来源：石头道科普
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化学发光是目前份额最大、市场竞争最激烈的检测技术，在国内主要被罗氏、雅培、贝克曼、西门子等4家外企占据。本文主要就这四家外企的化学发光平台进行原理和性能对比。
什么是化学发光免疫分析
免疫测试（immunoassay）的本质就是依靠抗原与抗体的特异性反应，借助于各种敏感的标记、示踪技术特定地对体液中免疫分子、微生物成分以及生物化学中间体进行分析，来帮助医生进行疾病的诊断、疗效的评估和预后判断。化学发光免疫测试（chemiluminesent immunoassay, CLIA）属于免疫学测试最重要，且最活跃的领域之一。CLIA是利用化学反应释放的自由能激发中间体，在其从激发态回到基态时释放等能级的光子，对光子进行测定进而分析生物标志物含量的技术。化学发光是目前份额最大、市场竞争最激烈的检测技术，在国内主要被罗氏、雅培、贝克曼、西门子等4家外企占据。本文主要就这四家外企的化学发光平台进行原理和性能对比。
罗氏、雅培、贝克曼和西门子化学发光技术原理
罗氏
技术原理：电化学发光。化学发光剂三联吡啶钌[Ru(bpy)3] 2+和电子供体三丙胺（TPA）在阳极电极表面发生氧化反应同时失去一个电子。二价的三联吡啶钌被氧化成三价，成为强氧化剂。TPA失去电子后被氧化成阳离子自由基TPA+，进一步失去一个质子，形成三丙胺自由基，成为一种很强的还原剂。当三价的三联吡啶钌和三丙胺自由基发生氧化还原反应后，三联吡啶钌被还原成为激发态的三联吡啶钌[Ru(bpy)3] 2+，并在回到基态时释放620nm的光子。由于反应体系中仍存在二价的三联吡啶钌 [Ru(bpy)3]2+和三丙胺TPA，使得电极表面的电化学反应过程可以继续进行。这样，整个反应过程可以不断循环，测定信号不断放大，从而使检测灵敏度大大提高，所以 ECL 测定具有高灵敏的特点。下图示意性的表示了双抗夹心发测试抗原的检测原理。
雅培
技术原理：化学发光微粒子免疫分析（chemiluminesent microparticle immunoassay, CMIA）。雅培所采用的化学发光微粒子免疫分析与其它技术较大的不同是采用直接化学发光剂，而不需要酶进行反应催化。吖啶脂（AE）在碱性环境下与过氧化氢发生氧化反应，形成N-甲基吖啶脂，并释放能量，返回到基态。这种方法的好处是不受激发光散射或点位差异的影响。下图示意性的表示了夹心法直接化学发光的机理。
雅培Axsym系列产品所采用技术原理较复杂，主要包含MEIA微粒子酶免疫分析技术、ICIA离子捕获免疫发光技术、FPIA荧光偏振免疫发光技术和REA辐射能衰减免疫检测技术4种。该系统能够根据检测目的物的不同灵活选择不同的分析技术，分析步骤和分析过程以达到最佳的检测效果。
贝克曼
技术原理：微粒子酶促免疫分析系统。以AMPPD为发光底物，在碱性磷酸酶ALP的作用下，迅速脱去磷酸基，生成不稳定的中间体AMPD，此中间体分子内电子转移裂解为一分子的金刚烷酮和一分子处于激发态的间氧苯甲酸甲酯阴离子，当其回到基态时产生470 nm的光。下图示意性的表示了如何利用微粒子酶促免疫分析系统进行双抗夹心测抗原。
西门子
西门子有两个化学发光免疫分析系统，ADVIA Centaur和Immulite，其分别采用了直接化学发光检测技术和酶促化学发光检测技术，具体原理和上面类似。但有两点需要说明的是，Immulite系统并没有采用磁珠进行洗脱，而是采用高速离心洗脱技术，因此，包被的颗粒是聚苯乙烯，也就是我们常说的PS微球。
罗氏、雅培、贝克曼、西门子主力产品性能对比
|
罗氏 |
雅培 |
贝克曼 |
西门子 |
|
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仪器型号 |
Cobas e602 |
ARCHITECT i4000 |
UniCel Dxl 800 |
ADVIA Centaur XP |
|
上市年份 |
2011 |
2008 |
2003 |
2008 |
|
技术类别 |
电化学发光 |
化学发光 |
酶促化学发光 |
化学发光 |
|
标记物 |
三联吡啶钌 |
吖啶脂衍生物 |
AMPPD |
吖啶脂 |
|
包被技术 |
