Как это работает. Фотометр
Россия входит в первую пятерку государств по уровню тестирования на коронавирус. Сегодня в стране, помимо ПЦР-тестов, широко применяется ИФА-метод выявления инфекции. Иммуноферментный тест позволяет показать наличие либо отсутствие в крови пациента антител.
Проведение большого числа ИФА-тестов на коронавирус потребовало ускоренного производства специального оборудования – фотометров. Такие приборы в контуре Госкорпорации Ростех выпускает холдинг «Швабе». Фотометрами производства Корпорации оснащены сотни клиник и лабораторий России.
Иммуноферментный анализ и битва «антиген-антитело»
Иммуноферментный анализ (сокращенно ИФА) – это лабораторный метод качественного или количественного определения различных низкомолекулярных соединений, макромолекул, вирусов и др. В его основе лежит специфическая реакция «антиген-антитело» – антитела связываются исключительно с определенными антигенами. Далее подбирается фермент в качестве метки для антитела или антигена. Для обнаружения вносится субстрат (фермент-чувствительное вещество), которое под действием фермента разлагается, образуя цветной продукт. Окрашенные соединения поглощают видимый свет, то есть электромагнитное излучение с длинами волн 400-700 нм. Поглощение света подчиняется известному закону – оптическая плотность раствора в определенном диапазоне прямо пропорциональна концентрации вещества. Для измерения оптической плотности и применяется фотометр. Прежде чем подробнее рассмотреть устройство и принцип работы этого прибора, стоит разобраться в непростых взаимоотношениях антигенов и антител, а также понять, о чем они могут рассказать.
Антиген – это чужеродное белковое соединение (молекула), попавшее в организм человека с бактериальной, вирусной или другой инфекцией. На защиту организма от таких вредителей встают антитела – это иммунные клетки (иммуноглобулины). Существует несколько видов антител – каждый вступает в действие на определенном этапе иммунного ответа. Так, при проникновении антигена в организм, первыми отпор дают иммуноглобулины класса М (IgM). Высокий уровень этих антител наблюдается в первые дни заболевания.
Позже иммунная система выбрасывает в кровь иммуноглобулины класса G (IgG), которые борются с антигенами до победного, а потом продолжают циркулировать по сосудам, обеспечивая иммунитет к повторному заражению. Также существуют иммуноглобулины класса А, которые защищают «ворота» организма – в большом количестве содержатся в слизистых оболочках. Существуют и другие виды иммуноглобулинов, но именно IgM, IgG и IgA чаще других являются объектами лабораторных исследований. По их количеству в крови можно оценить, на какой стадии находится инфекционный процесс, а также узнать, перенес ли ранее человек то или иное инфекционное заболевание, например, краснуху, ветряную оспу или COVID-19. Именно ИФА-тесты активно проводят в пандемию, для выявления коронавируса или наличия антител к нему.
В случае с коронавирусной инфекцией, иммуноферментный метод может «подсветить» некоторые важные моменты. Например, выявить бессимптомных носителей вируса, которые могут и не знать о том, что инфицированы. Такой тест может показать и наличие иммунитета, количество выработанных антител. Кроме того, ИФА-тест важен для пациентов, у кого с момента заражения прошло более двух недель. В это время мазок из носа или ротоглотки методом ПЦР не так информативен – вирус мог опуститься в легкие.
Как правильно «подсветить»: устройство и принцип работы фотометра
В лабораториях и клиниках для иммуноферментного анализа широко используются планшетные фотометры. Такие автоматические ИФА-анализаторы проводят анализ сразу большого количества проб – включают от восьми до сотен лунок. Планшетный фотометр ЭФОС 9305, который производится московским заводом «САПФИР» холдинга «Швабе» Госкорпорации Ростех, автоматически обрабатывает до 96 проб.
В основе любого фотометра лежат физические законы поглощения света – устройство позволяет вычислить концентрации различных окрашенных растворов по поглощению света ими. В структуру такого прибора обычно входят: лампа, светофильтр, кювета для растворов, фотоприемник, преобразователь сигнала (усилитель), устройство измерительное (гальванометр).
Планшетный фотометр ЭФОС 9305
Итак, луч света от источника света – лампы – светит через светофильтр. Полученный монохроматический свет следует через кювету с раствором. Кюветы (их минимум две) представляют из себя сосуды, в которые наливают раствор для сравнения и исследуемый раствор. Прошедший через раствор световой спектр, следует на фотоприемник, преобразующий энергию световой волны в электрический ток. Полученный электрический сигнал усиливается усилителем и попадает на измерительное устройство, которое покажет оптическую плотность раствора и коэффициент пропускания. Таким образом, принцип измерения базируется на том, что на фотоприемник поочередно направляют потоки света – прошедший через анализируемый раствор и контрольный поток. Это и есть основа работы фотометра – измерение отношения двух световых потоков.
В фотометрический блок модели ЭФОС 9305 встроена микро-ЭВМ с программным обеспечением, которая управляет перемещением 96-луночного планшета и отвечает за обработку результатов измерений по методикам иммуноферментного анализа. ИФА-метод используется не только при диагностике бактериальных и вирусных инфекций, но и онкозаболеваний (выявление онкомаркеров), аутоиммунных и наследственных заболеваний. «Швабе» активно поставляет эти устройства в сотни российских лабораторий и клиник, а также за рубеж.