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【讨论】胶体金的研发思路

丁香园论坛

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胶体金的研发思路

前段时间写过一个胶体金的市场情况,考虑到丁香园里做研究或者研发的战友会比较多一些,结合自己的研发经验,写一些相关的东西。

一,  做胶体金研究好出论文吗?
相对分子生物学的微观研究,胶体金出论文的难度似乎很大,总觉得一个研究做下来,就是出线与不出线,没什么可以写。为什么?
首先,胶体金研究偏向生物技术应用研究,而分子生物学目前阶段还是停留在理论研究。所以你可以通过一些色带、测序结果等告诉别人,你发现什么什么特殊的位点,一个新的发现就是一篇论文且有固定的套路,但实际产业转化应用意义目前不是很大。而胶体金在于应用,深层次的理论技术研究被掩盖,但没有固定的可套用模式,实际上要解决的问题很多空间很大,且研究结果可立即转化产生利润。
其次,写什么,怎么写?一般有课题论文、技术攻关论文、硕士毕业论文几种情况。
课题论文,包括行业内快速检测模型的建立(如兽病快速检测模型,其中可以包括犬细小、口蹄疫、禽流感等)、快速检测试纸标准化的研究。
技术攻关论文,某类产品共同问题的解决(如人全血检测中假阳性的消除方法研究等)
硕士毕业论文,某个具体产品的研究。

二,  方向选择
在这里要做一个区分,一个是研究,一个是研发。两者区别是研究偏向学术性质,研发偏向出产品商业性质。其实两者之间并无明确界限,仅仅是一个目的倾向而已。
1.  研究方向
做为学术性质的研究探讨,可以选择面其实很大。提供几个参考方案。
(1)  难度最大但成果最显著的应该是胶体金标记这个专题研究,该研究包括金颗粒的烧制、标记过程、标记后抗体的质量控制。该研究的主题是整个胶体金行业研究中的重点项目。目标是将金颗粒的大小降到物理底线,提高标记结合效率增强显色效果。目前普通方法烧制的颗粒是在40nm左右,10nm甚至更低的颗粒烧制已经在一些研究项目中顺利实现。可以实现效果为,胶金呈液体状,无胶状粘稠感,结合效率明显倍数提高,且假阳假阴性降低。涉及到抗体、保护剂、PH、胶金处理方法等等。据我了解,这个项目有公司专家组正在进行研究,组成包括5位在胶体金技术领域工作十年以上的国外PHD,还有几个助理,目前已经进行了十个多月,研究有进展但还未到完全应用阶段。国外一些大的公司已经有类似的技术运用在上市产品中。
(2)  数学模型的建立,针对检测中涉及的抗体标记量、盐离子浓度、表面活性物质浓度、保护剂添加量等,建立起相互作用关联性研究。结果采用数理统计的方式,构建数学模型,我曾经考查过相关情况,推荐使用多因素响应面分析方法获得最佳组合。再通过对某几个相似产品的研究,找处该研究方法的数学规律,为具体产品的研究提供指导。
(3)  定量分析,抓住某几个成熟产品,在这个基础上寻求定性向定量的提升,可以选择的方法是多条线浓度梯度、加入磁珠或荧光物质进行检测等。
目前国内的研究水平多停留在对某个具体产品的探索阶段,与国际研究水平比较还是有很大距离。
2.  研发方向
研发与研究的本质差异就是是否直接产生利润。导致在许多方面都会有不同的出发点。由于个厂家在背景方面的差异巨大,具体产品研发千差万别,我仅就某些共性做相关讨论。
(1)  项目选择,现在许多厂家都想选择前景未知的全新项目。认为新项目市场竞争小、发展前景广阔。市场的实际情况如何?大家考虑的不多。目前试纸条市场分型为两个大类,一为国外OEM贴牌,一为国内市场销售。
OEM贴牌的方式有两种:
一种是我们按国外大厂的质检标准来研发和生产,成品贴上他们的品牌标签,由他们收购,且投放市场。其实在生物制药中由于涉及到研发的外包,所以准确的说应该是ODM。面对的客户就只有国外大厂,特点是定单很大,一般是分批下,不管你是怎么生产的,最终会有一个非常严格的产品质检标准。国内的证意义不大,有些要CE、FDA才有说服力。
二是我们买入大厂半成品大卡,做分切包装。然后买到国内。这样的利润小,产品质量是稳定的。但要注意购买的大卡可能也是OEM的产品。这样要有自己的证,在国内有好的销售渠道。实质就是买别人的东西贴自己的牌。这个模式在国内行业发展早期的时候比较盛行,现在大家已经掌握了这个技术,同时考虑到我们能赚钱的元素实际是人力,所以大多数都是采用模式一。
(2)  目标市场定位,由于法律法规的约束很大一部分的试纸销售还是局限于医院、政府安全机构等。民用零售的大市场还未开发出来,目前在零售市场中比较广泛的是HCG条,产品成熟,技术简单,但价格极低。
不同的市场定位必然带来不同的产品要求。

