Автоматизация иммунохимических исследований
Автоматизация иммунохимических исследований осуществляется как в форме полуавтоматических систем, перенос проб между которыми проводят вручную, так и в полностью автоматическом варианте. В зависимости от варианта технологии — конкурентное или неконкурентное связывание, метод одинарных или двойных антител, микроточечное иммуноисследование или микроточечный зонд – в состав блоков автоматического анализатора должны входить следующие устройства: распределения проб биоматериала; дозирования связывающего агента (если он заранеее не закреплен в реакционной емкости – пробирке, лунках планшета); процессов отмывания.
Для детекции радиоактивной метки в радиоиммунологических и иммунорадиометрических методах используют сцинтилляционные счетчики, в иммуноферментных методах – фотометры, в иммунофлюоресцентных методах – флюорометры, в иммунохемилюминесцентных – люминометры. При использовании планшетов детекцию и измерение результата можно выполнять с помощью вертикальной фотометрии.
Программы компьютерной обработки данных в этих приборах особенно сложны, так как должны учитывать большое число факторов и использовать калибровочную кривую Гейдельбергера-Кендалла.
Для выполнения иммунохимических исследований в лабораториях различной мощности можно использовать семейство анализаторов ES 33, ES 300, ES 700, позволяющих определять до 40 различных параметров, относящихся к сферам интересов инфектологии, эндокринологии, кардиологии, онкологии, аллергологии, акушерства. Специализированной системой для автоматизированного аллергологического иммуноанализа является «UniCAP 100» (Швеция).
В случае автоматизированного иммуноферментного анализа используют предназначенные для этих исследований автоанализаторы, например автоматизированную систему «OMNI» (США) для такого анализа в планшетах, представляющую собой полностью «открытый» (можно использовать наборы реактивов различных изготовителей) автоанализатор производительностью 5 планшетов в час. Одновременно можно загрузить 17 планшетов и выполнить анализы по 12 методикам.
Автоматизированная система «Alpha» для планшетного анализа этой же фирмы тоже является полностью «открытой» системой, в которой анализ можно выполнить по 18 методикам, одновременно до 8 аналитов в одной пробе. На борту автоанализатора есть холодильник для хранения конъюгатов, субстратов, контрольных материалов и калибраторов, а наличие двух отсеков для инкубации позволяет одновременно выполнять методики, требующие различной температуры инкубации. Приготовление разведений проб, реагентов, смешивание субстратов выполняются автоматически без вмешательства лаборанта.
Роботизированная рабочая станция «GENESIS RMP» (Швейцария) представляет собой полностью автоматизированную платформу для подготовки проб и проведения иммуноферментного анализа в планшетах. Она рассчитана на работу в клинико-диагностических лабораториях больниц, где требуется широкий спектр тестов в условиях относительно невысокой загруженности; в банках крови, где в условиях короткого времени необходимо выполнить ограниченный и постоянный спектр тестов; референсных лабораториях, где нужны большие объемы анализов и высокая производительность. Система является открытой. Все стадии иммуноферментного анализа с ее помощью выполняются без участия человека, а внутреннее пространство аппарата изолировано от окружающей среды. Обслуживание прибора сводится к загрузке оператором расходных материалов и исследуемых образцов.
Автоматическим иммуноферментным анализатором для работы с микропланшетами является система «WAAMC-2» (Франция). В основе ее конструкции использована «механическая рука» – высокоточный трехкоординатный робот. Система состоит из 1-4 технологических модулей, каждый из которых включает автосамплер, дилютор-диспенсер, шейкер-инкубатор, промыватель, считыватель, робот-манипулятор, систему питания. Поскольку система «WAAMC-2» предназначена для выявления ВИЧ-инфекции, в ее конструкции особое внимание уделено безопасности для персонала. Каждый модуль выполнен в виде стойки с защитным прозрачным кожухом, исключающим контакт оператора с биологическим материалом. Все технологические операции выполняются в закрытом изолированном пространстве, использование одноразовых наконечников исключает возможность «переноса».
В иммунохемилюминесцентном автоанализаторе «Access» используется метод непрямой хемилюминесценции с парамагнитными частицами в качестве твердой фазы (при производительности 100 тестов в час). Одномоментная загрузка прибора – 6 штативов (по 10 образцов каждый) любого перечня тестов из 24 имеющихся в приборе наборов реагентов, а всего с помощью прибо-pa «Access» можно выполнить 49 лабораторных тестов, применяемых при эндокринной, сердечно-сосудистой, онкологической, гематологической, аллергологической, инфекционной патологии и лекарственном мониторинге.
Автоматизированная система иммуноферментного анализа «А1А-21» (США, Япония и Бельгия) представляет собой анализатор нового поколения для лигандной технологии («сэндвич» анализ одно- и двустадийный, конкурентный одностадийный иммуноанализ) и с использованием сухих реактивов, фиксированных на магнитных носителях, помещенных в изолированные пластиковые капсулы с конъюгатом. Пробу, разбавитель и в некоторых случаях конъюгат добавляют в капсулу после ее прокалывания зондом и перемешивания. Детекцию результатов реакции проводят в этой же капсуле по кинетике образования флюоресцентной метки методом двухволновой флюорометрии. Имеется режим для срочных анализов – STAT-режим, производительность автоанализатора – 120 анализов в час.
Высокие аналитические возможности иммунохемилюминесценции реализованы также в автоматическом анализаторе свободного доступа, использующем не микропланшеты, а пробирки (тест-ячейки) в качестве реакционных емкостей. Он широко распространен в клинико-диагностических лабораториях нашей страны, хотя и относится к «закрытым» системам (реактивы только изготовителя анализатора).
На рис. 9.1 представлена схема процесса определения в этом приборе. Проба и реагент автоматически дозируются в тест-ячейку для анализа, которая содержит покрытый специфическими антителами шарик (рис. 9.1, а). Далее ячейку инкубируют при температуре 37 °С и постоянном встряхивании. После инкубации тест-ячейку подвергают высокоскоростному центрифугированию в анализаторе вокруг вертикальной оси (рис. 9.1, б). Реакционная жидкость отсасывается в специальную камеру. В процессе нескольких промываний с поверхности шарика и внутренней поверхности пробирки удаляется весь несвязавшийся материал (рис. 9.1, в). Затем в ячейку добавляется хемилюминесцентный субстрат. Свет люминесценции измеряется высокочувствительным счетчиком фотонов (рис. 9.1, г).
Рис. 9.1. Схема процесса иммунолюминесцентного определения в автоматическом анализаторе «IMMULITE»
Хотя производство микрочипных аналитических систем находится еще на ранней стадии развития, тем не менее уже имеются комбинации камеры для иммуноанализа с устройством для капиллярного электрофореза. Осуществляется стыковка нескольких индивидуальных микрочипов, предназначенных для отдельных аналитических процедур, в единый комплекс, представляющий собой многоканальную аналитическую систему, способную одномоментно выполнять несколько видов исследований из одной пробы биоматериала. Примером может служить многоцелевой анализатор «EVIDENCE», позволяющий одномоментно из одной капли крови определять до 25 аналитов на одном биочипе. При этом упрощается работа, повышается производительность, сокращается общая стоимость теста.
