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游離藥物濃度檢測——生物樣本分析前處理技術(shù)

檢測樣品:生物樣本

檢測項目:游離藥物濃度

方案概述:游離藥物濃度(Free Concentration)是指生物樣本(如血漿,、血清,、組織液等)中未與蛋白質(zhì)或其他大分子結(jié)合的游離態(tài)藥物、激素、代謝物或其他小分子分析物的濃度,。

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更新時間2025年05月09日

上傳企業(yè)匯智和源生物技術(shù)(蘇州)有限公司

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關(guān)鍵詞:游離藥物濃度,F(xiàn)ree Concentration,,生物樣本前處理,,生物樣品前處理,平衡透析法,,equilibrium dialysis(ED),,超濾法,Ultra-filtration(UF),,快速平衡透析裝置,,RED,血漿蛋白結(jié)合,,Plasma Protein Binding(PPB)

游離藥物濃度(Free Concentration)是指生物樣本(如血漿,、血清、組織液等)中未與蛋白質(zhì)或其他大分子結(jié)合的游離態(tài)藥物、激素,、代謝物或其他小分子分析物的濃度,。由于許多生物活性物質(zhì)在體內(nèi)會與蛋白質(zhì)(如白蛋白、α?-酸性糖蛋白,、免疫球蛋白等)結(jié)合,,只有游離部分才能發(fā)揮藥理或生理活性,因此測定游離藥物濃度(Free Concentration)在藥代動力學(PK),、藥效學(PD),、臨床監(jiān)測和生物分析樣本前處理過程中具有重要意義。

一,、游離濃度的前處理技術(shù)

在生物樣本(如血液,、尿液、組織等)中測定游離(未結(jié)合)藥物,、激素或其他分析物的濃度時,,生物樣本前處理步驟需確保目標物質(zhì)的游離狀態(tài)不被破壞,同時去除干擾物質(zhì),。目前的游離藥物濃度分析生物樣品前處理技術(shù)有平衡透析法(equilibrium dialysis,,ED)、超濾法(Ultra-filtration,,UF),、超速離心法(Ultracentrifugation,UC),、凝膠過濾/尺寸排阻色譜(Size-Exclusion Chromatography, SEC),、固相萃取或免疫親和純化和化學或酶解處理(結(jié)合型釋放后檢測),但常用的是平衡透析法(equilibrium dialysis,,ED),、超濾法(Ultra-filtration,UF)和超速離心法(Ultracentrifugation,,UC),,其中平衡透析法更是游離藥物濃度生物樣品前處理技術(shù)的金標準。

1.1 平衡透析法

平衡透析法(equilibrium dialysis,,ED)是測定生物樣本(如血漿,、血清)中游離藥物、激素或代謝物濃度的金標準方法,,常用于血漿蛋白結(jié)合試驗(Plasma Protein Binding, PPB),,其核心原理是利用半透膜使游離小分子在樣本與緩沖液之間達到平衡,而大分子結(jié)合物(如蛋白結(jié)合型藥物)因無法透過膜被分離,。

【試驗步驟】

1,、樣本準備:血漿,、血清、腦脊液或其它基質(zhì)

2,、透析裝置:不銹鋼特氟龍板平衡透析裝置(HTD)或快速平衡透析裝置(RED)

3,、膜選擇:纖維素膜

4、加樣:供體室加入含藥基質(zhì),,受體室加入PBS

5,、孵育:37℃,5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)4~24小時,,根據(jù)裝置決定孵育時間

6,、終止與收集:分別從供體室和受體室取一定體積的溶液,用LC-MS/MS,、HPLC或免疫分析法檢測濃度,。

由上可知,平衡透析法的關(guān)鍵步驟在于裝置,、膜的選擇,、平衡時間的優(yōu)化等三個方面。IPHASE作為體外研究生物試劑的引-領(lǐng)者,,為提供更好的服務,,開發(fā)了普通平衡透析裝置(HTD)和快速平衡透析裝置(RED)兩種,均配以纖維素膜,,以期滿足不同客戶的多種需求,。它們在原理上相似,但在實驗設計,、操作效率,、適用性等方面存在差異,,以下為兩者詳細對比:

參數(shù)

平衡透析(HTD

快速平衡透析(RED

平衡時間

12~16小時

4-6小時

最-低樣本量

100~200 uL

50~100 uL

準確性

金標準

金標準

適用結(jié)合率范圍

低至高(游離濃度0.1%~99%

中至高(游離濃度>0.5%更可靠)

操作便捷性

需手動組裝,,步驟較多

商業(yè)化試劑盒,操作簡便

高通量支持

是(96孔板)

是(48孔板)

 

 

 

 

 

 

 

簡而言之,,平衡透析法具有高準確性,、適用于低結(jié)合率物質(zhì)(游離濃度<1%)、無剪切力干擾及可同時處理多個樣本(具有96孔板)等多個優(yōu)點,,但其也同時具備耗時長,、樣本需求量大、可能受膜吸附或體積位移影響及緩沖液成分可能影響蛋白結(jié)合等多個缺點,。因此,,客戶需根據(jù)具體試驗結(jié)合選擇。

1.2 超濾法

超濾法(Ultrafiltration, UF)的核心原理是通過離心力驅(qū)動小分子游離分析物通過超濾膜,,而大分子蛋白及結(jié)合物被截留,。以下是超濾法的全面解析,,包括原理、步驟,、優(yōu)缺點,、優(yōu)化策略及與平衡透析的對比。

