Przepływ boczny IVD - podstawy dotyczące próbek, koniugatów i tamponów absorbujących

Spróbka, Conjugate, and Absorbent Pad Mmateriały

Materiały podkładek z przepływem bocznym obejmują porowate matryce, które są używane do podkładek na próbki, podkładek sprzężonych i podkładek absorbujących. Najczęściej materiały celulozowe (i.e., bibuły filtracyjne) są używane do próbek i wkładów chłonnych, podczas gdy filtry z włókna szklanego są używane do wkładów sprzężonych. Oferujemy szereg materiałów celulozowych i z włókna szklanego pod marką SureWick^® (Tabela 1). Materiały te są zazwyczaj tańsze niż membrany nitrocelulozowe, ponieważ są łatwiejsze w produkcji. W większości przypadków materiały te nie są jednak produkowane specjalnie do użytku w testach przepływu bocznego.

W zależności od tego, skąd pochodzą materiały podkładek, mogą one nie mieć specyfikacji odnoszących się do testów przepływu bocznego i wykazywać poziomy zmienności, które są większe niż pożądane, szczególnie w wymiarach, które są używane w testach przepływu bocznego. Inne materiały, takie jak tkane siatki i włókniny syntetyczne, są również używane jako materiały podkładek, choć z dużo mniejszą częstotliwością.

• Sample Pad Selection and Specifications
  • Specifying the Sample Pad.
• Conjugate Pad Selection and Specifications
  • .Określanie podkładki sprzężonej
  • Dobór i specyfikacja podkładki absorbującej
    • Specyfikacja wkładu chłonnego
    • Plan produkcji w każdej fazie rozwoju

Substancje chemiczne na podkładkach SureWick^®

Podkładka na próbkę i koniugat służą jako miejsce dla substancji chemicznych, które są niezbędne do przeprowadzenia testu przepływu bocznego. Szczegółowe informacje opisano poniżej dla każdego typu podkładki. Istnieje jeden ważny aspekt tych chemikaliów, który jest ogólnie niedoceniany. Chemikalia są ładowane do tych wkładek poprzez zastosowanie jednorodnych roztworów i odparowanie wody. Substancje rozpuszczone mogą stać się niejednorodne podczas procesu odparowywania z powodu różnej rozpuszczalności. Ciekłe składniki, takie jak TWEEN^® 20, powrócą do wysoce skoncentrowanego stanu i prawdopodobnie nie będą równomiernie rozłożone na włóknistej sieci podkładki. Gdy próbka zostanie nałożona na pasek testowy, ich szybkość rozpuszczania będzie zależeć od ich naturalnej rozpuszczalności i szybkości mieszania na interfejsie molekularnym. Należy oczekiwać, że składniki te nie będą rozpuszczać się w takim samym tempie, gdy próbka zostanie nałożona na pasek testowy. Tak więc, szybciej rozpuszczające się składniki będą bardziej skoncentrowane w pobliżu frontu cieczy, podczas gdy te, które rozpuszczają się wolniej, będą opóźnione w uwalnianiu do strumienia cieczy. Efektem netto tych zjawisk jest wygenerowanie zestawu gradientów chemicznych w strumieniu cieczy, gdy przemieszcza się on przez podkładki i na membranę.

Mogą istnieć miejsca w strumieniu cieczy, w których stężenie substancji chemicznych nie sprzyja interakcji między przeciwciałami i analitem.

Tabela 1 Materiały podkładek SureWick^®

Przeznaczenie	Materiał	Kod	Grubość (mm)
Próbka/podkład chłonny	Celuloza	C048	0.48
Próbka/wkład chłonny	Celuloza	C068	0.68
Próbka/wkład chłonny	Celuloza	C083	0.83
Próbka/wkład chłonny	Celuloza	C248	2.48
Podkładka łączona	Włókno szklane	G028	0.28
Conjugate Pad	Glass Fiber	GFDX	0.43

Sample Pad Selection and Specifications

Podkładka pod próbkę (Figure 1) może być używana do wykonywania wielu zadań, z których najważniejszym jest promowanie równomiernego i kontrolowanego rozprowadzania próbki na podkładce koniugatu. Może również kontrolować szybkość, z jaką ciecz dostaje się do podkładki koniugatu, zapobiegając zalaniu urządzenia. Po zaimpregnowaniu składnikami takimi jak białka, detergenty, środki zwiększające lepkość i sole buforowe, podkładka na próbkę może być również używana do:

