從更多專業領域分析，適合定量診斷分析需要的新技術的開發側向層析免疫診斷（LFIAs）作為一種穩定的技術適合在廣泛、多樣的 POC 或者現場使用。然而，該技術不能適用于要求非常靈敏、重復性好或者需要獲得定量結果的情況。

 

在過去的一些年里，在制作側向層析診斷產品方面出現了一系列新方法，使得該技術可以用于廣泛、多樣的更高要求的應用領域。這些革新的方法迫使對 LFIAs 制做原理產生新的關注，同時研究進行研究、生產所需要的資源，以便成為這個領域內成功的改革者。

 

方向趨勢：通過這些年重要的大量研發努力，已經發現了克服許多在傳統側向層析免疫診斷產品中材料和設計固有弱點的方法。使用傳統的方法手段，對產品設計和生產過程做 出仔細的觀察，使其可能轉化到生產，獲得具有低水平信號變異系數（CVs）的側向層析診斷產品。該診斷方法的靈敏度接近或優于相關競爭的技術。然而，制作 具有好重復性和高靈敏度表現的 LFIAs 產品，可能需要在材料科學、標記技術和裝置設計上作出相當大的改變。

 

材料科學：最初使用在 LFIAs 上的材料不是專為這個系統中設計的。硝酸纖維素膜、玻璃纖維、聚酯纖維、人造纖維和其他過濾介質都被調整用于這個產品，但是每種材料 都表現出其固有的不均一性，在傳統產品結構中影響了 LFIAs 的可重復性。新的材料需要比現有的材料在功能表現上有所改進。在診斷分析系統中表現出功能多 樣性的材料是合意的。新材料的應用為 LFIA 裝置設計打開了全新 觀念的大門。

 

標記物：傳統使用膠體金、彩色微球或熒光乳膠干燥在標記物墊上作為微粒標記，由于其不穩定性和釋放的不均一導致高的差異水平。由于生產擴大上的缺陷和由檢測手段的 局限性導致的信號丟失，這些標記物的靈敏度往往是有一定的局限性。在對三維空間材料（例如 NC 膜）的視覺檢測中，僅僅能檢測到大約膜表面 10um 深度的信 號；在該系統中剩余的信號被丟失。新標記物，與具有選擇性的材料連接并且配有讀條系統，能產生重大的性能改進，可做為已經在用的標記物的替代物。

 

裝置設計和讀條儀，裝置設計革新保留了傳統 LFIA 合意的部分，但嘗試避免由于主要材料和制做過程產生的缺陷。許多的這類設計依靠讀條儀配合。因此，他們需要多學科交叉研發，增加了產品的設計和研發周期的復雜性。

 

材料和裝置設計：對于使用在側向層析診斷產品中具有多重功能的疊層吸水材料，可能引入智能特性的東西，使制造過程更加復雜，同時增加了診斷產品的變化性。下一代側向層析診 斷產品要達到高重復性和高靈敏度的要求，需要關注開發使用在該類診斷產品中的新材料。這適合于整個診斷裝置，而不僅僅是對于膜系統。

 

雖然在過去十年中做了一些革新的嘗試，真正應用于 LFIA 材料的新方法，獨特的反應表面和標記物墊材料，并不是很多。這些對于某些部分進行的嘗試并不能滿足市場需求。然而最近出現在市場上的幾個革新似乎顯示出一些被接受的情況。

 

考慮 LFIAs 材料選擇時，設計者可能關注以下多種表現特性：

1）高度規則表面介質帶來了優質線條品質；

2）擁有一致膜孔徑大小、厚度和蛋白結合能力的三維結構材料；

3）在多種吸水速率下的正確毛細層析；

4）在有可能情況下最輕薄化在整個產品保質期保持好的流體流動特性，獨立測試；

5）在整個產品保質期保持毛細時間增加的低 CVs 值，獨立測試；

6）最小程度的金屬污染；7）低熒光背景干擾；

8）無干擾反應；

9）儲藏期間的穩定性；

10）非易燃性；

11）低成本；

12）共價聯結的活性；

13）多功能性，例如，單一材料作為標記墊、樣品墊、反應載體、分離介質和吸水介質。

 

幾種新材料和相關的設計方向是在這些基本原則下進行研發的，雖然仍未有能完全實現所有列出描述的產品進入市場。下列一些產品就是說明。

革新的材料，一種符合上述一些描述的材料被研發，這就是 Whatman（Florh am Park, NJ）公司的 Fusion 5 材料。該大孔徑、單層材料是親水的和本來就不能被蛋白結合的。這種材料意義在于單一材料實現了用于傳統側向層析裝置上所有材料的功能。它可以作為樣品 墊、膠體金墊、膜和吸水紙。

