проходят через площадку и продолжают путь к тестовой и контрольной линиям. Тестовая линия показывает сигнал, часто цветной, как в тестах на беременность. Контрольная линия содержит аффинные лиганды, которые показывают, прошел ли образец и активны ли биомолекулы в подушечке конъюгата. Пройдя эти реакционные зоны, жидкость попадает в конечный пористый материал — фитиль, который действует просто как контейнер для отходов.
LFT могут работать как конкурентные или сэндвич-анализы .
История
[ редактировать ]LFT происходят от бумажной хроматографии , которая была разработана в 1943 году Мартином и Синджем . [ 9 ] и разработан в 1944 году Консденом, Гордоном и Мартином. [ 10 ] [ 11 ] После 1945 года произошел взрыв активности в этой области. [ 9 ] Технология ИФА была разработана в 1971 году. [ 12 ] Ряд патентов LFT, включая оспариваемый патент США 6 485 982, описанный ниже, был подан компанией Armkel LLC, начиная с 1988 года. [ 13 ]
Краткое содержание
[ редактировать ]Цветные частицы
[ редактировать ]В принципе, можно использовать любые цветные частицы, кроме латекса (синего цвета) или частиц нанометрового размера. [ 14 ] из золота (красного цвета) чаще всего используются. Частицы золота имеют красный цвет из-за локализованного поверхностного плазмонного резонанса . [ 15 ] флуоресцентный [ 16 ] или магнитный [ 17 ] [ 18 ] также можно использовать меченые частицы, но для оценки результата теста требуется использование электронного считывателя.
Сэндвич-анализы
[ редактировать ]Сэндвич-анализы обычно используются для более крупных аналитов, поскольку они имеют тенденцию иметь несколько сайтов связывания. [ 19 ] По мере прохождения образца через анализ он сначала сталкивается с конъюгатом, 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 тест-линии. Тестовая линия также содержит иммобилизованные антитела, специфичные к целевому аналиту, которые связываются с молекулами конъюгата, связанными с мигрированным аналитом. Затем тестовая линия демонстрирует визуальное изменение из-за концентрированной визуальной метки, что подтверждает наличие целевых молекул. Большинство сэндвич-анализов также имеют контрольную линию, которая появляется независимо от того, присутствует или нет целевой аналит, чтобы гарантировать правильное функционирование пластины латерального потока. [ 2 ]
Быстрый и недорогой сэндвич-анализ обычно используется для домашних тестов на беременность, которые обнаруживают хорионический гонадотропин человека (ХГЧ) в моче беременных женщин.
Конкурентные анализы
[ редактировать ]Конкурентные анализы обычно используются для аналитов меньшего размера, поскольку аналиты меньшего размера имеют меньше сайтов связывания. [ 19 ] В образце сначала обнаруживаются антитела к целевому аналиту, помеченные визуальной меткой (цветные частицы). Тестовая линия содержит целевой аналит, зафиксированный на поверхности. Когда целевой аналит отсутствует в образце, несвязанное антитело будет связываться с этими фиксированными молекулами аналита, что означает, что будет виден визуальный маркер. И наоборот, когда целевой аналит присутствует в образце, он связывается с антителами, предотвращая их связывание с фиксированным аналитом в тест-линии, и, таким образом, визуальный маркер не проявляется. Он отличается от сэндвич-анализа тем, что отсутствие полосы означает наличие аналита. [ 2 ] [ 19 ]
Количественные тесты
[ редактировать ]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 насыщенное сигналами изображение реальных тестовых линий. Используя алгоритмы обработки изображений, специально разработанные для конкретного типа теста и среды, интенсивность линий можно затем соотнести с концентрацией аналита. Одна из таких портативных платформ для устройств бокового потока изготовлена ООО «Детект Биомедикал». [ 20 ] Альтернативные неоптические методы также позволяют сообщать о результатах количественного анализа. Одним из таких примеров является магнитный иммуноанализ (МИА) в форме LFT, который также позволяет получить количественный результат. Уменьшение изменений в капиллярной откачке пробы жидкости — еще один подход к переходу от качественных результатов к количественным. Недавние работы, например, продемонстрировали капиллярную перекачку с постоянной скоростью потока, независимой от вязкости жидкости и поверхностной энергии . [ 6 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]
Линия управления
[ редактировать ]В большинстве тестов используется вторая линия, содержащая дополнительное антитело (неспецифическое к анализируемому веществу), которое связывает некоторые оставшиеся окрашенные частицы, которые не связались с тестовой линией. Это подтверждает, что жидкость успешно прошла с подушечки для нанесения образца мимо тестовой линии. [ 2 ] Предоставляя подтверждение того, что образец имел возможность взаимодействовать с тестовой линией, это повышает уверенность в том, что визуально неизмененная тестовая линия может быть интерпретирована как отрицательный результат (или что измененная тестовая линия может быть интерпретирована как отрицательный результат в конкурентный анализ).
