IJAC 国际分析化学杂志》上 1687 - 8779 1687 - 8760 Hindawi 10.1155 / 2021/6685619 6685619 评论文章 根据侧流试验医疗点诊断和化验 https://orcid.org/0000 - 0001 - 8804 - 8356 Pohanka Miroslav 法- 阿 军事学院健康科学 国防大学 Trebesska 1575 Hradec Kralove cz - 50001 捷克共和国 unob.cz 2021年 20. 1 2021年 2021年 26 11 2020年 5 1 2021年 11 1 2021年 20. 1 2021年 2021年 版权©2021 Miroslav Pohanka。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

分析设备的即时诊断是高度期望,提高生活质量当第一个早期做出诊断和病理认识。侧流试验(肝功能)这样的工具,没有特定的设备,可以方便的完成的技能或经验。本文重点是利用融通的医疗点诊断。测定的原理解释,新的标签材料如纳米颗粒,新的识别与分析物分子相互作用,和新附加的仪器由智能手机摄像机信号扩展描述和讨论。融通的设备的优点及其局限性描述,这里讨论考虑实际论文正确引用。

 “医疗方面的大规模杀伤性武器” 技术机构od捷克共和国(TACR) TH03030336 1。介绍

有标准的实验室方法(色谱、质量、免疫化学、遗传的等)适合各种化合物的分析和物质。尽管上述实验室方法发挥优越的特性,它们很昂贵的购买和每一个成本分析。此外,教育相关类型的分析或经验至少需要员工控制仪器。

在生物分析方法,有一点不同的情况在中央实验室标准分析方法。而分析的主要部分预计将在临床实验室,外面也需要执行一些分析。在当前医学术语出现了快速检测。它可以被解释为一个简单的测试适合完成包括数据评估在家里条件由病人或照顾者没有教育bioanalyses或类似的学科。一次性尿测试条多种生化参数和葡萄糖生物传感器快速血糖测定可以作为标准提到商业设备。诊断生物传感器的研究正在进行,和一些新的生物传感器设备适合快速检测进行了调查( 1- - - - - - 5]。其他类型的即时测试如比色开发一个基于数码相机( 6- - - - - - 9]。

目前的审查重点是横向流检测试纸检测也被称为横向流测试(肝功能)和他们的使用在医疗点。融通的很长以前就已经开始了,许多分析和诊断方法已经开发的平台。在最近的时间,达到了进一步改善由于使用先进的彩色纳米颗粒等材料。最近的进展领域的融通的调查,和进展进行了分析和讨论。这里总结了实际的文献融通的。

 2。融通的发展作为一个标准的平台

各种纸测试测量宽范围的参数如pH值或薄层色谱法测定以来已被广泛研究现代化学的开始。色谱法的一般方法与工作在1900年代初,俄罗斯科学家米哈伊尔·Tsvet和薄层色谱法首次报道在1938年被俄罗斯科学家Izmailov和Shreiber [ 10]。进一步研究分析包括乳胶固定测试提供了一个简单的分析工具大大改进和简化方法( 11, 12]。第一个融通的设备开发的结果从先前的方法和一系列的专利知识应用于1980年代。肝功能的怀孕证明人类绒毛膜促性腺激素的测定尿液中第一个商业测试在横向流原理和使用特定激素抗体( 13]。

原始类型的融通是基于抗体的识别能力作为识别分析的一部分。一般原理如图 1和可以描述如下:分析是从纸上执行一个片状矩阵,纤维素等,包含自由吸附抗体标记的颜色或荧光标记和特定分析物在第一。矩阵也包含两个区与固定化抗体在第二个结束:第一个区域包含特定于分析物的抗体,和第二区固定化抗体特定free-labeled抗体。应用液体样品在第一,示例中提供的分析物与标记抗体相互作用。复杂analyte-labeled抗体和未反应的抗体是由亲水性的横向流和矩阵。复杂analyte-labeled抗体捕获第一区域形成一个颜色的现货肉眼可见。第二区和未反应的标记抗体相互作用形成一个显眼的地方。一个分析物造成的颜色经常被称为测试线,而现场的未反应的抗体经常被称为控制线。

融通的免疫测定的一般原则。(a)样本的分析物(圆)添加到垫标记抗体(Y形)已经存在。(b)分析物和标记抗体是由横向流(箭头所指),他们可以相互交流。(c)复杂analyte-labeled抗体和标记抗体捕获测试点(分析物)或控制点(未反应的抗体)形成彩色的线条。

