基于化学发光磁酶免疫的HCG检测系统研究

　　1 引 言

　　疾病诊断标志物是病发过程中体内产生的特异性物质，通过检测其含量即可获取病人的病情信息。人绒毛膜促性腺激素(human chorionicgonadotropin，HCG)是由胎盘合体滋养细胞分泌的一种糖蛋白激素，HCG 的测定对早期妊娠诊断，流产、异位妊娠和妊娠滋养细胞疾病等的诊疗具有重要的医学价值。HCG 也被广泛应用于某些生殖系统恶性肿瘤的诊断，如睾丸癌、卵巢绒毛膜细胞癌等。化学发光磁酶免疫方法具有灵敏度高、线性范围广、特异性高、准确性好等特点[1-3]，采用这种方法进行 HCG 检测可以达到较高的检测灵敏度。临床诊断中所使用的检测仪器大多为进口大型仪器，需要专人进行操作，价格昂贵，因此需开发一种高灵敏度的用于现场检测的小型便携检测系统。这种检测系统可拓展应用于其他疾病标志物的检测，在中小医院、社区和农村具有较广阔的应用前景。

　　低浓度化学发光反应体系光强较为微弱。常规的微弱光检测方法是模拟电流测试方法[4]，其缺点是动态响应差、灵敏度低。光子计数方法是一种探测微弱光检测的新技术，其灵敏度和线性范围已超过常规检测方法的水平[5-7]。

　　本文设计了一种基于化学发光磁酶免疫的 HCG 检测系统，采用光子计数的方法进行微弱光检测，对检测系统的性能进行了测试研究，实现了对 HCG 的定量检测。

　　2 检测原理

　　本检测系统是基于化学发光磁酶免疫分析技术实现检测的，基本原理如图 1 所示。将被检测抗原的一种特异性抗体与选取的径粒匹配的磁珠进行偶联，形成抗体包被的磁珠复合物。将待测抗原同碱性磷酸酶(ALP)标记的另一种特异性抗体进行孵育，然后再与先前抗体包被的磁珠复合物孵育，形成免疫复合物，洗去多余的酶标抗体，最后加入发光底物 AMPPD[8-10]，酶催化底物产生化学发光过程。发光光强同偶联的酶标抗体的浓度成比例关系，则同被测抗原的浓度也成比例关系。检测系统通过检测发光光强，即可获取被检测抗原浓度信息。

　　3 系统设计

　　3.1 硬件设计

　　硬件系统包括光电转换模块、光子计数模块、中央处理与控制模块。中央微处理器采用 ADμC834，光子计数模块由 FPGA 实现。系统总体设计框图如图 2 所示。

　　3.1.1 光电转换模块

　　本检测系统采用高灵敏度的光电倍增管实现光电信号转换。光电倍增管是一种微弱光探测器件[11-12]。选用H7155-20 型光电倍增管，其响应波长为 300～650 nm。本检测系统的化学发光体系——碱性磷酸酶与 AMPPD发光体系的发射光波长为 470 nm, 所选光电倍增管能够灵敏地检测发光信息。光电转换模块采用封闭式设计，将生物传感器密闭于检测腔中。系统采用金属铝壳包被光电倍增管的方法来屏蔽电磁干扰;将铝壳进行氧化发黑处理来减小杂散光的干扰，从而极大地降低了本底测量噪声。此外，光电倍增管同电路间采用 BNC 接口，提高抗干扰能力。光电转换模块的实物图如图 3 所示。