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Qorvo Biotechnologies基于传感器技术为即时护理应用带来快速标准 实验室级测试方案

摘 要

本文介绍了Qorvo Biotechnologies面向即时护理(POC) 应用而设计的体声波(BAW) 免疫传感器检测平台,并以人促甲状腺激素(hTSH的分析和功能敏感性测试为例来说明。QorvoBiotechnologies平台旨在与中央实验室匹配,其目的在于为临床医生提供数据,以便在多种疾病状态下更迅速地做出决策——例如在心脏病和传染病领域,检测时长和高性能是患者护理工作流程中的关键因素。该平台采用通用试剂盒设计,可容纳多种样本类型,例如全血、血清、血浆、唾液,尿液和粪便,并可在相关临床范围内扩展可行的测试选项。在真实患者血清样本的hTSH测试中,显示了1pg/mL (0.005μIU/mL以下的高灵敏度,并且动态范围覆盖三个量级,即1-1000pg/mL。与传统基于比色法的方式相比,这一高灵敏度的解决方案带来较低的检测门限(LOD),同时支持多种测定方式的复用功能。

Qorvo Biotechnologies平台

Qorvo Biotechnologies平台设计为台式系统,占地面积小,可轻松集成到急诊室或即时护理诊所(图1)。一次性试剂盒带有一个简单易用的取样口。

图1. Qorvo Biotechnologies平台及试剂盒

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检测方案应用了基于专有压电 (BAW) 技术的重量传感器,此类免疫传感器测定方法在已有文献中得到充分论证 [1-4]。

微流体技术将传统生物化学与BAW传感器完全融合在试剂盒上,可对每次测定进行定制。方案采用容积泵,将液体从试剂盒的试剂孔中吸出,并在发生分析反应的BAW传感器(图2)上持续流动。(此设备仅用于研究用途。


图2. (1) 当流体在表面流动时,RF信号被传送至BAW传感器;(2) 当质量添加到表面时,传感器的谐振频率被调制;(3) RF信号输出到仪器。

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当抗原与设备表面结合时,传感器的固有谐振频率因质量负载而发生频移并减弱(图3)。由于传感器的灵敏度随频率的平方增加,且因其在工作频率 (~3GHz) 上具有极高的灵敏度,因此与先前的免疫传感器和传统荧光技术形成明显对比。

图3. (1) 流体条件下的初始频率读数;(2) 质量加在表面上后,发生由于加载而导致的频率降低;(3) 最终输出信号可用于计算与质量成正比的总频移。

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这种简单但高敏感度的技术允许使用通用的生物传感器,其中表面的生物活化决定了测定结果。因此,通用试剂盒设计与免疫测定以及潜在的分子检测兼容。另外,通过在流体路径内组合两个或多个传感器,可以检测同一试剂盒内的多种蛋白质。

TSH检测

在hTS H的研究性检测中,两个传感器在设备表面被激活,一个带有抗hTSH抗体,另一个带有非特异性参考抗体;这允许共模抑制杂散信号

图4. 具有增强沉淀物的夹心免疫测定法(蓝色球体)

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夹心hTSH测定法[5]还采用了酶促增强相,其不溶性沉淀物会放大信号(图4)。所有试剂均保存在试剂盒中,且样品制备仅限于将样品直接沉积到试剂盒中。从样品收集到结果输出的总时长少于15分钟。

材料与方法

生物试剂购自商业渠道。传感器表面使用非接触式点样仪激活,并在明尼苏达州普利茅斯内部组装。血清样本从临床环境中收集,并在Qorvo平台(图5)以及罗氏 (Roche) Cobas e601分析仪上进行测试。

图5. 典型的测定工作流程。

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结 果

根据进行的可行性测试,hTSH在人血清中灵敏度为0.4pg/mL水平时的LOD[6]相当于0.005μIU/mL(图6)。数据由一个适合剂量反应的四参数逻辑很好地表示,显示了三个数量级的动态范围,即1-1000pg/mL。

图6. 使用临床样品的分析灵敏度小于1 pg/mL。

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hTSH分析的量值门限 (LOQ) 为1.5 pg/mL,相当于0.018μIU/mL(图7),在0.010-0.020μIU/mL的中心实验室范围内 (6)。

图 7. Qorvo Biotechnologies系统上进行hTSH测定的LOQ。图6中显示了典型的中央实验室级别。

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将该平台与罗氏Cobas e601分析仪进行比较,得出r2 = 0.98的相关性(图8)。

图8. 使用罗氏Cobas e601在人血清中进行谓词匹配的数据。

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结论

Qorvo Biotechnologies在其检测平台上进行的hTSH测定法实现了核心实验室级的灵敏度、即时护理的便利性,以及检测时长等要素的最优解,有望为临床医生提供超高的灵敏度、极具竞争力的LOQ,以及最小巧的外形尺寸和最低的日常维护成本;并具备在即时护理应用(诸如心脏标记物、细菌/病毒和传染病等)中推动范式革命的巨大潜力。

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