从东南融通的原则,这是一个简单的方法适用于简单分析依靠肉眼,没有具体的测量是必要的,甚至可以直接测量液体样品没有进一步的治疗。它通常适用于现场应用程序( 14]。尽管融通可以通过同义词叫横向流检测试纸测定和相关抗体,也最传统的识别部分,其他识别分子完全取代抗体也可以嵌入。寡核苷酸适配子可以珠江口 15]。

妊娠测试半定量的人体绒毛膜促性腺激素测定尿液中是众所周知的和批量生产类型的融通 16]。然而,其他类型的融通的现有市场,其中许多为即时诊断的目的。lipoarabinomannan的融通的包检测尿液的标志 结核分枝杆菌和肺结核病的诊断 17, 18),负责检测抗体过敏反应如抗体引起过敏性支气管肺的曲霉病( 19, 20.),检测食品过敏物质像花生和榛子的( 212019),冠状病毒疾病的诊断(COVID-19)包括抗原和特异性抗体( 22- - - - - - 25),检测抗体 布鲁氏菌sp.诊断布鲁氏菌病( 26小反刍动物)、病毒病诊断抗原检测在粪便和鼻拭子样本( 27),测量血液中的C反应蛋白、血浆和血清( 28),测定生物战剂和毒素 炭疽杆菌, 大肠杆菌O157: H7,葡萄球菌肠毒素B,蓖麻毒素,肉毒杆菌毒素, 土拉杆菌内,和 鼠疫杆菌( 29日- - - - - - 32可以作为例子提到的商用设备。商用融通的外观如图 2。

商业外观融通的设备。在上部,融通的人体绒毛膜促性腺激素;在下来的部分,为当代的决心是融通的照片5生物战剂 炭疽杆菌蓖麻毒素, 肉毒梭状芽胞杆菌/肉毒杆菌毒素, 鼠疫杆菌箴条,葡萄球菌肠毒素B(美国Advnt生物技术、菲尼克斯、AZ)。

没有标准的方法无法测量准确的分析物的浓度,以及化验可以半定量的测试执行。斑点形成的融通的矩阵通常是狭窄的最佳颜色扩展的一个肉眼但不是理想溶液比色法。数码相机包括相机集成到智能手机是未来的工具颜色比例在各种分析协议 8, 33- - - - - - 36]。化验可以也提高了现场设计或制造更积极点与一个不平等的亲和力对分析物放置在融通的地带,因此分析物的浓度由肉眼估计会更好。下一个进化的融通的应该是关于测量平台使以前定性或半定量的测试是定量的。

2.1。目前的趋势在即时诊断融通的建设

虽然最初的融通的设备从1980年代是功能性的,需要进一步改善提高他们的分析规范和降低成本。比较原始设备从1980年代,目前研发融通包含通常改变选择识别分子和物质负责与被分析物的交互的可视化。演化矩阵的材料制造,整体设计与非技术工人操作,解决问题和提高融通的包,使其长期稳定可以提到了其他领域的进步。肝功能的进化并不当然相关设备诊断只是因为这个平台获得整体在分析化学和各种应用程序为这一刻。

immunoassay-based医疗点诊断工具,例如,COVID-19描述。研究者调查了seroprevalence COVID-19使用标准的酶联免疫吸附试验(ELISA),并与一个标准的融通的基于胶体金标记的抗体( 37]。融通和ELISA相互关联和作者认为他们的工作建议融通的适用于即时在医疗保健设置和COVID-19监控。COVID-19在另一项研究中,一种融通的设备在血液免疫球蛋白(Ig) M和G建成使用硒纳米粒子标记SARS-CoV-2核蛋白质引起互动IgM抗体和免疫球蛋白( 38]。分析产生了限制20 ng / ml的检测IgM的免疫球蛋白和5 ng / ml持久试验10分钟。其他类型的纳米粒子也可以用于一个融通的免疫测定。例如,融通的基于碳纳米颗粒共轭p48蛋白质为支原体的诊断开发所致 支原体宝( 39]。与抗体特异性试验施加100%,没有大到其他牛病原体。完整的相关性与ELISA也达到了。融通的测试使用单克隆抗体标记的金纳米粒子是由刘和同事二硝托胺的测定鸡肉组织( 40]。研究人员报告检测极限为2.5 μ包含二硝托胺克/千克鸡肉组织,测定完全与液相色谱法和ELISA。金纳米粒子(黄金球大小30和100 nm或gold-silica壳大小150海里)和基于抗体的检测也被用于发展融通的人类免疫缺陷病毒( 41]。金纳米粒子是由一种单克隆抗体蛋白p24人类免疫缺陷病毒,和整个试验标准的方式。信号是由热记录对比阅读使用一个红外相机和激光。分析是高度敏感的检测极限8 pg / ml的p24实现。

