Flow-through Immunoassay

Flow-through assay(FTA)는 사용자가 혈액과 같은 샘플에서 특정 바이오마커(일반적으로 항체)의 존재를 감지할 수 있는 진단 검사입니다. Flow-through assay는 POC 설정에서 특히 유용하여 특수 실험실 장비와 광범위한 교육 없이 특정 바이오마커를 빠르게 감지할 수 있습니다. 진단을 돕고 더 빠른 치료 조치를 가능하게 합니다[1].

유동 면역 검사는 약간의 수정을 거친 LFIA 형식과 동일한 기본 원리에 의존합니다. 이 두 방법의 가장 뚜렷한 차이점은 유체의 수직 및 측면 흐름입니다. 유동 면역 검사는 임상, 수의학, 농업, 식품, 생물 방어 및 환경 산업과 같은 다양한 응용 분야에서 나올 수 있는 관심 샘플의 항원을 빠르게 감지하는 데 사용할 수 있습니다[2]. 

통과형 검사는 일반적으로 상부 케이싱, 반응성 멤브레인 패널, 흡수 패널, 하부 케이싱의 네 부분으로 나뉜 카세트 형태로 제공됩니다. 검사를 수행하려면 희석된 샘플을 반응성 멤브레인 패널에 바르고 흡수 패드로 흐르게 하면 대상 분석물이 멤브레인에 포집됩니다. 그런 다음 멤브레인을 세척하여 결합되지 않은 비대상 분자를 제거하고 신호 시약이 포함된 용액으로 다시 세척한 다음 다시 세척하여 결합되지 않은 신호 시약을 제거합니다. 분석물이 원래 샘플에 존재했다면 이 과정이 끝날 때까지 멤브레인에 결합되어야 하며 신호 시약이 결합되어 멤브레인에 분석물이 존재함을 (일반적으로 시각적으로) 알 수 있습니다.

그림 3은 Flow Through Immunoassay의 카트리지 구성을 보여줍니다.

FTA에서 액체는 반응 막을 수직으로 통과하므로 막의 여과 특성이 모세관 상승 시간보다 더 중요합니다. 원칙적으로 단백질 결합이 높고 일관된 모든 유형의 막을 사용할 수 있습니다. 그러나 측면 흐름 면역 검정과 동일한 이유(젖음성, 단백질 포획 용이성 및 신뢰성)로 인해 니트로셀룰로오스가 가장 자주 사용되는 재료입니다. 

민감도와 재현성이 중요한 진단 장치의 경우 트랙 에칭 멤브레인은 중요한 기능적 구성 요소 역할을 할 수 있습니다. PETE 및 PCTE 와 같은 트랙 에칭 멤브레인은 타액, 혈액, 소변 또는 기타 표적 유체의 특정 분석물을 걸러낼 때 탁월한 결과를 보여주며 테스트 스트림에서 원치 않는 물질을 제거할 수 있습니다.

디프스틱 비색 분석

디프스틱 분석은 간단하고 비용 효율적인 POC 검사입니다[3]. 이 검사는 노출 시 분석물과 상호 작용하는 건조 시약 패드로 함침된 다공성 막을 통한 액체 샘플의 수직 흐름에 의존합니다. 디프스틱 비색 분석은 포도당, 단백질, pH 수준 및 특정 항원을 감지하는 것을 포함한 다양한 응용 분야에 일반적으로 사용됩니다. 이러한 분석은 읽기 쉬운 빠른 검사를 제공하므로 POC 진단에 유용합니다. 

그림 4는 비색 분석을 위한 딥스틱의 예를 보여줍니다. 

딥스틱 테스트 패드는 높은 습윤성, 기계적 안정성, 일관된 흡수 특성 및 빠른 흐름 특성을 가진 멤브레인이 필요합니다. 딥스틱 테스트 패드에 대한 가장 중요한 고려 사항은 흡수 용량입니다. 따라서 셀룰로스 기반 멤브레인은 일반적으로 이러한 유형의 분석에 권장되는데, 이는 우수한 흡수 용량을 나타내어 패드가 테스트 스트립이 고장나거나 습한 기계적 응력으로 인해 분해되지 않고 대량의 샘플 볼륨을 처리할 수 있기 때문입니다. 딥스틱 구성의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

셀룰로오스 패드 : 딥스틱에는 감지 구역 역할을 하는 셀룰로오스 패드가 들어 있습니다. 이 패드는 처리 시 색상 반응을 나타내는 특정 감지 시약으로 함침되어 있습니다. 색상 변화는 샘플에 대상 분석물이 존재함을 나타냅니다.