1. Zwiększenia lepkości próbki (modulowania właściwości przepływu).
2. Zwiększenia zdolności próbki do rozpuszczania odczynnika detektora.
3. Zapobieganie niespecyficznemu wiązaniu koniugatu i analitu z jakimikolwiek materiałami znajdującymi się na dalszych etapach procesu.
4. Zmodyfikowanie chemicznej natury próbki, tak aby była kompatybilna z tworzeniem immunokompleksu na linii testowej.
5. Promuj równomierny przepływ próbki wzdłuż membrany.

Obecność dodanego białka (takiego jak albumina) oraz detergentów i środków powierzchniowo czynnych (takich jak SDS lub TWEEN^® 20 w niskim stężeniu).w niskim stężeniu) może promować rozpuszczanie koniugatu, zmniejszać niespecyficzne wiązanie koniugatu i ewentualnie minimalizować adsorpcję analitu na membranie.

Rysunek 1. Przykładowa podkładka

Dodając środki blokujące do podkładki na próbki, można wyeliminować blokowanie membrany. Takie podejście może być znacznie łatwiejsze i znacznie bardziej opłacalne niż próba bezpośredniego zablokowania membrany. O ile przeciwciało (lub antygen) nie jest kowalencyjnie przyłączone do cząsteczki detektora, nie zaleca się suszenia odczynnika detektora na podkładce koniugatu w obecności białek blokujących lub detergentów. Egzogenne białka, zwłaszcza w obecności detergentów, mogą wyprzeć przeciwciało lub antygen z cząsteczki detektora podczas długotrwałego przechowywania. W związku z tym poduszka na próbki może być jedynym miejscem w urządzeniu testowym innym niż membrana, w którym można bezpiecznie dodać środki blokujące i rozpuszczające.

Niektóre testy wymagają próbek, które wykazują dużą zmienność składu chemicznego. Na przykład ludzki mocz może mieć pH między 5 a 10. Różnice w pH i sile jonowej mogą zmieniać specyficzność i czułość odczynników wychwytujących i wykrywających oraz promować różne stopnie niespecyficznego wiązania odczynników wykrywających ze względu na zmiany gęstości ładunku. Dodanie stosunkowo wysokiego stężenia soli buforowych do podkładki na próbki (na przykład poprzez wstępną obróbkę 1,0 M buforem boranowym, pH 9,5) może zminimalizować zmienność poprzez kontrolowanie pH i siły jonowej roztworu, który wychodzi z podkładki na próbki.

Istnieją dwa rodzaje materiałów, które są powszechnie stosowane jako podkładki pod próbki: filtry z włókna celulozowego i tkane siatki.

Tkane siatki, czasami nazywane ekranami, zwykle działają bardzo dobrze, aby równomiernie rozprowadzić objętość próbki na sprzężonej podkładce. Zazwyczaj mają również dobrą wytrzymałość na rozciąganie i dobrze się z nimi pracuje, nawet gdy są mokre. Siatki mają bardzo niską objętość złoża, co oznacza, że zatrzymują bardzo małą objętość próbki, zwykle 1 - 2 μL/cm². Z drugiej strony, niepraktyczne jest traktowanie ich z zamiarem załadowania ich wystarczającą ilością substancji rozpuszczonych, aby zmodyfikować zawartość białka, pH, siłę jonową lub lepkość badanej próbki. Siatki mogą być również drogie w porównaniu do innych porowatych mediów i trudne do przetworzenia za pomocą maszyn do cięcia taśm.

Filtry celulozowe mają właściwości, które są prawie przeciwieństwem tkanych siatek. Są grube (250 μm), słabe i stosunkowo niedrogie. Filtry celulozowe mają również dużą objętość złoża (25 μL/cm2). Papier może być bardzo trudny w obsłudze, zwłaszcza gdy jest mokry. Filtry celulozowe są najczęściej stosowanymi materiałami do produkcji wkładów do próbek, ponieważ można je załadować szeroką gamą środków blokujących, środków uwalniających odczynniki detektora, modyfikatorów pH i siły jonowej oraz wzmacniaczy lepkości. Podczas korzystania z filtrów celulozowych należy zachować ostrożność, aby zapewnić wystarczający i spójny kontakt z materiałem podkładki koniugatu. Nieosiągnięcie dobrego kontaktu i odpowiedniej kompresji może prowadzić do przerwanego lub niespójnego transferu płynu do wkładki sprzężonej.

