硝酸纤维素膜基础知识

1、lateral flow membrane technology and design considerations for test strips amanda xing oem diagnostics biomonitoring merck chemicals (shanghai) co.,ltd. may 2013 2 内容简介内容简介 硝酸纤维素膜的制作技术与硝酸纤维素膜的制作技术与qc检测方法检测方法1 2依据膜的性能挑选合适的硝酸纤维素膜依据膜的性能挑选合适的硝酸纤维素膜 3设计快速诊断试纸条考虑的因素设计快速诊断试纸条考虑的因素 硝酸纤维素膜的电镜照片硝酸纤维素膜的电镜照片 20

2、 m 30 m 俯视图侧视图 为何为何ncnc膜对于诊断层析试纸条的性能表现非常重要？膜对于诊断层析试纸条的性能表现非常重要？ 形成免疫复合物的固相支撑介质。 用户直接在膜上判读结果。 硝酸纤维素膜的优势硝酸纤维素膜的优势: : 能够制作大孔径的膜（8um以上），使 免疫反应时间控制在合理的范围内。 蛋白吸附能力强。 在不影响蛋白吸附能力的前提下能够 被水润湿。 硝酸纤维素膜的制作过程硝酸纤维素膜的制作过程 5 准备膜浆 (溶解高分子聚合物) 将膜浆均匀的放到 移动的不锈钢带上 有控制的 挥发掉溶剂 加入表面活性剂 干燥 膜浆成分膜浆成分 6 膜浆 硝酸纤维素的高分子混合物 膜的多孔结构如何形

3、成？膜的多孔结构如何形成？ 7 1.溶剂和非溶剂两相分离 2.硝酸纤维素的高分子聚合 物从非溶剂相分离出来。 3.溶剂相从系统中分离出来， 降低了聚合物的溶解性 4.聚合物在非溶剂相周围 沉淀下来形成多孔结构。 制膜过程制膜过程 8 membrane to extraction and drying support belt exhaust air supply air chamber lacquer 100 ft.50 ft. 制膜仪制膜仪 9 k machine的切割端的切割端 10 切膜仪切膜仪 11 按客户要求切成特定宽度 的小卷 卷膜位置图卷膜位置图 （03olb) 膜生产走向 切掉

4、的废边 center left（中左） center right（中右） 30 cm30 cm 大卷卷号 100 米 小卷 代号 30 cm30 cm 02cr02cl 03cl03cr 01cr01cl a b c d e f g h ia b c d e f g h i 02ol 03ol 01ol a b c d e f g h i 02or 03or 01or b c d e f g h ia outer left（外左） outer right（外右） 切掉的废边 批号信息批号信息code number & lot number code nocode no：rk06461rk064

5、61 r：爱尔兰工厂 k： 制膜仪器 06： 2006年 46：该年的第46周制膜 1：那个周的第一个批号 lot no: r7sn21490lot no: r7sn21490 r：爱尔兰工厂 7： 2007年 制膜 切膜 膜的主要性能指标膜的主要性能指标 14 膜的表观质量 表面光洁、平整。 无异物、粉尘（游离的硝酸纤维素颗粒物）。 其它缺陷，如压痕、划痕等。 毛细流动时间 cft 厚度 蛋白结合能力 其它相关检测（如喷膜线条质量、液流前锋检测等） 毛细流动时间毛细流动时间 15 为什么用毛细流动时间为什么用毛细流动时间 (capillary flow time, cft)?(capilla

6、ry flow time, cft)? 液体在膜内流动是由于毛细张力作用引起。 流动时间可以直接测量 是膜在所监测距离内的综合表现 对试纸条的表现有极大的影响. 毛细流动时间毛细流动时间 16 纯水从膜的底端流到4厘米顶端的时间（秒） 为何选择为何选择4cm4cm长的膜条长的膜条? ? 易于判读终点。 距离过短影响结果的准确性，特别是对流速快的膜。 4 cm length 17 尺寸: 1.0cm x 4 cm 温度: 20oto 22oc 相对湿度: 45% to 55% 溶液: milli-q water 终点判读方法 毛细流动时间毛细流动时间 影响毛细流动时间测量的因素影响毛细流动时间测