Экстракция плазмы крови
[ редактировать ]Поскольку интенсивный красный цвет гемоглобина мешает считыванию результатов колориметрических или оптических диагностических тестов, разделение плазмы крови является обычным первым шагом к повышению точности диагностических тестов. Плазму можно извлечь из цельной крови с помощью встроенных фильтров. [ 24 ] или посредством агглютинации. [ 25 ]
Скорость и простота
[ редактировать ]Время получения результата теста является ключевым фактором для этих продуктов. Результаты тестов могут быть доступны уже через 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, поскольку обычно требуется мало или вообще не требуется подготовка проб или реагентов. [ 26 ]
Патенты
[ редактировать ]Это высококонкурентная область, и многие люди претендуют на патенты в этой области, в первую очередь компания Alere (ранее Inverness Medical Innovations, теперь принадлежащая Abbott ), владеющая патентами. [ 13 ] первоначально поданный Unipath . Срок действия патента США № 6 485 982, по которому ведется судебное разбирательство, истек в 2019 году. Ряд других компаний также имеют патенты в этой области. Группа конкурентов оспаривает действительность патентов. [ 27 ] Оригинальный патент, очевидно, датирован 1988 годом. [ 28 ] [ 29 ]
Приложения
[ редактировать ]Анализы латерального 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 быстрого и точного тестирования конкретных целевых молекул и экспрессии генов. Другими сферами применения анализов латерального потока являются безопасность пищевых продуктов и окружающей среды, а также ветеринарная медицина для определения химических веществ, таких как болезни и токсины. [ 2 ] LFT также часто используются для выявления заболеваний, таких как вирус Эбола, но наиболее распространенными LFT являются домашние беременности. [ 2 ] и тесты на SARS-CoV-2.
Тестирование на COVID-19
[ редактировать ]Анализы латерального потока сыграли решающую роль в тестировании на COVID-19 , поскольку их преимущество заключается в том, что они дают результат через 15–30 минут. [ 30 ] Систематическая оценка анализов латерального потока во время пандемии COVID-19 [ 31 ] была инициирована в Оксфордском университете в рамках сотрудничества Великобритании с Общественным здравоохранением Англии . Исследование FALCON-C19, начавшееся в июне 2020 года в Великобритании, подтвердило чувствительность некоторых устройств с латеральным потоком (LFD) в этих условиях. [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] Согласно этим ранним тестам, четыре из 64 протестированных LFD имели желаемые эксплуатационные характеристики; Быстрый качественный тест Innova на антиген SARS-CoV-2 выполнен умеренно [ 34 ] в обнаружении/чувствительности вирусных антигенов с превосходной специфичностью, хотя потенциальными проблемами были процент неудачных наборов и влияние обучения. [ 33 ] Специфичность теста Innova более широко известна, но чувствительность в исследованиях 4 фазы составила 50,1%. [ 35 ] Здесь описывается устройство, у которого каждый второй пациент, инфицированный COVID-19 и протестированный в реальных условиях, получит ложноотрицательный результат. После закрытия школ в январе 2021 года в Англии были введены тесты LFT раз в две недели для учителей, учеников и семей учеников, когда школы вновь открылись 8 марта 2021 года для бессимптомного тестирования. [ 36 ] 9 апреля 2021 года LFT, проводимый раз в две недели, стал общедоступным для всех в Англии. [ 37 ] LFT использовались для массового тестирования на COVID-19 по всему миру [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] и дополнять другие меры общественного здравоохранения в отношении COVID-19. [ 41 ]
Некоторые ученые за пределами правительства в конце 2020 года выразили серьезные опасения по поводу использования LFD Innova для скрининга на Covid. По словам Джона Дикса , профессора биостатистики в Университете Бирмингема , Англия, тест Innova «совершенно непригоден» для общественного тестирования: «поскольку тест может пропустить до половины случаев, отрицательный результат теста указывает на снижение риска Covid, но не исключает Covid». [ 42 ] [ 43 ]
Чувствительность тестов, использованных в 2022 году, составила около 70%. [ 44 ]
См. также
[ редактировать ]- Лютеинизирующий гормон § Прогнозирование овуляции : тест LFT на овуляцию
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Вайс, Алан (1 ноября 1999 г.). «Конкурентный инжиниринг для диагностики боковых потоков» . Технология IVD . Архивировано из оригинала 15 апреля 2014 г. Проверено 1 октября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Кочула, Катажина М.; Галлотта, Андреа (30 июня 2016 г.). «Анализ латерального потока» . Очерки по биохимии . 60 (1): 111–120. дои : 10.1042/EBC20150012 . ПМЦ 4986465 . ПМИД 27365041 .
