生化檢測(cè)的背景控制

林傳陽(yáng)

摘 要 熒光免疫層析試條因待測(cè)樣本的個(gè)體化差異或批內(nèi)差異導(dǎo)致檢測(cè)的熒光特性曲線的背景基線不穩(wěn)定。本文給出一種背景基線的調(diào)整方法，通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)背景調(diào)理電路的參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整，并將每次調(diào)整后的背景信號(hào)重新輸入控制器進(jìn)行算法處理，直到實(shí)驗(yàn)樣本的背景基線與目標(biāo)基線之間的差值滿足設(shè)定的閾值范圍，才開始試條的檢測(cè)工作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣本的背景基線在目標(biāo)基線的€？%閾值范圍內(nèi)波動(dòng)，CV值為2.4%，背景幅值在AD量程中的占用率從原來(lái)的31.7%降至4.9%，使AD資源得到充分利用，從而提高了熒光信號(hào)檢測(cè)量程和分辨力。

關(guān)鍵詞 熒光免疫 背景基線 閾值 檢測(cè)量程

中圖分類號(hào)：TP216.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

熒光層析檢測(cè)技術(shù)是一種結(jié)合了層析技術(shù)與抗原抗體特異性反應(yīng)的免疫檢測(cè)技術(shù)。熒光免疫層析定量檢測(cè)技術(shù)是在免疫層析的基礎(chǔ)上，利用熒光標(biāo)記物在紫光照射下產(chǎn)生熒光。熒光免疫檢測(cè)技術(shù)與膠體金免疫層析技術(shù)都具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果易判讀等特點(diǎn)，而且熒光免疫檢測(cè)技術(shù)還擁有更高的靈敏度、更大的動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍，是當(dāng)今“床邊即時(shí)檢測(cè)”（Point of care testing，POCT）的發(fā)展趨勢(shì)。

2調(diào)整方法的原理與組成

2.1熒光免疫層析試條

免疫層析試條是實(shí)現(xiàn)免疫層析檢測(cè)的載體，免疫層析反應(yīng)發(fā)生在試紙條中具有層析系統(tǒng)功能的硝酸纖維素膜上。層析的實(shí)現(xiàn)需要固定相和流動(dòng)相。固定相是固化有蛋白層的硝酸纖維素膜，流動(dòng)相是在試條上橫向流動(dòng)的物質(zhì)。當(dāng)待檢測(cè)的混合物隨流動(dòng)相流過(guò)固定相時(shí)，混合物中的不同物質(zhì)在流動(dòng)相和固定相中通過(guò)親和層析方式完成分離，待測(cè)物在檢測(cè)帶發(fā)生特異性反應(yīng)，游離物在控制線發(fā)生免疫反應(yīng)。

2.2背景檢測(cè)裝置的組成

本文設(shè)計(jì)的熒光免疫層析試條背景的檢測(cè)裝置的原理，主要由三個(gè)部分組成，分別為光學(xué)測(cè)量模塊、背景采集模塊以及背景調(diào)整方法模塊。

22.1光學(xué)結(jié)構(gòu)

光學(xué)測(cè)量模塊的主要功能是將光源產(chǎn)生的紫外激發(fā)光照射到待測(cè)試條樣本上，樣本的反射光經(jīng)二向色鏡和濾光片濾除了其中的激發(fā)光源，然后將試條背景光傳給光電探測(cè)器，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

2.2.2背景采集電路設(shè)計(jì)

背景光經(jīng)光電探測(cè)器輸出的電流信號(hào)是nA級(jí)，放大電路選用了輸入信號(hào)是電流，偏置電流2pA、最大帶寬1.6GHz、輸入電流噪聲1.8pA/rtHz、輸入電壓噪聲4.8nV/rtHz的跨阻放大器OPA657，該器件能檢測(cè)微弱光電流信號(hào)且能支持高增益下帶寬應(yīng)用。

2.2.3背景調(diào)整方法設(shè)計(jì)

背景調(diào)整方法設(shè)計(jì)包含了背景調(diào)理模塊和主控模塊。該電路模塊包括可調(diào)基準(zhǔn)電路、減法電路以及末級(jí)放大電路。可調(diào)基準(zhǔn)電路的輸出作為減法電路的反相輸入端，該電路上的參數(shù)受SPI接口控制可實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)電壓的改變。減法電路是以O(shè)P07為核心設(shè)計(jì)的差動(dòng)放大電路，輸出電壓Vout滿足下列式子。

Vout= （1）

（1）式中滿足，代入得Vout=（V+ V ），其中V+為背景采集電路的輸出，為可調(diào)基準(zhǔn)電路的輸出。為保證試條檢測(cè)時(shí)能更大幅度的提取熒光信號(hào)，末級(jí)設(shè)計(jì)了以O(shè)P07為核心的同相比例放大電路對(duì)減法電路的輸出信號(hào)進(jìn)行放大，使其滿足測(cè)量的要求。

主控模塊采用Stm32芯片進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，首先將背景調(diào)理電路輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，其次將數(shù)字基線值輸入背景運(yùn)算單元進(jìn)行算法處理，若運(yùn)算結(jié)果未能滿足控制器設(shè)定的閾值要求，則通過(guò)SPI總線控制調(diào)理電路上參數(shù)，并將調(diào)理后的結(jié)果輸入控制器進(jìn)行同樣的程序工作，直到輸出的背景基線穩(wěn)定在目標(biāo)基線的閾值范圍內(nèi)，才開始試條的檢測(cè)工作。

3實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)中，任意選取10根熒光免疫層析試條分別進(jìn)行主控前端和調(diào)整方法模塊的檢測(cè)。表1為該10根試條分別經(jīng)兩種方案檢測(cè)后的背景幅值。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，主控前端輸出的背景幅值較高，均大于1300，并且試條間的背景最大差值為438。同理，從背景調(diào)整方法模塊輸出的結(jié)果可以得到，背景均值等于200，且浮動(dòng)區(qū)間等于16是控制前端的3.7%。

4結(jié)論

熒光免疫層析試條背景基線的調(diào)整方法不僅較好地解決了不同濃度試條的基線漂移，而且也使背景幅值得到了控制。在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)不同熒光免疫層析試條的檢測(cè)，背景基線值約為200，波動(dòng)閾值小于€？%，CV值約2.4%，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠，重復(fù)性好，有利于熒光試條特征量的快速提取和定量檢測(cè)。該控制方法操作方便，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)床旁檢測(cè)、食品安全檢測(cè)等領(lǐng)域，有效地解決了熒光免疫層析試條因基線問(wèn)題導(dǎo)致的儀器性能降低的缺點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] Pyo D，Yoo J.New Trends in Fluorescence Immunochromatography[J].Journal of Immunoassay and Immunochemistry，2012，33（2）：203-222.

[2] 劉蕾，周蕾，黃立華，等.基于一維CCD的免疫層析試紙條檢測(cè)系統(tǒng)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2007，28（2）：246-251.