三,准备工作
1.  人员
胶体金的基本原理是免疫反应,所以最好是具备一定的免疫学基础。在研究过程中,最好是以前做过酶标等免疫学实验,这样进展速度会快一点,学历到是次要的。最理想的效果是形成一个研究小组TEAM,在4人左右,分工上一人做上游原料的优化和标记,两人做下游的优化,一人做总的协调和最优条件的搭配组合。
研发中,人员配置非常重要,直接关系研发时间、费用、结果。最有效的人员配置方法就是挖人,从大的试纸生产公司挖相关的技术人员,构成骨干力量。大企业的从业人员会有比较好的工作流程带过来,能快速构建强大研发平台。但各大公司的文化不同,所以来源单一较好,应避免出现不同文化冲突出现在你的公司。
按照流程来安排人员,工作流程不能中断,要构建流水线式的研究结构。

2.  材料
需要提前准备的材料是抗原抗体等生物性原料,例如打老鼠备腹水要三个月左右。来源一般有二。
一,  自己做抗体,时间久,效果有待考察,不确定因素多。但成本低廉。
二,  购买成品抗体,价格贵,但质量好。
建议在研究初期,购买一定量的优质抗体进入研究流程,同时抓紧时间研究自产抗体,当自产抗体达到一定水平时候,我们就可做替换,同时进入工业流程。而又不耽误研究的进行。
膜,现在有三家,WHATMAN AND S&S,MILLIPORE,SARTORIUS。现在前两家比较好买。质量都不错,当大批量生产时我倾向于80%使用第一家,因为价格便宜,少量产品使用第二家,方便控制成本。
其他耗才,研究时尽量使用进口货,质量稳定加快研究进度,生产时寻找合适的国产货物来代替,降低成本,代换时,采用独个代替法。
3.  仪器
仪器购买方面就看大家的经济实力了,同时看长远的打算。个人推荐BIODOT,如果做以后的定量研究那更是只有BIODOT能做到。如果暂时没有仪器只能用EPPENDOF微量移液枪来点了。

4.  费用
耗才的主要费用在膜上,如果抗体自己做。还有就是一个机器的费用。预算方面,机器喷切一起在50多万人民币左右,如用于生产,效率约在14万-21万人份左右/8小时。耗才就要看你的具体实验而言了。

三,  过程控制
过程控制是研究工作的关键,有许多的研究者忙忙碌碌大半年也没有出什么结果,方向是对的,也花了很大的功夫,可是却老是在走弯路。所以在研究过程中要注意大方向的把握和时间进度的控制,deadline是一定要制定。

1.  方向与工作力量搭配
首先,控制原料来源为这个研究工作中的重点
有许多研究人员喜欢每次都做小批量,到第二次想重复实验时就出现无原料,实验重复不出,且老是换化学药品的厂家、批号,结果也同样导致实验无法重复。所以,我们要控制各项原料的来源问题,例如抗体,膜的厂家和生产批号,各化学药品的批号。有些原料(如:抗体)的消耗量比较大,不可能一个批号用之不竭。所以要在这里建立一个原料评估流程,对新来的原料要以老原料为标准进行评估。
同时对于下一个流程,上一流程供应的半成品或成品也相当于原料,同样应该进行评估。尤其是标记后的抗体要经过测吸光,测实际效价才能有效保证后期效果的一致条件下比较。
这个制度有利于多方合作中的有效衔接。

评估需要一个平台。这个平台是整个实验的重要环节。

其次,构建实验基本模型平台
所有原材料只有在一个具有雏形的平台上才能进行搭配组合,这里涉及到一个实验模型的建立。例如,我在进行研究时,习惯先建立一个最基本的因素条件,膜用18或者25mm,抗体喷量,标记量,两根线的喷点位置等等都先确定下来,后来就在这个基础上每次改变一个或一关联组条件来进行调整,最后将最优的条件进行合适的调试组合。前期的单条件优化可以得到一些规律,后期在这个基础上做有方向性的优化。

最后,项目向产品化转换,TRANSFOR。这个过程中要注意验证实验的准确性、精确性。
在以上这些过程中调试组合将是时间最长、精力消耗最大的部分。很多研究者都是陷在了这个地方,而当分析起问题来才发现每次都有药品更换,又未建立起评估机制,分析原因非常困难。