- ^ Йетисен А.К., Акрам М.С., Лоу Ч.Р. (июнь 2013 г.). «Бумажные микрофлюидные диагностические устройства для мест оказания медицинской помощи». Лаборатория на чипе . 13 (12): 2210–51. дои : 10.1039/C3LC50169H . ПМИД 23652632 . S2CID 17745196 .
- ^ «Введение в боковой поток» . khufash.com . Архивировано из оригинала 28 июля 2012 года . Проверено 27 июля 2012 г.
- ^ Ханссон Дж., Ясуга Х., Харальдссон Т., ван дер Вейнгаарт В. (январь 2016 г.). «Синтетическая микрофлюидная бумага: массивы полимерных микростолбиков с большой площадью поверхности и высокой пористостью» . Лаборатория на чипе . 16 (2): 298–304. дои : 10.1039/C5LC01318F . ПМИД 26646057 .
- ^ Jump up to: а б Вэйджин Го; Йонас Ханссон; Воутер ван дер Вейнгаарт (2016). «Микрожидкостная пропитка бумаги, независимая от вязкости» (PDF) . MicroTAS 2016, Дублин, Ирландия .
- ^ Крозье, Алекс; Раджан, Селина; Бьюкен, Иэн; Макки, Мартин (3 февраля 2021 г.). «Испытание: использование технологий быстрого тестирования на Covid-19» . БМЖ . 372 : Приложение стр. 6. дои : 10.1136/bmj.n208 . ПМИД 33536228 . S2CID 231775752 . Приложение Таблица 1, с. 6 .
- ^ «Антитела, белки, наборы ИФА» . Аббекса . Проверено 12 января 2022 г.
Анализ латерального потока, также известный как иммунохроматографический анализ латерального потока [...] Технология основана на ряде капиллярных слоев; такие как кусочки пористой бумаги, микроструктурированный полимер или спеченный полимер. Каждый из этих элементов обладает способностью спонтанно транспортировать жидкость (например, мочу).
- ^ Jump up to: а б Хаслам Э (2007). «Растительные танины – уроки фитохимической жизни». Фитохимия . 68 (22–24): 2713–21. Бибкод : 2007PChem..68.2713H . doi : 10.1016/j.phytochem.2007.09.009 . ПМИД 18037145 .
- ^ Консден Р., Гордон А.Х., Мартин А.Дж. (1944). «Качественный анализ белков: метод распределительной хроматографии на бумаге» . Биохимический журнал . 38 (3): 224–32. дои : 10.1042/bj0380224 . ПМК 1258072 . ПМИД 16747784 .
- ^ «Бумажная хроматография | химия» . Британская энциклопедия . Проверено 1 июня 2018 г.
- ^ Энгвалл, Э (22 ноября 1972 г.). «Имуноферментный анализ, Элиза» . Журнал иммунологии . 109 (1): 129–135. дои : 10.4049/jimmunol.109.1.129 . ISSN 0022-1767 . ПМИД 4113792 .
- ^ Jump up to: а б Патент США 6485982 , Дэвид Э. Чарльтон, «Тестовое устройство и метод иммуноанализа цветных частиц», опубликованный 26 ноября 2002 г., передан компании Church & Dwight.
