서론

멤브레인은 다양한 생물학적 샘플(혈액, 소변, 타액, 바이러스 및 구강 면봉 등)에서 분석물을 검출하기 위한 신속한 테스트를 위한 샘플 수송, 분석물 분리, 시약 고정화 및 흐름 제어를 용이하게 하는 필터로 Point-of-Care(POC) 진단에 널리 사용됩니다[1].

신속 진단 검사는 특히 자원이 제한된 상황에서 빠른 결과를 제공하기 위해 예비 또는 응급 의료 검진에 적합한 의료 진단 도구입니다. 

생물학적 샘플에 따라 다양한 감염(HIV 및 COVID-19, 독감, 말라리아, 연쇄상구균 감염 및 다양한 병원체 포함)에 대한 항체 및 항원 검사에 신속 진단 검사가 사용됩니다[2]. 

민감도, 특이성, 흐름 제어를 포함한 재료의 성능에 따른 멤브레인과 패드의 선택은 POC 진단 검사를 개발하는 데 매우 중요합니다. POC 검사에는 두 가지 주요 범주가 있습니다. 항원, 약물 분자 또는 단백질과 같은 분석물을 감지하기 위해 항체를 사용하는 면역 검사와 샘플 내의 핵산(DNA 또는 RNA)을 감지하는 분자 검사입니다. 

멤브레인 기반 POC 면역 검정법 중 일부는 측면 유동 면역 검정법, 유동 통과 면역 검정법, 딥스틱 비색 검정법입니다. 각 방법은 항체-항원 검출에 다른 접근 방식을 사용하며 특수 멤브레인과 패드 세트가 필요합니다. 

측면 유동 면역 검사

가정과 임상 환경에서 모두 의료 진단의 빠른 검사 중 하나는 측면 유동 검사(LTF) 또는 측면 유동 면역 검사(LFIA)입니다. 측면 유동 장치로도 알려진 이 장치는 특수하고 비용이 많이 드는 장비가 필요 없이 액체 샘플에서 표적 물질의 존재를 감지하도록 설계된 간단한 장치입니다[1].

그림 1은 측면 흐름 면역 측정법의 일반적인 구성을 보여줍니다.

LFIA는 분석물과 해당 항체 또는 항원 간의 특정 결합에 의존합니다. 전통적으로 설계된 분석은 다양한 재료로 구성되며, 각각은 다른 특성을 가지고 있으며 하나 이상의 목적을 제공합니다. 부품은 서로 겹쳐지고 압력 감지 접착제를 사용하여 백킹 카드에 장착됩니다. 테스트 스트립은 일반적으로 여러 구성 요소로 구성됩니다.

• 샘플 패드 : 샘플(예: 혈청, 혈액, 타액 또는 소변)이 적용되는 첫 번째 멤브레인은 스펀지 역할을 하며 과도한 샘플 유체를 보유합니다. 샘플 패드의 주요 기능은 적용 지점에서 다른 테스트 구성 요소로 샘플을 운반하는 것입니다. 샘플 패드로 일반적으로 사용되는 두 가지 유형의 재료가 있습니다. 셀룰로스 섬유와 유리 섬유 필터입니다.

• 접합 패드 : 콜로이드 금 나노입자 또는 컬러 라텍스 비드에 접합된 표지된 검출 시약(일반적으로 항체 또는 항원)을 포함합니다. 샘플이 접합 패드를 통과할 때 접합체가 샘플로 방출됩니다. 샘플에 표적 분자(예: 특정 항체)가 있는 경우 접합체가 결합하고 샘플과 접합체가 함께 흘러 추가 검출을 위해 테스트 멤브레인으로 이동합니다. 유리 섬유는 전처리가 필요 없고 일관된 흡수성과 흡습 속도를 가지고 있기 때문에 접합체 방출 패드에 적합한 선택입니다.