融通的相关性很大程度上可以被认为在最近的事件在一个快速测试诊断COVID-19要求。COVID-19的标准诊断是基于聚合酶链反应(病原体的存在)和ELISA抗体(证明),但要执行的测试在专业实验室,他们需要一个相当长的时间来完成。肝功能被成功引入替代聚合酶链反应和ELISA,他们被证明是适合常规诊断基于COVID-19抗原的检测。虽然他们不是一个替代聚合酶链反应和ELISA,他们被证明是一个合适的工具在短时间内开发并在必要时使用。

同时,适用于抗原的抗体的识别能力测量相应的抗原抗体化验时经常被许多化验寡核苷酸适配子的使用。广泛适配子准备的进展已经达到近年来,和寡核苷酸适配子通常由核糖核酸(RNA),脱氧核糖核酸(DNA),肽或蛋白质( 42- - - - - - 48]。融通发展他们的能力被认为是好( 49]。寡核苷酸适配子找到了融通的建设,他们已经成为相关识别分子融通的设备的发展。特里帕西和同事在工作的融通测试了现阶段癌症诊断标志物CA125水平的测量( 50]。研究人员利用适配子与金纳米粒子作为过氧化物酶模拟和优化的试验检测人血清CA125。试验检测极限是3.71 U /毫升和与ELISA。DNA适体的残余青霉素抗生素氨苄青霉素是由林和同事 51]。研究者hexachlorofluorescein用于寡核苷酸标签,能够检测氨苄青霉素的10 200 ng / l和量化的限制2.71 ng / l当水样品进行了分析。DNA适体也被用于检测尿液中多巴胺( 52]。在这项研究中,多巴胺双螺旋DNA寡核苷酸适配子共轭40纳米金纳米粒子,和融通是一种标准的方式来进行导致50 ng / ml的检测极限。蛋白骨桥蛋白代表发现了一种治疗癌症的新标记生物素化的适体,然后链霉亲和素改性金纳米粒子提供可视化的目的( 53]。试验的检测极限0.1 ng / ml与骨桥蛋白的动态检测范围从10到500 ng / ml的测量时间5分钟。Aptamer-based融通被阿里和同事对2型糖尿病的早期诊断化验使用荧光蛋白质vaspin upconverting纳米颗粒( 54]。Vaspin是公认的0.1 -55 ng / ml检测极限的39个pg / ml。融通不需要针对定义分子。在工作于和同事,融通了tumor-derived液囊的快速诊断肺细胞癌( 55]。适体特定于CD63外来体表面和金纳米粒子良好的可视化和由肉眼可观测性的分析被用于融通的建设。试验证明在从人类肺癌细胞分离液稀释6.4×109粒子/毫升。量子点是另一种材料,可以反应为目的的可视化和大分子标记( 56- - - - - - 59]。融通的方法基于CdTe量子点,例如,由卢和同事为了检测志贺毒素II型( 60]。作者也曾与金纳米粒子作为一个材料标记抗体。而由量子点标记提供了检测极限25 ng / ml,东南融通的基于CdTe量子点有五次下限检测:5 ng / ml。东南融通的测试可以通过连接与其他技术的提高改善样品和敏感性增加。例如,检测 大肠杆菌O157: H7是执行两个步骤:第一步是基于细菌被immunomagnetic纳米颗粒和单克隆抗体与beta-lactamase共轭和金纳米粒子;第二步中青霉素溶液beta-lactamase[应用程序和水解的 61年]。最后的测试包含融通的由一个超灵敏的青霉素检测试纸测试地带。试验的检测极限137 CFU /毫升。进一步的调查也关注其他类型的识别部分和标签像分子印迹聚合物 62年)和脂质体的使用增强的信号放大 63年]。高荧光铕螯合加载二氧化硅纳米粒子可以提到另一种类型的标签 64年]。研究矩阵组成也要求,它可以提高分析性能。硝基或硝基涂上nanocolloids似乎是有前途的 40, 65年]。上述的肝功能的概述在表 1。

