ISO 244212023 生物技术.生物样品光度法中光信号测量的最低要求标准立项发展报告

生物技术生物样品光度法中光信号测量的最低要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Biotechnology—MinimumRequirementsforOpticalSignalMeasurementsinPhotometricMethodsforBiologicalSamples摘要随着生命科学研究和生物技术产业的快速发展，基于光度分析原理的生物样品检测方法在医学诊断、药物研发、环境监测和食品检验等领域得到了广泛应用。然而，由于缺乏统一的光信号测量技术要求，不同实验室、不同仪器平台之间所获得的测量结果存在显著差异，严重制约了数据的可比性和结果的可靠性。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2023年7月正式发布了ISO24421:2023《生物技术生物样品光度法中光信号测量的最低要求》国际标准，填补了该领域国际标准的空白。本标准系统规定了生物样品光度法测量中光信号测量的术语定义、测量条件、仪器性能要求、质量控制程序和结果表达规范，为相关检测活动提供了统一的技术准则。本报告从标准立项背景、技术内容框架、关键条款解析、国内外标准对比及实施前景等维度对该标准进行了系统分析。报告认为，该标准的发布实施将显著提升生物样品光度测量结果的可比性与溯源性，为全球生物技术产业的规范化发展奠定坚实的技术基础。关键词：生物技术；光度法；光信号测量；国际标准；质量控制；生物样品Keywords:Biotechnology;PhotometricMethods;OpticalSignalMeasurement;InternationalStandards;QualityControl;BiologicalSamples一、引言1.1立项背景与意义生物样品的光度分析是现代生命科学研究中最基本也最重要的检测手段之一。从紫外-可见分光光度法测定核酸和蛋白质浓度，到酶联免疫吸附测定（ELISA）中的吸光度判读，再到微生物生长曲线的光度监测，光度测量技术贯穿于生物技术研发、生产和质控的全链条。然而，与传统的化学分析不同，生物样品具有组成复杂、基质效应显著、稳定性差等特殊性质，光信号测量的准确性受到多种因素的干扰。国际标准化组织生物技术委员会（ISO/TC276）在广泛调研的基础上，于2018年正式提出制定生物样品光度法光信号测量最低要求国际标准的提案，经各成员国投票通过后立项，编号为ISO24421。该标准由ISO/TC276（生物技术标准化技术委员会）下属工作组负责起草，历经多轮国际研讨和技术论证，于2023年7月10日正式发布。1.2标准基本信息-标准编号：ISO24421:2023-英文名称：Biotechnology—Minimumrequirementsforopticalsignalmeasurementsinphotometricmethodsforbiologicalsamples-中文名称：生物技术生物样品光度法中光信号测量的最低要求-发布日期：2023年7月10日-发布机构：国际标准化组织（ISO）-ICS分类号：生物学、植物学、动物学相关类目-标准状态：现行有效二、标准制定背景与需求分析2.1行业发展现状与趋势全球生物技术产业正处于蓬勃发展的战略机遇期。据市场研究报告显示，全球生物技术市场规模预计在2025年将突破8000亿美元。在这一发展进程中，光度测量技术作为基础性分析工具，其应用场景不断拓展、检测通量持续提升、新型检测模式层出不穷。然而，行业高速发展的背后，测量质量问题日益凸显。2.2标准需求调研ISO/TC276在标准立项前开展了广泛的国际需求调研，结果显示：-超过70%的受访实验室反映不同品牌仪器间测量结果存在10%-30%的系统偏差；-超过50%的受访机构缺少针对生物样品的光信号测量内部质量控制程序；-生物制品放行检验中因光度测量偏差导致的复检率约为8%-15%；-各成员国普遍缺乏统一的光信号测量最低性能要求和验证方法。2.3现有标准局限性虽然ISO/IEC17025《检测和校准实验室能力的通用要求》、ISO15189《医学实验室质量和能力的要求》等质量管理标准对实验室整体运作提出了系统要求，但在生物样品光信号测量的具体技术层面，缺乏一套统一的最低性能要求和操作规程。