• 멤브레인 : 표적 분자를 결합하고 검출하는 데 사용됩니다. 일반적으로 멤브레인에는 검사선과 대조선이 있습니다. 검사선(T-라인)은 특정 항체 또는 기타 검출 분자가 고정되는 곳입니다. 주요 기능은 샘플에 존재하는 분석물(표적 분자)을 포획하는 것입니다. 분석물이 존재하면 검사선의 항체에 결합하여 표적의 존재를 확인하는 가시적 신호(예: 컬러 라인)를 생성합니다. 대조선(C-라인)은 LFIA가 올바르게 작동하는지 확인하는 내부 품질 관리 역할을 합니다. 분석물에 특정적이지 않지만 다른 분자(종종 관련 없는 면역글로불린 또는 단백질)를 인식하는 항체를 포함합니다. 대조선이 나타나면 검사를 검증하고 분석 구성 요소가 예상대로 작동하고 있음을 확인합니다. 대조선이 나타나지 않으면 샘플 흐름이 충분하지 않거나 기타 문제로 인해 검사에 실패했음을 나타냅니다. 니트로셀룰로오스는 흐름 속도와 검사 감도 간의 균형이 뛰어나 LFIA에 널리 사용되어 선명하고 강렬한 포획선을 생성하기에 충분한 단백질 결합을 제공합니다.

• 흡수 패드 : LFIA의 최종 테스트 구성 요소로, 과도한 샘플 유체를 수집합니다. 흡수 패드가 없으면 흐름이 멤브레인에 도달하면 멈춥니다. 패드는 과도한 샘플 볼륨을 흡수하여 멤브레인으로의 역류를 방지하여 샘플이 테스트 및 제어 라인을 방해하지 않도록 합니다. 다양한 셀룰로오스 및 유리 섬유 필터가 흡수 패드 역할을 할 수 있습니다.  

그림 2는 Lateral Flow Immunoassay의 구조를 보여줍니다.

LFIA 테스트 동안 액체 분석물 샘플을 스트립에 바르고 샘플 패드를 통해 자발적으로 흐릅니다. 샘플이 담가지면 접합체 패드로 흘러들어 시약이 화학 반응을 시작하고 표지된 항체 접합체가 방출됩니다. 접합체 방출 패드에는 분석물에 대한 항체로 코팅된 접합체 입자(일반적으로 콜로이드 금 나노입자)가 있습니다. 분석물 샘플과 검출기 항체가 다공성 막으로 흘러들어가면서 상호 작용합니다. 이는 표적 입자가 막을 통과하여 테스트 및 제어 라인으로 계속 이동하면서 표적 입자를 표시합니다. 관심 있는 분석물이 있으면 표지된 검출기 항체에 결합하여 눈에 보이는 선을 생성하는데, 이는 분석물-접합체 복합체의 축적으로 인해 테스트 라인에 나타납니다. 제어 라인은 항상 나타나는데, 이는 테스트가 올바르게 작동하고 분석이 제대로 작동했음을 나타냅니다. 사용자는 테스트 및 제어 라인에서 선이 나타나는지(또는 나타나지 않는지) 관찰합니다. 테스트 결과의 해석은 일반적으로 간단합니다. 양성 결과의 경우 테스트 라인과 제어 라인이 모두 보입니다. 음성 결과에 대한 제어선만 보이고, 무효한 결과나 검사 실패를 나타내는 선은 나타나지 않습니다. 검사선의 강도는 다양할 수 있으며, 분석물 농도에 대한 반정량적 정보를 제공합니다. 일부 LFIA 장치는 보다 정확한 정량화를 위해 판독기 시스템을 통합합니다. 

LFIA는 단순성 때문에 건강 관리(임신 검사, 감염성 질환 진단, 알레르기 검사) 및 질병 바이오마커와 같은 다양한 분야에 응용됩니다. 다른 응용 분야로는 동물 질병 스크리닝, 수질 모니터링, 식품 생산에서 유해 오염 물질 검사 등이 있습니다. 

참고문헌:

 RC Wong, HY Tse, 측면 유동 면역 검정, Humana Press, 2009 측면 유동 면역 검정 | SpringerLink

 Bernard B(2003). " HIV 항체에 대한 Point-of-Care 신속 검사 ". J Lab Med. 27: 288–295.