- ^ Кесада-Гонсалес Д., Меркоши А. (ноябрь 2015 г.). «Биосенсоры бокового потока на основе наночастиц» . Биосенсоры и биоэлектроника . 73 (специальный): 47–63. дои : 10.1016/j.bios.2015.05.050 . hdl : 10261/131760 . ПМИД 26043315 .
- ^ Наногибриды. «Этикетки с золотыми наночастицами, специально разработанные для анализов в латеральном потоке» . Наногибриды . Архивировано из оригинала 11 сентября 2021 года . Проверено 29 сентября 2020 г.
- ^ Фаулстих К., Грулер Р., Эберхард М., Хаберстро К. (июль 2007 г.). «Разработка быстрых мобильных POC-систем. Часть 1. Устройства и приложения для латеральной иммунодиагностики» . Технология IVD . 13 (6): 47–53. Архивировано из оригинала 02 марта 2009 г. Проверено 22 ноября 2007 г.
- ^ Лаборд RT, О'Фаррел Б. (апрель 2002 г.). «Обнаружение парамагнитных частиц в анализах с боковым потоком» . ИВД Технол . 8 (3): 36–41. Архивировано из оригинала 1 марта 2010 г. Проверено 22 ноября 2007 г.
- ^ «Магнитный иммуноанализ: новая парадигма в POCT (архив IVDT, июль/август 2008 г.)» . Архивировано из оригинала 28 октября 2013 года . Проверено 23 октября 2008 г.
- ^ Jump up to: а б с наноКомпозикс. «Введение в экспресс-диагностику латерального потока» . наноКомпозикс . Проверено 4 ноября 2019 г.
- ^ «ООО «Детект Биомедикал» - Считыватели бокового потока для экспресс-детектирования тест-полосок и иммуноанализа» . idetekt.com . Проверено 6 июля 2017 г.
- ^ Го, Вэйджин; Ханссон, Йонас; Ван дер Вейнгаарт, Воутер (2016). «Капиллярная откачка, не зависящая от вязкости жидкой пробы» . Ленгмюр . 32 (48): 12650–12655. doi : 10.1021/acs.langmuir.6b03488 . ПМИД 27798835 . S2CID 24662688 .
- ^ Го, Вэйджин; Ханссон, Йонас; Ван дер Вейнгаарт, Воутер (2017). «Капиллярная откачка с постоянным расходом, не зависящим от вязкости пробы жидкости и поверхностной энергии». 2017 30-я Международная конференция IEEE по микроэлектромеханическим системам (MEMS) . стр. 339–341. дои : 10.1109/MEMSYS.2017.7863410 . ISBN 978-1-5090-5078-9 . S2CID 13219735 .
- ^ Го В., Ханссон Дж., Ван дер Вейнгаарт В. (2018). «Капиллярная перекачка, не зависящая от поверхностной энергии и вязкости жидкости» . Микросистемы и наноинженерия . 4 (1): 2. Бибкод : 2018MicNa...4....2G . дои : 10.1038/s41378-018-0002-9 . ПМК 6220164 . ПМИД 31057892 .
- ^ Трипати С., Кумар В., Прабхакар А., Джоши С., Агравал А. (2015). «Пассивное разделение плазмы крови на микроуровне: обзор принципов проектирования и микроустройств». Дж. Микромехан. Микроинж . 25 (8): 083001. Бибкод : 2015JMiMi..25h3001T . дои : 10.1088/0960-1317/25/8/083001 . S2CID 138153068 .
- ^ Го В., Ханссон Дж., ван дер Вейнгаарт В. (май 2020 г.). «Синтетическая бумага отделяет плазму от цельной крови с низкой потерей белка» . Аналитическая химия . 92 (9): 6194–6199. дои : 10.1021/acs.analchem.0c01474 . ПМИД 32323979 .
- ^ Лю, Илинь; Жан, Ли; Цинь, Чжэньпэн; Сакрисон, Джеймс; Бишоф, Джон К. (23 марта 2021 г.). «Сверхчувствительные и высокоспецифичные анализы латерального потока для диагностики на месте» . АСУ Нано . 15 (3): 3593–3611. дои : 10.1021/acsnano.0c10035 . ISSN 1936-0851 . ПМИД 33607867 . S2CID 231969545 .
