开发灵敏度高、重复性好的侧向层析诊断产品---第一部分：对于老问题的新方法

对材料进行选择和生产工艺采用新方法能改善诊断产品性能。

侧向层析诊断技术作为一种稳定和实用的技术适合在多样的POC或者现场使用。然而，该技术不能广泛适用于要求非常灵敏、重复性好或者需要获得定量结果的情况。近年，在各种非传统市场领域对该技术的兴趣与日俱增。驱动侧向层析技术复兴的综合因素包括：现有技术面临的专利压力，另外新技术拥有好的灵敏度、可重复性和定量性或者目标结果的可记录性；为适应POC或者现场使用的市场要求，要求投入市场周期短且投资合理。

图1 侧向层析免疫诊断技术作为POC或现场应用的优势

侧向层析免疫诊断（LFIA）系统的优势众所周知（见图1）。在这些优势中最重要的是LFIAs作为一种适用POC或者现场使用的技术，具有投资小、进入市场快的特点，且能被适用于更广阔的应用领域。这些优点是其他公认的目前正在发展的POC技术所不能比拟的，包括传感器和芯片技术。

侧向层析诊断技术已经在一些市场领域内得到引入和发展（见图2）。然而，生产适合这些领域需要的侧向层析诊断产品仍然面临挑战。随着应用范围的扩展，增加了对技术的要求，要求改善灵敏度、可重复性和生产能力。例如，要求定量化和客观化的读条/记录技术能与实验室信息系统连接。除了改进材料、分析技术、读条技术和生产工艺外，侧向层析诊断发展也需要更多的学科交叉。

图2 侧向层析免疫诊断技术在POC和现场应用的市场分。

近年，适合这些要求的生产侧向层析诊断试纸的新方法不断涌现。每个新方法都是IVD厂家在这类生产技术基本原理上如何进行新突破的结果。

这是两部系列中的第一篇文章，阐述了研究和生产高灵敏、好重复性的LFIAs产品存在的挑战，且概述了克服传统方法局限性的革新。该文关注传统生

产技术和材料，不仅讨论每个条件的限制且谈到克服这些局限性的具体步骤。

硝酸纤维素膜（译者注：以下简称NC膜） 图3描绘了一个传统侧向层析测试条的常规生产过程。使用在该系统和行业内的生产材料和工艺流程基本保持不变。

NC膜材料被大多数侧向层析诊断产品系统选用。虽然也有市场上的其他材料被尝试（例如：尼龙膜和PVDF膜），这些尝试仅获得有限的成功。有限成功的原因包括成本、使用局限、新的化学和工艺的知识要求和使用NC膜已知经验的惯性。

虽然NC膜也不是LFIAs中分析用膜的理想材料，但它具有的某些属性使得它可以在该领域内使用。这些属性是成本低、毛细流动稳定、高蛋白结合能力、处理相对容易（有聚酯背衬的膜）和拥有不同的吸水速率和表面活性组分的产品。

尽管有这些积极的特性，NC膜也有许多的缺陷。这些缺陷包括，批内批间性能重复性差、保质期问题、易燃性和易损性（无背衬膜），和由于环境引起变化的属性，例如湿度。

图4、BIODOT公司的XYZ3050平台配有 BioJet Quanti 3000 和AirJet Quanti 3000喷头

图5 对比使用接触式和非接触式喷点方法，喷点到膜上的蛋白线条宽度。

对于NC膜的这些缺陷，诊断开发者和IVD生产商要花费相当多的时间和精力在克服材料内在问题的化学配方优化上。他们也优化了生产工艺保证产品在整个保质期内性能稳定。仔细控制关键步骤，喷点、浸泡和烘干过程，注意对膜的化学和生物处理，来预防发生额外的变化，得到完美的成品。

膜上的试剂喷点 对于标准的LFIAs产品，NC膜上至少有一根测试线和一根控制线。该过程使用喷头喷点一定量液体到单位长度膜上。IVD生产商使用两种喷点方式：接触式和非接触式。

接触喷点系统中，喷头划过膜表面，同时泵推动一定量的液体从喷头处释放到表面上。该系统是简易和实惠的。然而，该过程与膜表面接触，会导致划痕。另外，由于液体进入膜的过程不仅依靠膜表面与喷头的接触，而且与膜的吸液能力的一致性有关，使得线条宽度会发生变化。该变化可能是读数分析时主要影响因素，因为读条仪获得的结果与线的宽度相关。这使得检测结果不一致且系统完全不能定量。

另一种选择是非接触式喷点系统，例如BioDot Inc.(Irvine, CA)的BioJetQuanti 3000系统（见图4）。BioJet使用电磁阀连接高精度步进泵，喷点液体颗粒到膜上且以紧密的交迭点构成连续的线条。试剂在接触点处被吸收入膜内，膜表面与喷头的接触影响因素被排除。非接触喷点的线条宽度比接触喷点更均一。使用接触和非接触式喷头喷点的线条宽度进行比较（见图5）。

图6 BIODOT公司的RTR4500连续喷点系统中的连续生产成像与坏段标识系统

连续化生产工艺方法更好控制，因为喷点过程是与成像系统连接，能检查喷点线条的质量同时标记任何坏的部分（见图6）。连续喷点设备能喷点出一致的线条宽度，同时成像系统能实时评估线条质量。

膜封闭 在侧向层析系统中，膜封闭具有多种功能，包括：

防治和减少样品或标记物对捕获线和整个膜的非特异性吸附。封闭也被用于控制层析速率和稳定测试、控制线蛋白。封闭过程包括将制作试纸用膜浸泡在由蛋白、表面活性剂和聚合物组成的水溶液中。然后将膜拿出、喷点、干燥。

封闭过程有批处理和连续两种模式，使用连续的处理工艺使浸泡和烘干具有最好的一致性。这两个步骤确保了最佳产品性能和可重复性。烘制批次间由于采用了不同烘干方式造成产品性能的差异，能够通过使用连续干燥系统来解决。例如，干燥塔以相同的方式处理每个步骤，烘制批次间对比验证容易，不受温度和湿度的差异影响，且能高效工作。

图7 在RTR4500中质量控制成像系统输出数据。运行喷点50m长，50mm/sec，1mg/ml人 IgG，0.8ul/cm在NC膜上。

连续浸泡和干燥使处理材料更加均一，原因如下：在浸泡槽内单位长度材料的处理时间一致；干燥塔中单位长度垫的干燥时间一致；且减少了槽内批次溶质残余不均的影响，连续浸泡槽连续地补液并混合，使得溶液浓度保持一致。

如使用的材料需要封闭NC膜，将会是一种不幸的结果。在产品保质期内封闭工艺的作用是防止产品发生变异，这将增加生产成本和复杂性。