W przypadku wielu testów opartych na moczu, zwłaszcza testów ciążowych i owulacyjnych, porowate plastikowe knoty wystają z końca kasety. Ich podstawową funkcją jest zbieranie płynu ze strumienia moczu, aby można go było przenieść na pasek testowy w kasecie. Wymiary knota są dostosowane do konstrukcji kasety z paskiem testowym i wymogu wchłonięcia wystarczającej ilości płynu do przeprowadzenia testu. Knot może być poddany obróbce chemicznej lub nie, w zależności od składu chemicznego innych materiałów w kasecie. Można sobie wyobrazić, że plastikowy knot może pełnić funkcję podkładki pod próbkę.

Specyfikacja podkładki pod próbkę

Specyfikacja podkładki pod próbkę zależy w dużej mierze od jej przeznaczenia w urządzeniu testowym. Jeśli podkładka jest używana głównie do modyfikacji próbki, należy określić następujące atrybuty:

Grubość (średnia i zmienność)

Średnia grubość może być podana w mikronach, milimetrach lub tysięcznych częściach cala (milsach). Zakres zmienności jest również krytyczny, ponieważ wpłynie to na objętość złoża i spójność kompresji w obudowie. W przypadku pasków umieszczonych w obudowach, próbka jest zwykle nakładana na port, który odsłania niewielki obszar podkładki próbki. Jeśli materiał podkładki jest zbyt gruby, włókna mogą zostać ściśnięte w taki sposób, że wchłanianie cieczy do podkładki zostanie znacznie ograniczone lub uniemożliwione. Jeśli materiał wkładki jest zbyt cienki, kontakt z obudową może być niewielki lub żaden. Pozwala to próbce wejść do obudowy bez przeszkód, zalewając wnętrze i znacząco zmieniając dynamikę przepływu paska testowego.

Waga podstawowa (średnia i zmienność)

Waga podstawowa to masa włókien na jednostkę powierzchni. W przemyśle papierniczym i włókninowym jest ona najczęściej wyrażana jako g/cm². Wartość ta ma niewielkie znaczenie dla testów przepływu bocznego. Korzystając z gramatury, grubości materiału i gęstości polimeru, można obliczyć objętość złoża i porowatość. Objętość złoża jest wprost proporcjonalna do grubości przy stałej porowatości. Podobnie, objętość złoża jest wprost proporcjonalna do porowatości przy stałej grubości. Zmienność gramatury można zatem zrównać ze zmiennością objętości złoża. Objętość złoża jest w rzeczywistości krytycznym parametrem wydajności, ale rzadko jest podawana.

Wytrzymałość na rozciąganie

Wytrzymałość na rozciąganie dla materiałów podkładek do próbek jest ważna z tego samego powodu, co w przypadku membran. Niektóre materiały są tak słabe, jak membrany bez podkładki. Ponieważ mogą one być cięte do szerokości 1 cm lub mniejszej, obsługa wstęgi może być bardzo trudna w ciągłej operacji przetwarzania.

Extractables

Materiały używane do produkcji podkładek do próbek zawierają spoiwa, które utrzymują włókna razem. Ponadto niektóre włókna mogą się łamać lub nie być połączone z makrostrukturą podkładki. W związku z tym znaczny procent składników podkładki może ulec przemieszczeniu podczas różnych etapów przetwarzania. Gdy pasek testowy jest uruchamiany, może to prowadzić do zatykania i słabego transferu płynu, gdy próbka zwilża podkładkę i przesuwa się w dół.

Wymiary (długość, szerokość)

Wymiary i tolerancje powinny być w pełni zdefiniowane.

Opakowanie, etykietowanie i certyfikacja

Rozważania dotyczące membran odnoszą się również do materiałów podkładek pod próbki.