由于它不能被蛋白結合，Fusion 5 不適合傳統的將測試線和控制線噴點到介質層的使用方法。一種策略被作為代替辦法，有點象在流水中放一個大石頭。大直徑珠粒（大約 2um）被標記到測試線 和控制線蛋白上，然后被噴點到材料的適當位置。大珠粒被固定在材料中，并形成測試線和控制線區域。當樣本和標記抗體結合復合物層析通過所謂的「大石頭」 時，在這個區域出現了蛋白結合和信號表現。

該系統固有的開放孔徑意味著檢測能被極其快速的完成，表現出陰性和陽性結果。速度或者反應時間對于 LFIAs 是重要的，但在多數情況下它與靈敏度構成反相關。在 Fusion5 中使用珠粒方法極大地克服了這個問題，且擁有低背景值和增加了配體結合的表面積。

將 Fusion 5 應用于 LFIA 產品，能使生產過程變得非常簡單。LFIAs 標準生產中的基本步驟，浸泡、干燥和層疊，都被省略。使用該材料必需滿足一個要求，相關的大顆粒在測試線和控制線區域內能沉積形成線條，這可能是技術難點。然而，該沉積過程通過使用非接觸和接觸兩種方式噴點，被證明具有技術可行性。

 

微柱層面：另一種新的分析和材料設計方向是 Amic AB（Uppsala, Sweden）的 4CastChip. 該公司研發出一種診斷分析層面，其在塑料表面分布有高度規則的微柱陣列。

用 Molecular Devices Corp.（Sunnyvale, CA）的 GenePix 掃描儀獲得量化數據 4CastChip 中的微柱表面被右旋糖苷修飾為親水性的，且驅動流道內的樣品和試劑毛細層析。同樣，微柱為測試線和控制線處的捕獲配體提供了一個 生物適應性好的表面。該材料與標準的 NC 膜材料相比具有高度規則性。象 Fusion 5 一樣，Amic 公司的裝置提供了多種功能，微柱構成的流道能作為加樣區、反應表面和吸水墊。

在芯片表面上，將蛋白結合到該材料的表面是通過氨基和醛基間的共價吸附力。蛋白被噴點到表面，然后在潮濕環境中，短時間內發生聯接反應。該材料能應用于發生高靈敏反應的分析產品，其使用熒光標記，且與讀條系統連接時能測出明確的靈敏度值。

在芯片表面上，將蛋白結合到該材料的表面是通過氨基和醛基間的共價吸附力。蛋白被噴點到表面，然后在潮濕環境中，短時間內發生聯接反應。該材料能應用于發生高靈敏反應的分析產品，其使用熒光標記，且與讀條系統連接時能測出明確的靈敏度值。

與 Fusion 5 一樣，在生產期間，該裝置有可能減少生產流程中的一些步驟。同時，它需要將蛋白連續噴點到離散的材料表面，該工作僅能通過非接觸噴點技術來完成。芯片要 求單片生產操作，從生產過程的觀點來看可能是一個弱點，反之象 NC 膜類的材料可以實現滾軸式的生產。噴點方式必須具有高度的規則性、 重復性和精細控制，以便確保線寬度是一致的。

4CastChip 表現出 LFIA 層構思路上的轉變，作為一種有效的兩維空間層構，不是由離散的孔構成的。

然而，該裝置表現出真實的毛細能力，有極 其規則的親水表面和產生視覺上可接受的靈敏度線條（在系統測試時間內，與已知的應用于臨床和 POC 系統產品中的材料相比）。該材料自身具有高度穩定性和能 保持蛋白長期結合在穩定的位置上。所以，它符合在本文開頭列出的理想裝置的很多標準。

標記和讀條系統 幾種類型標記顆粒技術被使用在 LFIA 系統中。對多種標記方法進行選擇，決定了可達到的靈敏度和簡化了標記生產，并且使用讀條系統連接測試條是必要的。如 果讀條儀是必需的，使用的標記方法將決定讀條儀的類型。標準系統利用膠體金或乳膠顆粒包含可視或熒光染料進行標記。

分析系統決定了一些缺陷的影響方式。例如，當一種可視標記被評估時，使用眼睛或讀條儀判斷，顯現的信號僅僅是膜頂部 10um 內的表現。捕獲信號中的 重要部分因讀條儀的透視性而丟失。同時，側向層析分析不允許信號放大，由于考慮到設計和使用的簡便性，多步分析方法一般不用在該系統。

然而，一些顆粒標記的新方法在近年被引入。包括順磁粒子（PMPs），被 Magna BioSciences（SanDiego）使用在磁性免疫層析測試技術（MICT）；且熒光標記的革新，被 Cibitest GmbH（Neu-Ulm, Germany）應用于熒光標記免疫試紙條技術（FLORIDA）研發。

 

PMP 技術

Magna Bioscience 的 MICT 技術以前在 IVD 技術雜志上有所報道。在 LFIA 系統中使用順磁粒子的優點如下：

1）PMPs 是一種直接代替顏色或熒光標記膠體顆粒的技術；2）標記化學成熟并且可標準化；3）試劑穩定；4）研發產品信號穩定；5）生物材料上磁背景低；6）磁區域不受視覺屏障阻礙。