- ^ «Массивная веб-группа, оспаривающая патенты на боковой поток» . Медицинское устройствоСсылка . Ноябрь 2000 г. Архивировано из оригинала 8 июля 2001 г.
- ^ «Датчики бокового потока» . www.sensor100.com . Проверено 18 апреля 2024 г.
- ^ US6485982B1 , Чарльтон, Дэвид Э., «Тестовое устройство и метод иммуноанализа цветных частиц», выпущено 26 ноября 2002 г.
- ^ Гульельми Дж. (сентябрь 2020 г.). «Быстрые тесты на коронавирус: что можно и чего нельзя». Природа . 585 (7826): 496–498. Бибкод : 2020Natur.585..496G . дои : 10.1038/d41586-020-02661-2 . ПМИД 32939084 . S2CID 221768935 .
- ^ «Руководство: первая волна оценки немашинной технологии бокового потока (LFT)» . GOV.UK. 11 января 2021 г. Проверено 20 января 2021 г.
- ^ «Оксфордский университет и PHE подтверждают высокую чувствительность тестов латерального потока» . GOV.UK. 11 ноября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б «Платформа СОКОЛ — КОНДОР» . www.condor-platform.org . Проверено 25 ноября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Пето Т. (июнь 2021 г.). «COVID-19: Быстрое обнаружение антигена SARS-CoV-2 с помощью анализа латерального потока: национальная систематическая оценка чувствительности и специфичности массового тестирования» . Электронная клиническая медицина . 36 : 100924. doi : 10.1016/j.eclinm.2021.100924 . ПМК 8164528 . ПМИД 34101770 . S2CID 231609922 .
- ^ Вольф А., Халмс Дж., Хопкинс Х. (10 марта 2021 г.). «Специфика устройства с боковым потоком на этапе 4 (постмаркетингового) наблюдения» (PDF) . gov.uk. Архивировано (PDF) из оригинала 14 августа 2022 г.
- ^ «Бессимптомное тестирование на коронавирус (COVID-19) в школах и колледжах» . GOV.UK. Проверено 27 мая 2021 г.
- ^ «Быстрое тестирование два раза в неделю будет доступно каждому в Англии» . GOV.UK. 05.04.2021 . Проверено 27 мая 2021 г.
- ^ «Словакия проводит массовое тестирование двух третей населения на Covid» . Хранитель . Агентство Франс-Пресс. 2 ноября 2020 г. ISSN 0261-3077 .
- ^ Питер Литтлджонс (6 ноября 2020 г.). «Великобритания тестирует тест бокового потока на Covid-19 – как это работает?» . Медицинские изделия Н.С.
- ^ «Район округа Мертир-Тидвил станет первым пилотным проектом по тестированию на всей территории Уэльса» . ПРАВИТЕЛЬСТВО УЭЛЬСА . 18 ноября 2020 г.
- ^ «Популяционное тестирование SARS-CoV-2: опыт стран и потенциальные подходы в ЕС/ЕЭЗ и Великобритании» . Европейский центр профилактики и контроля заболеваний . 19 августа 2020 г.
- ^ Берк М. (18 ноября 2020 г.). «Ученые призывают с осторожностью использовать тесты с боковым потоком для выявления Covid-19» . Химический мир . Критика LFD для тестирования Covid со стороны нескольких экспертов с подробным численным обсуждением.
- ^ Дикс Дж., Раффл А., Гилл М. (12 января 2021 г.). «Covid-19: правительство должно срочно переосмыслить проведение испытаний на боковой поток» . Мнение БМЖ .
- ^ Тапари А., Бралиу Г.Г., Папаефтимиу М., Маврики Х., Конту П.И., Николопулос Г.К., Багос П.Г. (4 июня 2022 г.). «Эффективность тестов на обнаружение антигена SARS-CoV-2: систематический обзор и метаанализ» . Диагностика . 12 (6): 1388. doi : 10.3390/diagnostics12061388 . ПМК 9221910 . ПМИД 35741198 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Хасан, Мунтаха М. Методы быстрой иммунохротографии . Рамади, Аль-Анбар, Ирак: Университет Анбара . Дидактическая презентация (конспекты лабораторной работы для студентов) . Проверено 12 января 2022 г.
- Порекс Клинические Науки (производитель) «Отбор и транспортировка проб | Подготовка проб | Анализ проб» .