Particle Retention Rating

W niektórych zastosowaniach podkładka na próbki jest używana jako filtr do usuwania cząstek z próbki, zanim ciecz dostanie się do podkładki sprzężonej. Dlatego ważne jest, aby znać wskaźnik retencji cząstek. Ponieważ materiały te są filtrami wgłębnymi, nie wykazują 100% zdolności zatrzymywania. Ze względu na sposób, w jaki produkowane są papiery i włókniny, zmiana wskaźnika retencji cząstek często wiąże się ze znacznymi zmianami grubości i gramatury.

Conjugate Pad Selection and Specifications

.Podkładka koniugacyjna (Rysunek 2) może wykonywać wiele zadań, z których najważniejszym jest równomierne przenoszenie odczynnika detektora i badanej próbki na membranę. Gdy próbka przepływa do podkładki sprzężonej, odczynnik detektora ulega rozpuszczeniu, odrywa się od materiału podkładki i przemieszcza się wraz z próbką do membrany. Idealny materiał podkładki koniugatu ma następujące cechy:

1. Niskie wiązanie niespecyficzne: Jeśli odczynnik detektora lub analit wiąże się z podkładką koniugatu, nie będzie mógł utworzyć immunokompleksu na linii testowej, zmniejszając w ten sposób intensywność sygnału i czułość.
2. Spójna charakterystyka przepływu: Niespójne właściwości przepływu mogą powodować poważne problemy z wydajnością. Jeśli materiał nie osadza próbki równomiernie na membranie, odczynnik detektora może być kierowany na membranę, pojawiając się jako smugi, gdy próbka migruje wzdłuż membrany. W konsekwencji na liniach testowych i kontrolnych wystąpi nierównomierny rozwój sygnału.
3. Stała objętość złoża: Po załadowaniu do podkładki koniugatu przez zanurzenie, ilość odczynnika detektora na każdym pasku testowym zależy od objętości złoża materiału. Jeśli objętość złoża zmienia się znacząco, można zaobserwować zmienną intensywność sygnału, nawet jeśli wszystkie inne składniki paska są stałe.
4. Niska zawartość substancji ekstrahujących: Oprócz chemicznych substancji ekstrahujących, materiał powinien być wolny od cząstek, które mogą zatykać membranę na interfejsie wkładka koniugacyjna/membrana.
5. Dobra charakterystyka obsługi wstęgi i stała ściśliwość: Te atrybuty są ważne dla włączenia do produkcji pasków testowych i dla stałego transferu cieczy na membranę.

Rysunek 2. Podkładka koniugacyjna do testów przepływu bocznego.

Rola podkładki sprzężonej w czułości testu<

Ważną funkcją podkładki koniugatu jest dostarczanie cząstek detektora na membranę w stałej objętości próbki na każdym pasku testowym. Ostatecznie objętość próbki wymagana do uwolnienia cząstki detektora do strumienia próbki określa, ile analitu można zmierzyć. Tylko analit zawarty w objętości próbki, która migruje przed i z cząsteczkami detektora, może przyczynić się do sygnału. Objętość próbki, która wchodzi do wkładki koniugatu i membrany po całkowitym uwolnieniu cząstek detektora, nie przyczynia się do sygnału, chociaż służy do zmniejszenia tła testu (Rysunek 3). Analit, który przechodzi przez linię odczynnika wychwytującego po tym, jak wszystkie cząstki detektora migrują dalej w dół strumienia, może wiązać się na linii odczynnika wychwytującego, ale będzie brakować dodatkowych cząstek detektora do uzupełnienia immunokompleksu. Objętość próbki faktycznie analizowana na pasku testowym jest równa ilości próbki wymaganej do rozpuszczenia cząstek detektora, a nie całkowitej ilości pochłoniętej przez urządzenie.

Rysunek 3. Czułość testu przepływu bocznego.

Materiały porowate powszechnie stosowane w sprzężonych wkładkach to filtry włókninowe, które są wytwarzane przez sprasowanie włókien celulozowych, szklanych lub plastikowych (takich jak poliester, polipropylen lub polietylen) w cienkie maty. Są one określone przez rozmiar włókien, grubość, gramaturę, ekstrahowalność i natężenie przepływu powietrza. W większości przypadków kosztują one znacznie mniej niż membrany. Materiały powszechnie stosowane do produkcji wkładów sprzężonych obejmują filtry z włókna szklanego, filtry celulozowe oraz filtry poliestrowe lub polipropylenowe poddane obróbce powierzchniowej (hydrofilowe). Kluczowe właściwości każdego z nich zostały podsumowane w Tabeli 2.