此外，制药行业药典方法虽然规定了部分光度测量的具体程序，但适用范围限于药品检验，未能全面覆盖生物技术领域的多样化应用场景。2.4标准制定原则在充分调研和论证的基础上，ISO/TC276确立了以下标准制定原则：（1）以科学性为基础，确保标准的技术指标建立在充分的实验验证之上；（2）以实用性为导向，兼顾不同类型实验室的技术能力和经济承受能力；（3）以协调性为准则，与现有国际标准、区域标准保持兼容；（4）以发展性为考量，为标准未来的修订和技术升级预留空间。三、标准技术内容框架3.1标准适用范围ISO24421:2023适用于使用光度法对生物样品进行光信号测量的各类应用场景，包括但不限于：核酸和蛋白质的定量分析、酶活性测定、免疫分析（如ELISA）、微生物生长监测、细胞增殖与毒性检测、生化标志物分析等。该标准适用于实验室常规检测、研究开发和质量控制等活动，可应用于手动操作和自动化检测系统。3.2规范性引用文件标准的规范性引用文件主要涉及光度测量领域的相关基础标准，包括分光光度计性能测试方法标准、测量不确定度评定相关标准等，确保标准的实施具有明确的技术依托。3.3术语和定义标准专门设立了"术语和定义"章节，对以下关键术语进行了明确定义：-光度法：基于测量样品对光辐射的吸收、透射或散射程度来确定样品中待测物浓度的分析方法；-光信号：检测器接收到的与样品光学性质相关的辐射强度信号；-光程：光辐射在样品中穿行的有效路径长度；-吸光度：以10为底的对数形式表示的样品光衰减量；-空白信号：在不存在待测物但包含其他所有组分和基质成分的条件下测得的信号；-基线漂移：在规定时间内，仪器在无样品状态下输出信号的缓慢变化；-信噪比：有效信号强度与噪声强度的比值；-杂散光：到达检测器但未通过样品或未按预定光路传播的非预期辐射；-线性范围：信号与被测量浓度之间满足规定线性关系的浓度区间。3.4光信号测量的一般要求标准规定了一套系统的光信号测量要求框架：样品制备与处理方面，标准对样品的均匀性、无气泡要求、适宜浓度范围选择、溶剂和缓冲液纯度要求、样品稳定性维护等进行了规范。测量参数优化方面，标准要求实验室根据具体应用选择适当的检测波长、谱带宽度设置，并根据样品浓度选择合适的比色皿光程。质量控制措施方面，标准规定实验室应建立完善的内部质量控制体系，包括使用标准物质或质控品进行日常校准、定期进行仪器性能验证、参加能力验证活动等。每个测量批次应包含适当的空白对照、阳性对照和阴性对照。3.5仪器性能的最低要求标准依据仪器类型不同，对分光光度计、酶标仪、微量分光光度计等常见光度测量仪器的光信号测量性能参数分别规定了最低限值。关键性能参数包括波长准确性、波长重复性、光度准确性、光度重复性、噪声水平、基线漂移、杂散光水平、线性范围等。3.6测量程序与结果表达标准对测量程序的规范涵盖以下关键环节：仪器的开机预热和校准核查、空白测量与基线校正、样品测量、数据记录与处理等。结果表达方面，标准规定测量结果应报告吸光度值及对应的计算浓度、重复测量次数、标准偏差或变异系数、测量条件以及测量不确定度等信息。3.7数据报告与记录保存标准要求实验室完整记录测量条件、仪器信息、样品信息、原始数据和分析结果，确保所有记录具有可追溯性和可复现性，便于后续审查和争议解决。四、标准关键条款解读4.1"最低要求"的标准定位本标准定位为"最低要求"，意味着所规定的技术指标是保证测量结果可靠性的基本门槛，而非最优或推荐水平。实验室可根据自身需求制定更为严格的内部标准，但不得低于本标准规定的底线要求。4.2生物学相关的特殊考虑与化学分析不同，生物样品的光度测量面临一些特殊挑战。标准针对下列问题提出了专门要求：（1）生物基质的背景吸收干扰；（2）样品浊度对光信号的影响；（3）生物大分子对器壁的非特异性吸附；（4）样品降解对测量准确性的影响；（5）温度敏感型生物样品的光损伤防护。4.3本征溯源性要求标准强调光度测量的溯源性要求，规定光度计的吸光度值应可溯源至国家计量标准或国际公认参考标准。同时，标准也承认在实际操作中，应综合考虑不确定度评估的要求，科学合理地确定校准周期和范围。五、标准制定参与单位介绍5.1ISO/TC276生物技术标准化技术委员会ISO/TC276是国际标准化组织下设的专门从事生物技术领域标准制定的技术委员会，成立于2013年，秘书处由德国国家标准机构（DIN）承担。