7、量的因素 18 孔径 孔径分布 膜长度 湿度 温度 终点判读方法 湿度对毛细流动时间的影响 厚度厚度 presentation title in footer | 00 month 000019 蛋白结合能力蛋白结合能力 20 cellulose-o-n o o d r1-c-nh-r2 o d - - d d + + 硝酸纤维素聚合物蛋白质多肽 静电结合 随后疏水作用加强了硝酸纤维素与蛋白质多肽间的结合 硝酸纤维素膜结合igg的能力一般大于100ug/cm2，这种结合能力远大于 试纸条对于蛋白结合能力的要求（5-10倍）。 蛋白结合到膜上无方向性选择。 其它相关检测其它相关检测 21 划膜c

8、/t线线条质量 功能性检测（hbsag、hcg、doa ） the hithe hi- -flow plusflow plus硝酸纤维素膜硝酸纤维素膜 22 按毛细流动时间分类 快流速hf075 hf090 中等流速 hf120 hf135 慢流速hf180 hf240 背衬厚度 2mil 50um 4mil 100um 毛细流动时间以及区间范围毛细流动时间以及区间范围 23 135 sec101 sec169 sec mean cap flow -25%0+25% 毛细流动时间（毛细流动时间（sec/4cm)sec/4cm) 如何根据毛细流动时间来选合适的膜？如何根据毛细流动时间来选合适的膜

9、？ 24 检测时间 灵敏度 试剂用量 背景干净速度 流速（流动时间） 慢 快 检测时间在一定范围内随流速加快而缩短. 灵敏度随流速加快而降低 （同样试剂量） 试剂用量随流速加快而增加 （同样灵敏度） 快速膜背景跑干净要快一点 以上关系都非直线 毛细流动时间如何影响毛细流动时间如何影响c/t线宽度线宽度 25 水线宽度与水线宽度与c/t线实际宽度线实际宽度 26 水线宽度与c/t线试剂宽度有 些时候并不完全一致。 膜的厚度以及区间范围膜的厚度以及区间范围 27 2mil背衬 所有测量值 185 um 19 um 每个大卷的平均值 185 um 11 um 4mil背衬 所有测量值 235 um

10、19 um 每个大卷的平均值 235 um 11 um 背衬薄厚对膜的性能无任何影响。 2mil背衬的膜属危险品，按危险品要求运输。 从2mil更换到4mil膜，喷膜仪及卡壳的设计也应做相应调整。 厚度的变化对厚度的变化对c/t线宽度的变化的影响线宽度的变化的影响 28 细 宽 厚的膜薄的膜 膜的厚度变化会影响c/t线宽度。 如果喷膜的体积保持不变，越薄的膜c/t线越宽。 金标与乳胶颗粒在金标与乳胶颗粒在nc内的流动情况内的流动情况 29 胶体金颗粒 胶体金颗粒直径大小一般在40nm左右，即使在孔径较小、流速较慢的nc 膜内也可自由流动 乳胶颗粒 颗粒直径一般为400nm或更大。 在流速较慢，

11、孔径较小的膜内无法自由通过。 乳胶颗粒在不同型号乳胶颗粒在不同型号nc膜内的流动情况膜内的流动情况 30 层析试纸条层析试纸条 31 俯视图 侧面效果图 样品垫 金标垫 捕获 试剂 nc膜 吸水垫 nc膜聚酯背衬 哪些因素影响信号强度？哪些因素影响信号强度？ 32 反应时间 免疫反应是一个很慢的反应，几分钟内反应不会完全。 膜的流动时间 快 低灵敏度 慢 高灵敏度 样品：血清，尿样，萃取液 （酒精溶液，缓冲液） 检测线位置 金标释放速度。 33 各反应物浓度 捕捉试剂（膜上） 检测试剂（金标） 待检物 膜的孔径 孔径越小，流速越慢 孔径越小，膜比表面积越大 孔径越小，表面能“看”到的膜就越多