链霉亲和素修饰磁颗粒 |
磁颗粒 |
磁颗粒 |
磁颗粒 |
|
分离技术 |
磁吸附 |
磁吸附 |
磁吸附 |
磁吸附 |
|
检测时间 min |
9-27 |
15-43 |
18-59 |
17-57 |
|
仪器尺寸 cm |
114*150*106 |
243.8*309.8*249 |
170*171*97 |
130.9*194.3*104.2 |
|
远程诊断 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
模块可扩展 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
生化免疫联用 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
功率 W |
3000 |
1100 |
1920 |
|
|
工作温度 ℃ |
18-32 |
15-30 |
18-32 |
18-30 |
|
工作湿度 % |
30-85 |
10-85 |
20-80 |
20-80 |
|
样品处理系统 |
||||
|
测试速度 |
170 |
400 |
400 |
240 |
|
进样方式 |
轨道 |
轨道、圆盘 |
轨道 |
轨道 |
|
操作模式 |
批量、随机、急诊 |
批量、随机、急诊 |
批量、随机、急诊 |
批量、随机、急诊 |
|
连续进样 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
最多样本数 |
700 |
– |
120 |
180 |
|
急诊功能 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
样本类型 |
血液、尿液、脑脊液等体液 |
血清、血浆等体液 |
血清、尿液等 |
血清、血浆、尿液、羊水 |
|
样本量 μL |
10-50 |
10-150 |
10-110 |
5-200 |
|
样本管识别 |
条形码 |
条形码 |
条形码 |
条形码 |
|
样本量检测 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
探针清洗 |
无需清洗、一次性吸头 |
标准清洗 |
超声波 |
无需清洗、一次性吸头 |
|
试剂处理系统 |
||||
|
试剂位数 |
25-100 |
25 |
50 |
30 |
|
最大项目数 |
100 |
25 |
50 |
30 |
|
在线装载 |
否 |
是 |
是 |
是 |
|
混合方式 |
涡轮混合 |
压电搅拌 |
超声波 |
摇床 |
|
试剂盒规格 |
100、200测试/盒 |
100-500测试/盒 |
50测试/盒 |
200、500测试/盒 |
|
反应杯放置量 |
1008 |
≥2400 |
2000 |
1000 |
|
机上稳定时间 |
28-56天 |
试剂有效期 |
56天 |
28 天 |
|
冷藏温度℃ |
20±3 |
2-8 |
4-10 |
4-8 |
|
校准系统和质控系统 |
||||
|
自动定标 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
校准类型 |
2点 |
1、2、3、6点 |
6点 |
2点 |
|
校准周期 |
28天 |
20-30 |
56天 |
1-5周 |
|
自动质控 |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
保养 |
||||
|
每日维护时间 |
3 min |
10 min |
<5 min |
60 min |
|
每周维护时间 |
10 min |
15 min |
无 |
30 min |
|
每月维护时间 |
30 min |
20 min |
<10 min |
45 min |
检测项目对比
由于西门子有两种系统且采用不同的免疫学原理进行检测，所以每个平台的诊断指标有所不同。以下图作为汇总说明。
罗氏、雅培和贝克曼检测指标汇总与对比
|
罗氏 |
雅培 |
贝克曼 |
|
肿瘤标志物 |
肿瘤标志物 |
肿瘤标志物 |
|
AFP甲胎蛋白 |
甲胎蛋白（AFP） |