该技术委员会负责生物技术领域的国际标准化工作，涵盖从基础术语、生物分析方法到生物制品生产规范的全方位标准制定。目前ISO/TC276设有多个工作组，分别负责不同方向的标准化工作，包括生物分析方法与评价、生物样本库与生物资源保藏、生物工艺与生物制造等。ISO24421:2023即为该技术委员会在生物分析方法领域的重要成果之一。5.2代表性参与单位介绍：中国计量科学研究院中国计量科学研究院（NIM）作为中国国家最高的计量科学研究中心，深度参与了ISO24421:2023的制定工作。该院成立于1955年，直属国家市场监督管理总局，是国家法定计量技术机构，也是国际计量委员会（CIPM）的正式成员。在ISO24421标准制定过程中，中国计量科学研究院充分发挥了在生物计量和标准物质研究方面的技术积累，重点贡献了以下技术内容：1.光度测量溯源体系：提出了生物样品光度测量的计量溯源框架建议，贡献了吸光度标准物质研制和量值传递技术方案；2.仪器性能评价方法：牵头起草了针对生物样品测量场景的仪器性能验证方案，特别是对微量样本测量条件下的光信号特性进行了系统实验验证；3.质量控制建议：提出了适合不同规模实验室的分级质量控制方案建议；4.标准物质研制：协助开展适用于生物样品光度测量的标准物质定值方法研究。通过参与ISO24421:2023的制定工作，中国计量科学研究院有效推动了我国在生物计量领域的国际话语权提升。六、标准实施与应用前景6.1标准实施的意义ISO24421:2023作为首个专门针对生物样品光信号测量的国际标准，其实施具有多重重要意义。在技术层面，该标准为光信号测量提供了系统的技术规范，直接推动了测量结果的准确性和可比性提升。在管理层面，为标准实施单位提供了清晰的技术依据，也为监管机构和认证认可机构提供了明确的技术准则。在市场层面，有助于打破技术性贸易壁垒，推动检测结果的国际互认，降低跨国贸易中的重复检测成本。6.2可能的应用领域-生物医药产业：药品质量控制、生物制品放行检验、临床前研究的药效评价等-临床检验：医学实验室中的生化指标检测、免疫学检测、分子诊断等-食品安全检测：食品中污染物和有害残留物的光度分析检测-环境监测：水体和土壤中生物标志物的光度测定-科研领域：生命科学基础研究中的各类光度测量实验6.3面临的挑战与对策标准实施过程中可能面临以下挑战。首先是技术层面的适应性挑战，由于不同应用领域的光度测量技术差异较大，如何在统一框架下兼顾行业特殊性仍需探索。其次是实验室执行层面的能力建设问题，部分实验室需要更新设备、完善质控体系。再次是国际协调层面的推进难度，各国在标准转化和采纳方面存在进度差异。建议有关实验室和机构尽早组织标准学习和技术培训，对照标准要求进行差距分析和设备升级规划，确保平稳过渡到新标准体系。七、结论与展望ISO24421:2023《生物技术生物样品光度法中光信号测量的最低要求》国际标准的发布，是生物技术标准化领域的一个重要里程碑。作为首个针对生物样品光信号测量技术的国际标准，它填补了该领域长期存在的标准空白，为全球范围内的生物样品光度测量活动提供了统一的技术准则和质量基准。该标准具有以下鲜明特点：在定位上，以"最低要求"为准则，兼顾了先进性和可操作性；在技术内容上，充分考虑了生物样品测量的特殊性，针对性地提出了解决方案；在应用范围上，具有广泛的适用性，覆盖了从基础研究到产业应用的多层次需求；在管理体系上，与ISO/IEC17025等质量管理标准形成了良好的衔接和互补。标准的发布实施将推动以下积极变化：一是提高全球范围内生物样品光度测量结果的可比性和溯源性；二是促进实验室间检测结果互认；三是提升生物技术产品的质量控制水平；四是规范生物技术市场秩序。参考文献[1]ISO24421:2023,Biotechnology—Minimumrequirementsforopticalsignalmeasurementsinphotometricmethodsforbiologicalsamples[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO/IEC17025:2017,Generalrequirementsforthecompetenceoftestingandcalibrationlaboratories[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2017.[3]ISO15189