Tabela 2 Właściwości sprzężonych materiałów podkładek

Materiał nietkany	Krótka charakterystyka	Kluczowe zalety	Kluczowe zobowiązania
Włókna szklane	Grubość 100 - 500 μm, mogą zawierać spoiwa utrzymujące włókna razem	Dobra objętość zatrzymywania, niskie wiązanie niespecyficzne	Niskie właściwości rozciągające, trudne do rozcięcia i obsługi wstęgi
Filtry celulozowe	300 - 1000 μm grubości, zwarte włókna o stałej gęstości	Bardzo niskie wiązanie niespecyficzne, zwykle bardzo jednolite	Wysokie objętości zatrzymywania (> 50 μL/cm2), może być bardzo słaba, gdy jest mokra
Poliester modyfikowany powierzchniowo	100 - 300 μm grubości, hydrofilowe filtry poliestrowe	Niskie wiązanie niespecyficzne, doskonała wytrzymałość na rozciąganie i obsługa wstęgi<		Niskie i nieco zmienne objętości zatrzymywania (< 15 μL/cm2)

Specyfikacja podkładki sprzężonej

Podkładka sprzężona jest równie krytyczna jak membrana w kontrolowaniu wydajności testów przepływu bocznego. W związku z tym bardzo ważne jest zdefiniowanie kluczowych specyfikacji materiałowych:

Grubość (średnia i zmienność)

Grubość może być podana w mikronach, milimetrach lub tysięcznych częściach cala (mils). Zakres zmienności jest również krytyczny, ponieważ wpłynie to na objętość złoża i spójność kompresji w obudowie.

Waga podstawowa (średnia i zmienność)

Waga podstawowa to masa włókien na jednostkę powierzchni. W przemyśle papierniczym i włókninowym jest ona najczęściej wyrażana jako g/m². Wartość ta ma niewielkie znaczenie dla testów przepływu bocznego. Korzystając z grubości materiału i gęstości polimeru, można obliczyć objętość złoża i porowatość. Objętość złoża jest wprost proporcjonalna do grubości przy stałej porowatości. Podobnie, objętość złoża jest wprost proporcjonalna do porowatości przy stałej grubości. Zmienność gramatury można zatem zrównać ze zmiennością objętości złoża. Objętość złoża jest w rzeczywistości krytycznym parametrem wydajności, ale rzadko jest podawana.

Wytrzymałość na rozciąganie

Wytrzymałość na rozciąganie dla sprzężonych materiałów poduszek jest ważna z tego samego powodu, co dla membran. Niektóre materiały są tak słabe, jak membrany bez podkładki. Ponieważ mogą one być cięte do szerokości < 1 cm, obsługa wstęgi może być bardzo trudna w ciągłej operacji przetwarzania.

Extractables

Materiały stosowane do produkcji padów sprzężonych mogą zawierać spoiwa, które utrzymują włókna razem. Ponadto, niektóre z włókien mogą pękać lub nie być połączone z makrostrukturą podkładki. W związku z tym znaczny procent składników podkładki może ulec przemieszczeniu podczas różnych etapów przetwarzania. Gdy pasek testowy jest uruchamiany, może to prowadzić do zatykania i słabego transferu płynu, gdy próbka zwilża podkładkę i przesuwa się w dół. Obce włókna szklane mogą również stanowić zagrożenie dla zdrowia w zautomatyzowanych systemach produkcyjnych.

Wymiary (długość, szerokość)

Wymiary i tolerancje powinny być w pełni zdefiniowane.

Opakowanie, etykietowanie i certyfikacja

Rozważania dotyczące membran odnoszą się również do sprzężonych materiałów tamponowych.