甲胎蛋白Alpha-fetoprotein , AFP |
|
CA 125II肿瘤相关抗原 125 |
糖类抗原125（CA 125） |
CA153 BR Monitor |
|
CA 15-3肿瘤相关抗原 15-3 |
糖类抗原15-3（CA 15-3） |
癌胚抗原 CEA |
|
CA 19-9肿瘤相关抗原 19-9 |
糖类抗原19-9（CA 19-9） |
CA199 GI Monitor |
|
CA 72-4肿瘤相关抗原 72-4 |
癌胚抗原（CEA） |
前列腺特异抗原 Hybritech PSA |
|
CEA癌胚抗原 |
总前列腺特异性抗原（Total PSA） |
游离前列腺特异抗原 Hybritech fPSA |
|
CYFRA 21-1非小细胞肺癌相关抗原21-1 |
游离前列腺特异性抗原（Free PSA） |
心脏标志物 |
|
Free PSA游离前列腺特异性抗原 |
细胞角蛋白19片段（CYFRA 21-1） |
心肌肌钙蛋白I（增强）AccuTnI, Enhanced |
|
NSE神经元特异性烯醇化酶 |
胃泌素释放肽前体（ProGRP） |
肌酸激酶 MB 同工酶CK-MB (Mass) |
|
S100S100蛋白 |
鳞状上皮细胞癌抗原（SCC） |
地高辛Digoxin |
|
Total PSA总前列腺特异性抗原 |
胃蛋白酶原Ⅰ（Pepsinogen Ⅰ） |
肌红蛋白Myoglobin |
|
HE 4人附睾蛋白4 |
胃蛋白酶原Ⅱ（Pepsinogen Ⅱ） |
B型钠尿肽**BNP |
|
心脏标志物 |
人附睾蛋白4（HE-4 |
贫血 |
|
CK-MB肌酸激酶-MB同工酶 |
心脏标志物检测 |
促红细胞生成素EPO |
|
CK-MB STAT急诊肌酸激酶-MB同工酶 |
肌酸激酶同工酶（CK-MB） |
铁蛋白Ferritin |
|
Myoglobin肌红蛋白 |
肌红蛋白（Myoglobin） |
红细胞叶酸 Folate/RBC |
|
Myoglobin STAT急诊肌红蛋白 |
肌钙蛋白-Ⅰ（Troponin-Ⅰ） |
抗内因子抗体 Intrinsic Factor Ab |
|
pro BNP II脑利钠肽前体 |
高敏肌钙蛋白-Ⅰ（hs Troponin-Ⅰ） |
维他命B12Vitamin B12 |
|
Digoxin地高辛 |
B-型脑尿钠肽（BNP） |
可溶性转铁蛋白受体sTfR |
|
Digitoxin洋地黄毒苷 |
肾脏检测 |
肾上腺，垂体 |
|
Troponin Ths超敏肌钙蛋白T |
尿中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（Urine NGAL） |
皮质醇（可的松）Cortisol |
|
Troponin Ths STAT急诊超敏肌钙蛋白T |
肝炎检测 |
过敏 |
|
传染性疾病 |
甲肝病毒IgG抗体（Anti-HAV IgG） |
总IgETotal IgE |
|
Anti-HAV IgM甲肝病毒抗体 IgM |
甲肝病毒IgM抗体（Anti-HAV IgM） |
骨代谢 |
|
Anti-HAV甲肝病毒抗体 |
乙肝病毒表面抗原定量检测（HBsAg Quantitative） |
甲状旁腺激素 常规/术中模式Intact PTH |
|
Anti-HBc乙肝病毒核心抗体 |
乙肝病毒表面抗原确证检测（HBsAg Confirmatory）* |
骨特异性碱性磷酸酶Ostase |
|
Anti-HBc IgM乙肝病毒核心抗体IgM |
乙肝病毒表面抗体（Anti-HBs） |
超敏人体生长激素Ultrasensitive hGH |
|
Anti-HBe乙肝病毒e抗体 |
乙肝病毒e抗原（HBeAg） |
生殖激素 |
|
Anti-HBs乙肝病毒表面抗体 |
乙肝病毒e抗体（Anti-HBe） |
抗缪勒管激素AMH |
|
Anti-HCV丙肝病毒抗体 |
乙肝病毒核心抗体（Anti-HBc） |
硫酸脱氢表雄酮 DHEA-S |
|
HBeAg乙肝病毒e抗原 |
乙肝病毒核心抗体IgM（Anti-HBc IgM） |
雌二醇 Estradiol |
|
HBsAg乙肝病毒表面抗原 |