【試驗步驟】

1,、樣本類型:血漿或血清

2,、樣本預處理:3000×g, 10分鐘,去除細胞碎片或纖維蛋白

3,、加樣:將100-200 μL血漿加入超濾離心管

4,、離心:37℃ 2000-3000×g, 30分鐘(需優(yōu)化轉(zhuǎn)速和時間,避免膜堵塞或結(jié)合物解離)

5,、收集濾液:取濾液(通常10-50 μL)用于檢測(LC-MS/MS,、HPLC等)

作為快速經(jīng)濟測定游離濃度的方法之一,超濾法具有快速高效,、使用樣本量少,、及操作簡便等優(yōu)點,但同樣由于其裝置的影響,,超濾法存在著膜吸附,、剪切力干擾及高結(jié)合藥物靈敏度受限等不可忽視的缺點。因此,,客戶可根據(jù)自己的試驗需求選擇前處理技術(shù),,若需快速篩查或樣本量有限,可優(yōu)先選擇超濾法,;若需高精度數(shù)據(jù),,則應選擇平衡透析法。

3.png

1.3 超速離心法

超速離心法(Ultracentrifugation, UC)是一種基于物理分離的技術(shù),,通過極-高的離心力(通常 >100,000×g)將生物樣本中的游離分析物與結(jié)合型分析物(如蛋白結(jié)合物)分離,。該方法適用于血漿、血清,、腦脊液等樣本中游離藥物,、激素或代謝物的測定。其原理是依據(jù)在超高速離心條件下,,由于分子大小和密度的差異,大分子(如蛋白質(zhì),、蛋白結(jié)合型分析物)因分子量大,、密度高而沉降到管底,而游離的小分子(未結(jié)合)則保留在上清液中,。

【試驗步驟】

1,、樣本類型:血清,、血漿、組織樣本

2,、離心速度:100,000–150,000×g,,速度過低可能導致結(jié)合物沉降不完-全

3、離心時間:30min-2小時,,時間過長可能導致游離分子吸附或降解

4,、溫度:4℃(推薦)或室溫,低溫減少蛋白變性和結(jié)合物解離

5,、離心管類型:聚碳酸酯或超離心專用管,,避免使用易吸附分析物的材質(zhì)

6、收集濾液:小心吸取上清液(避免擾動沉淀),,用于后續(xù)分析(如HPLC,、LC-MS/MS),;

若需測定結(jié)合型分析物,,可溶解沉淀(如用緩沖液或有機溶劑)后檢測,。

超速離心法(Ultracentrifugation, UC)由于其不引入抗體、吸附劑等物質(zhì),,具有無外源干擾、適用性強和樣本兼容性強等3種優(yōu)點,,但由于其通過高速離心進行分離,亦存在潛在結(jié)合物解離,、樣本損傷多及硬件設施不滿足試驗等問題,。因此,若實驗條件允許,,可結(jié)合超濾或平衡透析進行方法驗證,,確保數(shù)據(jù)可靠性,。

4.png

綜上所述,常見的游離濃度樣本分析前處理技術(shù)包括平衡透析法(equilibrium dialysis,,ED),、超濾法(Ultra-filtration,UF)和超速離心法(Ultracentrifugation,,UC),,它們有各自的適用范圍和優(yōu)缺點,。因此,客戶應結(jié)合實際情況以選擇合適的方法進行游離濃度的獲取,。

參數(shù)

平衡透析(ED

超濾(UF

超速離心(UC

分離原理

擴散平衡

膜截留+離心力驅(qū)動

沉降速度差異

速度

慢(小時級)

快(分鐘級)

中等(1-2小時)

是否干擾平衡

幾乎不干擾

可能干擾(濃差極化)

可能干擾(高壓/剪切力)

樣品量

微量(50-200 uL

中小量(100-500 uL

中大量(0.5-2 mL

適用場景

科研(結(jié)合常數(shù)測定)

臨床(快速檢測)

特殊體系(脂蛋白、納米顆粒)

成本

低(透析膜成本低)

中(超濾管一次性)

高(設備昂貴)

二,、IPHASE產(chǎn)品

綜上所述,,游離濃度的生物樣本分析前處理主要有平衡透析法、超濾法和超速離心法等三種方法,,作為體外研究生物試劑引-領(lǐng)者,,IPHASE可以給平衡透析前處理提供血漿蛋白結(jié)合試驗平衡透析裝置、一次性快速平衡透析板,、可重復使用快速平衡透析板,、快速平衡透析插件、平衡透析膜,、血漿蛋白結(jié)合試驗平衡透析裝置封口膜,、血漿蛋白結(jié)合試驗平衡透析裝置底座、特氟龍板和超濾管等多類產(chǎn)品,。

名稱

規(guī)格

血漿蛋白結(jié)合試驗平衡透析裝置

24/48/96

一次性快速平衡透析板

1 Plate,48 Wells

可重復使用快速平衡透析板

1 Plate,48 Wells

快速平衡透析插件10,12-14kDa

10   Inserts,12-14kDa

快速平衡透析插件10,8kDa

10 Inserts,8kDa

快速平衡透析插件50,12-14kDa

50   Inserts,12-14kDa

快速平衡透析插件50,8kDa

50 Inserts,8kDa

快速平衡透析裝置48插管

48   Inserts,12-14kDa

快速平衡透析裝置48插管

48 Inserts,8kDa

平衡透析膜

3.5kd,,12-14kd25kd,,50kd

血漿蛋白結(jié)合試驗平衡透析裝置封口膜

100 Sheets

特氟龍板

96-9塊,,24-5塊,48-7

超濾管

0.5mL 10 kd/50

血漿蛋白結(jié)合試驗平衡透析裝置底座

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