검출 시약 : 이 시약은 테스트되는 분석물에 특화되어 있습니다. 분석물과 반응하여 눈에 띄는 색상 변화를 일으킵니다. 예를 들어, 딥스틱을 사용하여 포도당을 검출하는 경우 시약은 샘플의 포도당 분자와 반응합니다.

샘플 적용 영역 : 액체 샘플(예: 소변, 혈액 또는 기타 체액)이 적용되는 곳입니다. 샘플은 셀룰로스 패드를 통해 흐르면서 분석물을 함께 운반합니다. 셀룰로스 패드는 흐름 채널 역할을 하여 샘플이 딥스틱을 통해 수직으로 이동할 수 있도록 합니다.

색상 판독 : 딥스틱 끝에는 색상 변화가 눈에 보이는 지정된 영역이 있습니다. 사용자는 색상 강도 또는 패턴을 참조 스케일과 비교하여 결과를 읽을 수 있습니다. 일부 딥스틱에는 제어선이 포함되어 있습니다. 제어선은 테스트가 제대로 작동하는지 확인합니다. 분석물이 있는지 여부와 관계없이 나타납니다. 제어선이 나타나지 않으면 테스트가 무효일 수 있습니다. 

분자 분석

분자 진단 검사라고도 하는 분자 검사는 특정 서열, 돌연변이 또는 변형을 감지하기 위해 유전 물질(DNA 또는 PNA)을 분석하는 것을 포함합니다[4]. 이러한 검사는 질병 진단에 귀중한 정보를 제공합니다. 최근 몇 년 동안 핵산 분리 및 세포 분리 단계를 포함한 여러 분자 POC 검사가 개발되었습니다. 이러한 검사에는 효율적인 핵산 분리를 용이하게 하는 멤브레인이 필요하여 PCR, 시퀀싱 및 질병 진단과 같은 다운스트림 응용 프로그램을 위한 고품질 샘플을 보장합니다. 멤브레인의 선택은 분자 POC 검사에 중요하며 올바른 멤브레인을 선택하면 POC 검사에서 최적의 성능, 정확성 및 효율성이 보장됩니다.

유리 섬유 멤브레인은 핵산 분리에 특히 인기가 있습니다. 다른 멤브레인에 비해 높은 핵산 결합 용량과 높은 습윤 강도를 제공합니다. 최적의 멤브레인은 필요한 두께, 기공 크기, 다공성 및 표면 품질과 같은 여러 특성에 따라 달라집니다. 유리 섬유 필터는 핵산 추출을 위한 분자 진단 및 핵산 키트를 개발하는 데 비용 효율적인 재료입니다.

세포 분리 단계에는 특정 표적 세포를 효과적으로 분리하기 위해 매우 정의된 기공 크기를 가진 멤브레인이 필요합니다. 가장 적합한 옵션은 트랙 에칭 멤브레인입니다. 이러한 멤브레인은 정밀 에칭 공정을 사용하여 균일하고 원통형 기공을 생성하여 정확한 입자 분리를 위한 잘 정의된 다공성 구조를 생성합니다. 트랙 에칭 멤브레인은 크기에 따라 입자 또는 세포를 선택적으로 통과시킬 수 있으므로 정밀한 크기 기반 분리에 유용합니다. 또한 트랙 에칭 멤브레인의 투명한 특성으로 인해 여과된 샘플을 시각화하고 검사할 수 있습니다. 

참고문헌:

1. St John A, Price CP(2014년 8월). "Point-of-Care Testing을 위한 기존 및 신기술". The Clinical Biochemist. Reviews / Australian Association of Clinical Biochemists. 35(3): 155–67. PMC 4204237. PMID 25336761.

2. Valkirs GE, Barton R(1985년 9월). "ImmunoConcentration — 고체상 면역 검정을 위한 새로운 형식". Clinical Chemistry. 31(9): 1427–31. doi:10.1093/clinchem/31.9.1427. PMID 4028392

3. 비색 단백질 분석 기술 - PubMed (nih.gov)

4. Burtis CA, Ashwood ER, Bruns DE(2012). Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics. Elsevier. ISBN 978-1-4557-5942-2.