2.  时间
快诊优点就是一个“快”,研究也一样。一、两年都出不了产品,后期就没有太大价值。Deadline要在实验开始前就要制定,什么时间到达什么程度,将遇到什么问题,提前采取了哪些预防措施,遇到困难后怎么克服。都有一个明确而且详细的规划,才能保证后期产品的成功。
避免上下流程中的推委,遇到有些研究者也有分工合作,可是往往遇到做抗体的不管条出的情况,做条的不管原料的合格与否,来一批做一批,不合格就死调,最后还是没结果。在这里需要建立一个项目组,组有个共同的deadline,每个流程有具体的deadline,每项实验有确定的deadline。每周TEAM都找个时间出半小时集体交流一下工作情况,反映问题,调整方向。这样实验才可能顺利的完成。

四,  成果收获
做了很久终于有了结果,虽然产品还不是非常完美,但已经初具规模,做研究的想出论文,做研发的想出产品。以下就此两点来详细谈谈我的看法。
1.  论文的写作
核心:
学位毕业论文,突出我们已经具备了对事物研究性的思维能力,主要是反映出实验设计中严密的逻辑和层层相扣的实验环节。这基本就符合要求了,再往深里去,就要求获得一定成果了。
研究论文,主要是来解决问题或者对某个关键因素的理论摸索。这个难度大,例如北大出的一篇膜理化性能的比较研究,IVD上对detergent在later-flow中的作用分析。都属于这类。
下面就详细章节写作来谈。
首先要说明的是各地发文章的要求八股格式不同,我只谈实验设计方面。
实验设计,列出可以选择的研究实验:
1)抗原或者抗体的制备,使用的不同方法之间的差异。关键在条件优化,较容易更改的条件是抗体的提纯。
2)不同型号膜,耗才的筛选。这里可以有多个公司,不同型号膜在该产品的应用比较。比爬速和灵敏度两个条件。
3)标记,标记过程涉及了多个条件,抗体与金的比例为主,烧金的方法差异比较(有很多人反映微波炉和电炉烧出来的金会有差异),保护剂的加入量。如果研究更深入,可以谈到标记微观藕连的一些位点问题,提出改善标记效果的方向,再结合该方向进行改善性探索。或者进行生物素亲和素配对的标记方式研究,将灵敏度提高百倍以上,当然单这个研究一项都可以发IVD了,难度有点大了。(论文重点)
4)T LINE原料的优化,提高结合比。也可以做溶液中添加物的研究,不同的添加物可以分别起到消除假阳,提高溶液稳定性,提高灵敏度等作用。其在膜上的喷点量也是很有讲究的。不同的量,不同的喷点方式也会造成结果的差异。
5)已标记抗体和T线生物活性物质的结合比例,其实这个实验是贯穿整个研究工作的始终。但结合比还是可以做适当优化的。
6)封闭,可以做膜上封闭和流动封闭两种,封闭本身是修补性质的,只有当系统有问题的的时候才做这个工作。用来封闭的物质很多,但多用大分子蛋白。
7)C线的探索性研究,很多人认为C线是很简单的事情,其实很多的功能等待你去开发,象目前变色C  线,对比C线的功能就很有玩头。
8)样品垫的优化。可以调的东西太多了,而且是立竿见影。具体就不多说了。都是配方。(论文重点)
9)成品条的防潮设计,我看过几个产品设计上吸水设计堪称一流,多注意国外大厂产品设计的方法
10)成品验证实验(至少需两个月)
包括大约十个实验,特异性、线性灵敏度、老化、干扰、批间批内等等。有FDA的PROTOCOL可以参考。
以上实验你可以选择一些去做,然后构成论文,全做完就不要指望了,主要是论文要有重点。如果全都做完且结果优良,估计你就可以直接去IMI做CTO了

2.  生产推广
生产推广当然和论文研究完全是两个概念。既然是做生产,那就要根据中国国情来制定战略,所以以下所述仅适用国内企业。
1.  报证 有想法就好,不一定要有产品。明确目标后,准备好材料,直接找家可靠的报证公司。花钱少,时间短,他们送钱很专业,办事效率也高。自己最好也有硬点的**后台,以后检查都免了,更放心。
2.  GMP厂房的建设 这里就没什么好说的了,有既定的规程,按流程来就好了。现在承包工程的很多,多找几家相互压价,应该很便宜就能搞定。里面的仪器设备尽量买有证的,认证的时候比较有保障。
3.  生产流程规划。建立质量体系。
市场方面就自己考虑了。

六,总结
拖拖拉拉写了这么久终于结尾了。主要是为那些研究者提供一个可以参考的东西,做为论坛贴也只能写这么多了,再要详细是不大可能的。
其实,借助胶体金这个项目,我更多的是想将自己在研发过程中的一些心得写出来,归结思路。在非胶体金项目中也是触类旁通。总结如下,明确目的,制定计划,寻找对照,收集材料,反复测试,多环相扣,因素分析,综合归一,多方参比,循因得果。
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