在即时诊断概述融通的。

分析/病理学的诊断 类型的识别部分 类型的标签识别的部分 分析规范 参考
COVID-19 抗体 胶体金 完整的相关性与ELISA对临床样本测试 ( 37]
COVID-19-specific抗体识别 SARS-CoV-2核蛋白质 硒纳米粒 20 ng / ml IgM 5 ng / ml,免疫球蛋白在10分钟 ( 38]
支原体 p48蛋白质 碳纳米颗粒 100%的特异性,没有大,与ELISA完全相关 ( 39]
二硝托胺在组织 单克隆抗体 金纳米粒子 检测极限为2.5 μ克/千克鸡肉组织包含二硝托胺 ( 40]
蛋白质p24人类免疫缺陷病毒 单克隆抗体 金纳米粒子 检测极限8 pg / ml ( 41]
诊断癌症的CA125测定 适配子 金纳米粒子 检测极限的3.71 U /毫升 ( 50]
氨苄青霉素在水中 DNA适体 Hexachlorofluorescein 量化的限制2.71 ng / l ( 51]
多巴胺在尿 DNA适体 金纳米粒子 50 ng / ml的检测极限 ( 52]
癌症标记骨桥蛋白 生物素化的适配子 共轭streptavidin-gold纳米颗粒 检测极限0.1 ng / ml,动态范围为10 ~ 500 ng / ml,每个试验5分钟时间 ( 53]
测定vaspin作为2型糖尿病的早期标志 适配子 荧光upconverting纳米颗粒 检测极限vaspin 39 pg / ml ( 54]
液的快速诊断肺细胞癌 适体特定于CD63液表面上 金纳米粒子 6.4×10的检测9液/毫升 ( 55]
志贺毒素II型 抗体 金纳米粒子和CdSe量子点 25 ng / ml(金纳米粒子标记),5 ng / ml(由量子点标记) ( 60]

考虑到当前的趋势,很明显,新的方向在融通的研究集中于两个主要地区。首先,研究了新的识别元素。其次,新型的纳米粒子用于融通的建设。所有的新材料可以提高最终的分析参数最终融通,但特定材料的适用性取决于类型的分析和其他条件。可能永远不会有理想的识别元素或一个标签为任何试验场景。分子印迹聚合物和寡核苷酸适配子可以潜在识别元素,但抗体可能肝功能保持许多商业中不可替代的一部分。标准化学标签像荧光素的肝功能也将仍然是一个标准的一部分,尽管黄金纳米粒子像一个或量子点可能代表一个更好的选择在未来获得更高的声望实践。

考虑当前的选择在分析化学,融通的可能仍然是主要的工具,即时特定诊断各种疾病除了克拉克葡萄糖生物传感器等设备和简单的尿比色测试条。与其他测试相比,融通有很高诊断的多功能性好假设在现阶段条件下使用;另一方面,融通对分析物的分子量,因为有限制的分析是一个亲和的原则。分析物与低分子量不适合一个标准免疫测定,和竞争格式是唯一的可能性如何使用分析的免疫测定的化合物。然而,新类型的识别元素与寡核苷酸适配子带来改善,甚至融通等小分子二硝托胺,氨苄青霉素,多巴胺的例子中可以看到新的研究融通的。

 2.2。仪表的即时诊断融通的

融通的方法通常是定性或半定量的,颜色是由肉眼。如果试验进行半定量的,价值的发现范围是非常不准确的。整体的简单方法,没有必要使用分析设备,电力,或者思考样本操纵的主要优势是融通的。另一方面,也有缺点。颜色由肉眼的比例是非常主观的,还取决于环境光条件。颜色可能是一个问题的主观知觉当医疗点诊断是由老年人或残疾人。标准颜色适合读者的发展融通是如何提高测定的一种方式。读者设备尤其需要在快速检测 66年]。改进的融通的化验至少定量或半定量的浓度范围确定的可接受的精度。

在当前时间,广泛关注是给数码摄影,因为好的相机及其集成到智能手机的可用性。标准相机集成到智能手机能够提供至少8位数码摄影像jpg格式和颜色深度信息的8位摄影等于256变量为每个通道。更好的相机给了图12、14、16,和更多的比特和提供原始数据的数字传感器也在市场上广泛使用。数码摄影是非常适合通过颜色深度分析比色法和比色测试执行thin-layer-like纸质化验和探测器条pH值等可以记录这种方式,和数字photography-assisted化验很适合快速检测( 7, 36, 67年- - - - - - 69年]。数码摄影也有它的局限性使得在某些条件下测定不准确。第一点,光源必须提到。光线条件是至关重要的,当一个传感器拍摄;集成的发光二极管光温度设置的问题。也可能有问题的设置白平衡色温在相机。镜头的质量问题也可以扮演一个角色,当一个廉价的摄像头用于快速检测。然而,数码相机的使用在个人诊断被认为是下一个方向的研究和应用实践( 70年- - - - - - 75年]。