丙肝病毒核心抗原（HCV Core Ag） |
未结合雌三醇 uE3 |
|
HBsAg Confirmatory乙肝病毒表面抗原确证试验 |
丙肝病毒抗体（Anti-HCV） |
人类卵泡刺激素 hFSH |
|
HIV Ag艾滋病毒抗原 |
逆转录病毒 |
人类黄体生成素 hLH |
|
HIV Ag Confirmatory艾滋病毒抗原确证试剂 |
人类免疫缺陷病毒抗原及抗体联合（HIV Ag/Ab Combo） |
抑制素A InhibinA |
|
HIV Combi艾滋病抗原/抗体 |
其他传染性疾病 |
孕酮 Progesterone |
|
HIV Combi PT艾滋病抗原/抗体 |
梅毒螺旋体抗体（Syphilis TP） |
泌乳素 Prolactin |
|
HBsAg quant乙肝病毒表面抗原定量检测 |
代谢检测 |
性激素结合球蛋白 SHBG |
|
先兆子痫 |
抗环状胍氨酸多肽抗体（Anti-CCP） |
睾酮 Testosterone |
|
sFLT-1血管内皮生长因子受体-1 |
25-羟基维生素D（25-OH Vitamin D） |
人绒毛膜促性腺激素总β亚单位β-hCG |
|
PLGF胎盘生长因子 |
叶酸（Folate） |
甲状腺功能检测 |
|
贫血 |
维生素B12（B12） |
游离T3Free T3 |
|
Ferritin铁蛋白 |
铁蛋白（Ferritin） |
游离T4 Free T4 |
|
Vitamin B12维生素B12 |
C肽（C-Peptide） |
超敏促甲状腺激素 Hypers.hTSH |
|
Folate III叶酸 |
胰岛素（Insulin） |
甲状腺球蛋白 Thyroglobulin |
|
RBC Folate红细胞内叶酸 |
同型半胱氨酸（Homocysteine） |
抗甲状腺球蛋白抗体 Tg Ab II |
|
甲状腺功能 |
皮质醇（Cortisol） |
总T3（三碘甲状腺原氨酸） Total T3 |
|
Anti TG甲状腺球蛋白抗体 |
全型甲状旁腺激素（Intact PTH） |
总T4（甲状腺素） Total T4 |
|
Anti TPO甲状腺过氧化物酶抗体 |
糖化血红蛋白（HbA1c） |
抗甲状腺过氧化物酶抗体 TPO Ab |
|
Anti TSHR促甲状腺激素受体抗体 |
移植药物检测 |
甲状腺摄取率T-Uptake |
|
FT3游离三碘甲状腺原氨酸 |
环孢霉素（Cyclosporine） |
产前筛查——母血四联筛查 |
|
FT4游离甲状腺素 |
雷帕霉素（Sirolimus） |
未结合雌三醇uE3 |
|
T3三碘甲状腺原氨酸 |
普乐可复（Tacrolimus） |
甲胎蛋白(ONTD)AFP-ONTD |
|
T4甲状腺素 |
治疗药物检测 |
人绒毛膜促性腺激素总β亚单位β-hCG |
|
T-Uptake甲状腺素结合力 |
卡马西平（Carbamazepine） |
抑制素AInhibinA |
|
TG甲状腺球蛋白 |
地高辛（Digoxin） |
炎症 |
|
TSH促甲状腺激素 |
庆大霉素（Gentamicin） |
白介素6Interleukin-6 |
|
骨标志物 |
苯巴比妥（Phenobarbital） |
糖尿病 |
|
ß-Crosslaps ß-胶原特殊序列 |
苯妥英（Phenytoin） |
超敏胰岛素Ultrasensitive Insulin |
|
PTH甲状旁腺素 |
茶碱（Theophylline） |
|
|
N-MID Osteocalcin N-MID骨钙素 |
丙戊酸（Valproic Acid） |
|
|
Total-P1NP总I型胶原氨基端延长肽 |
万古霉素（Vancomycin） |
|
|
PTHSTAT急诊甲状旁腺素 |
性激素检测 |
|
|
Total Vit D总维生素D |
硫酸脱氢表雄酮（DHEA-S） |
|
|
Biointact PTH (1-84)生物全段甲状旁腺素 |
雌二醇（Estradiol） |
|
|
激素 |
卵泡刺激素（FSH） |
|
|
AACTH促肾上腺皮质激素 |
总β人绒毛膜促性腺激素（Total β-hCG） |
|
|
Cortisol皮质醇 |