Absorbent Pad Selection and Specifications

Wybór wkładki chłonnej

Wkładki chłonne, gdy są używane, są umieszczane na dystalnym końcu paska testowego (Rysunek 4). Podstawową funkcją wkładki chłonnej jest zwiększenie całkowitej objętości próbki, która dostaje się na pasek testowy. Ta zwiększona objętość może być wykorzystana do wypłukania niezwiązanych cząstek detektora z linii testowej i kontrolnej, obniżając w ten sposób tło i zwiększając czułość testu. Ponieważ objętość próbki, która ostatecznie przyczynia się do sygnału, jest kontrolowana przez objętość wymaganą do rozpuszczenia cząstek detektora, a nie przez całkowitą objętość próbki, która wchodzi do urządzenia, dodanie podkładki absorbującej może nie mieć dramatycznego wpływu na ogólną czułość testu. Jeśli konstrukcja paska nie zawiera podkładki absorbującej, objętość próbki analizowanej na pasku jest określana wyłącznie przez objętość złoża membrany.

Rysunek 4. Podkładka chłonna do przepływu bocznego.

Istnieją dwie główne kwestie związane ze stosowaniem wkładek chłonnych. Po pierwsze, odpowiedni materiał musi zostać zidentyfikowany, określony, zakupiony i zintegrowany z procesem produkcyjnym. Ostatecznie prowadzi to do wyższych kosztów gotowego produktu. Po drugie, wkład chłonny utrudnia włączenie wskaźnika końca testu do urządzenia testowego. Przepływ cieczy przez wkład chłonny niekoniecznie jest laminarny, a wkład może wypełniać się cieczą w sposób nieprzewidywalny.

Większość wkładów chłonnych jest wykonana z filtrów celulozowych. Materiał należy wybrać na podstawie grubości, ściśliwości, możliwości produkcji, a przede wszystkim jednorodności objętości złoża. Po wybraniu materiału pochłaniającego, optymalizacja całkowitej objętości pochłanianej przez pasek testowy jest najlepiej zarządzana poprzez zmianę wymiarów (zwykle długości) podkładki pochłaniającej.

Wybór wkładu chłonnego

Wszystkie specyfikacje dotyczące podkładki na próbki mają zastosowanie do podkładki absorbującej, z wyjątkiem substancji ekstrahowalnych.

Crozważa plany Mprodukcji Pplanu w Ekażdym Pfazie Drozwoju

Schematy produkcji wahają się od całkowicie ręcznych do całkowicie zautomatyzowanych. Aby zapewnić powtarzalność, istnieją pewne etapy, które wymagają wysokiego poziomu spójności.

Wybór odpowiedniego procesu produkcyjnego

Wybór procesu zależy przede wszystkim od ilości produktu, który ma zostać wytworzony oraz funduszy dostępnych na personel i wyposażenie zakładu produkcyjnego.

• Ręczny - przetwarzanie materiałów w trybie wsadowym.
• Zautomatyzowany - przetwarzanie materiałów w trybie ciągłym.
• Połączenie ręcznego i zautomatyzowanego.

Kluczowe elementy spójności produkcji

W celu zapewnienia spójności od badań i rozwoju po produkcję, należy wziąć pod uwagę następujące elementy procesu produkcyjnego.

• Konsekwentne laminowanie membran, nakładek na próbki, nakładek sprzężonych i nakładek chłonnych na podłożu nośnym.
• Precyzyjne cięcie arkuszy lub rolek na paski o określonej długości i szerokości.
• Kontrola spójności nakładania odczynników na membrany, wkładki do próbek, wkładki koniugacyjne i inne porowate media.
• Umieszczanie pasków testowych w plastikowych obudowach.

Minimalizacja odpadów, maksymalizacja wydajności

I wreszcie, podczas projektowania testu i planowania progresji do wytworzonego produktu, należy zastosować następujące kroki, aby zminimalizować ilość odpadów i zmaksymalizować wydajność.

• Dopasuj wielkości partii materiałów i odczynników podczas planowania.
• Nieustannie szkol personel, aby zapewnić prawidłowe wykonanie procesów produkcyjnych.
• Nieustannie przeprowadzaj inspekcje w trakcie procesu, aby upewnić się, że podzespoły są produkowane zgodnie ze specyfikacją.
• Upewnij się, że wybrane materiały są kompatybilne z maszynami produkcyjnymi, tak aby działały przewidywalnie w gotowym urządzeniu.