仪器分析介绍了融通的斑点形成的多个应用程序。詹在上述研究和同事,p24蛋白质的检测人类免疫缺陷病毒使用热对比阅读( 41]。现货在融通是由一个复杂的黄金纳米粒子共轭的p24样本和捕获区融通的垫。现货集中通过激光波长532或800海里与权力调整的范围从10到500兆瓦。下车点记录,和温度测量的红外摄像机和数字数据进行进一步的处理和信号扩展记录。数码相机包含互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片提供的专色记录Jahanpeyma和同事的研究( 76年]。研究人员检测了他们的DNA杂交的融通的装置,和可视化是由生物素化的探测器探测的应用peroxidase-streptavidin共轭的存在。仅仅是过氧化物酶负责化学发光反应被摄像机记录下来。试验是检测证明的16 s rRNA基因 大肠杆菌,最低达到检测极限等于1.5 pmol / l。使用peroxidase-catalyzed反应在一个融通也一篇论文中描述了Mirasoli和同事( 77年]。他们采用的方法检测食品中fumonisin样本,和霉菌毒素检测的2.5 -500 μ2.5 g / l的检测极限 μg / l的试验持续了25分钟。检测信号由charge-couple评估装置(CCD)相机。作者指出,过氧化物酶反应产生化学发光产品比一个更适合定量融通的化验分析,使用胶体金,而不是过氧化物酶。颜色的数字缩放比相机甚至可以由简单的设备。数字扫描仪被选为分析工具Posthuma-Trumpie和同事的工作 78年]。作者成功地执行一个标准的融通的孕酮测定试验用抗体和胶体碳标签和东南融通的条扫描和分析数字。斑点融通的测试可以被评估,颜色是由智能手机相机使分析更可用的大多数人。智能手机相机分析基于融通了汞的检测( 79年]。组成的测定使用streptavidin-biotinylated DNA探针与金纳米粒子改性吸附汞被证明检测极限为2.53 nmol / l。在另一个智能手机应用程序中,尿酸血症(血液中尿酸含量)是衡量一个融通,颜色的组合是普鲁士蓝纳米颗粒作为景点描述(人工nanozymes和标准的智能手机 80年]。的试验施加线性范围1.5 - -8.5 mg / dl尿酸。仪表适用于一个类型的概述融通的分析如表所示 2。

融通的信号记录的分析仪器。

类型的分析 类型的仪器 仪器分析的物理原理 参考
融通的p24蛋白质从人类免疫缺陷病毒一样,金纳米粒子与单克隆抗体结合p24 激光特定点降落,红外摄像机视觉记录温度 热对比阅读 ( 41]
16 s rRNA基因的检测 大肠杆菌通过杂交和使用生物素化的探针和过氧化物酶共轭链霉亲和素,过氧化物酶是负责化学发光反应 数码相机与CMOS芯片 数码相机记录过氧化物酶提供的化学发光 ( 76年]
检测fumonisin,由过氧化物酶标记抗体允许执行工具测量的化学发光的化学反应 数码相机与CCD芯片 数码相机记录过氧化物酶提供的化学发光 ( 77年]
融通的免疫测定黄体酮基于标签的碳胶体 数字扫描仪 条进行了扫描和数字数据分析 ( 78年]
东南融通的分析由streptavidin-biotinylated DNA探针的使用与金纳米粒子改性 智能手机相机 发现点被智能手机相机拍照,和颜色测量 ( 79年]
融通的颜色在哪里启动人工nanozymes普鲁士蓝纳米颗粒 智能手机相机 发现点被智能手机相机拍照,和颜色测量 ( 80年]
3所示。结论

融通的设备和工具可以在当前市场作为标准设备,和新改进的类型进行了研究。三个主要改善方向时可以观察到当前的研究与传统融通的设备相比免疫测定原理:(1)新的标签和材料包括纳米粒子提供对比颜色,(2)新的识别分子选择性相互作用分析物,和(3)类型的仪表使LFT-based化验从最初定性定量。所有的事实在医疗点诊断融通的重要工具,它可以执行多个诊断或有害物质或微生物的分析。整体简洁和日益增长的灵敏度允许做融通的广泛的工具数量的标记。虽然传统的分析物的融通的化验和高分子量分子,预计的融通的甚至会成为一个万能工具分析物分子量较低,使分析更加普遍。融通的相关性也明显COVID-19危机期间测试抗体和抗原COVID迫切时在一个相当短的时间内开发和销售。

 数据可用性

没有数据被用来支持本研究。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 确认

这个工作是由一个长期的组织发展计划“医疗方面的大规模杀伤性武器”(国防大学军事学院健康科学,捷克共和国)和技术机构od捷克共和国(TACR) (TH03030336)。

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