促黄体生成素（LH） |
|
|
DHEA-S硫酸脱氢表雄甾酮 |
孕酮（Progesterone） |
|
|
Estradiol雌二醇 |
泌乳素（Prolactin） |
|
|
FSH促卵泡刺激素 |
性激素结合球蛋白（SHBG） |
|
|
HCG+ß人绒毛膜促性腺激素+ß亚单位 |
第二代睾酮（2nd Generation Testosterone） |
|
|
HCG人绒毛膜促性腺激素 |
甲状腺激素检测 |
|
|
LH黄体生成素 |
甲状腺球蛋白抗体（Anti-Tg） |
|
|
Progesterone孕酮 |
甲状腺过氧化物酶抗体（Anti-TPO） |
|
|
Prolactin催乳素 |
游离三碘甲状腺原氨酸（Free T3） |
|
|
SHBG性激素结合球蛋白 |
游离甲状腺素（Free T4） |
|
|
Testoterone睾酮 |
总三碘甲状腺原氨酸（Total T3） |
|
|
PAPP-A妊娠相关性血浆蛋白A |
总甲状腺素（Total T4） |
|
|
hGH人生长激素 |
促甲状腺激素（TSH） |
|
|
HCG STAT急诊人绒毛膜促性腺激素 |
甲状腺激素结合力（T-Uptake） |
|
|
脓毒血症 |
先天性传染病检测 |
|
|
IL-6白介素-6 |
巨细胞病毒IgG（CMV IgG） |
|
|
BRAHMS PCT降钙素原 |
巨细胞病毒IgG抗体亲和力（CMV IgG Avidity） |
|
|
TORCH |
巨细胞病毒IgM（CMV IgM） |
|
|
CMV IgG巨细胞病毒IgG抗体 |
风疹病毒IgM（Rubella IgM） |
|
|
CMV IgM巨细胞病毒IgM抗体 |
风疹病毒IgG（Rubella IgG） |
|
|
Rubella IgG风疹病毒IgG抗体 |
弓形虫IgG（Toxo IgG） |
|
|
Rubella IgM风疹病毒IgM抗体 |
弓形虫IgG抗体亲和力（Toxo IgG Avidity） |
|
|
Toxo IgG弓形虫IgG抗体 |
弓形虫IgM（Toxo IgM） |
|
|
Toxo IgM弓形虫IgM抗体 |
||
|
HSV1 IgG单纯疱疹病毒1型 IgG抗体 |
||
|
HSV2 IgG单纯疱疹病毒2型 IgG抗体 |
||
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Toxo IgG Avidity弓形虫IgG抗体亲和力 |
||
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CMV IgG Avidity巨细胞病毒IgG抗体亲和力 |
||
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类风湿性关节炎 |
||
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Anti-CCP抗环瓜氨酸肽抗体 |
||
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其他 |
||
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IgE免疫球蛋白E |
总结
罗氏：以电化学发光为其核心技术，属于该领域的领头羊，具有检测项目多，速度快，覆盖范围广等特点。肿瘤标志物属于其拳头产品。
雅培：以吖啶脂为标记物进行直接化学发光。最新款产品测试速度达到了400测试/小时，在传染病项目上有所优势。
贝克曼：微粒子酶促免疫为其检测原理。最新款产品的测试速度为400测试/小时。在项目上并不占有，但与生化系统联用以形成流水线推广挺好。
西门子：平台较多，产品覆盖广。查了这么多资料，发现西门子是最早进入国内的化学发光平台，由以其Immulite平台，在业界以检测项目多，速度快等特点，属于“项目+速度”均衡发展的完美机型。其高速离心洗脱技术最具特点的核心技术之一。
资料来源：官网，专利和《临床检验装备大全 第二卷 仪器与设备》
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