干化学技术的发展及其在生物化学分析中的应用
所谓“干化学”是与传统的“湿化学”（即溶液化学）相比较的。它是以待测样品中的液体为反应介质，待测物质直接与固化在载体上的干粉试剂发生反应的方法。它与传统湿化学最大的区别在于参与化学反应的介质不同。随着生物化学中酶分离、纯化、储存等技术的发展，传感器、光度计和电极技术的进步，以及计算机应用的普及，干化学技术在近20年来取得了长足的进步。与“湿化学”和“干化学”相比有以下优点： 干化学试剂载体的结构分为两层结构、三层结构和多层膜。用于生化分析的最简单的试剂载体是两层结构。支撑层塑料基板上有试剂层纤维素片，所有试剂均预固化在纤维素片中。最常见的是尿液生化分析试剂条：尿液中待测成分直接与预先固化在纤维素片上的试剂发生反应，通过反射光度计测量颜色变化，从而计算出该成分的浓度。待测试的组件。这种机构只能对待测成分进行定性或半定量测定，限制了其在其他需要精确定量的标本中的应用。试剂层上添加多孔橡胶膜过滤层，滤除样品中的杂质，保护试剂层。最常见的是用于通过微法测量葡萄糖的试剂条。三层试剂载体的测量光路穿过透明塑料基板而不是顶部滤光层，消除了样品中干扰成分的影响，保证了待测成分测量的稳定性和准确性。当代临床检测中最具代表性的干化学方法是多层膜法，它是干化学的多层膜试剂载体。它综合了现代化学、光学、酶工程、化学计量学和计算机技术。多层膜分为三种类型：比色/速率法干片、离子法干片和免疫速率法干片。比色/速率法干片主要用于常规生化项目的测定。干片图案图（图1）显示了临床化学比色/速率法干片模型的示意图。在这种试剂片中，多种反应试剂被固化在透明聚酯薄膜上，覆盖有多孔扩散层，然后夹在塑料结构中。如图所示，有4个功能层：扩散层、试剂层、指示剂层和支撑层。每个试剂片的层数取决于所使用的分析方法。干燥片剂的大小与邮票大致相同。发色层的颜色深度与分析物的浓度成正比。扩散层：扩散层的概念最早是由柯达研究实验室的一位博士提出的。它是由TiO2、BaSO4和醋酸纤维素组成的100-300微米的多孔聚合物。聚合物的孔径在1.5-30微米之间。 。扩散层的孔径和厚度将取决于具体分析的需要。扩散层中空体积占40%-90%。这种毛细管网络结构可以将样品溶液快速均匀地分布到下层。当一滴约10微升的样品被添加到试剂条上时，毛细管作用迅速将样品吸入多孔扩散层中，但样品立即被下面的凝胶层排斥，因为凝胶层必须首先形成水合物。
扩散层不仅保留细胞、晶体和其他小颗粒，还可以根据需要保留蛋白质等大分子。当待测样品通过扩散层时，可以消除溶液中影响检测反应的干扰物质。扩散层中的TiO2和BaSO4一方面可以用来遮盖待测样品中的有色物质，使反射光度计的测量结果不受影响。同时，这些反光化合物还为干膜底部的彩色层提供反光背景。在一些特定的试剂片中，扩散层还含有选择性阻断某些成分或引发某些反应的物质，以提高分析的特异性。试剂层：化学试剂层可根据实际测量需要由数层至数十层功能试剂层组成。反应区的功能是将分析物转化为可以通过物理、化学或酶促反应与显色试剂结合的化合物。根据反应的顺序将不同的化学试剂涂覆在试剂层上，使得反应按照预设的设置顺序进行。针对不同检测项目的个性化设计，为化学反应提供了最理想的物理化学反应环境——这就是为什么干化学技术可以确保更准确的检测结果。尿酸干片是使用清除剂层的一个例子。清除剂层含有抗坏血酸氧化酶，用于转化抗坏血酸（维生素C）这种内源性干扰物质，而不干扰试剂层中发生的反应。指示剂层：反应底物进入指示剂层，发生显色反应。该层含有染料或类似指示剂，因此当反应产物到达指示剂层时，形成有色化合物，其颜色与分析物浓度成比例变化，并通过反射光检测。
这就是血糖的应用。 H12试纸应具有3层结构：1.扩散层2.试剂层3.指示剂层。使用比色/速率法干片支撑层：该层由透明塑料制成并支撑其他层，并允许 100% 透光，用于测量有色复合材料。通过反射光检测颜色变化。由于光不会穿过扩散层上已被阻挡的潜在干扰物，因此避免了对检测结果的干扰。由于采用多层设计，针对不同项目添加特殊试剂层，增强反应的特异性，干化学具有优异的抗干扰能力。结合非结合胆红素 (BuBc) 干片是使用屏蔽层的一个例子。该屏蔽有效地阻止可能的干扰成分（例如血红蛋白）进入扩散层，从而防止它们影响测量结果。离子（钠、钾、氯）检测是干化学检测项目中的传统优势项目，采用离子法干片。它设计为使用直接电位测定法，不需要稀释样品。离子干芯片用纸桥连接两个离子选择电极，利用电压表测量患者样本与已知参比溶液之间的电位差，从而计算出钠、钾、氯离子浓度。免疫法干片主要用于药物浓度和蛋白质检测，分为竞争法和非竞争法干片两大类。使用多点速率法来测量读数期间的分析物浓度。分析物与酶标记抗原竞争有限数量的抗体结合位点。添加含有底物的免疫洗涤溶液。一方面，未结合的物质被冲走。另一方面，抗原-抗体复合物与无色底物反应显色。加入波长670nm的免疫洗液，孵育2.5分钟，读取读数；通过率的变化 为了计算分析物浓度，发射光密度与分析物浓度成反比。
