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“上转发光技术”实现产业化 稀土助力本土快速检测
作者:中国科学报 王庆        时间:2013-08-13        点击数:2298

 

“上转发光技术”实现产业化
稀土助力本土快速检测
 

 

 
工作人员正在用上转发光免疫分析仪进行检测。
 
■本报见习记者 王庆
 
“我们整个国家快速检测试剂产值加起来甚至都比不上美国一个公司。”谈及此处,北京热景生物技术有限公司总经理林长青显得有些激动。
 
在快速检测试剂行业,高附加值产品几乎被国外公司垄断,国内企业却只能在低端层面挣扎。例如,1人份进口脑尿钠肽试剂价格与75人份国产早早孕试剂价格等值。
 
而让林长青略感高兴的是,利用稀土材料采用“上转发光技术”生产出的新型免疫分析仪,或可为本土快速检测提供新思路。
 
被抢占的高端市场
 
生物和临床应急现场快速检测仪器技术是国家战略新兴产业重点发展的领域之一。
 
新近颁布的《医疗器械科技产业“十二五”专项规划》明确在应急救援领域,围绕灾难医学救援、公共卫生事件应急、战创伤救治和基层医疗急救等不同需要研制相关产品,同时着重发展现场快速检测仪器。
 
这一国家层面政策的背后,相对应的是本土产业的薄弱。
 
“中国和印度这两个国家现在都生产着低附加值的快速检测试剂,销量占全世界的70%~80%,但是高端试剂我们不能生产,因为得配高端仪器。”林长青说。
 
实际上,高端检测试剂大有文章可做。
 
林长青对本报记者举了这样一个例子:美国某家公司2002年在纳斯达克上市,开始时只是生产了一种检测心衰的小试剂,现在其净产值就高达14.7亿美元。
 
目前检测行业内流行做法是:试剂与相应的检测仪器相配套,厂商在销售仪器之后,试剂的消耗会带来源源不断的利润。
 
这种捆绑销售的背后往往需要仪器和试剂优质的性能作为支撑。
 
稀土的高附加值利用
 
先进的进口检测仪器和试剂具有便携、快速、多重、定量等特点 而这正是国产检测仪器欠缺之处。
 
这其中最大的挑战在于如何克服胶体金用于免疫层析检测法时暴露的问题。
 
胶体金作为传统示踪物,其自身缺点导致免疫层析技术的检测性能一直为人诟病。
 
例如,检测结果靠肉眼主观判断,因而检测结果不能精确定量、敏感性较低。示踪物与生物活性分子结合不稳定,易受待检标本中离子浓度、pH值、血红蛋白等干扰,因而影响了其特异性。
 
人们一直在寻找一种克服上述缺点的新型示踪物。
 
军事医学科学院全军微生物检测与研究中心主任杨瑞馥带领团队发现了稀土上转发光纳米材料作为示踪物应用于免疫层析中的一系列规律,解决了层析过程中颗粒与液体行为统一性的问题,创建了基于稀土上转发光生物应急检测技术平台,并在国际上首次实现了该技术的产业化。
 
杨瑞馥对《中国科学报》记者介绍,稀土上转发光纳米材料是由稀土金属元素所构成的一系列晶体合成材料,其特有的上转发光现象:在低能量的红外光激发下,发射高能量的可见光。这使得稀土上转发光纳米材料具有了传统光学示踪物所无法比拟的无焠灭、无背景、高敏感和高稳定等特点。
 
通过一系列表面改性,稀土上转发光纳米材料可通过共价键与生物活性分子相连,从而作为光学示踪物与精密仪器相结合,在“便携”、“快速”的基础上赋予免疫层析“定量”能力。
 
此外,稀土上转发光纳米材料稳定的光学特性以及与生物活性分子基于共价键的交联方式,使得其结合物能够适应更多更宽泛的反应条件,为多个免疫反应的同步进行寻求最优平衡点,从而实现“多重”。
 
中国的稀土矿石约占世界总储量的43%,位居世界第一位,但是多年来始终以低端原材料出口为主,从而造成了宝贵资源的极大浪费。
 
稀土元素独特的核外电子层排布使其可合成各种具有特殊光谱特性的发光材料,稀土上转发光纳米材料就是其中一种。
 
据团队关键成员周蕾博士介绍,稀土上转发光纳米材料所特有的上转发光特性(低能红外光激发,高能可见光发射),使其可解决生物检测中一直令人困扰的示踪物与被检物光谱重叠(即荧光干扰)问题。
 
作为通用生物示踪物具有与各类生物检测技术结合并提高传统检测技术综合性能的潜力,该发现具有广阔的应用前景。
 
杨瑞馥表示,利用其团队的研究成果,生产1万人份试剂只需消耗160mg稀土上转发光纳米材料,开拓了稀土资源高附加值利用的新领域,是稀土资源产业化发展的新方向。
 
初步产业化
 
杨瑞馥团队与中国科学院上海光学精密机械研究所和上海科炎光电公司合作10年,整合不同学科的科研力量,逐步解决了该技术平台的一系列技术问题。
 
在产业化方面,他们曾尝试与多家公司沟通合作事宜。机缘巧合,他们最终选择了北京热景生物技术有限公司。
 
如今,基于稀土上转发光技术生产的上转发光免疫分析仪等产品,已成功运用于科学研究、生物事件处置、疾控应急、临床急诊等领域。
 
截至2011年底,相关检测产品已经实现直接经济效益2488万元人民币,实现利税144万元,创汇33万美元,并已列入中关村战略性新兴产业项目库。
 
尽管已初尝硕果,但谈到竞争,林长青也不无担忧:“国外厂家财力很大,有资本优势,正在通过向医院‘免费赠送’仪器的方式占领市场。”
 
他进一步指出,这种通过试剂的大量捆绑销售,能给外企带来高额利润,给本土产业的发展造成很大压力,希望政府能给本土企业更多支持。
 
《中国科学报》 (2012-04-24 B2 生物)

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