12、哪些因素影响信号强度？哪些因素影响信号强度？ 10um 样品流动对信号的贡献样品流动对信号的贡献 34 检测线 金标垫 能产生信号 混合流流在金标前 可能影响信号对信号没贡献 流在后面 待检物可以流在 金标前面 和金标一起流动 金标后面 只有和金标混合着流的待测物才会对信号强度有影响 金标全流过检测线后，再多的样品对信号也没有影响 流速对信号强度的影响流速对信号强度的影响 35 随着流速加快，各反应物的有效浓度也随之降低（符合线性比例）。 固定在膜上的捕获抗体与金标-待检物复合物同时受到影响。 因此，信号强度的降低程度与流速加快成平方反比关系。 flow rate = 1 mm/sec flo

13、w rate = 2 mm/sec s1= ka ab ag:ab- s2= ka (0.5 ab) (0.5 ag:ab-) = 0.25 ka ab ag:ab- 流速的最终影响流速的最终影响 36 膜的流速增加，产品的灵敏度降低往往更快 产品设计必须要考虑流速的变量 膜流速的变量 产品安装对流速的变量 重叠程度 外壳对接点的压力 试剂量及样品性质 黏度 盐浓度（表面张力） 杂质颗粒、凝血程度 膜的流速与距离的关系膜的流速与距离的关系 37 毛细流动速度随距离加长而减慢. 流动时间和膜的宽度没有直接关系 检测线在膜上的位置会影响检测灵敏度. 流速 mm/sec 离原点距离 (cm) 样品液

14、流前锋样品液流前锋 流速与金标释放流速与金标释放 38 流速 距离起始原点距离(mm) 到达检测线之前到达检测线之前 到达检测线之后到达检测线之后 控制免疫复合物形成 的流速区间范围。 检测线（t线）位置 t 金标检测试剂金标检测试剂 在金标释放快的情况在金标释放快的情况 tc 流速与金标释放流速与金标释放 39 流速 距离起始原点距离(mm) t 到达检测线之前到达检测线之前 到达检测线后到达检测线后 金标检测试剂金标检测试剂 金标释放的峰值到金标释放的峰值到 达达t线时的流速线时的流速 在金标释放快的情况在金标释放快的情况 tc presentation title in footer |

15、 00 month 000040 流速 距离起始原点距离(mm) 检测线（t线）位置 到达检测线后到达检测线后 金标检测试剂金标检测试剂 t 金标释放缓慢的情况金标释放缓慢的情况 tc 到达检测线之前到达检测线之前 控制免疫复合物形成 的流速区间范围。 流速与金标释放流速与金标释放 presentation title in footer | 00 month 000041 流速 距离起始原点距离(mm) 到达检测线后到达检测线后 t 金标检测试剂金标检测试剂 金标释放的峰值到金标释放的峰值到 达达t线时的流速线时的流速 金标释放缓慢的情况金标释放缓慢的情况 tc 到达检测线之前到达检测线之前

16、 流速与金标释放流速与金标释放 nc膜中的表面活性剂膜中的表面活性剂 42 起到润湿nc膜的作用。 以非共价的方式与膜结合。 当表面活性剂的浓度达到最低使用浓度后 表面活性剂浓度过高会影响蛋白与膜的结合。 继续提高表面活性剂浓度不会改变膜的流速。 适当提高表面活性剂浓度可以改善喷膜的均一性。 继续提高表面活性剂浓度会使c/t线条变宽，降低 灵敏度。 表面活性剂在液体流动过程中的分布情况表面活性剂在液体流动过程中的分布情况 43 开始 迁移到膜的末端反应结束后 过渡阶段 样品 金标检测试剂释放与溶液组分的关系金标检测试剂释放与溶液组分的关系 44 快速释放快速释放 流速 距离原点的距离 t 流速