读取时采用定点速率法。分析物与固相抗体和酶标抗体形成“三明治”。加入含有底物的免疫清洗液后，洗去读数窗区域未结合的物质。抗原-抗体缀合物与底物反应显色。孵育2.5分钟后，读数670nm发射光密度与测试物质的浓度成正比。反射光度测定有许多基于不同反射介质的理论。当光进入介质时，会发生以下效应： - 照明表面的反射（和折射） - 内部吸收 - 照明表面内部或表面的散射 这些效应的总和决定了光离开介质的速率和方向。反射光密度与分析物浓度不是线性相关的原因是检测到的光信号包含反射光和散射光。当光线穿过各层干膜时，干膜内部的各个层和表面都会引起散射和反射。反射分光光度法用于检测比色/速率和免疫速率干膜。 干化学技术的反射光理论是由等人提出的。仪器内部的光源通过透明支撑层发出光束。试剂层中的光被有色化合物部分吸收后，在扩散层提供的反射表面上反射。反射光穿过滤光装置，返回到光度检测器进行读数。从而将光密度转换为电压读数并计算为分析物浓度。在干化学技术中，100% 的入射光 (IO) 进入干膜。有色物质吸收一定比例的光，然后反射它。反射法检测反射光（IR）。反射率R=Ir/Io。反射光密度(DR)的公式为DR=log10。在反射法中，分析物浓度与 DR 不成正比。
C 不等于 Ao（截距）+ A1（斜率）* DR。尽管这种关系不是线性的，但结果仍然是可以预测的。严格的研究建立了患者样本浓度和反射光密度之间的数学关系。两者之间的转换可以通过函数完成。函数关系是在使用前通过标定盘加载检测系统，通过函数实现各个检测项目的转换。这是用于将仪器测量的光密度与分析物浓度联系起来的通用公式。 A0、A1和A2未知，需要通过校准程序计算。 g(DR) 是线性化检测光密度和分析物浓度之间关系的转换函数。 K 是每次测试中的已知常数。将 DR 转换为 g(DR)。转换函数是在出厂前对大量仪器进行反复研究得出的，保证了g(DR)与浓度之间的线性关系。许多分析项目使用两条曲线来完成分析物浓度的转换。可以看出“DR”曲线和“函数转换”曲线在通过原点的直线上的交点处具有镜像关系。当你把它们加起来时，结果将全部落在一条直线上。这就是引入“函数转换”的目的。当然，这个图8只是为了便于理解而画的对比规则，实际情况要复杂一些。函数转换曲线对应于校准曲线。当DR为1.0时，换算成g(DR)，校正读数为1.3。当DR为0.6时，校正读数应为0.4。每个校准产品的 g(DR) 值在通用校准模式下定义。方程A（图9）校准中的已知值为： C：三个是标准品的已知浓度，由标准加载仪的校准DR确定：从干膜测得的K：每个item 目标是固定的并且与校准负载无关，虽然未知但可以计算。它是校准参数：A0 = 截距 A1 = 斜率 A2 = 曲率。通过制造商的设置和用户的校准操作，可以通过对每个样本的光信号值进行计算。
反射光的反射背景是扩散层，光线不会穿过扩散层上已被遮挡的潜在干扰物，从而避免对检测结果的干扰。这是扩散层消除干扰的基础。从试剂片的结构和反射光检测技术可以看出，镀膜技术相对于溶液化学分析技术有很多优点：在试剂片中，化学反应可以在各个物理层中进行。如图所示，前一个反应的产物可以继续进入另一层进行其他化学反应，从而引导一个反应顺序，因此多层复合膜中的每一层都可以提供特定的环境来完成特定的反应。这不能通过溶液化学分析来完成。例如，在对溶液中的乳糜血样本进行生化分析时，需要先将其脱脂，然后再进行分析。然而，采用多层复合膜技术，所有这些都可以在一张膜上一次性完成。反应，显着提高分析的特异性。同时，由于溶液对待测样品没有稀释作用，因此该方法还可以大大提高检测的灵敏度。这种无需操作员干预就能实现多次连续的物理和/或化学反应的方法，就像计算机领域广泛应用的芯片技术一样，可以将复杂的实验室设备和各种器皿在计算机领域完成的工作固化起来。多层复合膜大大简化了操作并提高了重复性和稳定性。因此，短短十几年的时间，干化学技术已在世界各地的临床化学实验室得到广泛应用。经过20多年的发展，干化学试剂目前可用于近70种化学分析，涵盖常规生化项目、内分泌激素、毒素药物、特殊蛋白质等各个领域。干化学分析现在可以满足常规临床实验室的需求。 。由于干化学分析系统具有简单、快速、不易受操作人员技术水平影响的特点，不仅在医院临床实验室得到广泛认可和广泛应用，而且逐渐使临床生化分析从实验室到临床医务人员。甚至是病人。他们可以轻松地自行检测各种项目，这将逐步改变医院和医生的功能。
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