一文读懂化学发光免疫分析！

什么是化学发光免疫分析？

　　发光，是指分子或原子中的电子吸收能量后，由基态（较低能级）跃迁到激发态（较高能级），然后再返回到基态，并释放光子的过程。根据形成激发态分子的能量来源不同可分为:光照发光、生物发光、化学发光等。

　　化学发光（chemiluminescence），是在化学反应过程中，发光剂（发光底物）吸收了化学能形成激发态分子，并释放光子的现象。

　　化学发光免疫分析，是将化学发光分析和免疫反应相结合，用来检测微量抗原或抗体的免疫分析技术。

　　现在市面上主流产品是管式化学发光，其中管式化学发光又可分为三种：直接化学发光、酶促化学发光（间接化学发光）、电化学发光。

　　按照发光持续时间，化学发光又可以分为闪光（Flash）和辉光(Glow)。

　　闪光型发光时间在数秒内，如吖啶酯系统、异鲁米诺系统。其检测方式一般采用原位进样和时间积分法测量，即在检测器部位加装进样器，并保证加入发光剂和检测2个过程同步进行；同时以整个发光信号峰的面积为发光强度。

　　辉光型发光时间在数分钟至数十分钟以上，如HRP-鲁米诺系统、ALP-AMPPD系统等。其信号检测无需原位进样，一般以速率法测量，即在发光信号相对稳定的区域（坪区）任意点测量单位时间的发光强度。

资料来源: 天风证券研究所

　　电化学发光，发光强度较大，大概0.2s-0.6s即可达峰值，发光持续时间可由电压控制。

化学发光免疫分析应用在哪里？

　　中国化学发光市场在2019年为300-350亿，行业增速约为15-20%， 而且从2011年到2019年均保持较高增速，市场前景广阔。

国内化学发光市场容量及增速

资料来源：karorama, 天风证券研究所

　　从全球市场来看，化学发光的常规项目主要有甲状腺、生殖性激素、肿瘤标志物和传染病，合计市场份额占90%以上。从国内市场来看，前四大常规项目依次是肿瘤、传染病、甲状腺、生殖性激素，合计市场份额大概80%以上，其他项目还有：优生优育，唐氏筛查，糖代谢，贫血，高血压，炎症，骨代谢，心肌，自免类风湿，过敏，自免糖尿病等等。

中国化学发光常规项目的市场份额

资料来源：公开资料整理, 2018

　　化学发光试剂项目有大概150多项，能够覆盖多种应用场景/疾病检测。下面仅举几个例子，来说明其实化学发光免疫分析在我们实际生活中是非常普遍常见的。

　　孕前：AMH

　　如果女性朋友想要了解自己的卵巢功能是否正常，可以做AMH检测。AMH正常值范围大概在2-6.8ng/ml，不同年龄正常值的范围不同。AMH数值越高，代表卵子存量越多，生育能力较强；数值越低，说明卵巢功能越差（生育能力减弱）。AMH数值随着年龄增长逐步下降，可通过测试AMH及早了解自身情况，以免错过了最佳生育期。

　　孕早期：β-HCG

　　如果女性朋友想知道自己是否怀孕，可以查血清β-HCG,而且还能知道已经怀孕多少周了。孕三个月内通过检测血β-HCG水平，可反映早期胚胎的生长发育情况是否良好。血β-HCG水平还可以用于诊断是否出现异位妊娠（宫外孕），因为宫外孕的血β-HCG水平会低于同期的宫内妊娠。

血清β-HCG检测结果

　　孕早期：孕酮

　　女性朋友怀孕后随着月份增长孕酮值是呈持续增长状态的。孕酮值在怀孕早期有比较重要的参考意义，根据孕酮值的变化可以反映出胎儿发育情况，有无流产或者宫外孕的可能性。若是孕酮值偏低，有可能导致流产，需要在医生指导下进行药物治疗（比如补充黄体酮等）。

孕酮检测结果

哪些产品可以辅助化学发光免疫分析？

　　光子计数探测器

　　化学发光属于极微弱光，微弱到单光子水平，需要光子计数探测器才能精准探测。

单光子水平微弱光

　　光子计数探测器内部包含：光电倍增管PMT、高压电源、放大器、甄别器、脉冲整形器，输出分立的单个电压脉冲信号（正TTL逻辑），然后通过计数单元（比如CH297）对单个脉冲信号进行“数个数”，便可得知化学发光的光强强弱情况。

光子计数探测器原理图

　　目前光子计数探测器的计数线性度可达5M~6Mcps, 经过计数单元CH297的校正之后可达20Mcps左右。

经典搭配：光子计数探测器+计数单元

　　宽动态范围光电倍增管模块

　　刚才提到，光子计数探测器和计数单元搭配使用，计数线性度可达20Mcps。若是还想进一步提高探测上限的话，这个时候就推荐使用滨松的宽动态范围PMT模块：H13126& C12918系列。

宽动态范围PMT模块 H13126（左） & C12918（右）系列

　　在光强较微弱情况下采用光子计数法，在光强稍强情况下采用模拟法（输出电压），动态范围可达8个数量级！既可测低下限，又可测高上限，这将使得化学发光免疫分析仪如虎添翼！更多详细技术信息，请咨询滨松技术人员。

不同光强度下：光子计数法+模拟法

　　参考文献

　　1.技术篇 化学发光细分析（三）：历史变革和技术飞跃，天风证券，郑薇，2016

　　2.医疗装备进口替代，化学发光一马当先, 天风证券，郑薇，2020-05

　　3.化学发光：检测要求决定技术比例，来源于微信公众号：体外诊断技术支持，2019-06

　　4.血清β-hCG、黄体酮和子宫内膜厚度对异位妊娠诊断的临床研究，中国实验诊断学，2014年第18卷第3期，杨永碧。