17、 距离原点的距离 t 缓慢释放缓慢释放 释放到膜上的样品垫组分释放到膜上的样品垫组分 表面活性剂表面活性剂 试纸条中化学组分的变化对试纸条中化学组分的变化对c/t线信号强度的影响线信号强度的影响 45 随着样品在纸条上迁移，液流中的可溶性化学组分也在不断变化。 不同的化学组分溶解率也各不相同（盐、表面活性剂、封闭剂等） 反应物与c/t线抗体或抗原的结合情况也会依可溶性化学组分浓度的变化而有 所差异。 试纸条生产过程中的因素试纸条生产过程中的因素 46 样品垫样品垫金标垫金标垫膜膜吸水垫吸水垫 检测试剂检测试剂捕捉试剂捕捉试剂 pvcpvc板及胶粘剂板及胶粘剂 安装好的卡安装好的卡 分切分切 试

18、纸条试纸条 外壳外壳干燥剂干燥剂 铝箔袋铝箔袋外包装外包装 最终产品最终产品 预处理剂预处理剂 非生化材料非生化材料 试剂试剂 生产工艺过程生产工艺过程 - - 质量检验质量检验 - - 生产过程论证生产过程论证 - - 专利和技术转让专利和技术转让 试纸条有多复杂？试纸条有多复杂？ 47 生生 产产 过过 程程 材材 料料 生物生物化学化学 物理物理工程工程 48 发发现质现质量问题量问题 我们该做些什么？我们该做些什么？ 产品问题的解决过程产品问题的解决过程 49 发现问题 产品样品退回生产厂家 退回产品分析 发现问题的根源 纠正问题 预防措施 很快！很快！ 需要时间！需要时间！ 产品问题

19、描述往往并不表明其起因产品问题描述往往并不表明其起因 50 产品问题只是过程的最终表现. 灵敏度低 假阳性 假阴性 背景高 液流不规则或太慢 一个常见的问题有很多可能的起因一个常见的问题有很多可能的起因 “低灵敏度”的可能起因？“低灵敏度”的可能起因？ 51 膜流速太快 系统流速太快 检测线抗体（抗原）失活 检测线抗体不够 （很多原因） 金标量不够 金标抗体失活 金标未到达检测线 （很多原因） 被检测物失活 ph 没优化 盐浓度没优化 样品量不够 物质阻碍抗原抗体反应 这些起因同时受材料 、设计和工艺的影响. 从哪里开始从哪里开始 troubleshooting? 第一步？第一步？ 52 确认

20、问题 所描述的问题是否准确? 是否有足够的信息？ 问题频率是多少? 问题能重复吗? 重复过程中是否发现什么异常? 如发现异常，和所报来的问题相符吗? 怎样发现引起问题的根本原因怎样发现引起问题的根本原因? 53 基本规则基本规则: 从最简单和最明显的事情开始从最简单和最明显的事情开始. 调查从最基本的开始调查从最基本的开始. 54 材料历史 过程变量 生产过程中的特别现象 这一步可以给你提供下步调查的出发点和线索这一步可以给你提供下步调查的出发点和线索 从最终产品开始从最终产品开始 55 在开始彻底调查之前，先把试纸条拆开 先从外观检查试纸条. 安装的一致性 外来物污染 物理损害 塑料壳可以隐藏很多问题塑料壳可以隐藏很多问题. . 用已知的合格组分替换出所调查组分用已知的合格组分替换出所调查组分 56 如果怀疑某一组分，用已知表现的同一组分把它替换掉再测试。 如要检测一化学或生化组份，用以前生产过合格产品的批号替换掉 现在的批号。 假定: 关键组分在生产时有留样 没有稳定性问题。 用半试纸条加快调查的速度用半试纸