因此，對膜有污染或染色的樣品測試能被進行，且測試和控制線不一定要是可視的。讀條儀能檢測在介質底層內的所有信號。

最新消息顯示，在肉眼和視覺讀條儀可檢測空間結構以下的信號顆粒捕獲問題已被克服。高利用率的信號強度能被轉化成重要的檢測靈敏度數據。

MAR 系統被證明在多種系統中都具有可行性。該系統被證明在多種分析系統和材料中具有高靈敏度和可應用性。

熒光團技術：另一個應用于側向層析分析的敏感標記和讀條方法，Cibitest 的 FLORIDA 技術，作為信號產生試劑，所有的熒光團以高密度形式標記在載體分子上。熒光團和載體復合物被標記到使用在分析診斷中的特異性蛋白上。這意味著熒光團與蛋白的連接率是非常高的。因此，信號強度比標準的抗體直接連熒 光團方法要高。

該技術額外的優點在于標記的熒光在可見波長范圍內，使得信號的產生和檢測極其的簡單，而標準的熒光團標記檢測需要一個復雜的讀條儀。Cibitest 裝置僅要求一盞激發燈，判讀能被肉眼完成。因此高靈敏度分析能被實現，雖然信號的量化上還存在問題。

熒光讀條技術：對于任何需要讀條系統的 LFIA 研發來說，主要問題之一是必須連接到一個合適的系統上。對于一些檢測研發人員而言，與熒光讀條儀連接會有問題，因為在試紙 條研發完成之前就要將大量的預先投資都放到專利和讀條儀的研發上。市場中缺乏適合側向層析診斷的低成本、易使用的讀條儀，該讀條儀要能快速轉化成可用產 品。

制造的熒光分析讀條儀嘗試去解決這個問題。ESE 制造了一個微型的共焦光學傳感器能適用于多種結構的綜合性考慮，包括手持式和 實驗室式單位。該傳感器能快速改進，使用在多種類中的任何熒光標記產品上。該系統在多種測試系統中表現出高靈敏度和大動態范圍（見表 I 和 II）。該類裝置和服務的實用性解決了 LFIA 開發者的工具包中一個關鍵的開發障礙。

多學科交叉平臺研發：

HIV 血清轉化平板測試結果，用 OSOS HIV 1/2 熒光 LFIA 和 ESE 手持熒光傳感器測定。檢出值被證實，使用平均 5 個被證實的 HIV1/2 陰性樣本和 3 個標準背離。研發高靈敏度和高重復性的定量 LIFAs 產品的主要面臨挑戰之一是該類檢測系統要求更多的多學科交叉步驟，比使用傳統技術制作標準的側向層析分析產品。需 要廣泛的學科研究投入，包括材料科學、化學、生物學、光學、軟件和硬件工程，同時還要求過程設計、設備設計和項目管理。專門技術要求整合所有的這些原理并 確保制作出可行的產品，可能會遇到困難，尤其是對于小公司。

然而，開發精確定量 LFIAs 產品要求更多的合作。需要保證能夠使相互的思考、工藝和專門技術驅動這個過程，就象與 BioDot Inc.（Irvine, CA）有合作關系的 Diagnostic Consulting Network（Carlsbad,CA）提供的一步一解決程序（OSOS）。OSOS 程序設計是為研究者提供服務，在研究過程中幫助他們評估某些新的相關的 ICT 分析技術；以提供讀條技 術、新材料和新標記技術構成的網絡結構；并且在各種體系中評估這些藝術性技術的有效性。也包括一個教學性組成部分，通過該公司能直接學到基本的 LFIAs 方法和與前沿發展水平保持同步。診斷工業中的微矩陣和微柱體開發多依靠協同合作，研發和生產中需要多學科交叉。在過去十年中，它獲得了可觀的投資。采用多學科交叉分析研究程序組合外包的概念，可能使他們獲得成功，尤其是對小公司而言。

 

結論

這些新技術進行的嚴格測試將被取信市場，例如有效性、適合應用環境和終端客戶、成本、產品的可生產性和使用明確專利的有效性。該技術將繼續改進直到被完全的新技術代替，主要決定因素是被證明具有實用性和廣闊的應用空間。

2020U.S. 臨床診斷 POC 市場估計在 $120億，大約 $50億 POC 測試產品是與血糖監控無關。產生在廣泛地使用的 POC 測試中的重大潛在利潤提供了 LFIA 積極的發展動力，但也更好的體現出其巨大的市場性。

同時臨床 POC 市場僅僅是該技術的冰山一角。象畜牧獸醫診斷、食品微生物、農業、水產業、環境、工業健康和安全，所有的都顯示市場增長的信號和有更大的潛力。為滿足這個領域內許多新應用方向的需求，可能需要將本文討論的方法類型工業化。