游離藥物濃度檢測(cè)——生物樣本分析前處理技術(shù)
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(huì)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(cè)定游離藥物濃度(Free Concentration)在藥代動(dòng)力學(xué)(PK)、藥效學(xué)(PD),、臨床監(jiān)測(cè)和生物分析樣本前處理過(guò)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(cè)定游離(未結(jié)合)藥物,、激素或其他分析物的濃度時(shí),,生物樣本前處理步驟需確保目標(biāo)物質(zhì)的游離狀態(tài)不被破壞,同時(shí)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(guò)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(xué)或酶解處理(結(jié)合型釋放后檢測(cè)),,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(biāo)準(zhǔn),。
1.1 平衡透析法
平衡透析法(equilibrium dialysis,,ED)是測(cè)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(biāo)準(zhǔn)方法,,常用于血漿蛋白結(jié)合試驗(yàn)(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(dá)到平衡,,而大分子結(jié)合物(如蛋白結(jié)合型藥物)因無(wú)法透過(guò)膜被分離,。
【試驗(yàn)步驟】
1,、樣本準(zhǔn)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(shí),根據(jù)裝置決定孵育時(shí)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(cè)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(shí)間的優(yōu)化等三個(gè)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(wù),,開(kāi)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?cè)谠砩舷嗨?,但在?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作效率,、適用性等方面存在差異,以下為兩者詳細(xì)對(duì)比:
參數(shù) | 平衡透析(HTD) | 快速平衡透析(RED) |
平衡時(shí)間 | 12~16小時(shí) | 4-6小時(shí) |
最-低樣本量 | 100~200 uL | 50~100 uL |
準(zhǔn)確性 | 金標(biāo)準(zhǔn) | 金標(biāo)準(zhǔn) |
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(dòng)組裝,,步驟較多 | 商業(yè)化試劑盒,操作簡(jiǎn)便 |
高通量支持 | 是(96孔板) | 是(48孔板) |
簡(jiǎn)而言之,,平衡透析法具有高準(zhǔn)確性,、適用于低結(jié)合率物質(zhì)(游離濃度<1%)、無(wú)剪切力干擾及可同時(shí)處理多個(gè)樣本(具有96孔板)等多個(gè)優(yōu)點(diǎn),,但其也同時(shí)具備耗時(shí)長(zhǎng),、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(gè)缺點(diǎn),。因此,,客戶需根據(jù)具體試驗(yàn)結(jié)合選擇。
1.2 超濾法
超濾法(Ultrafiltration, UF)的核心原理是通過(guò)離心力驅(qū)動(dòng)小分子游離分析物通過(guò)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(diǎn)、優(yōu)化策略及與平衡透析的對(duì)比,。
【試驗(yàn)步驟】
1,、樣本類型:血漿或血清
2、樣本預(yù)處理:3000×g, 10分鐘,,去除細(xì)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(shí)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(cè)(LC-MS/MS、HPLC等)
作為快速經(jīng)濟(jì)測(cè)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(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),,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(diǎn),。因此,,客戶可根據(jù)自己的試驗(yàn)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(yīng)選擇平衡透析法,。
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(guò)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(cè)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(yàn)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(guò)低可能導(dǎo)致結(jié)合物沉降不完-全
3、離心時(shí)間:30min-2小時(shí),,時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能導(dǎo)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(dòng)沉淀),,用于后續(xù)分析(如HPLC,、LC-MS/MS);
若需測(cè)定結(jié)合型分析物,,可溶解沉淀(如用緩沖液或有機(jī)溶劑)后檢測(cè),。
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(wú)外源干擾,、適用性強(qiáng)和樣本兼容性強(qiáng)等3種優(yōu)點(diǎn),但由于其通過(guò)高速離心進(jìn)行分離,,亦存在潛在結(jié)合物解離,、樣本損傷多及硬件設(shè)施不滿足試驗(yàn)等問(wèn)題。因此,若實(shí)驗(yàn)條件允許,,可結(jié)合超濾或平衡透析進(jìn)行方法驗(yàn)證,,確保數(shù)據(jù)可靠性。
綜上所述,,常見(jiàn)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(diǎn),。因此,,客戶應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況以選擇合適的方法進(jìn)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(kuò)散平衡 | 膜截留+離心力驅(qū)動(dòng) | 沉降速度差異 |
速度 | 慢(小時(shí)級(jí)) | 快(分鐘級(jí)) | 中等(1-2小時(shí)) |
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(chǎng)景 | 科研(結(jié)合常數(shù)測(cè)定) | 臨床(快速檢測(cè)) | 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(shè)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(yàn)平衡透析裝置,、一次性快速平衡透析板,、可重復(fù)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(yàn)平衡透析裝置封口膜、血漿蛋白結(jié)合試驗(yàn)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(yàn)平衡透析裝置 | 24/48/96孔 |
一次性快速平衡透析板 | 1 Plate,48 Wells |
可重復(fù)使用快速平衡透析板 | 1 Plate,48 Wells |
快速平衡透析插件10個(gè),12-14kDa | 10 Inserts,12-14kDa |
快速平衡透析插件10個(gè),8kDa | 10 Inserts,8kDa |
快速平衡透析插件50個(gè),12-14kDa | 50 Inserts,12-14kDa |
快速平衡透析插件50個(gè),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,12-14kd,,25kd,,50kd |
血漿蛋白結(jié)合試驗(yàn)平衡透析裝置封口膜 | 100 Sheets |
特氟龍板 | 96孔-9塊,24孔-5塊,,48孔-7塊 |
超濾管 | 0.5mL 10 kd/50支 |
血漿蛋白結(jié)合試驗(yàn)平衡透析裝置底座 | 1個(gè) |
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匯智和源,,致力于為創(chuàng)新藥研發(fā)企業(yè)及生命科學(xué)研究機(jī)構(gòu)提供高品質(zhì)的生物試劑,IPHASE為公司核心品牌,,品牌宗旨“Innovative Reagents For Innovative Research”,。
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